double arrow

Открытые и закрытые (шлюзованные), открытые неогражденные и огражденные каналы 1 страница



Закрытыми называют такие соединительные или подходные каналы, которые отделены от моря (речного русла) подпорными (оградительными) сооружениями со шлюзами. Вход судов в за­крытые каналы и выход из них осуществляются только через шлю­зы. Закрытие канала шлюзами только у входов в него обеспечи­вает поддержание в канале постоянного уровня воды и защищает канал от разрушительных действий моря, когда уровни моря у

концов канала колеблются значи­тельно и неодинаково.

На рис. 32 показана максималь­ная амплитуда колебаний уров­ня воды с внешних сторон шлюзов Кильского канала, вызываемых совокупными действиями прили­вов с нагонами и отливов со сто­нами. Наличие этих колебаний вы­звало необходимость постройки Кильского канала закрытым.

Внутренние шлюзы, делящие ка­нал на ступенчатые бьефы, устраи­вают обычно для уменьшения глу­бины выемки грунта при прохож­дении трассы канала через возвышенности (Панамский канал и др.), а также для преодоления перепада уровней воды в соединяе­мых каналом бассейнах (каналы Волго-Донской, Беломорско-Бал- тийский и др.).

Судоходные каналы, не ограж­денные от моря (реки) подпорными сооружениями со шлюзами, называют открытыми. К числу таких каналов относится ряд сое­динительных каналов, проложенных через сушу (Суэцкий, Ко­ринфский), через недостаточно глубокие проливы (Керчь-Еникаль­ский и др.) и большинство подходных каналов к морским портам. В СССР все подходные каналы к морским портам сооружены открытыми. Открытые каналы менее сложны по своему устройст­ву и суда не теряют время на шлюзование. Однако поддержание навигационных (гарантируемых габаритов открытых каналов зна­чительно сложнее, так как они постоянно подвергаются заноси- мости. Поэтому требуется проводить постоянный контроль за со­стоянием глубин таких каналов и иметь необходимое количество дноуглубительного флота для поддержания их навигационных га­баритов.




Однако целесообразность строительства закрытого или откры­того канала определяется экономическими расчетами.

Открытыми огражденными принято называть каналы или уча­стки каналов, имеющие двустороннее или одностороннее огражде­ние в виде молов, ряжевых или земляных дамб. Такие огражде­ния устраивают на участках, наиболее подверженных заносимости с целью ее снижения.

Участок открытого морского канала, примыкающий к входу в гавани порта, огражденный двусторонними ряжевыми дамбами, показан на рис. 33.



К числу открытых огражденных каналов относятся: баровый участок канала, примыкающий к юго-западному рукаву реки


Миссисипи, огражденный парными молами; баровая часть Су- линского канала, огражденная парными дамбами; второе колено подходного канала к Одесской нефтегавани, огражденное со сто­роны моря волноломом; подходной канал к Порт-Саиду, ограж­денный двусторонними молами неодинаковой длины; Волго-Каспийский и Азово-Донской каналы, частично огражденные земля­ными дамбами, намытыми при производстве дноуглубительных работ и др.

Открытыми неогражденными называют такие каналы, которые на всем своем протяжении не имеют защитных оградительных молов или дамб.

К их числу относятся баровый канал Вентспилсского порта, приемное и баровое колено подходного канала к порту Нарьян- Мар, подходной канал к Бердянскому порту и др.

Глава XVI

ОСНОВНЫЕЭЛЕМЕНТЫ МОРСКИХ КАНАЛОВ

§ 48. Трасса канала

Основными элементами, характеризующими расположение и состояние канала, являются его трасса, глубина, ширина и вели­чина заложения откосов. Трасса канала определяется расположе­нием его оси в плане. Высотное положение трассы соединительно­го канала, проходящего через повышенный водораздел, характе­ризуется продольным профилем. Для наблюдения за состоянием канала по всей его длине закрепляют постоянную сеть промерных профилей (пикетов), положение которых на оси канала геодезиче­ски привязано к береговым навигационным знакам.

Выбор трассы канала при его проектировании имеет весьма важное значение, так как от этого во многом зависят: величина затрат на сооружение канала; последующие эксплуатационные расходы; обеспеченность нормальных условий плавания судов. Выбору трассы канала должны предшествовать подготовитель­ные работы по тщательному изучению топографии местности и рельефа дна, гидрометеорологических и геологических условий в намечаемом районе сооружения канала, составление наиболее подробного плана района с изобатами и горизонталями. Основные принципы выбора трассы канала определены «Техническими усло­виями на проектирование морских каналов» (ВСН 24—71), раз­работанными Союзморниипроектом и введенными в действие с 1 декабря 1971 г.

Трасса подходного канала должна выбираться с таким расче­том, чтобы:

затраты на сооружение и содержание канала в эксплуатации были по возможности минимальными;

обеспечивались удобства и безопасность прохода судов по ка­налу и захода их в порт;

обеспечивалась возможность наивыгоднейшей компоновки огра­дительных сооружений порта;

учитывалась возможность перспективного развития порта.

Для соблюдения указанных условий требуется, чтобы:

объемы выемки были по возможности наименьшими, а грун­ты дна по трудности разработки — относительно легкими и, вме­сте с тем, обеспечивали устойчивость откосов прорези;

обеспечивалась возможность выбора наиболее удобного и де­шевого способа транспортировки и отвала вынутого грунта при­менительно к проектируемым типам дноуглубительных снарядов и способу производства работ;

было возможно расположить свалку грунта в месте, достаточ­но близком к каналу, и в то же время исключающем ощутимый возврат вывезенного на свалку грунта в канал;

сопряжение трассы канала с генеральным направлением тече

ний и перемещений наносов позволило рассчитывать на относи­тельно минимальную заносимость канала и, вместе с тем, на мак­симальный относ в сторону от канала сливаемой пульпы при использовании самоотвозных землесосов;

трасса канала была по возможности прямолинейной, а при не­обходимости устройства поворотов — углы поворота должны быть острыми, а радиусы закругления — наибольшими;

генеральное направление трассы было близким к направлениям господствующих по частоте ветров и течений (как показывает практика такое направление трассы вызывает наименьшую зано­симость) ;

было возможно обеспечить оптимальный разнос знаков на местности по оси канала так, чтобы они не проектировались на какие-либо возвышающиеся над ними сооружения, деревья и т. п. и хорошо просматривались с судна;

на участках примыкания подходного канала к воротам порта и за воротами, на расстоянии не менее длины тормозного пути расчетного судна, не было поворотов и направление канала на этом участке было близким или совпадало с осью входных ворот порта.

При проектировании каналов на устьевых участках рек и на речных барах желательно соблюдение следующих дополнительных требований: расходы воды и наносов в рукаве, по которому про­кладывается трасса канала в период высоких паводковых вод, должны быть относительно других рукавов наименьшими как до, так и после сооружения канала, когда живое сечение рукава бу­дет увеличено; мероприятия по защите берегов от корабельных волн должны сводиться к минимуму.

Следует избегать прорытия канала в малоустойчивых илистых грунтах, вызывающих большую заносимость канала за счет оплы­вания в него жидкого ила с забровочных пространств. На выходе из устья направление барового канала должно совпадать с на­правлением русла реки, а дальше трасса канала должна ориенти­роваться в направлении господствующих ветра и течения.

Прорытый в конце XIX в. подходный канал шириной 100 м к аванпорту Ждановского порта имел направление трассы поперек господствующих вет­ров, течения, волнения и движения наносов. Заносимость этого канала оказа­лась катастрофической. Для уменьшения заносимости судоходной части было произведено уширение канала до 320 м между пикетами 0—1,5 км и до 213 м — между пикетами 1,5—3,5 км. Однако и это не обеспечило поддержание требуе­мой глубины канала. В 1926—1927 гг. по проекту инженера И. И. Воронова был прорыт новый подходной канал с входом в порт через угольную гавань. Трасса этого канала проложена в более плотных грунтах, направлена она под острым углом к направлению господствующих ветров и течения и заносимость канала значительно уменьшилась. Строительная стоимость нового канала была несколько выше чем у старого, но дополнительные затраты окупились сни­жением эксплуатационных расходов.

В ряде случаев по условиям местности трассирование канала в направлении господствующих ветров и течения может оказаться

невозможным. В таких случаях должны прорабатываться вариан­ты устройства вдоль трассы канала защитных сооружений от за- носимости.

Пример Ждановского канала показывает, что вариант трасси­рования канала в направлении господствующих ветров и течения оказался более выгодным в сравнении с вариантом наиболее пол­ного использования естественных глубин и наиболее короткого пути.

Варианты наиболее полного использования естественных глу­бин и естественных водоемов находят положительное применение при прохождении трассы канала через сушу. Беломорско-Балтий- ский канал, проходящий через повышенный водораздел между Белым морем и Онежским озером, имеет общую длину 227 км. Из них только 37 км проходят в искусственной выемке, а на осталь­ном протяжении канал проходит по естественным озерам и рекам, сток которых зарегулирован подпорными сооружениями.

Положительные результаты использования рельефа местности, естественных глубин и имеющихся водоемов достигнуты также при сооружении каналов Волго-Балтийского, Волго-Донского, Па­намского, Суэцкого и др.

§ 49. Ширина канала

Размерения судоходного канала в его поперечном сечении ха­рактеризуются глубиной, шириной, величиной заложения откосов и площадью поперечного сечения. Решениями международных судоходных конгрессов установлено, что подводное сечение мор­ского канала должно превосходить не менее чем в 4 раза подвод­ное миделевое сечение наибольшего судна, которое будет плавать по каналу. При этом всегда должно быть обеспечено превышение глубины канала в 1 м но отношению к наибольшей осадке судов.

В СССР впервые разработаны нормы технологического проек­тирования морских каналов (ВСН 19—70). Эти нормы введены в действие Министерством морского флота с 1 декабря 1970 г. Они являются обязательными для проектирования новых и реконст­рукции действующих каналов.

По расположению прорези канала относительно уровня воды и по условиям плавания судов нормы проектирования каналов раз­личают:

каналы полного профиля, у которых боковые откосы выходят до уровня воды или выше его (рис. 34, а);

каналы неполного профиля, у которых боковые откосы проре­зи расположены ниже уровня воды (рис. 34,6);

мелководье, представляющее собою прибрежную отмель с глу­бинами, равными или близкими к глубине канала (рис. 34, в).

Под воздействием волн, течений и работы движителей прохо­дящих судов форма поперечного сечения открытого канала (ши­рина, глубина, откосы) все время меняется и канал подвергается заносимости. Правила технической эксплуатации гидротехниче

ских сооружений и акваторий морских портов Министерства мор­ского флота предусматривают осуществление постоянного контроля за состоянием габаритов канала и акватории порта. Организа­ция этого контроля возложена на главного инженера порта. Под- дерясание навигационных габаритов прорези должно обеспечи­ваться на весь период навигации. О всех случаях срыва навига­ционных габаритов канала или акватории порта и их восстановлении даются экстренные извещения судовладельцам и судам, поль­зующимся услугами порта. Одновременно порт принимает меры к восстановлению навигационных габаритов и созданию запаса на заносимость.




сы определяют для судна в грузу и в балласте. Для односторон­него движения в качестве расчетной принимается большая из них. Для двустороннего движения расчет ширины маневровых полос делается в двух вариантах: расхождение расчетных судов в грузу и одного — в грузу, другого — в балласте. Принятие того или иного варианта обосновывается технико-экономическими рас­четами. При этом проверяют экономическую целесообразность устройства канала с односторонним движением и со станциями (уширениями) для расхождения встречных судов.

Для определения суммы углов сноса и дрейфа судна под дей­ствием течения и ветра используют многолетние данные гидроме­теорологических наблюдений за направлениями и скоростями те­чений и ветра, действующих в районе проектируемого капала и на его отдельных участках. В качестве расчетного выбирается ветер, обусловливающий максимальный дрейф судна, однако не сильнее ветра, при котором удержание судна на курсе становится невоз­можным. В последнем случае нормами проектирования не реко­мендуется допускать, чтобы угол сноса и угол дрейфа в сумме превышали 25°.

Величина суммарного угла сноса и угла дрейфа судна нахо­дится в обратной зависимости от его расчетной скорости хода. Чем больше скорость хода судна, тем меньше суммарный угол его сноса и дрейфа. Меньшему суммарному углу сноса и дрейфа со­ответствует меньшая ширина маневровой полосы.

Расчетная скорость хода судна по каналу нормами проектиро­вания каналов назначается из соотношения


Критической считается скорость, начиная с. которой дальней­шее увеличение числа оборотов движителей практически не при­водит к увеличению скорости хода судна. Расчетная скорость в указанных пределах назначается с учетом необходимости обес­печения безопасности движения, сохранения устойчивости грун­та па откосах и по возможности при наименьшей ширине канала. Величина критической скорости зависит от формы и площади по­перечного сечения прорези канала, в том числе от ширины кана­ла. Поэтому вначале ширину канала определяют для трех ско­ростей хода судна (например, 5, 8 и 12 узлов), охватывающих весь возможный диапазон скоростей хода расчетного судна. Соответственно для каждой из этих скоростей хода судна опре­деляют углы сноса и дрейфа и предварительные значения шири­ны канала. Нормами технологического проектированияморских каналов установлены табличные значения углов сноса и углов дрейфа Значение углов сноса определяют по табл. 27 в зави-


Значение углов дрейфа определяют по табл. 28 в зависимости от курсового угла кажущегося ветра (ветра, измеренного на дви­жущемся судне) и от соотношения скорости кажущегося ветра и скорости хода судна. Вектор скорости кажущегося ветра опре­деляют как сумму векторов скорости истинного ветра (измеренно­го на метеостанции) и скорости судна с обратным направлением.





При обратном соотношении указанных величин канал рассчи­тывают на двустороннее движение. При этом затраты на дноуглу­бительные работы по уширению канала для двустороннего дви­жения должны быть меньше затрат транспортного флота и пор­та, вызванных простоями судов в ожидании прохода по каналу одностороннего движения. Если эти условия не соблюдаются, про­веряют экономическую целесообразность устройства канала с од­носторонним движением и со станциями для расхождения судов. Расстояние между этими станциями должно быть не менее

§ 50. Глубина канала и портовой акватории

Отсчетный уровень назначают на основе многолетнего графи­ка обеспеченности уровня моря за весь навигационный период, включая время навигации с ледоколом. Обеспеченность отсчетно- го уровня в процентах назначают в зависимости от разницы меж­ду уровнем 50%-ной обеспеченности и минимальным наб­люденным уровнем


Отсчетные уровни для различных участков устьевых каналов назначают с учетом поверхностного уклона реки. При больших, чем указано выше, разностях уровней воды или при относительно малом судообороте порта (одно расчетное судно за несколько суток) отсчетный уровень назначают на основании технико-эконо­мического расчета. При этом сопоставляют расходы на дноуглу­бительные работы и затраты транспортного флота и порта, обус­ловленные простоями или переадресовками судов из-за недоста­точных глубин на канале. Для приливных морей проверяют возможность и целесообразность принятия в качестве отсчетного та­кого приливного уровня, у которого продолжительность стояния вод достаточна для пропуска в обоих направлениях расчетных судов, подошедших к каналу ко времени наступления такого уровня.

Приливной отсчетный уровень используют на многих каналах, в том числе на Архангельском и Нарьян-Марском баровых кана­лах, на Онежском подходном канале.

Навигационную глубину канала (акватории порта) Нп и глу­бину проектную Н0 определяют по формулам:




На каналах полного профиля и акваториях портов волновой запас принимают равным нулю.

Таблица 31

Волновой запас при встречном или попутном волнении, м





Нормы допускаемого перебора по глубине


§ 51. Боковые откосы канала

Величина заложения боковых откосов морского канала зави­сит: от механических свойств грунта, в котором проложена про­резь канала, а также от наносного грунта, формирующего отко­сы; от механического воздействия на откосы канала морских волн, течений, движущихся по каналу судов; от периода форми­рования откоса.

Числовое значение величины заложения откоса выражается формулой


При проектировании каналов определяют:

величину заложения откосов, сформировавшихся в процессе работы земснаряда к моменту производства исполнительных про­меров (m0);

величину заложения откосов, сформировавшихся в межре­монтный период к началу выполнения очередных ремонтных дно­углубительных работ, определяемых по предварительным проме­рам (m1).

Нормирование величины заложения откосов проектной проре­зи выполняют в зависимости от типа и состояния грунтов, в ко­торых она прокладывается (табл. 35) (ВСН — 19—70).

Из приведенных в таблице для каждого типа грунта значе­ний — меньшие принимаются для прибрежных участков канала (с малыми забровочными глубинами), большие — для его мори­стых участков (с большими забровочными глубинами). При нали­чии надежного аналога и для действующих каналов величину заложения откосов принимают по фактическим данным. Величи­ну заложения откоса m2 сформировавшегося к концу межремонт-






В данном случае изменение величины заложения откоса толь­ко на единицу дает прирост (уменьшение) объема выемки на 9000 м3, а на всем диапазоне почти вдвое. Занижение величины заложения откоса ухудшает условия поддержания гарантируемых (навигационных) габаритов прорези, так как откос будет форми­роваться в зоне навигационной ширины канала, а не за ее пре­делами. Для бесперебойного обеспечения гарантируемого габари­та канала потребуется чаще выполнять ремонтные дноуглубитель­ные работы или дополнительно уширить канал соответственно фактической величине заложения откоса.

При прорытии земснарядами глубоких выемок с большими слоями извлекаемого грунта разработка прорези должна проек­тироваться послойной. Рабочую ширину прорези в каждом слое назначают дифференцированно, из расчета ступенчатого формиро-

вания откоса. При этом обеспечивается наиболее производитель­ное использование земснарядов, так как при разработке большого слоя грунта (больше оптимальной величины) в процессе дноуглуб­ления периодически возникают местные обвалы грунта и папиль- онажный земснаряд по существу почти все время работает на подборе обвалов с пониженной производительностью. В практике имелись случаи серьезных поломок земснарядов, вызванные об­валом грунта.

§ 52. Определение ширины и глубины канала






Глава XVII

ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ КАНАЛОВ

§ 53. Характеристика иностранных соединительных каналов

Из зарубежных соединительных каналов наиболее важное международное значение имеют Суэцкий, Панамский и Кильский каналы. Суэцкий канал является одним из наиболее крупных соединительных каналов. Через него проходит кратчайший мор­ской путь из Европы в порты Индийского океана и Дальнего Во­стока. Канал соединяет между собою бассейны Средиземного и Красного морей. Начало строительству Суэцкого канала было по­ложено в 1859 г. Первые небольшие суда прошли по всей длине канала в 1865 г. Окончание строительства и официальное откры­тие канала для судоходства состоялось в ноябре 1869 г.

Трасса канала проложена по территории Арабской Республики Египет (АРЕ) через низменный Суэцкий перешеек, разделяя его с севера на юг в наиболее узкой части (рис. 39). Общая длина ка­нала, включая углубленные подходы со стороны Средиземного и Красного морей, составляет 174 км, в том числе по перешейку между конечными пунктами канала 161 км. На протяжении около 100 км канал проходит по морским лагунам и озерам, из которых наиболее крупными являются озеро Тимсах, Большое и Малое Горькие озера. На протяжении около 45 км канал проходит по восточному берегу озера Мензале.

Основными пунктами канала являются: Порт-Саид — у входа со стороны Средиземного моря, порт Суэц — у входа со стороны Красного моря, порт Исмаилия — административный центр управ­ления Суэцкого канала, расположенный в средней части канала у озера Тимсах, и г. Эль-Кантара — конечный пункт железной доро­ги на восточной части перешейка.

После постройки в 1869 г. канал имел глубину 8 ж и ширину 22 м. В дальнейшем соответственно росту судооборота габарит канала постоянно увеличивали и к 1967 г. он обеспечивал проход судов с осадкой 11,6 м. Канал имеет пункты расхождения встреч-

ных караванов судов. Подходный канал к Порт-Саиду в Средизем­ном море на протяжении 9,2 км прорезает прибрежную отмель до изобаты, превышающей глуби­

ну канала. Этот канал ограж­ден от заноснмости молами с запада по длине 7,3 км, с во­стока— по длине около 3 км. Западный мол защищает ка­нал от наносов, перемещаемых вдоль берега от устья реки Ни­ла. По мере накопления нано­сов молы удлиняют. Намечает­ся дальнейшее увеличение га­барита канала для пропуска судов в первую очередь с осад­кой 16,2 м и во вторую оче­редь до 20,4 м. Допускаемая скорость хода судов по каналу

5. км/ч. Навигационное обору­дование канала обеспечивает судоходство круглосуточно. Среднее время прохождения судов по каналу составляет

6. ч, минимальное—11,3 ч. Проводку судов по каналу обеспечивает лоцманская служба.

Канал построен открытым (нешлюзованным). Беспере­бойное движение судов по ка­налу поддерживается высоким уровнем гарантии в обеспече­нии прохода судов на объяв­ленную осадку. Гарантируемую глубину поддерживают от са­мых низких уровней воды, на­блюдавшихся в различных пунктах канала. В южной по­ловине канала между озером Тимсах и Суэцким заливом во время действия северного и северо-западного ветров наблю­дается значительное пониже­ние уровня воды, особенно ес­ли ветер совпадает с отливом в Суэцком канале. Односто­роннее понижение уровня создает сильное течение в канале, что несколько усложняет плавание судов, но не прекращает его.

По грузообороту Суэцкий канал занимает первое место в мире.

/

По каналу проходит свыше 170 млн. т грузов в год, из которых около 60% составляют нефтепродукты, идущие из стран Ближнего и Среднего Востока в Европу. Судооборот канала 18—20 тыс. судов в год, плавающих под флагами 46 государств мира. После открытия Суэцкого канала путь из портов Европы в порты Ин­дийского океана и Дальнего Востока сократился на 6—14 тыс. км. Наибольшее сокращение пути получают суда, следующие из Чер­ного и восточной части Средиземного морей в Индийский и Тихий океаны. По сравнению с путем вокруг Африки сокращение пути на некоторых линиях составляет (тыс, км):

Одесса — Бомбей................................................... 14,2

Одесса — Владивосток.......................................... 10,8

Лондон—-Кувейт.................................................. 10

Марсель — Бомбей................................................ 8,4

Гамбург — Бомбей................................................ 8

Лондон — Гонконг................................................. 7,1

Ливерпуль — Иокогама........................................ 5,9

Трасса Панамского канала проложена в Центральной Амери­ке по наиболее низкой части Панамского перешейка через повы­шенный водораздел между Карибским морем в Атлантическом океане и Панамским заливом в Тихом океане (рис. 40). Предва­рительные высотные отметки доходили до 87 м (в районе Кулеб- ры). Канал шлюзованный со ступенчатыми бьефами. Концевые участки канала (подходы к шлюзам) со стороны Карибского мо­ря и Панамского залива открытые огражденные. Общая длина канала между глубокими водами 81,6 кж, в том числе закрытая часть канала 57,3 км. Минимальная ширина канала 91,5 м, глу­бина 12,2 м. Длина каждой шлюзовой камеры 305 м, ширина 33,5 м, глубина на пороге 12,5 м.

Проводки судов через шлюзы производят электровозами, движущимися поверх стенок шлюзовых камер по зубчатым рель­сам. На остальных участках канала суда идут своим ходом. Дви­жение по каналу круглосуточное в течение всего года. Шлюзы канала парные, что позволяет шлюзовать суда одновременно в обоих направлениях. Канал на всем протяжении рассчитан на двустороннее движение. Среднее время прохождения одного суд­на по каналу составляет 10 ч, минимальное 4 ч 10 мин. Макси­мальная пропускная способность канала за сутки 48 судов (око­ло 17 тыс. судов в год).



Сейчас читают про: