Канал (в гидротехнике)

Определение "Канал (в гидротехнике)" в Большой Советской Энциклопедии

Волго-Донской канал (схема)

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

ГЭС деривационного типа (схема)

Судоходные Канал (в гидротехнике) бывают: соединительные (рис. 1) между судоходными реками, озёрами и морями [напр., Волго-Донской судоходный канал имени В. И. Ленина, Канал имени Москвы (см. Москвы имени канал), Днепровско-Бугский канал, Панамский канал]; обходные (обводные) Канал (в гидротехнике), устраиваемые в целях улучшения условий судоходства, в обход порожистых участков рек, бурных участков больших озёр и морей (Приладожские каналы, Онежский Канал (в гидротехнике), Береговой Мексиканский Канал (в гидротехнике) и др.); спрямляющие Канал (в гидротехнике) — для уменьшения извилистости судового хода и сокращения длины водного пути (Хорошевский Канал (в гидротехнике) на р. Москве, Канал (в гидротехнике) на р. Дон ниже Цимлянской ГЭС и др.); подходные Канал (в гидротехнике) — для обеспечения подхода из моря, озера или реки к крупным городам, внутренним портам, промышленным предприятиям (Ленинградский и Астраханский морские Канал (в гидротехнике), Манчестерский Канал (в гидротехнике) и др.). Судоходные Канал (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 Канал (в гидротехнике) пересекает высокий водораздел. Шлюзованные Канал (в гидротехнике) обычно состоят из нескольких участков, располагаемых на разных уровнях, — бьефов, между которыми устраивают шлюзы или судоподъёмники. Обходные и подходные Канал (в гидротехнике), как правило, делаются открытыми, соединительные — шлюзованными. Вода в судоходные (шлюзованные) Канал (в гидротехнике) подаётся самотёком (самотёчные Канал (в гидротехнике)) или накачивается насосными станциями (машинные Канал (в гидротехнике)). Судоходные Канал (в гидротехнике) характеризуются значительной протяжённостью (например, длина берегового Канал (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 Канал (в гидротехнике), например Суэцкий канал — 171 км, Панамский канал — 81,6 км), большими размерами поперечного сечения (ширина по зеркалу Суэцкого Канал (в гидротехнике) 120—150 м, глубина 12—13 м).

Ирригационный канал Сан-Луис (США)

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

Канал им. Москвы

Оросительные (ирригационные) Канал (в гидротехнике), предназначенные для подачи воды к орошаемым земельным массивам, обычно образуют систему Канал (в гидротехнике) магистральных, распределительных, собственно оросительных (оросителей) и водосбросных (см. Орошение). В оросительные Канал (в гидротехнике) вода поступает самотёком или подаётся насосами. В крупных ирригационных системах длина магистральных Канал (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.

Облицовка ложа канала

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

Сайменский канал (Финляндия)

Осушительные Канал (в гидротехнике) собирают воду, поступающую из осушительной или дренажной сети (на заболоченной или излишне увлажнённой территории), и отводят её в водоприёмник (реку, озеро, море) самотёком или с помощью насосных станций (см. Мелиорация). Осушительные Канал (в гидротехнике) трассируются, как правило, по наиболее низким отметкам осушаемой территории (по тальвегам).

Северный канал (Франция)

Водопроводные Канал (в гидротехнике) служат для подачи воды от источника водоснабжения к месту её потребления — промышленному району, городу, посёлку и т.п. К большим водопроводным Канал (в гидротехнике) в СССР относятся каналы: Иртыш — Караганда общей протяжённостью 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 Канал (в гидротехнике) закрытыми (например, водопроводный Канал (в гидротехнике) длина около 30 км. подающий воду из Учинского водохранилища к Москве).

Северо-Крымский магистральный канал

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

Формы поперечного сечения каналов

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

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

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

  Размеры сечения Канал (в гидротехнике) определяются гидравлическим расчётом по заданному расходу воды и допустимым для условий данного Канал (в гидротехнике) скоростям течения, а для судоходных и лесосплавных Канал (в гидротехнике), кроме того, — габаритами пропускаемых судов и плотов. Отношение площади живого сечения судоходных Канал (в гидротехнике) к площади миделева сечения расчётного судна должно быть не менее 4 для Канал (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 Канал (в гидротехнике) устанавливают в зависимости от характера грунтов. При большой глубине выемок, а также в сложных геологических условиях устойчивость откосов проверяется расчётом.

Скорости течения воды, допустимые в Канал (в гидротехнике), имеют предельные значения: максимальные, исключающие возможность размыва ложа Канал (в гидротехнике), и минимальные, обеспечивающие незаносимость (незаиляемость) ложа Канал (в гидротехнике) и не допускающие его зарастания растительностью. Так, например, безопасными в отношении размыва для Канал (в гидротехнике), проведённых в мягких грунтах (пески, суглинки), при глубине воды более 3 м являются скорости в пределах 0,4—1,5 м/сек; в твёрдых 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 Канал (в гидротехнике), при которых не должно быть зарастания их ложа: 0,3 м/сек — для малых Канал (в гидротехнике) и 0,5— для больших Канал (в гидротехнике)

Облицовки ложа (одежды) Канал (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 Канал (в гидротехнике)). Облицовки, служащие только для защиты откосов Канал (в гидротехнике) от размыва, выполняются в виде каменного мощения, каменной укладки и наброски, а также в виде бетонных и железобетонных плит. Такие облицовки применяются обычно на судоходных Канал (в гидротехнике) На оросительных, обводнительных и осушительных Канал (в гидротехнике) используются иногда дерновые фашинно-хворостяные, плетнёвые 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, железобетонные (рис. 4) и асфальтобетонные облицовки наиболее универсальны: они надёжно защищают ложе Канал (в гидротехнике) от размыва, обеспечивают его водонепроницаемость, увеличивают пропускную способность. Вместе с тем они позволяют полностью механизировать строительные работы. Для борьбы с фильтрацией на Канал (в гидротехнике), кроме устройства облицовок (экранов), применяют также кольматаж, механическое уплотнение грунтов, плёнки из синтетических материалов и др. способы.

Сооружения на Канал (в гидротехнике) Кроме специальных сооружений, связанных с эксплуатацией Канал (в гидротехнике) (шлюзы на судоходных Канал (в гидротехнике), насосные станции на машинных Канал (в гидротехнике), водоспуски и др.), на трассе всех Канал (в гидротехнике) возводят также большое количество гидротехнических сооружений различного назначения. К ним относятся сооружения в местах пересечений Канал (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 Канал (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 Канал (в гидротехнике) также началось ещё в древности (например, Канал (в гидротехнике) от Нила к Красному морю существовал в 6 в. до н. э.; китайский Великий канал). В средние века судоходные Канал (в гидротехнике) сооружались главным образом в Голландии, Франции, Англии. Большое значение для строительства судоходных Канал (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 Канал (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 Канал (в гидротехнике) во Франции (Сена — Луара, Лангедокский, Центральный и др.), в Германии (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 Канал (в гидротехнике) — Суэцкий, Кильский, Панамский. На территории СССР Канал (в гидротехнике) для целей орошения строились ещё в 8—6 вв. до н. э. в древних государствах Хорезме и Урарту. Известны оросительные Канал (в гидротехнике), построенные в 12—13 вв. н. э. в Грузии (Алазанский, Самгорский). В дальнейшем строительство Канал (в гидротехнике) развивалось в основном в целях улучшения речного судоходства (например, судоходный Канал (в гидротехнике) на р. Сухоне, 13 в.), для гидроэнергетических целей (подвод воды к водяным мельницам), иногда для осушения земель. Интенсивное строительство Канал (в гидротехнике) развернулось при Петре I. Ивановским Канал (в гидротехнике) была соединена р. Ока с верховьями р. Дона, построены Вышневолоцкая система, соединившая Волгу с р. Метой и Балтийским морем, Приладожские Канал (в гидротехнике) и позднее — судоходные соединения: Мариинское, Тихвинское, Огинское, Северо-Двинское и др. Новый этап в строительстве судоходных, энергетических, ирригационных и др. Канал (в гидротехнике) на территории СССР начался после Великой Октябрьской социалистической революции. Уже в 1918 проводились изыскания для сооружения Волго-Донского Канал (в гидротехнике) В восстановительный период и особенно в годы довоенных пятилеток в СССР широко развернулось строительство Канал (в гидротехнике), имеющих комплексное народно-хозяйственное значение. Большую роль в строительстве энергетических Канал (в гидротехнике) сыграл план ГОЭЛРО, в соответствии с которым был построен ряд гидроэлектростанций (например, Земо-Авчальская и Кондопожская) с деривационными Канал (в гидротехнике) Крупнейшим ирригационным комплексом довоенных пятилеток является Большой Ферганский Канал (в гидротехнике) В 30-е гг. сооружены Канал (в гидротехнике) Беломорско-Балтийский и имени Москвы, ряд оросительных Канал (в гидротехнике) в Средней Азии и на Кавказе. После Великой Отечественной войны 1941—1945 строительство Канал (в гидротехнике) осуществлялось в ещё более широких масштабах. Были построены и вступили в строй Канал (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., Каналы 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.