Как выглядит шлюзы без воды. Водный шлюз

Магдебургский водный мост (нем. Kanalbrücke Magdeburg, водный путь целиком называется Wasserstraßenkreuz Magdeburg) - водный мост в Германии, соединяющий два важных канала: Канал Эльба-Хафель и Среднегерманский канал, через который осуществляется сообщение с индустриальным районом - долиной Рура

Канал, искусственное русло, используемое в качестве судоходного пути или для перемещения воды . Среди водоводных каналов различают водопроводные и оросительные (по которым вода поставляется в те местности, где ее мало); осушительные (по которым вода отводится из тех мест, где ее слишком много); энергетические (благодаря которым обеспечивается работа гидроэлектростанций). Хотя в данной статье рассматриваются только судоходные каналы, следует отметить, что некоторые из них служат и для перемещения водных масс. Судоходные каналы бывают глубоководными (по которым могут проходить крупные морские суда) и мелководными (предназначенными для движения речных и каботажных судов).

Прокладка каналов необходима в тех случаях, когда река либо слишком извилиста, либо недостаточно многоводна, чтобы можно было проложить фарватер дноуглубительными или русловыправительными методами. При полном зарегулировании стока река превращается в последовательность каналов и водоемов с заданным минимумом глубины, разделенных плотинами со шлюзами , через которые суда переводятся из одного водоема в другой. Так организовано судоходство, например, на р.Москве.

Глубоководные каналы

Бесшлюзовый Коринфский канал в Греции

Такие каналы бывают двух типов: первые представляют собой кратчайший путь для кораблей между двумя океанами или иными водными бассейнами, вторые позволяют океанским судам подходить к портам, расположенным вдали от морских побережий. Примерами каналов второго типа являются Хьюстонский (соединяет нефтяной порт Хьюстона в шт. Техас с Мексиканским заливом), Манчестерский (у Манчестера, Великобритания) и Североморский (между Северным морем и Амстердамом, Нидерланды).

К важнейшим глубоководным каналам относятся Панамский (между Атлантическим и Тихим океанами), Суэцкий (между Средиземным и Красным морями) и Кильский (между Балтийским и Северным морями). Если бы не было этих каналов, то грузы приходилось бы перевозить кружным морским путем либо с перевалкой на наземный транспорт, что требует больших затрат времени, труда и средств.

Некоторые судоходные каналы строились не только в целях развития торговых путей, но и для быстрой переброски из одного бассейна в другой военных кораблей, вследствие чего эти каналы приобрели стратегическое значение.

Большинство глубоководных каналов строилось в 19 и начале 20 в., и лишь редкие из них способны пропускать самые крупные современные суда. Шлюзы каналов узки или коротки для таких судов, или при полной загрузке судов большого водоизмещения, сами каналы недостаточно глубоки.

Суэцкий канал длиной 161 км был открыт для судоходства в 1869, Кильский (98,7 км) - в 1895, Панамский (81,6 км) - в 1914, Беломорско-Балтийский (227 км) - в 1933.

Мелководные каналы

Большинство судоходных каналов мира составляют каналы, по которым могут проходить лишь суда с малой осадкой. Мелководными каналами обычно соединяются реки и озера, а их сеть образует систему водных путей внутри региона. Особенно важна транспортировка по этим путям для стран Европы - России, Польши, Германии, Франции, Нидерландов и Бельгии.

Обводные каналы и реки, превращенные в каналы

Некоторые каналы прокладывали параллельно рекам и озерам. Каналы такого типа называются обходными или обводными. Например, в Нидерландах существует Юлиана-канал, проложенный вдоль русла реки Маас между городами Маастрихт и Маасбрахт, в России - Старо- и Новоладожский каналы вдоль южного берега Ладожского озера.

Обводные каналы обычно строились в обход несудоходных участков рек . Однако возможности современной техники позволяют так управлять режимом рек , что они становятся подобны каналам. На реках возводятся плотины с многокамерными судоходными шлюзами , что превращает эти реки в судоходные каналы. В США именно так преобразованы река Огайо и верховье реки Миссисипи, в России - среднее и нижнее течение р. Москвы, которая стала частью водного пути до Оки и Волги.

Шлюзы

Схема типичного многоступенчатого шлюза

Плотина и шлюз

Наиболее интересным по принципам работы и эксплуатационным особенностям гидротехническим узлом судоходного канала является шлюз - водонепроницаемая камера, в которой судно поднимается или опускается до тех пор, пока уровень воды в шлюзе не сравняется с уровнем того участка канала, куда направляется судно. Канал может состоять из нескольких участков с различными уровнями воды в них, и на каждом перепаде устраивают один или несколько шлюзов. Лишь немногие экономически важные каналы соединяют реки или иные водоемы с одинаковым уровнем воды в них, и рельеф их местности таков, что уровень воды на всем протяжении этих каналов одинаков, поэтому там не нужны шлюзы. Таковы Суэцкий и Кильский каналы.

Уровень воды в шлюзе изменяют, прогоняя ее насосами по водопроводным галереям в днище или стенках шлюза, либо она поступает через них самотеком. Когда судно направляется из верхнего бьефа в нижний, вода в шлюзе поднимается до уровня в верхнем бьефе, чтобы судно могло войти в шлюз. В каждом торце шлюзовой камеры расположен водонепроницаемый гидротехнический затвор , обычно представляющий собой ворота из двух створок, которые, поворачиваясь, смыкаются под тупым углом, смотрящим в сторону верхнего бьефа. Верхние ворота открываются, судно входит в шлюз, и ворота за ним плотно закрываются, опять образуя водонепроницаемый затвор. Затем вода из шлюза отводится до уровня в нижнем бьефе, после чего нижние ворота открываются и судно выходит из шлюза. Когда судно движется вверх, все происходит в обратном порядке. Обычно вода для повышения уровня в шлюзе поступает через водопроводные галереи из верхнего бьефа, а для понижения уровня в шлюзе - сливается через аналогичные галереи в нижний бьеф.

Когда были изобретены шлюзы - точно не известно, но, вероятно, это произошло в 14 или 15 в. В 1481 два монаха-доминиканца из Витербо (Италия) предложили схему шлюзовой камеры с затворами, а Леонардо да Винчи (1452-1519) спроектировал 6 шлюзов, создав систему каналов Милана. До этого (и долгое время после этого) на многих каналах суда поднимались или опускались по наклонной плоскости на канатах; однако таким способом можно было перетаскивать лишь небольшие суда. Историческая роль шлюзов обусловлена именно тем, что с их помощью можно проводить крупные суда по каналам с перепадом уровня

Шлюз №7 Канала имени Москвы - однокамерный судоходный шлюз, расположенный на Канале имени Москвы в районе Тушино, на северо-западе Москвы. Вместе с , находящимся в 1,5 км от него к юго-западу, входит в состав Тушинского гидроузла, который связывает (Канал имени Москвы) и , позволяя преодолевая на сравнительно коротком участке перепад высоты в 36 метров (разница между уровнем Химкинского водохранилища и уровнем реки).

Вид на верхнюю камеру шлюза №7 со стороны Химкинского водохранилища. 2009 г. Фото: Михаил Архипов

Шлюз №7 - двухкамерный: зайдя в первую камеру суда поднимаются или опускаются, а затем переходят во вторую камеру шлюза. Минимальное время прохождения судном шлюза - 1 час. У верхней головы камеры шлюза №7 (со стороны водохранилища) перекрывается сегментными затворами, у средних и нижних - двухстворчатыми воротами. У нижней камеры шлюза №7 канал пересекает . У верхних ворот шлюза (со стороны водохранилища) расположены .

Габариты шлюза: длина камеры - 290 метров, ширина - 30 метров, глубина - 5,50 метров. Шлюз находится на балансе Тушинского района гидросооружений . Пропуск судов через шлюз начинается 24 апреля, а завершается 17 ноября.

Вид на нижнюю камеру шлюза №7 и пешеходный мост из верхней камеры шлюза. 2009 г. Фото: Михаил Архипов



Вид на нижнюю камеру шлюза №7 с пешеходного моста. 2015 г. Фото: Михаил Архипов

В шлюзе №7 возможно проведение встречного шлюзования, когда суда, следующие в разных направлениях, шлюзуются одновременно одно в верхней, а другое в нижней камерах. Происходит это следующим образом: одно судно заходит в верхнюю камеру, а другое - в нижнюю. Вода из верхней сбрасывается в нижнюю, в результате чего одно судно поднимается, а другое опускается.

Встречное шлюзование в шлюзе №7. 2015 г. Фото: Михаил Архипов

Строительство шлюза было начато в 1933 году и закончено в 1937 году. Первые суда через шлюз прошли 1 мая 1937 года, а официально в эксплуатацию он был принят, вместе с Каналом имени Москвы, 15 июля 1937 года. Архитектурное решение Тушинского гидроузла выполнил архитектор В. Ф. Кринский: двенадцать башен (на шлюзах №7 и №8), архитектурно оформленных по общему классическому мотиву, образуют аллею, украшающую водную магистраль.

Вид на шлюз №7 со стороны шлюза №8. 2012 г. Фото: Михаил Архипов

Верхние башни шлюза №7 украшены горельефами (разновидность скульптурного выпуклого рельефа, в котором изображение выступает над плоскостью фона более, чем на половину объёма изображаемых частей), изображающими комсомольцев 1930-х годов. У средних башен установлены фигуры комсомольцев.

Скульптура у средней башни шлюза на левом берегу. 2015 г. Фото: Михаил Архипов







Горельеф на башне шлюза №7. 2009 г. Фото: Михаил Архипов

Для использования перепада при сбросе обводнительного расхода из водораздельного бьефа канала в реку Москву и для возвращения в результате этого части энергии, затраченной на накачку воды из Волги, на южном склоне трассы возведена Сходненская ГЭС, находящаяся западнее шлюза №7 (Сходненский тупик, дом 3).

Участок канала между шлюзом № 7 и проходит в высоких дамбах. В месте пересечения канала с руслом реки Химки, пропускаемой под каналом, высота дамб достигает 17 метров, а перед верхней камерой шлюза №8 под дном канала проходят

На этот раз не будет аналитики и проблемных вопросов, а будет таймлапс, анимация и куча фото про то, как устроены и как работают шлюзы на наших многочисленных водохранилищах.
, я уже рассказывал. Сейчас подробно посмотрим, как суда преодолевают немаленькие пороги возведённых плотин, чтобы попасть вверх или вниз по течению.

Посмотрите вид на Чебоксарскю ГЭС и шлюзы:

Почему шлюзы строились одновременно с плотинами, понятно.
А знаете ли вы, что сегодня во многих местах сами шлюзы и ГЭС вместе с плотиной принадлежат разным ведомствам?
ГЭС - РусГидро, а шлюзы - Росморречфлоту. Вот такая ирония приватизации.
Впрочем, что это я? Обещал без отступлений!

Тогда давайте сначала смотреть видео, а потом уже - детали на фотографиях.
Перед тем скажу только, что на шлюзы обычно экскурсий не водят, поэтому предоставленную возможность пришлось использовать на полную катушку - поставил старый Canon S3 IS над пропастью и начал таймлапс снимать:

Ну а потом ещё взял свою систему моделирования и сделал модель шлюза с анимацией, чтобы показать на модели, как ворота закрываются, откуда вода течёт и всё такое.
Ибо что такое шлюз? Это тот же бассейн из классической задачи по арифметике: в одну трубу вливается, в другую выливается. Ничего сложного!

Обратите внимание, что на речных шлюзах не требуется никаких насосов: вода наполняет шлюзовую камеру или вытекает из неё сама, стоит только открыть задвижки.
А вот на каналах, проходящих через водоразделы (как канал имени Москвы), насосы нужны (хотя не обязательно на самих шлюзах).

Математическая модель этого "бассейна" чуть посложнее двух труб: кроме них, ещё ведь корабликом и воротами управлять надо. И вода чтобы в трубах текла:

Что? Язык незнакомый? Ну это нормально! ;)

Всё-всё-всё, больше не буду забивать голову премудростями. Просто смотрим видео и всё увидим сами.
Правда, вмонтированная (для красоты) фотография пульта управления шлюзом - от Нижегородской ГЭС, но, думаю, наши меня за это простят! :)

Ну а теперь фотоподробности.

Что крыша машинного зала Чебоксарской ГЭС одновременно является мостом через Волгу:

Поэтому чебоксарцы и гости столицы обычно видят нашу ГЭС из окна автомобиля, а в лучшем случае (если остановиться перед мостом) примерно так:

Чтобы видеть всю красоту и мощь гидротехнического сооружения, надо подняться на гору к роще.
Туда мы в детстве приезжали на велосипедах, чтобы посмотреть на великую стройку и испытать радость труда ("это такое чувство, которое испытывает поэт, глядя на строящуюся плотину") .
Ну или взобраться на Башню управления шлюзами - именно там и стоял мой фотоаппарат на штативе:

Кто забыл или в первый раз - по клику мыши фото открывается в большом размере!

Это был вид сверху. А вот сама Башня, вид снизу:

Как выглядит сей Центр?
Пульт управления немудрёный и не особо современный (но здесь этого достаточно - не аэропорт же):

Есть и ещё одна интересная система. На них видно все суда, идущие по Волге вверх и вниз (все, у которых есть ГЛОНАСС/GPS и специальные средства передачи данных).
На экране виден синий трек очередного теплохода. Мы хотели его подождать, но так и не дождались - он был далеко и шёл медленно:

Собственно, в скорости и есть основной недостаток водного транспорта. Скоропортящиеся продукты на барже не повезёшь.
Зато очень удобно везти строительные материалы. То, что сегодня их возит по автодорогам армия Камазов - просто преступление против экологии, да и здравого смысла. И нас не покидает надежда, что водный транспорт будет, в конце концов, восстанавливаться и развиваться.
Посмотрите на заглавное фото или вот на эту красивую баржу, которая входит в шлюзы Нижегородской ГЭС - какая грузоподъёмность! Чтобы перевезти столько груза Камазами из одного волжского города в другой, надо сжечь цистерны топлива и разбить сотни километров трассы...

Стоп. С разбитой трассой всё понятно, а вот с цистернами топлива? Впрочем, КПД всего судна по грубым прикидкам составляет всего 3%. Так что нынешние технологии водного транспорта существенно проигрывают грузовому транспорту (суммарный КПД около 8%) - и ещё более - железнодорожному. Поэтому пока забудьте всё, что я говорил абзацем выше - здесь требуется отдельная тема для анализа и сравнения!

А пока Волга, увы, довольно пустынна:

Но давайте не будем отвлекаться и продолжим знакомство с работой шлюза.

Вот для полноты картины вид "в пропасть" с Башни:

На первом фото была сдвоенная баржа, которая заняла весь шлюз.
А тут будет всего один маленький кораблик:

Каждому судну диспетчер шлюза указывает место, которое ему нужно занять в шлюзе - номер рыма для швартовки, а капитану большого корабля помогают следить за положением такие указатели:

Кораблик швартуется к рымам - большим поплавкам, которые ходят по рельсам в нишах стен шлюзовой камеры, поднимаясь и опускаясь вместе с водой и судном:

Наш кораблик идёт вниз, поэтому теперь необходимо закрыть верхние ворота.
На большинстве шлюзов Волжско-Камского каскада они сделаны в форме подъёмной стены:

Обратите внимание на едва показавшиеся из воды "зубцы" - это неподвижное основание, укреплённая стена, которая помогает воротам выдерживать напор громадной массы водохранилища.
Посмотрите, какое маленькое расстояние от них до верхней границы воды (4 метра)!
Судно с осадкой больше 3,6 м здесь просто не пройдёт (40 см - необходимый по регламенту запас). А если из-за маловодья, какое имело место этим летом, уровень воды в водохранилище чуть понизится, то и более мелкие суда уже не смогут пройти.
На Чебоксарской ГЭС такое жёсткое ограничение возникло из-за того, что уровень водохранилища не поднят на проектную высоту. На проектной отметке 68 метров ворота надо будет немного приподнять, но порог станет уже 6 м, что гарантированно хватит для всех волжских судов.

Верхние ворота вблизи:

Здесь мы видим рабочие и дублирующие их аварийные ворота одновременно (шлюз полностью заполнен водой).
Аварийные ворота нужны на случай выхода из строя или планового ремонта рабочих ворот.
Когда нет шлюзующихся судов, можно проводить регламентные работы по техобслуживанию механизмов, что мы сейчас и видим.

С помощью теодолита производится контроль прогиба ворот:

Только представьте, эта железная громадина всё-таки ощутимо прогибается под давлением воды в водохранилище - до 1,5 см аварийные и меньше сантиметра рабочие ворота!

Подъёмный механизм у ворот гидравлический:

Маслонасосы для обслуживания верхних ворот:

В шлюзах всегда много птиц:

Потому что здесь удобно подбирать рыбу, которая остаётся на поднимающихся из воды воротах:

Перейдём к нижним воротам.
Опять же на большинстве волжских шлюзов они сделаны в виде громадных двустворчатых дверей:

В закрытом состоянии двери сходятся под заметным углом, чтобы противостоять напору воды в шлюзовой камере:

На Чебоксарской ГЭС предусмотрены специальные меры, чтобы вытекающая из шлюзовой камеры вода не размывала берег. Часть сливается из-под ворот (бурлящая вода на снимке), а часть - далеко от шлюза и от берега - к середине Волги:

Чтобы избежать волн при наполнении шлюзовой камеры, здесь также предусмотрены специальные меры - сложная распределительная система, гасящая скорость потока воды и равномерно распределяющая его по шлюзу. Снаружи видна часть этих специальных камер. Они остались недостроенными, потому что тогда решили не поднимать воду до проектной отметки. Сейчас, если подъём всё-таки будет, придётся достраивать:

Наконец, вода из шлюза выпущена, можно открывать нижние ворота:

Посмотрим внимательно в окрестности нижних ворот:

Прямо под мостом, над аварийными воротами, видны рельсы, которые как будто обрываются в пропасть. Они использовались при строительстве, да и сейчас могут быть использованы - только нужно опустить большую балку, которая видна слева вверху, прямо под мостом - это не что иное, как подвижный пролёт железнодорожного моста. Он ляжет поперёк шлюза, и рельсы будут продолжены!

Что ещё интересного можно увидеть?
Например, хоздвор между шлюзовыми камерами:

И немного брутальных конструкций на закуску:

А вот и баржа выходит из шлюза:

Позволяющая варьировать уровень воды в её пределах. Перевод судов посредством судоходного шлюза осуществляется последовательным переводом в смежную камеру после выравнивания в них уровня воды. Использование шлюзов главным образом направлено на то, чтобы сделать водные пространства с различными уровнями воды в них более пригодными для судоходства.

Использование шлюзов в каналах

При строительстве первых искуственных каналов , возводимых на, как правило, довольно плоских, негористых участках местности, их инженеры и строители предпочтали строить обводы в случае попадания на пути канала холмов, либо низин. Однако, удлинение канала влекло за собой чрезмерное удорожание его строительства и увеличивало длительность прохождения по нему судна. Для решения этой проблемы стали применяться шлюзы. Далее, по мере усовершенствования технических знаний и возможностей, для прохождения препятствий стали применяться всё новые решения: акведуки , туннели , дамбы. И в каждом из таких сооружений продолжили использовать шлюзы, ставшие с тех времён и по сей день неотъемлемой частью практически любого гидросооружения.

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Водный шлюз" в других словарях:

Система перевозки пассажиров и грузов, связывающая Запорожье с близлежащими территориями по реке Днепр. История Появление в Запорожье водного транспорта обусловлено историческим размещением поселений, на месте которых позже сформировался город по … Википедия

Координаты: 52°13′50″ с. ш. 11°42′04″ в. д. /  … Википедия

Давно хотел написать этот пост, но все думал, с какой стороны подойти. Сейчас всё оформилось в одно целое. Итак, сейчас я расскажу вам о шлюзах.
Шлюзы на каналах и реках — важнейшие гидротехнические сооружения, которые обеспечивают возможность судоходства. Я не буду злоупотреблять терминологией и опишу все простыми словами.
Шлюз — огромная ванна-лифт, при помощи которого судно можно поднять или опустить на значительную высоту при перепаде уровней воды.

С обеих сторон шлюза расположены герметичные ворота. На этом снимке, нижние ворота открыты, а верхние ворота закрыты (подняты).

2. Шлюзы не только сложные технические сооружения, они еще и красивы. На канале имени Москвы они украшены башнями.

3. Самым красивым шлюзом по праву считается шлюз №3, он украшен моделями каравелл Колумба.

4. Для подъема теплохода, судно заходит в шлюз, после чего нижние ворота закрываются, образуя герметичную «ванну», камера шлюза наполняется водой. Теплоход поднимается вместе с водой вверх.

5. Перепад высот на одном шлюзе составляет 8 метров, это высота трехэтажного дома. После того, как шлюз заполнен, опускаются верхние ворота, и теплоход идет дальше.

Для того, чтобы было понятнее, я подготовил видео. Так как процесс шлюзования небыстрый, временами видео ускорено, полностью процесс прохода шлюза занял около 30 минут.

Подписывайтесь на канал и ставьте лайки!
Делитесь репортажем и видео.