Канал (в гидротехнике)

Канал (далее К) (от лат. canalis - труба, желоб) в гидротехнике, искусственное русло (водовод) правильной формы с безнапорным движением воды, устроенное в грунте. К (в гидротехнике) сооружают в открытой выемке или в насыпи (при пересечении балок, оврагов и др.), иногда - в полувыемке-полунасыпи (К (в гидротехнике) на косогоре). По назначению различают К (в гидротехнике): судоходные (искусственные водные пути), энергетические (деривационные), оросительные (ирригационные), обводнительные, осушительные, водопроводные, лесосплавные, рыбоводные, комплексного назначения.

Судоходные К (в гидротехнике) бывают: соединительные (рис. 1) между судоходными реками, озерами и морями (напр., Волго-Донской судоходный канал имени В. И. Ленина, К имени Москвы (см. Москвы имени канал), Днепровско-Бугский канал, Панамский канал); обходные (обводные) К (в гидротехнике), устраиваемые в целях улучшения условий судоходства, в обход порожистых участков рек, бурных участков больших озер и морей (Приладожские каналы, Онежский К (в гидротехнике), Береговой Мексиканский К (в гидротехнике) и др.); спрямляющие К (в гидротехнике) - для уменьшения извилистости судового хода и сокращения длины водного пути (Хорошевский К (в гидротехнике) на р. Москве, К (в гидротехнике) на р. Дон ниже Цимлянской ГЭС и др.); подходные К (в гидротехнике) - для обеспечения подхода из моря, озера или реки к крупным городам, внутренним портам, промышленным предприятиям (Ленинградский и Астраханский морские К (в гидротехнике), Манчестерский К (в гидротехнике) и др.). Судоходные К (в гидротехнике) разделяются также на открытые и шлюзованные. Первые устраивают при соединении водных путей, имеющих практически одинаковые уровни воды, вторые - при разных уровнях, а также в случаях, когда трасса К (в гидротехнике) пересекает высокий водораздел. Шлюзованные К (в гидротехнике) обычно состоят из нескольких участков, располагаемых на разных уровнях, - бьефов, между которыми устраивают шлюзы или судоподъемники. Обходные и подходные К (в гидротехнике), как правило, делаются открытыми, соединительные - шлюзованными. Вода в судоходные (шлюзованные) К (в гидротехнике) подается самотеком (самотечные К (в гидротехнике)) или накачивается насосными станциями (машинные К (в гидротехнике)). Судоходные К (в гидротехнике) характеризуются значительной протяженностью (например, длина берегового К (в гидротехнике) в США от Нью-Йорка до полуострова Флорида около 1,8 тыс. км, Беломорско-Балтийского канала - 227 км, Днепровско-Бугского канала - 196 км, морские К (в гидротехнике), например Суэцкий канал - 171 км, Панамский канал - 81,6 км), большими размерами поперечного сечения (ширина по зеркалу Суэцкого К (в гидротехнике) 120-150 м, глубина 12-13 м).

Энергетические (деривационные) К (в гидротехнике) подводят воду из реки, водохранилища, озера к гидроэлектрической станции или отводят от нее воду, прошедшую через турбины (рис. 2). Они характеризуются сравнительно небольшой длиной: подводящие К (в гидротехнике) обычно не превышают 5-10 км (максимум 30 км), отводящие - редко достигают нескольких км. Расход воды (пропускная способность) энергетических К (в гидротехнике) бывает различным, превышая в отдельных случаях 1000 м³/сек (например, пропускная способность деривационного К (в гидротехнике) при ГЭС Монтелимар во 1860 м³/"сек). В СССР деривационные К (в гидротехнике) имеются на ГЭС: Земо-Авчальской, Рионской, Кондоложской, на Севанском каскаде и др.

Оросительные (ирригационные) К (в гидротехнике), предназначенные для подачи воды к орошаемым земельным массивам, обычно образуют систему К (в гидротехнике) магистральных, распределительных, собственно оросительных (оросителей) и водосбросных (см. Орошение). В оросительные К (в гидротехнике) вода поступает самотеком или подается насосами. В крупных ирригационных системах длина магистральных К (в гидротехнике) нередко достигает нескольких сот км (Каракумский канал, 1-я очередь, до г. Ашхабада, - свыше 800 км, Северо-Крымский канал - более 400 км. Большой Ферганский канал - около 300 км). Расходы воды в головной части этих К, - 250-500 м³/сек.

Обводнительные К (в гидротехнике) подают воду для нужд сельского хозяйства (главным образом животноводства) в безводные и засушливые районы (например, обводнительные К (в гидротехнике) в низовьях Волги, К (в гидротехнике) Терско-Кумской обводнительной системы). Поскольку при обводнении на засушливых землях обычно образуются мелкие (оазисного характера) орошаемые участки, обводнительные К (в гидротехнике) часто являются одновременно и оросительными (например, Невинномысский, Кубань-Калаусский и др. К (в гидротехнике)).

Осушительные К (в гидротехнике) собирают воду, поступающую из осушительной или дренажной сети (на заболоченной или излишне увлажненной территории), и отводят ее в водоприемник (реку, озеро, море) самотеком или с помощью насосных станций (см. Мелиорация). Осушительные К (в гидротехнике) трассируются, как правило, по наиболее низким отметкам осушаемой территории (по тальвегам).

Водопроводные К (в гидротехнике) служат для подачи воды от источника водоснабжения к месту ее потребления - промышленному району, городу, поселку и т.п. К большим водопроводным К (в гидротехнике) в СССР относятся каналы: Иртыш - Караганда общей протяженностью около 460 км и пропускной способностью в головной части 75 м³/сек, Северский Донец - Донбасс - около 130 км, при головном расходе воды 25 м³/сек. Условия эксплуатации и санитарные требования иногда вызывают необходимость делать водопроводные К (в гидротехнике) закрытыми (например, водопроводный К (в гидротехнике) длина около 30 км. подающий воду из Учинского водохранилища к Москве).

Лесосплавные К (в гидротехнике) устраиваются для сплава леса молем или плотами обычно от мест его заготовки до лесосплавной реки или лесопильного завода (см. Лесосплав). Лесосплавные К (в гидротехнике) сооружаются также в районах гидроузлов для направления лесосплава в обход гидротехнических сооружений.

Рыбоводные К (в гидротехнике) служат для подачи воды на искусственные нерестилища, для соединения с рекой отдельных изолированных водоемов (озер), в которых водится рыба, для опреснения лиманов (например, в низовьях р. Кубани) и т.п.

Комплексные К (в гидротехнике) сооружают для решения одновременно нескольких водохозяйственных задач. Особенно большое развитие эти К (в гидротехнике) получили в СССР в связи с комплексным использованием речных водных ресурсов. Например, К (в гидротехнике) имени Москвы осуществляет подачу воды для судоходства, водоснабжения и обводнения г. Москвы; Волго-Донской К (в гидротехнике) имени В. И. Ленина (вместе с Цимлянской ГЭС) - судоходно-ирригационно-обводнительный и энергетический комплекс; К (в гидротехнике) Иртыш - Караганда, кроме основной задачи - водоснабжения, решает и вопросы орошения земель в Центральном Казахстане.

Формы поперечного сечения К (в гидротехнике) (рис. 3) зависят от его назначения, строительных свойств грунтов, условии производства земляных работ и др. Наиболее распространенные формы сечений К (в гидротехнике), сооружаемых в мягких грунтах, - трапецеидальная и полигональная. Последняя обычно применяется при сооружении больших судоходных К (в гидротехнике) Прямоугольное сечение целесообразно при проведении К (в гидротехнике) в скальных выемках. Иногда (например, при прохождении трассы К (в гидротехнике) в пределах населенных пунктов, на косогорных участках и т.д.) прямоугольное сечение в мягких грунтах обеспечивается сооружением вертикальных подпорных стенок.

Размеры сечения К (в гидротехнике) определяются гидравлическим расчетом по заданному расходу воды и допустимым для условий данного К (в гидротехнике) скоростям течения, а для судоходных и лесосплавных К (в гидротехнике), кроме того, - габаритами пропускаемых судов и плотов. Отношение площади живого сечения судоходных К (в гидротехнике) к площади миделева сечения расчетного судна должно быть не менее 4 для К (в гидротехнике) на водных путях 1-й категории; 3,5 (2-й категории); 3 (3-й и 4-й категорий); при меньших значениях этого отношения существенно возрастает сопротивление движению судна.

Уклоны (заложения) откосов К (в гидротехнике) устанавливают в зависимости от характера грунтов. При большой глубине выемок, а также в сложных геологических условиях устойчивость откосов проверяется расчетом.

Скорости течения воды, допустимые в К (в гидротехнике), имеют предельные значения: максимальные, исключающие возможность размыва ложа К (в гидротехнике), и минимальные, обеспечивающие незаносимость (незаиляемость) ложа К (в гидротехнике) и не допускающие его зарастания растительностью. Так, например, безопасными в отношении размыва для К (в гидротехнике), проведенных в мягких грунтах (пески, суглинки), при глубине воды более 3 м являются скорости в пределах 0,4-1,5 м/сек; в твердых породах (мергели, песчаники) - 3,1-5,6 м/сек. Для определения незаиляющих скоростей воды пользуются формулами, основанными на принципе т. н. наносотранспортирующей способности потока. Минимальные скорости в К (в гидротехнике), при которых не должно быть зарастания их ложа: 0,3 м/сек - для малых К (в гидротехнике) и 0,5- для больших К (в гидротехнике)

Облицовки ложа (одежды) К (в гидротехнике) устраиваются для предохранения его от размыва течением и волнами, сокращения потерь воды на фильтрацию в грунт и уменьшения шероховатости дна и откосов (для увеличения пропускной способности К (в гидротехнике)). Облицовки, служащие только для защиты откосов К (в гидротехнике) от размыва, выполняются в виде каменного мощения, каменной укладки и наброски, а также в виде бетонных и плит. Такие облицовки применяются обычно на судоходных К (в гидротехнике) На оросительных, обводнительных и осушительных К (в гидротехнике) используются иногда дерновые фашинно-хворостяные, плетневые и др. крепления. Противофильтрационные облицовки (экраны) выполняются обычно из глин, суглинков и из хорошо разложившегося торфа. Для предохранения экранов от механических повреждений и температурных влияний их покрывают защитным слоем из песчаного или гравелистого грунта. Бетонные, (рис. 4) и асфальтобетонные облицовки наиболее универсальны: они надежно защищают ложе К (в гидротехнике) от размыва, обеспечивают его водонепроницаемость, увеличивают пропускную способность. Вместе с тем они позволяют полностью механизировать строительные работы. Для борьбы с фильтрацией на К (в гидротехнике), кроме устройства облицовок (экранов), применяют также кольматаж, механическое уплотнение грунтов, пленки из синтетических материалов и др. способы.

Сооружения на К (в гидротехнике) Кроме специальных сооружений, связанных с эксплуатацией К (в гидротехнике) (шлюзы на судоходных К (в гидротехнике), насосные станции на машинных К (в гидротехнике), водоспуски и др.), на трассе всех К (в гидротехнике) возводят также большое количество гидротехнических сооружений различного назначения. К ним относятся сооружения в местах пересечений К (в гидротехнике) с водотоками (трубы, дюкеры, акведуки), с путями сообщений (виадуки, туннели, мосты, паромные переправы и др.) и в местах резкого перелома рельефа местности (перепады, быстротоки).

Историческая справка. Задолго до н. э. в древних государствах Юго-Востока и Востока с развитием земледелия появилась необходимость в устройстве оросительных и обводнительных К (в гидротехнике) Известно, например, орошение в долине р. Нил в Египте за 4400 лет до н. э. и в Китае (на р. Янцзы) в 3-м тыс. до н. э. Строительство судоходных К (в гидротехнике) также началось еще в древности (например, К (в гидротехнике) от Нила к Красному морю существовал в 6 в. до н. э.; китайский Великий канал). В средние века судоходные К (в гидротехнике) сооружались главным образом в Голландии, Англии. Большое значение для строительства судоходных К (в гидротехнике) имело изобретение в 15 в. в Голландии камерного шлюза. В 16-17 вв. развитие торговли и мануфактурного производства потребовало улучшения путей сообщения и устройства судоходных К (в гидротехнике) В 17-18 вв. и 1-й половине 19 в. водные пути были основными, самыми экономичными транспортными артериями. К числу наиболее значительных сооружений этого периода относятся судоходные К (в гидротехнике) во (Сена - Луара, Лангедокский, Центральный и др.), в (Финов, Одер - Шпре, Одер - Висла, Эльба - Хафель и др.), в Англии (Бриджуотер, Каледонский и др.). В связи с широким развитием мировой торговли, а также в стратегических целях во 2-й половине 19 в. и в 20 в. сооружаются морские К (в гидротехнике) - Суэцкий, Кильский, Панамский. На территории СССР К (в гидротехнике) для целей орошения строились еще в 8-6 вв. до н. э. в древних государствах Хорезме и Урарту. Известны оросительные К (в гидротехнике), построенные в 12-13 вв. н. э. в Грузии (Алазанский, Самгорский). В дальнейшем строительство К (в гидротехнике) развивалось в основном в целях улучшения речного судоходства (например, судоходный К (в гидротехнике) на р. Сухоне, 13 в.), для гидроэнергетических целей (подвод воды к водяным мельницам), иногда для осушения земель. Интенсивное строительство К (в гидротехнике) развернулось при Петре . Ивановским К (в гидротехнике) была соединена р. Ока с верховьями р. Дона, построены Вышневолоцкая система, соединившая Волгу с р. Метой и Балтийским морем, Приладожские К (в гидротехнике) и позднее - судоходные соединения: Мариинское, Тихвинское, Огинское, Северо-Двинское и др. Новый этап в строительстве судоходных, энергетических, ирригационных и др. К (в гидротехнике) на территории СССР начался после Великой Октябрьской социалистической революции. Уже в 1918 проводились изыскания для сооружения Волго-Донского К (в гидротехнике) В восстановительный период и особенно в годы довоенных пятилеток в СССР широко развернулось строительство К (в гидротехнике), имеющих комплексное народно-хозяйственное значение. Большую роль в строительстве энергетических К (в гидротехнике) сыграл план ГОЭЛРО, в соответствии с которым был построен ряд гидроэлектростанций (например, Земо-Авчальская и Кондопожская) с деривационными К (в гидротехнике) Крупнейшим ирригационным комплексом довоенных пятилеток является Большой Ферганский К (в гидротехнике) В 30-е гг. сооружены К (в гидротехнике) Беломорско-Балтийский и имени Москвы, ряд оросительных К (в гидротехнике) в Средней Азии и на Кавказе. После Великой Отечественной войны 1941-1945 строительство К (в гидротехнике) осуществлялось в еще более широких масштабах. Были построены и вступили в строй К (в гидротехнике): Волго-Донской имени В. И. Ленина, Каракумский (до Ашхабада), Южный Голодностепский, Донской магистральный, Северо-Крымский, Северский Донец - Донбасс, Днепр - Кривой Рог, Аму-Бухарский и многие др.

Лит.: Угинчус А. А., Кы и сооружения на них, М., 1953; Аскоченский А. Н., Орошение и обводнение в СССР, М., 1967; Гришин М. М., Гидротехнические сооружения, М., 1968.

П. Н. Кораблинов.

	Copyright © 1999-2023 Oval.ru, All Rights Reserved.