для чего строят каналы

Строительство каналов

Сооружение каналов, как и других гидротехнических сооружений, всегда представляло для строителей определённые сложности. Канал – это гидротехническое сооружение, предназначенное для перенаправления водных потоков. По своему назначению каналы можно разделить на ирригационные, т.е. те, которые используются для доставки или отведения воды, и транспортные каналы, используемые для перевозки людей и грузов.

Основные этапы строительства каналов

В любом случае успешное строительство каналов состоит из целого комплекса подготовительных мероприятий, включающих проектно-изыскательские работы, подготовку проектной документации, а также качественных технологических операций самого строительства и мероприятий по берегоукреплению. Технологическая последовательность непосредственного создания канала включает в себя следующие виды работ:

При непосредственном строительстве каналов приходится выполнять ряд дополнительных работ, связанных с характером грунта, его влажностью, необходимостью отвода излишних вод. Поэтому кроме главной операции, заключающейся в разработке полного профиля канала, выполняются ещё и вспомогательные работы: выравнивают кавалеры, выполняют планировку, а также крепление откосов и дна. Работы по выравниванию кавалеров производятся с использованием бульдозеров.

А укрепление откосов производится посредством посева травосмесей, состоящих из многолетних трав. Это позволяет создавать хорошо задернённый почвенный слой, который надёжно защищает от выветривания, зарастания сорняками и смыва грунта. На подошве откоса, применительно для ирригационных каналов, как правило, устраивается стены, которые выполняются из досок, плетня, иного защитного материала, а на дно укладываются железобетонные лотки той же высоты.

Укрепление откосов

Очевидно, что устойчивость откосов и дна каналов напрямую зависит от вида грунта и способа крепления русла. При этом защита должна предохранять от размыва или оползания, а также в полной мере обеспечивать надёжность гидротехнического сооружения. Это, как правило, достигается различными технологическими мероприятиями. Часто применяются такие способы укрепления откосов, как задернение, о чём шла речь выше, покрытие откосов способом каменной наброски, брусчаткой, а также железобетонными плитами. И чем быстрее течение в канале, чем больше масс воды переносится за единицу времени, тем укрепление должно быть надёжнее.

Композитный шпунт при строительстве каналов

До недавнего времени надёжное укрепление откосов выполнялось исключительно из железобетонных плит и, соответственно, было довольно дорогостоящим и трудоёмким занятием. Сегодня с изобретением технологии использования композитного шпунта при строительстве каналов всё резко изменилось. С появлением композитных профилей, полученных пултрузионным методом произошёл настоящий переворот в технологии строительства. Прочностные характеристики армированных композитных профилей бьют все рекорды. Они свободно заменяют традиционные железобетонные и металлические конструкции, применяемые при строительстве каналов.

Следует отметить, что шпунтовое соединение скрепляются специальными замками, которые обеспечивают надёжность и герметичность, что очень важно при постоянной угрозе подмыва грунта. Кроме того, композитный шпунт не боится коррозии и поэтому такие соединения служат большое количество лет и могут применяться несколько раз. Наряду с имеющимися преимуществами композитного шпунта, в обязательном порядке следует отметить ещё одно – низкую стоимость. При проектировании каналов с использованием в качестве берегоукрепления композитного шпунта, можно снизить себестоимость в несколько раз. Это как раз и делает привлекательным предложения по применению новой технологии для компаний, занимающихся строительством каналов и других гидротехнических сооружений.

Добавлено: 25.11.2015 18:24:41

Еще статьи в рубрике Статьи на тему: Инженерные сети водоснабжения, канализации, газоснабжение. Полезные советы:

Источник

Канал (гидрография)

Водный канал (лат. canalis — труба, жёлоб ) — искусственная водная артерия, предназначенная для сокращения водных маршрутов или для перенаправления потока воды.

Существует два основных назначения канала:

Зачастую каналы совмещают в себе обе функции.

Цель создания судоходного канала — соединение бассейнов двух водоёмов в случае отсутствия такового, сокращение пути между двумя водоёмами, обеспечение гарантированного судоходства, решение проблемы транспортной доступности по водным путям пунктов назначения, создание экономически выгодных путей транспортировки.

Содержание

Общая информация

Каналы относятся к водопроводящим сооружениям (водоводам) — искусственным руслам, с помощью которых осуществляется подача воды из одного пункта в другой. Наряду с каналами, к водопроводящим сооружениям относятся лотки, трубопроводы, гидротехнические тоннели. От лотков каналы отличает то, что они располагаются в земле, тогда как лотки — на земле или над землёй. В отличие от трубопроводов и гидротехнических тоннелей русла каналов открыты.

Виды каналов

В зависимости от предназначения каналы делятся на несколько видов.

С древнейших времён важную роль в сельском хозяйстве играли мелиоративные каналы, которые, в свою очередь, делятся на ирригационные (оросительные) и дренажные (осушительные). Первые из них доставляют воду на поля и распределяют её там, поэтому чаще всего их можно встретить в пустынях и полупустынях Азии и Африки, а также на территориях, где ведётся интенсивное земледелие — например, в Калифорнии и Средиземноморье. Вторые, наоборот, отводят воду из заболоченной местности.

Водопроводные каналы подают воду к месту её потребления, причём условия эксплуатации и санитарные требования часто вынуждают делать такие сооружения закрытыми. Их главная цель — подавать воду в безводные и засушливые районы из мест, где постоянно ощущается избыток воды.

Ещё один вид каналов — энергетические. Они подводят из рек воду к турбинам гидроэлектростанции, а затем отводят прошедшую через турбины воду за пределы ГЭС.

Судоходные каналы — пресноводные и морские, — которые соединяют реки, озёра и моря, рассчитаны, как правило, на всевозможный водный транспорт — от маленьких лодок до огромных сухогрузов. Судоходные каналы подразделяются на открытые и шлюзованные. Первые из них соединяют водные пути с одинаковым уровнем воды, вторые — водоёмы с разными уровнями. Из открытых каналов можно назвать крупные Суэцкий канал и Коринфский, однако подавляющее большинство подобных сооружений — второго типа: их шлюзовые системы позволяют судам подниматься из низких участков канала на более высокие, и наоборот. Самые знаменитые шлюзовые каналы — Панамский и Кильский. В свою очередь, пресноводные каналы делятся на транзитные (соединяют несколько водоёмов), водораздельные (связывают бассейны двух рек), обходные (обводные) или спрямляющие (огибают порожистые или бурные участки, а также сокращают путь между двумя пунктами извилистого русла) и соединяющие (их прокладывают от водных путей к крупным промышленным центрам).

Также различают лесосплавные каналы, предназначенные для транспортирования по воде древесины.

По способу подачи воды каналы разделяются на самотечные, в который вода течёт под действием силы тяжести, и с механическим подъёмом воды, для чего используются насосные станции.

История

Каналы в древности

Первые оросительные каналы появились в конце VI тысячелетия до н. э. в Месопотамии. Примерно тогда же, по-видимому, начали возводить ирригационные системы и в Древнем Египте, так что к рубежу ΙΙΙ и ΙΙ тысячелетий в обеих странах была создана широкая сеть оросительных каналов, забота о которых легла на плечи верховной власти. Не исключено, что в Древнем Египте появился и первый в мире судоходный канал, который соединил Красное море с одним из притоков Нила — реки, впадавшей в Средиземное море; благодаря этому пути корабли могли путешествовать из одного моря в другое. Строительство данной водной артерии было начато около 600 года до н. э. и продолжалось до 518 года до н. э., когда страну захватили персы. К сожалению, со временем канал был погребён под песками пустыни и о нем забыли.

XIX век

В 1893 был открыт Коринфский канал — канал в Греции, соединяющий Саронический залив Эгейского и Коринфский залив Ионического морей. Прорыт через Коринфский перешеек, отделяющий полуостров Пелопоннес от материка. Любопытно, что первое упоминание о подобном канале относится к VII веку до н. э., когда коринфский тиран Периандр, причисляемый к семи мудрецам древней Греции, попытался прорыть водный путь, но потом остановил работы.

Каналы в СССР и России

Россия до революции

Один из самых старых каналов на территории России — Вышневолоцкая водная система строительство которой началось в 1703 году по указу Петра I. [2] Вышневолоцкая водная система (движение открыто в 1709), Тихвинская (1811) и Мариинская (1810) соединяют Волгу с Балтийским морем и составляют Волго-Балтийский водный путь.

В СССР была создана единая глубоководная речная сеть Европейской части страны за счет интенсивного строительства гидроузлов, плотин ГЭС, водохранилищ и каналов. В ходе первой и второй довоенных пятилеток самоходный речной флот увеличился в 2,2, несамоходный — в 2,7 раза; в приречных городах были созданы порты, 50% погрузочно-разгрузочных работ механизированы, объём речных перевозок возрос более чем в 3 раза. [2]

После окончания Великой Отечественной войны, в 1946 году был принят «Закон о пятилетнем плане восстановления и развития народного хозяйства в СССР» (Четвёртая пятилетка СССР), а затем и ряд специальных постановлений, стимулирующих строительство и модернизацию гидротехнических сооружений в СССР.

В соответствии с особенностями планового хозяйства в СССР, строительство гидротехнических сооружений, реализовывалось в рамках комплексной программы, учитывающей интересы всех отраслей народного хозяйства: гидроэнергетики, орошения и обводнения, водного транспорта и водоснабжения.

В рамках реализации так называемого Сталинского плана преобразования природы был принят ряд специальных постановлений, стимулирующих строительство и модернизацию гидротехнических сооружений. К их числу относится:

В период с 1940 по 1965 годы было построено множество магистральных каналов общей протяженность более 2000 км, среди которых крупнейшими являются:

Характеристики каналов

Главными характеристиками канала является форма и размер его живого сечения, то есть поперечного сечения потока. Форма каналов может быть разнообразной. Часто применяются каналы трапецеидального и полигонального очертания. Также сечение может быть прямоугольным, полукруглым, параболическим, очерченным более сложной кривой или составным.

Поперечные сечения каналов

Заложение откоса m, равное

зависит от грунта, в котором проходит канал. Если для скальных грунтов заложение откоса приближается к нулю, то, например, для пылеватых песков оно может достигать 3-3,5. Укрепление откосов позволяет назначать заложение требуемой величины.

В отличие от естественных русел существует возможность придать сечению канала гидравлически наивыгоднейшее сечение (то есть подобрать соответствующие величины ширины канала по дну и глубины потока). При таком сечении при заданной шероховатости русла обеспечивается максимальная пропускная способность при минимальной площади сечения. Однако для диапазона наиболее распространённых заложений откосов получается, что такие каналы имеют большую глубину и малую ширину по дну, что часто нецелесообразно по технологии устройства и стоимости работ. В придачу к этому происходит увеличение размывающей скорости потока. Поэтому ширину каналов по дну увеличивают по сравнению с гидравлически наивыгоднейшей.

Расчёт каналов

В общем случае небольшие каналы рассчитываются в предположении равномерного движения воды. Для определения скорости и расхода используют формулы Шези:

Расход воды в канале определяется водохозяйственными расчётами. Задача сводится к определению сечения канала и его размеров при сравнительно узком диапазоне возможной скорости потока. Узость диапазона скорости диктуется тем, что русло с одной стороны не должно размываться, а с другой — не должно заиливаться. Расчёт предельных скоростей по заилению и размыванию является сложной задачей и решается приближёнными методами. Для большинства материалов размывающие скорости определены и приводятся в соответствующих таблицах в зависимости от глубины потока.

Учёт русловых процессов

Многие крупные каналы по своей сути представляют собой искусственные реки. Часто они не имеют укрепления дна и откосов, что обуславливает протекание русловых процессов, свойственных обычным рекам. Это ещё более очевидно при использовании при строительстве каналов русел естественных водотоков. Большая протяжённость каналов, большие расходы воды, влияние стока с прилегающего бассейна, — всё это делает расчёт каналов сложнейшей гидротехнической задачей. Её решение в большинстве случаев возможно только с применением моделирования.

Потери воды из каналов

Потери воды из каналов обусловлены как её испарением с поверхности открытых каналов, так и её фильтрацией через стенки и дно русла. При этом потери на испарение в большинстве случаев весьма малы, тогда как потери на фильтрацию могут достигать очень больших величин, заметно снижающих экономическую эффективность канала. В добавок к этому обводнение близлежащего грунта может привести к заболачиванию местности, при просадочных грунтах — к деформациям канала и разрушению сооружений, в горных условиях — к опасным обрушениям и селям.

Трапецеидальное	Полигональное	Прямоугольное	Полукруглое

Виды фильтрации воды из каналов

Без подпора в необлицованном канале	С подпором в необлицованном канале	Без подпора в облицованном канале	С подпором в облицованном канале
1 — начальный уровень грунтовых вод 2 — граница растекания 3 — фронт движения зоны промачивания 4 — капельный поток

Различают две стадии фильтрации: свободную и с подпором. При несвободной фильтрации с подпором фильтрационный поток из канала соприкасается с грунтовым потоком и подпирается им.

Бороться с фильтрацией можно как устройством облицовки дна и русла, так и снижением водопроницаемости грунта русла, что можно достичь механическим уплотнением и кольматажем — заполнением пор грунта мелкими частицами, например, для песчаных грунтов может применяться их кольматаж глинистыми и илистыми грунтами. Особым способом снижения водопроницаемости является способ добавления в грунт канала специальных материалов. Сюда можно отнести искусственное осолонение грунта, искусственное оглеение, нефтевание и т. п., однако такие методы ведут к загрязнению водного потока.

Сооружения на каналах

Строительство каналов почти всегда требует устройства дополнительных сооружений, которые можно разделить на несколько категорий:

Водопроводящие сооружения

Водопроводящими сооружениями могут заменяться отдельные участки каналов как по экономическим, так и техническим причинам. К таким сооружениям относятся лотки, трубы, туннели, акведуки, дюкеры, селеспуски и пр.

В тех случаях, когда грунтовые условия не позволяют устроить надежное русло канала или рельеф местности, где проходит участок трассы канала, слишком сложный (сильно пересеченная местность, горные склоны и т. п.) целесообразно использование лотков. Лотки также представляют собой искусственные русла, однако они располагаются на поверхности земли или же устраиваются над землёй на опорах. Могут выполняться из дерева, железобетона, металла и прочих материалов. Движение воды в лотках безнапорное. Иногда лотки сверху защищают каким-либо покрытием, что приближает их по своей сути к трубам. Площадь сечения лотка обычно меньше, чем канала. В связи с этим им придают больших уклон. Пропускная способность лотка рассчитывается из рассмотрения его как водослива с широким порогом в канал.

Акведуки устраивают в местах пересечения каналом какого-либо препятствия: реки, оврага, дороги и т. п. От лотка на опорах акведук отличает капитальность. В этом плане акведуки ближе к мостам, при этом непосредственно лоток может выполнять функции пролётного строения.

Трубопроводы позволяют пропустить воду канала под каким-либо препятствием, а также используются при неблагоприятных климатических условиях участка прохождения канала. Трубопроводы могут располагаться как под землёй, так и быть открытого типа с возможностью непосредственного доступа. Режим движения воды в трубопроводах обычно напорный.

Если необходимо пропустить под каналом какой-либо водоток, возможно устройство водопропускных труб. Конструкция и расчеты подобных труб аналогичны трубам, применяемым при пересечении водотоков насыпями автомобильных и железных дорог.

Лоток из железобетона (г. Бакли, штат Вашингтон, США)

Источник

Черное море станет ловушкой: чем грозит России строительство канала «Стамбул»

Президент Турции Эрдоган объявил о том, что судоходный канал «Стамбул», который станет альтернативой проливу Босфор, начнут строить в конце июня 2021 года. Новый канал соединит Мраморное и Чёрное моря. Строительные работы планируют завершить к 2028 году. Об этом сообщило агентство Anadolu. Эрдоган также сообщил, что по обоим берегам новой водной артерии появится по городу, оба они «украсят облик» Стамбула. В апреле Эрдоган сообщал, что после создания канала экологическая обстановка в районе Босфора значительно улучшится. Кроме того, пропускная способность новой морской артерии в 160 судов в сутки позволит ликвидировать очереди на входе в Босфор.

Эти планы уже вызвали неоднозначную реакцию в нескольких странах, так или иначе зависящих от черноморских проливов, пишут эксперты телеграм-канала Незыгарь:

«Инициированные рядом ближневосточных стран транспортно-логистические проекты могут поставить под угрозу экономическое укрепление России на южном и юго-восточном направлениях.

В первую очередь речь идет, конечно, о судоходном канале «Стамбул», который президент Турции Реджеп Эрдоган объявил главным проектом двух своих ближайших каденций.

Антропогенный «Стамбул», построенный по принципу Суэцкого и Панамского, должен стать альтернативой природному Босфору и частично Дарданеллам. Тем самым Турция получает контроль над трафиком судов, проходящих в Черное море.

Беспокойство эти планы вызывают не только у России, которая последние годы активно развивает причерноморскую инфраструктуру. Это и создание нового перегрузочного комплекса в Новороссийском порту, и расширение сухогрузного района нового порта Тамань с модернизацией внутрипортовой инфраструктуры.

Обеспокоены и в Румынии, которой принадлежит второй по размерам черноморский порт Констанца. Тем более, что сейчас в парламенте с подачи социал-демократов обсуждаются перспективы развития порта. Его должна соединить с внутренними частями страны новая автотрасса, которая пока лишь является долгостроем.

Дискуссия вокруг проекта канала «Стамбул» идет и в Греции. Строительство канала связывают с усилением влияния НАТО в черноморском регионе. Греция в этом случаем может оказаться между молотом и наковальней двух сверхдержав.

Опасения усиливаются американскими планами в отношении порта Александруполис, который может стать идеальным стратегическим пунктом для быстрого развертывания американских войск или войск НАТО не только на Балканах или в Центральной Европе, но и в Восточной Европе…»

О том, чем конкретно грозят планы Эрдогана России, пишет аналитик Анатолий Несмиян:

«Под «теми, кто выразит обеспокоенность», вне всякого сомнения, Эрдоган понимает Россию. Собственно, именно она становится главным потерпевшим в этой истории, так как конвенция Монтрё компенсировала слабость и несамодостаточность Черноморского флота, который строился исходя из двух базовых предпосылок: единственным военным противником в акватории Черного моря является Турция, военные корабли третьих стран не могут оказать сколь-либо значимого влияния на общую обстановку в акватории Черного моря.

Теперь меняется всё. Причем даже неважно, насколько юридически выверенным является заявление Эрдогана о том, что канал «Стамбул» не подпадает под действие конвенции — тут вопрос спорный и неоднозначный. Важно то, что это политическое решение, и оно озвучено.

«Стамбул» означает, что НАТО получает под свой контроль всё Черное море, а те, кто с этим не согласен, могут обращаться хоть в Спортлото, хоть в Лигу сексуальных услуг. Ну, либо попытаются восстановить существовавшее до «Стамбула» статус-кво. Скажем, силой.

В подобной трактовке речь идет ни много, ни мало, о стратегическом поражении России на Юге. Триста лет войн с Турцией (и ее союзниками) в конечном итоге привели к созданию довольно прочного порядка, где Черное море становилось зоной баланса интересов России (и СССР) и Турции. Теперь этот баланс будет явочным порядком разрушен, а ответа у России кроме запрета помидор и туристического сообщения с Турций, нет. Эрдоган это выяснил экспериментальным порядком, и полученный результат его полностью удовлетворил…»

Остается добавить, что консолидированного мнения ученых по поводу влияния, который окажет на природную среду новый канал, пока что не выработано. Известно, что в Босфоре существуют два противоположных течения, гидрология этого пролива странная и толком не понятная. Донное течение идет из Мраморного моря в Чёрное, тогда как поверхностное течение – в обратном направлении из Чёрного – в Мраморное. Как и что изменится после постройки канала, учёные спорят и к единому мнению не пришли.

Источник