Шлюзы — сооружения для регулирования судоходства¶
Шлюз — гидротехническое сооружение, предназначенное для подъёма и опускания судов между участками водного пути с разными уровнями воды, а также для регулирования водного режима каналов и рек. Шлюз представляет собой камеру с водой, ограниченную с двух сторон воротами (шлюзовыми створами); изменение уровня воды в камере достигается путём наполнения и опорожнения её через водопропускные устройства.
¶Принцип работы
Принцип действия шлюза основан на сообщающихся сосудах. Судно входит в камеру при уровне воды, соответствующем нижнему бьефу, после чего нижние ворота закрываются. Затем камера наполняется водой через водопропускные каналы (футерштоки или портальные отверстия) из верхнего бьефа; уровень поднимается до отметки верхнего бьефа, после чего открываются верхние ворота и судно выходит на верхний участок водного пути. При движении в обратном направлении камера опорожняется, и уровень воды снижается до отметки нижнего бьефа.
Перепад уровней воды, который преодолевается одним шлюзом, обычно составляет от 5 до 30 метров. На крупных каналах при большом перепаде сооружают каскады шлюзов — последовательности камер, каждая из которых преодолевает часть общего подъёма.
¶Классификация
Шлюзы подразделяются по нескольким признакам:
- По назначению — судоходные (для пропуска судов), гидротехнические (для регулирования расхода воды), рыбоходные (для пропуска рыб через плотину), комбинированные.
- По конструкции ворот — створчатые (распашные), одностворчатые (наплавные), роликовые, поворотные, вертикально-подъёмные (щитовые).
- По числу камер — однокамерные и многокамерные (каскадные).
- По типу водопропускных устройств — с боковыми футорштоками, с портальными отверстиями в нижних воротах, с наружными обводными каналами.
¶Устройство
Основные элементы шлюза:
- Шлюзовая камера — полость, в которой находится судно во время изменения уровня воды. Длина камеры определяется расчётным типом судна (например, на Волго-Балтийском водном пути камеры имеют длину до 140 метров).
- Ворота — герметичные створки, закрывающие вход в камеру. Наиболее распространены двустворчатые распашные ворота, а также одностворчатые наплавные, которые уравновешены по плавучести.
- Водопропускные устройства — система каналов и затворов, через которые вода поступает в камеру или сливается из неё. Управление затворами позволяет регулировать скорость наполнения.
- Шлюзовые причалы — направляющие устройства, к которым судно крепится швартовами на время прохождения шлюза.
- Машинное отделение — помещение, где расположены механизмы управления воротами и затворами.
¶История
Первые шлюзы появились в Европе в конце XIV — начале XV века. Одним из ранних примеров считается шлюз на канале Бриенне во Франции (1370-е годы). В России первые шлюзы были построены в конце XVII века в связи с развитием каналов Петра I: Ладожский канал (1718—1725) оснащался шлюзами для обхода порогов Волхова, а Вышневолоцкая водная система (1709) стала одной из первых в стране с регулярным шлюзованием.
Наиболее известные российские шлюзные сооружения:
- Шлюз № 1 канала имени Москвы (1937) — первый шлюз на пути из Москвы в Волгу, поднимающий суда на 89 метров.
- Каскад шлюзов Волго-Балтийского водного пути — система из шести шлюзов, обеспечивающих подъём судов от Онежского озера до Рыбинского водохранилища.
- Шлюзы Ахтубинского каскада на Волге — крупнейшие в Европе по пропускной способности.
¶Применение
Шлюзы применяются на судоходных реках, каналах и водохранилищах для обеспечения сквозного судоходства при наличии перепадов уровней. Они являются обязательным элементом любого крупного гидроузла с плотиной. Помимо транспортной функции, шлюзы используются для:
- пропуска паводковых вод и регулирования стока;
- подачи воды в оросительные системы;
- обеспечения водоснабжения промышленных предприятий и городов;
- рыбохода — миграции рыб вверх и вниз по течению.
¶Интересные факты
- Самый высокий шлюз в мире — «Шлюз Миттерсайля» на канале Рейн — Майн — Дунай в Германии, поднимающий суда на 25,6 метра.
- На крупных каналах прохождение одного шлюза может занимать от 40 минут до нескольких часов в зависимости от размеров судна и перепада уровней.
- В России насчитывается более 100 действующих судоходных шлюзов на внутренних водных путях.
¶См. также
¶Исторические источники и справочники
- Гидротехнические сооружения / под ред. В. А. Чиркова. — М.: Транспорт.
- Справочник по гидротехническим сооружениям. — Л.: Энергия.
- Энциклопедия «Внутренний водный транспорт России».