Слайд 1ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ
СООРУЖЕНИЯ
НА ВОДНЫХ ПУТЯХ
Слайд 2Искусственные водные пути
В зависимости от назначения и характера искусственные водные
пути разделяют на следующие виды:
шлюзованные реки;
обходные и
подходные судоходные каналы;
межбассейновые воднотранспортные соединения;
водохранилища.
Слайд 3Шлюзование
Шлюзованием реки называется способ увеличения судоходных глубин возведением на реке
ряда гидроузлов, повышающих в период навигации уровни воды в реке
по сравнению с имевшимися в ее естественном состоянии. При этом преодоление судами сосредоточенных перепадов уровней воды осуществляется через входящие в состав гидроузлов судопропускные сооружения – судоходные шлюзы и судоподъемники.
В судоходных шлюзах суда переходят из верхнего бьефа в нижний и обратно через камеры, уровни воды в которых попеременно выравниваются с уровнями верхнего и нижнего бьефов.
В судоподъемниках камеры вместе с находящимися в них судами перемещают между уровнями воды в бьефах по наклонным путям или по вертикальным направляющим.
Слайд 4Общая схема разделения реки на бьефы зависит от характера намечаемого
шлюзования, целей использования гидроузлов:
шлюзование реки только в интересах транспорта –
для улучшения судоходных условий;
каскад гидроузлов предназначен для комплексного использования: в интересах водного транспорта, энергетики, мелиорации, водоснабжения и т. д.
Шлюзование
Слайд 5Низконапорный вариант шлюзования:
1 – кривая низких уровней воды; 2 –
кривая высоких паводков
Слайд 6Высоконапорный вариант шлюзования:
1 – кривая низких уровней воды; 2 –
кривая высоких паводков
Слайд 7Волжский каскад
энергетически-транспортных гидроузлов
Слайд 8Схема Волжско – Камского
шлюзованного водного пути
Слайд 10Шлюзы
Судоходный шлюз – это напорное гидротехническое сооружение на судоходных и водных
путях, обеспечивающее переход судов из одного водного бассейна (бьефа) в
другой с различными уровнями воды в них.
Слайд 11Состав сооружений шлюза
1 – верхний подходной канал; 2 – верхняя
голова; 3 – камера шлюза; 4 – нижняя голова; 5
– нижний подходной канал;
6 – направляющие палы; 7 – причальные стенки
Слайд 12Основные элементы судоходного шлюза:
герметичная камера, имеющая верхнюю и нижнюю
головные части и объем (вместимость), достаточный для размещения одного или
нескольких судов; уровень воды в камере изменяется в процессе шлюзования;
ворота – металлические щиты, расположенные на обоих концах камеры и служащие для впускания и выпускания судна из камеры и герметизирующие камеру во время шлюзования;
водопроводные устройства, предназначенное для наполнения и опорожнения камеры; как правило, в качестве таких устройств используются щитовые затворы.
Слайд 13Схема шлюза с головной системой питания
(ВБВП, ВДСК)
1 –
ворота ВГ; 2 – гасители энергии; 3 – плавучие рымы;
4 – двустворчатые
ворота; 5 – затворы галерей; 6 – водопроводные галереи опорожнения
Слайд 16Шлюз Волго-Донского судоходного канала
Слайд 17Куйбышевское водохранилище на участке судоходного двухниточного шлюза
Слайд 18Гидроузел «Три ущелья» (Китай) – пятикамерный двухниточный шлюз
Слайд 19Гидроузел «Три ущелья» (Китай) – пятикамерный двухниточный шлюз
Слайд 20Камера шлюза «Три ущелья», Китай
Слайд 22Соседние камеры для спуска судов – «Три ущелья»
Слайд 2416–ти камерный шлюз (лестница) на канале Эйвон, Англия
Слайд 26Судоподъемник – комплекс механизмов, предназначеный для преодоления судами сосредоточенных падений
уровней воды и позволяющий осуществлять подъём и спуск судов с
одного уровня водного пути на другой.
На практике осуществлены следующие основные схемы судоподъемников: вертикальные, наклонные и вращающийся (пока единственный в мире).
Слайд 27Классификация конструкций судоподъёмников
По способу перемещения:
на плаву
– в камере, наполненной водой;
без воды, по принципу сухого
дока.
По направлению перемещения:
наклонные,
- продольные,
- поперечные;
вертикальные;
вращающиеся.
По типу привода и балансировке:
водяной балласт:
гидравлический привод;
электрический привод;
поплавковый привод.
Слайд 28Наклонные судоподъемники
Наклонные судоподъемники в зависимости от положения судна к направлению
его перемещения бывают продольными и поперечными.
По форме продольного профиля
они могут быть односкатными или двускатными.
Суда могут перемещаться в тележках насухо или на плаву в камерах.
Тележки могут быть самоходными или прицепными.
Слайд 29Схема продольного судоподъемника «Ронкьер» (Бельгия)
Слайд 32Схема судоподъемника Красноярского гидроузла (Россия)
Слайд 34Вертикальные судоподъемники
Различают три вида вертикальных судоподъёмников:
механические судоподъёмники работают
аналогично обычному лифту, камера висит на тросах и уравновеши-вается противовесом;
в поплавковых судоподъемниках камера поддержива-ется поплавками, которые находятся в подземных резервуарах (шахтах или колодцах), изменяя количество воды в шахтах, можно поднимать или опускать камеру;
в гидравлических (плунжерных) две камеры связаны между собой и приводятся в движение по принципу гидравлического пресса.
Слайд 35Механический вертикальный судоподъемник
Слайд 36Поплавковый вертикальный судоподъемник
Слайд 37Вертикальный гидравлический судоподъемник
Слайд 38Краткий обзор
существующих в мире
судоподъёмников
Слайд 39Бельгия
На Центральном канале расположены четыре старинных шлюза-судоподъёмника, включённых ЮНЕСКО в
1998 году в список Всемирного наследия:
в Уданг-Гоеньи;
в Уданг-Эмери;
в Стрепи-Бракньи;
близ Тьё.
Слайд 40Бельгия
Помимо Центрального канала:
наклонный судоподъёмник Ронкьер близ одноименной деревни в
муниципалитете
Брен-Ле-Комт;
самый высокий вертикальный судоподъёмник в мире –
судоподъемник Стрепи-Тьё.
Судоподъёмник Стрепи-Тьё
состоит из двух уравновешенных камер, наполненных водой. Они могут двигаться в вертикальной плоскости независимо друг от друга. По закону Архимеда вес камер не должен зависеть от того, находится ли в них судно или нет. На практике постоянный уровень воды поддерживать сложно, поэтому масса камер меняется в пределах от 7200 до 8400 тонн. Полезная ширина каждой камеры 112 м, высота 12 м, глубина — от 3,35 до 4,15 м. Каждая камера подвешена на 120 несущих тросах, которые переброшены через направляющие шкивы диаметром 4,8 м и связаны с противовесами. Дополнительно по 32 троса управления используются для подъёма и спуска камер. Диаметр каждого троса 85 мм.
Масса противовесов подобрана так, чтобы сила натяжения тросов управления не превышала 100 кН. Каждую камеру поднимают по восемь лебедок, приводимых в действие четырьмя электромоторами через редукторы. Камера преодолевает высоту в 73 метра за семь минут.
Длина судоподъёмника 130 м, ширина 81 м, высота 117 м.
Слайд 42Судоподъемник Стрепи-Тьё
Судоподъемник Стрепи-Тьё с высоты птичьего полета
Слайд 43Судоподъемник Стрепи-Тьё
Вид со стороны нижнего канала
Слайд 44Судоподъемник Стрепи-Тьё
Вид со стороны нижнего канала
Слайд 46Судоподъемник Стрепи-Тьё
Противовесы
Слайд 47Судоподъемник Стрепи-Тьё
Нижний бьеф
Слайд 48Судоподъемник на Центральном канале в Бельгии
Верхний бьеф
Слайд 49Судоподъемник на Центральном канале в Бельгии
Нижний бьеф
Слайд 50Судоподъемники в Бельгии на Центральном канале
№ 1. Houdeng-Goegnies
Слайд 51Судоподъемники в Бельгии на Центральном канале
№ 2. Houdeng-Aimeries
Слайд 52Судоподъемники в Бельгии на Центральном канале
№ 3. Strépy-Bracquegnies
Слайд 53Судоподъемники в Бельгии на Центральном канале
№ 4. Thieu
Слайд 54Англия
Пять судоподъемников:
Судоподъёмник в Андертоне, графство Чешир;
Кессонный шлюз близ Ком Хей
Фолкиркское колесо
Наклонный судоподъёмник в Фокстоне
Наклонный судоподъёмник Хей в Айрон-Бридже
Фолкиркское колесо — первый в мире вращающийся судоподъемник, соединяющий каналы Форт-Клайд и Юнион. Построен в 1999 – 2002 г. Перепад высот между этими водными артериями составляет 35 м.
Перемещается не менее 8 яхт и катеров среднего размера за 15 минут. Часть акведука длиной 150 метров проходит под землей по туннелю эллиптического сечения.
Является популярным туристским объектом.
Слайд 64Фолкиркское колесо
Вид сверху виадука
Слайд 66Судоподъёмник Хей (Англия)
Наклонный
судоподъёмник
Хей
Слайд 67Нидерланды
Судоподъёмник в Брукерхафене
Слайд 68Германия
Канхебехаус (подъёмник барж-контейнеров)
в Хальсбрюке ;
Канхебехаус в Гросфогтсберге;
Судоподъёмник в Хенрихенбурге;
Судоподъёмник
в коммуне Нидерфинов;
Судоподъёмник в Ротензее;
Двойной судоподъёмник Шарнебек.
Слайд 69Старый судоподъёмник в Хенрихенбурге
Открытка 1900 года
Слайд 70Судоподъёмник в поселке Нидерфинов
Слайд 73Двойной судоподъёмник Шарнебек
Построен в 1974 году. Напор (высота подъема
судов) – 38 м
Слайд 76Вертикальный поплавковый судоподъемник Ротензее
Слайд 77Канада
Судоподъёмники на каналах Трент-Северн в провинции Онтарио:
Киркфилдский подъёмный
шлюз;
Подъёмный шлюз в Питерборо;
Сухопутный эллинг в Биг
Шут;
Сухопутный эллинг в Свифт Рапидс.
Слайд 78Канада
Парный вертикальный судоподъемник в Питерборо
Слайд 81Железнодорожный судоподъемник в провинции Онтарио, Канада
Слайд 82Польша
Наклонные судоподъёмники – похильни – на Эльблонгском канале перевозят суда
посуху
(небольшие суда водоизмещением до 50 тонн)
Слайд 83Польша
Похильня на Эльблонгском канале
Слайд 84Польша
Похильня на Эльблонгском канале
Слайд 85США
Железная дорога для переправы судов волоком в горах
Аллеганах, в
штате Пенсильвания;
23 наклонных судоподъёмника на канале Моррис в штате Нью-
Джерси.
Канал Моррис в штате Нью-Джерси
Слайд 86Судоподъемники на канале Морис в Нью-Джерси
Слайд 87Судоподъемники на канале Морис в Нью-Джерси
Слайд 88Судоподъемники на канале Морис в Нью-Джерси
Слайд 89Судоподъемники на канале Морис в Нью-Джерси
Слайд 90Судоподъемники на канале Морис в Нью-Джерси
Слайд 91Судоподъемники на канале Морис в Нью-Джерси
Слайд 92Франция
Судоподъёмник Фонтиньетты;
Наклонный шлюз Фонсеран на Южном
канале, близ города Безье;
Наклонный
шлюз в Монтеш на боковом
канале Гаронны;
Наклонный судоподъемник близ
Сен-Луи и
Арзвиллера на канале Марна – Рейн в
Лотарингии.
Слайд 95Франция
Тягач (трактор) наклонного шлюза Фонсеран
Слайд 97Франция
Судоподъёмник Фонтиньетты
Слайд 98Франция
Поперечный наклонный судоподъемник близ Сен-Луи и Арзвиллера
Слайд 99Франция
Поперечный наклонный судоподъемник близ Сен-Луи и Арзвиллера
Слайд 100Франция
Камера судоподъёмника
Арзвиллер
Слайд 101Чехия
Наклонный судоподъёмник Орлицкой плотины на реке Влтаве
(на заднем плане)
Слайд 102Япония
В Японии два судоподъемника:
наклонный судоподъёмник на канале Камогава, в городе
Киото;
наклонный судоподъёмник на канале Бива-ко, в пригороде Киото.
Судоподъёмник Бива-ко, 1940
г.
Слайд 104Китай
Судоподъёмник водохранилища Даньцзянкоу
(Danjiangkou) в провинции Хубэй, способный
поднимать суда
водоизмещением до 450 тонн;
Судоподъёмник ГЭС Geheyan в провинции Хубэй,
способный
поднимать суда водоизмещением до
300 тонн. Плотина запущена в эксплуатацию в 1994
году, однако из-за технических проблем
судоподъёмник начал работать лишь спустя четыре
года;
Судоподъёмник водохранилища Луньтань (Longtan);
Судоподъёмник Янтань (Yantan);
Судоподъёмник гидроузла «Три ущелья».
Слайд 105Китай
Гидроузел «Три ущелья» (модель)
Слайд 106Китай
Модель плотины гидроузла «Три ущелья»
(справа судоподъемник)
Слайд 107Россия – Красноярский судоподъемник
1 — здание диспетчерского пульта; 2 —
поворотное устройство;
3 — монтажно-ремонтная площадка; 4 — судовозная камера
с судном.
Слайд 121Обходные каналы в составе Мариинской, Тихвинской и Вышневолоцкой водных систем
Слайд 122Судоходные каналы
Приладожские каналы
Слайд 124Судоходные каналы
Белозерский обводной канал
Слайд 125Судоходные каналы
Обходные береговые каналы в США
Слайд 126Подходные каналы прокладывают от рек, озер и водохранилищ к расположенным
вне берегов промышленным центрам, отдельным крупным предприятиям для доставки водным
путем грузов непосредственно к причалам. Обычно это делается при больших объемах перевозок и небольшой длине каналов.
Подходные каналы прокладывают также от русел рек к внерусловым портам.
Слайд 127Межбассейновые соединения
Современные межбассейновые воднотранспортные соединения – это сложные шлюзованные системы,
представляющие собой большой комплекс гидротехнических сооружений (шлюзов, плотин, дамб, водосбросов,
каналов, насосных станций и т. д.). В состав межбассейновых воднотранспортных соединений часто входят не только судоходные каналы и гидроузлы на реках, но и гидроэлектростанции, водозаборы оросительных систем или водоснабжения и другие сооружения.
Слайд 129Межбассейновые соединения
РОССИЙСКИЕ
Беломорско-Балтийский канал, соединяющий Белое море с Онежским озером,
а через него – с Балтийским морем.
Канал имени Москвы
начинается от Иваньковского гидроузла на реке Волге и заканчивается при впадении в реку Москву в северо-западной части города Москвы.
Волго-Донской водный путь: выход с Волги в Черное море. В состав водного пути входят шлюзованый судоходный канал между Волгой и Доном с машинным питанием из Дона и Цимлянский гидроузел на Дону с водохранилищем.
Волго-Балтийский водный путь между Балтийским морем и Волгой проходит от Финского залива через Неву, Ладожское озеро, Свирь, Онежское озеро, Вытегру, водораздельный канал, Ковжу, Белое озеро, Шексну и далее по шекснинской ветви Рыбинского водохранилища выходит в Волгу.
Слайд 130Межбассейновые соединения
ЗАРУБЕЖНЫЕ
Панамский канал связывает Атлантический и Тихий океан через
узкий перешеек в Центральной Америке на территории Панамы.
Кильский канал,
соединяющий Балтийское и Северное моря.
Коринфский канал соединяет одноименный залив Ионического моря с Эгейским. Построен он в 1881 – 1893 годы.
Канал Рейн-Майн-Дунай связывает бассейны крупнейших рек Европы в единую воднотранспортную систему от Северного до Черного моря.
Суэцкий канал между Средиземным и Красным морями является единственным из упомянутых открытым (нешлюзованным) межбассейновым соединением.
Слайд 131ИСТОРИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА
ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ
СООРУЖЕНИЙ
Слайд 133КИТАЙ
Судопропускное устройство (гидрослив) на Великом канале.
(со старинной китайской гравюры)
Слайд 134КИТАЙ
Гидрослив самого старого в мире транспортного «Волшебного канала»
Слайд 135КИТАЙ
Древний китайский шлюз.
Первый шлюз в Китае – 984 год.
Слайд 136ЕВРОПА
Полушлюзы впервые в Европе были применены в Германии в XIII
веке на реке Альстер.
Полушлюзы с затворами в виде горизонтальных
брусьев (шандор) или вертикальных брусьев (спиц) использовались при напорах до 1 м и ширине судового отверстия до 12 м.
Затворы в виде двустворчатых ворот с вертикальными осями вращения были построены в Германии в XIV веке – полушлюзы на реке Дельфенау, притоке Эльбы.
Слайд 137ЕВРОПА
Первое описание камерного шлюза было сделано в 1440 году итальянцем
Баптисте Альберти.
Слайд 138Механизмы, придуманные
Леонардо да Винчи (1452 – 1519 годы)
Канал
со шлюзами
Слайд 139Механизмы, придуманные
Леонардо да Винчи
Ворота для шлюза
Слайд 140Механизмы, придуманные
Леонардо да Винчи
Дноуглубительный снаряд
Слайд 141ЕВРОПА
В Италии при строительстве канала между городами Миланом и Павией
длиной 30 км Бертола да Новата впервые применил камерный шлюз
для преодоления напора в 25 м.
С XV века строительство судоходных гидротехнических сооружений началось в Германии, Бельгии, Франции, Швеции и других странах Европы.
Слайд 146Канал между Флоренцией и Средиземным морем
(идея Леонардо да Винчи)
Начало XVI
века, канал на реке Арно от Флоренции до Пизы.
Работы по
руководством Леонардо да Винчи были начаты, но не закончены из-за войны флорентийцев с пизанцами.
Слайд 149Суэцкий канал
Строительство Суэцкого канала
Слайд 150Суэцкий канал
Торжественное открытие Суэцкого канала 17 ноября 1869 в Порт-Саиде
Слайд 151Суэцкий канал
Одни из первых путешественников по Суэцкому каналу – XIX
век
Рисунок Суэцкого канала (1881)
Слайд 159Канал через Панамский перешеек
Начало строительства «Компанией межокеанского канала» француза Лессепса
(строителя Суэцкого канала) – 1881 год.
В 1892 году –
банкротство кампании Лессепса.
Строительство Панамского канала было продолжено и завершено американскими гидротехниками в 1904 – 1914 годы.
15 августа 1914 года состоялось неофициальное открытие канала. Официально канал открыт 12 июля 1920 года.
Длина канала по суше – 65,2 км, а с подводными прорезями на подходах – 81,6 км. Минимальная ширина – 150 м., глубина – 12,6 м.
Канал двухсклонный, шлюзованный. Гутунское озеро на водоразделе имеет отметку 25,9 м.
Шлюзы двухниточные, на атлантическом склоне трехступенчатые, а на тихоокеанском – одноступенчатые, с размерами камер 305×33,5 м.
Слайд 161Панамский канал
Строительство Панамского канала
Слайд 162Панамский канал
Строительство Панамского канала
Слайд 163Панамский канал
Строительство Панамского канала
Слайд 169Сайменский канал
Впервые Сайменский канал пущен в Финляндском великом княжестве
7
сентября 1856 года.
В 2006 году прошли празднования
150-летия постройки
канала.
Слайд 170Сайменский канал
Общая протяженность канала составляет 57,3 километра.
Слайд 175Канал через Коринфский перешеек (Греция)
Слайд 176Коринфский канал
Ширина перешейка
6,3 км
Слайд 182Кильский канал
Соединяет Северное и Балтийское моря по кратчайшему направлению
между городами Киль и Бронцбутель.
Длина – 98,7 км.
Слайд 186Кильский канал
Карта Кильского канала, 1888 год
Длина 98,7 км. Минимальная
ширина – 50 м, глубина 11 м. По концам построены
шлюзы. Современные шлюзы двухниточные, одноступенчатые с размерами камер 330×45×14 м.
На канале сделано 11 уширений с причалами для судов, ожидающих расхождения с встречными.
Канал работает круглогодично.
Слайд 188Канал Рейн-Майн-Дунай
Это канал в Германии, в федеральной земле Бавария.
Соединяет реки Майн (приток Рейна) и Дунай. Обеспечивает транспортное речное
сообщение между Атлантическим океаном, Северным морем и Черным морем.
Слайд 189Канал Рейн-Майн-Дунай
Начинается от города Бамберг, протекает через Нюрнберг и соединяется
с Дунаем у города Кельхайм.
Слайд 192Канал Рейн-Майн-Дунай
Канал оборудован шестнадцатью шлюзами.
Одиннадцать из них располагается в
рейнском бассейне, и осуществляют подъем с уровня 230,8 метров до
уровня водораздела
406 метров.
Пять шлюзов расположены в бассейне Дуная, и осуществляют перепад с водораздела
до 338,2 метров.
Слайд 193Канал Рейн-Майн-Дунай
Канал Майн-Дунай имеет глубину воды 4 м, ширину по
дну 31 м и по урезу воды – 55 м.
Шлюзы канала стандартного европейского размера 190×12×4,5 м с различными напорами. Три шлюза на водоразделе имеют напоры почти по 25 метров, сложные системы питания водой и снабжены сберегательными бассейнами, позволяющими экономить до 70% сливной призмы. Канал машинный – пять насосных станций подают воду из Дуная, причем их производительность 25 м3/с покрывает не только потребности канала в воде (14 м3/с), но и обеспечивает обводнение Майнского водного пути.
Некоторые участки канала выполнены в виде бетонных акведуков.
Отметка воды в водораздельном бьефе – 406 м, что является самым высоким водоразделом на искусственных водных путях в Европе, да, пожалуй, и в мире.
Слайд 194Межбассейновое соединение Северное море – Черное море
Слайд 195Канал Рейн-Майн-Дунай
Канал Рейн-Майн-Дунай у города Нюрнберг
Слайд 198Магдебургский водный мост
Строительство:
1997 – 2003 годы.
Характеристики:
Длина – 1 500
м;
Ширина – 34 м;
Глубина – 4,25 м;
Макс. пролет – 106
м.