Как построить шлюз на реке

Как это работает? | Cудоходный шлюз

Первый судоходный шлюз, в котором осуществлялось попеременное выравнивание уровня воды, был изобретен Цяо Вэйюэ в 984 году и возведен на Великом Китайском канале. Шлюз представлял собой прямолинейный участок длиной 76 метров, который был ограничен с двух сторон воротами. Они были изготовлены из деревянных брусьев и перемещались вертикально. Берега шлюза были укреплены, а над ним размещался навес. В течение 11 века строители возводили шлюзы по всей длине Великого Китайского канала. Как же работает современный судоходный шлюз? Об этом в сегодняшнем выпуске!

Итак, шлюз — это гидротехническое сооружение на судоходных и водных путях, которое обеспечивает переход судов из одного водного бассейна в другой с различными уровнями воды в них. С двух сторон шлюз ограничен затворами или воротами, между которыми располагается герметичная камера с регулируемым уровнем воды. Камера любого шлюза имеет габариты, достаточные для размещения в ней одного или нескольких судов. При этом, в отличие от судоподъемников, камера шлюза не может менять свое положение или габариты. Однако уровень воды в ней может изменяться.

Одним из самых важных в конструкции шлюзов является водопроводное устройство. Оно предназначено для наполнения и опустошения камеры. Как правило, в качестве такого устройства используется плоский щитовой затвор. В крупных шлюзах могут применяться и специальные насосы.

Процесс пропускания судна через шлюз длится, как правило, от 10 до 20 минут в зависимости от размера камеры и перепада уровня воды. При шлюзовании чередуют направление пропускания судов: после того как судно, идущее вниз по течению, завершило шлюзование, в камеру с уже пониженным уровнем воды заходит судно, движущееся в обратном направлении. Таким образом не приходится выполнять лишнее заполнение либо слив воды из камеры.

Источник

Водные ворота Москвы: путешествие по шлюзам

Мы знаем Москва-реку как настоящую, довольно полноводную реку. Если встать, например, на Крымском мосту, не успеешь соскучиться, как под тобой проплывут несколько туристических теплоходов и огромная баржа с песком. Меньше чем сто лет назад главная река города выглядела совсем иначе.

Ни туды и ни сюды

Жителям в 1930-е годы приходилось ограничивать себя в воде: работало множество предприятий, потребляющих воду, всяческих бань, опять же лошадей надо напоить. Так что в день на каждого из 3,2 млн москвичей оставалось всего 80 литров воды (житель Лондона тогда потреблял 450 литров воды в сутки, Нью-Йорка — 500). О судоходстве по мелкой речке и речи не могло быть — рядом с Кремлем ее можно было перейти вброд. В итоге пришло решение брать для столицы воду из Волги. В 1933 году началось строительство канала Москва-Волга, в 1937 он был открыт и активно используется до сих пор (в 1947 году к 800-летию города был переименован в Канал имени Москвы).

Шлюз №8 и мост Рижской железной дороги в Тушино. Фото: wikipedia/commons

Канал от Волги до Москва-реки собирался построить еще Петр I, но ему не хватило для этого человеческих ресурсов и техники. С задачей справились в 1930-е годы с помощью современного оборудования и огромного количества рабочих-заключенных в основном с инструментами петровской эпохи: заступом, лопатой и тачкой. В сентябре 1932 года для строительства канала появился «Дмитлаг». За пять лет через него прошли более полумиллиона человек, умерли и были расстреляны несколько десятков тысяч — точные цифры неизвестны никому

Канал им. Москвы

Схема канала им. Москвы

Из Волги в Москва-реку

Шлюз №1 в Дубне. Фото: wikipedia/commons

От Волги воду поднимают на высоту 15-этажного дома самыми большими в мире насосами по северному склону Клинско-Дмитровской возвышенности, потом она самотеком добирается до столицы через ряд шлюзов, водохранилищ и других гидротехнических сооружений.

Все основные действующие сейчас механизмы шлюзов честно служат с момента установки в 1930-е годы. Несколько лет назад на шлюзе в Дубне стесались зубья на огромной шестеренке, которая приводит в действие створки ворот. Непонятно было, где изготовить такую же. Тогда решили не менять шестеренку, а только ее отремонтировать — вырезали часть и вварили новый кусок.

Шлюзы №7 и №8 в Тушино. Фото:wikipedia/commons

Через шлюзы суда попадают в реку Москва. Они нужны, чтобы корабль мог перейти из одного водного бассейна в соседний с другим уровнем воды. Всего на канале 11 шлюзов: первый на заборе воды из Волги в Дубне, пять — на северном склоне канала, два на южном, четыре в черте города: №7 и №8 в Тушино на Канале имени Москвы, на Москва-реке №9 в Мневниках, и №10 в Коломенском. Одиннадцатый шлюз в Коломенском для маломерных судов сейчас используется как сухой док для ремонта. Еще один московский шлюз находится на Шлюзовой набережной Яузы, но его ворота редко открывается, потому что выше по течению река не судоходна.

«Трудкоммуна» в Дзержинском. Фото предоставлено ФГБУ Канал имени Москвы

Ниже по течению на Москве-реке за МКАД построено еще несколько современных гидроузлов, которые относятся уже к Москворецкой системе, первый, самый близкий к столице – «Трудкоммуна» в Дзержинском.

Шлюзы в период навигации (с апреля по ноябрь) работают круглосуточно, летом, в разгар сезона, они пропускают несколько десятков судов в сутки.

Москвичка Ульяна вспоминает, как однажды купалась в Химкинском водохранилище: «Плывешь-плывешь себе, бац — вода ушла, и тебя унесло». Так произошло, потому что к шлюзу №8 подошли несколько кораблей, которым надо было попасть ниже по течению: заработал шлюз.

Как это работает

Шлюзы №7. Фото:wikipedia/commons

Камеру шлюза запирают огромные ворота. Корабли подходят к ним с обеих сторон и ждут своей очереди. Сначала в камеру пропускают суда с той стороны, которая ниже по течению: сюда помещается, например, большой сухогруз, два пассажирских теплохода и яхта. Все они швартуются, створки закрываются, и камера через водоводы в стенках сооружения (внутри опускаются массивные заслонки) наполняется водой. После этого открываются верхние ворота, суда выходят, на их место становятся те, которые плывут вниз. И процедура повторяется в обратном порядке: вода из камеры сливается до уровня нижнего водоема, корабли выходят. Механизмы приводятся в действие электричеством. Чтобы пройти все московские шлюзы, кораблю потребуется около восьми часов, на каждый — около часа: примерно полчаса на ожидание своей очереди, еще столько же на сам шлюз.

Сколько стоит

Шлюзование любых судов бесплатно, однако судовладельцы оплачивают навигационный сбор за пользование инфраструктурой Канала им. Москвы. Плату не взимают с маломерных судов (длиной не больше 20 метров, максимум с дюжиной пассажиров). Величина сбора зависит от объема корабля и пройденного расстояния (руб./1000 куб. м за 1 км пути). Например, навигационный сбор для пассажирского четырехпалубного теплохода на маршруте Москва-Ярославль составит 6182 рублей за 414 км, а за баржу грузоподъемностью 1000 тонн с буксиром от Федякинского переката на Оке рядом с Рязанью до поселка Беседы у МКАДа — 743 рубля (по шоссе — 170 км). В то же время, например, за 100-километровый участок платной трассы Москва-Петербург с каждой фуры, которая перевозит 20 тонн груза, берут 440 рублей ночью и 770 рублей днем.

Где посмотреть

Гидроузел «Софьино». Фото: Artem Svetlov/flickr

Все шлюзы относятся к режимным объектам, просто так на их территорию не попадешь, они окружены заборами с колючей проволокой, периметр контролируют видеокамеры.

Увидеть, как работает шлюз, можно с воды: во время навигации проводятся специальные экскурсии на теплоходах с шлюзованием и подробным рассказом. Речная прогулка с проходом шлюзов занимает от двух до четырех часов, стоит 600-1000 рублей.

Весь процесс шлюзования прекрасно видно и с берега. Пройти к шлюзу №7 легко от метро «Тушинская»: рядом с пересечением улицы Долгова и Большой Набережной улицы прямо над нижними воротами шлюза перекинут пешеходный мостик. Следующий, восьмой шлюз находится у станции метро «Спартак»: нужно обойти стадион, и за парком будет шлюзовая насыпь. Между этими шлюзами под каналом проложен тоннель Волоколамского шоссе. Здесь пересекаются маршруты максимального количества видов транспорта: по каналу проходят корабли, под ними проезжают машины и трамваи, над водой по мосту проносятся поезда.

К девятому шлюзу можно добраться от станций метро «Октябрьское поле» или «Крылатское»: наблюдать работу гидроузла лучше всего с Карамышевского автомобильного моста.

Попасть к шлюзу №10 на Коломенской набережной просто от станции метро «Коломенская» — пешком мимо парка.

Шлюз «Трудкоммуна» отличается от остальных московских шлюзов, выглядит современно и даже футуристично — его построили в 1980-е годы. Находится он за Николо-Угрешским монастырем в городе Дзержинский.

Собрать информацию о гидросооружениях столицы корреспонденту МП помог Тарас Чубчик, историк водного транспорта Москвы, который шесть лет ведет речные экскурсии по шлюзам. Он считает, что если исчезнет канал, соединяющий Волгу со столицей, 10 млн москвичей срочно придется куда-то переселять — для них просто не хватит московской воды. Ну и о кораблях на реке, конечно, придется забыть.

Источник

Тема: Шлюзование

Опции темы

Шлюзование

Шлюзование в ходе речного круиза
Речные круизы и шлюзование неразрывно связаны. В этой статье мы расскажем Вам, каким образом осуществляется шлюзование в ходе путешествия по реке. Шлюзование заключается в следующем.
На канале или на реке, чтобы повысить уровень воды и увеличить глубину водного пути, ставят ряд плотин. Их возводят на известном расстоянии одну от другой. Русло каждой реки имеет улон, направляющий течение. Плотина преграждает течение реки, подпирает воды и повышает их уровень. Высоту подъема определяют в зависимости от того, какую глубину желают иметь на подпертом участке, при этом учитываются размеры затоплений, которые получаются в результате подъема и разлива реки. Следующую по течению плотину ставят, исходя из таких же расчетов. Подпертые участки реки, которые называют бьефами, располагаются уступами. Уровни воды образуют как бы лестницу с гигантскими водяными ступенями. Такую лестницу называют каскадом. Разница уровней бьефов иногда доходит до 35-40 метров. Вот тут и нужны шлюзы. Около плотин, для пропуска судов из одного бьефа в другой, устраиваются шлюзы. Они ставятся или рядом с плотинами, примыкая к ним, или в стороне от реки, в обходном (деривационном) канале, которым верхний бьеф соединен с нижним. Пропуск судов через шлюзы водного пути Москва – Волга, запроектированного при Петре 1, требовал не менее трех суток, в настоящее время на канале имени Москвы на это требуется три часа. 121 километр по каналу имени Москвы от Московского Северного речного вокзала, до пристани Большая Волга современные круизные теплоходы проходит за десять часов. Подпор воды, получающийся в результате постройки плотин, дает возможность использовать падение воды для вращения водяных турбин. Турбины приводят в движение электрические машины (генераторы).
Перед заходом теплохода в камеру шлюза начальник вахты готовит камеру шлюза. Все операции проходят одним поворотом ключа циклового управления. В ключе три операции:
1. Подготовить. То есть наполнить или опорожнить камеру (автоматически включаются светофоры).
2. Открыть или закрыть камеру. Суда входят или выходят из камеры.
3. Шлюзовать. Операция начинается после ошвартовки судна в камере шлюза.
Опорожнение камеры шлюза происходит по водоводным галереям, количество которых с каждой стороны камеры по 15. Галереи имеют прямоугольное сечение 4х4 м каждая. При опорожнении камеры поднимаются заслонки (на цепях Галя), расположенные в нижних головах шлюза. Сброс воды осуществляется за нижними воротами шлюзов в подходной канал нижнего бьефа. Заполнение камеры шлюза канала имени Москвы осуществляется из отверстия, которое образуется в результате поворота сегментных ворот вокруг оси. Сегмент поднимается и образует щель высотой до 1,8 метра. Поступающая вода ударяется о плиту (устой). В устое – 4 трубы диаметром по 4 метра каждая. Через эти трубы вода и поступает в камеру шлюза. Заполнение камеры происходит за 11 – 12 минут. Вес сегмента 123 тонны. Сегмент подъемно – опускной, при заполнении камеры укладывается в нишу на дне камеры.

1 пользователь сказал cпасибо Atlantika за это полезное сообщение:

В нашей стране в качестве судопропускных сооружений исполь­зуют шлюзы. Единственный судоподъемник был введен в эксплуата­цию в 1976 г. (в створе Красноярского гидроузла).
За последние тридцать лет в СССР сооружено более семиде­сяти крупногабаритных судоходных шлюзов в створах комплекс­ных и транспортных гидроузлов.а также на трассах межбассей­новых судоходных или комплексного назначения каналах. На рис. 1 приведена схема судоходного шлюза. Шлюзы бывают однокамерными и многока­мерными, в одну нитку и параллельные. Однокамерные шлюзы успешно работают при напоре до 23 м на нескальных грунтах и до 42 м — на скальных.

Параллельные, или парные, шлюзы строят на водных путях с интенсивным судоходством. Большинство из них двухниточные, возможно строительство и большего количества ниток. Многокамерные шлюзы возводят при значительных напорах или в связи со спецификой грузопотоков. Эксплуатация многокамерных шлюзов сложнее эксплуатации однокамерных, так как растет число операций при шлюзовании и снижается пропускная способность системы. Наибольшее распространение на реках и судоходных каналах СССР получили однокамерные шлюзы.

Однокамерный шлюз состоит из камеры, верхней и нижней го­лов (рис. 2). В камере шлюза, расположенной между головами, при изменении уровней воды находятся шлюзующиеся суда, со­ставы и плоты. При этом они преодолевают сразу весь перепад (Н) от уровня верхнего бьефа до уровня нижнего бьефа. Каме­ра шлюза ограничивается с боков стенами, на которых размещают причальные устройства в виде стационарных тумб и плавучих ры­мов для швартовки судов. На всю длину верхней части стен уст­раивают массивные железобетонные парапеты, которые могут вос­принимать ударную нагрузку от шлюзуемых судов и составов. В головах шлюза находятся ворота различной конструкции.

Самая высокая часть днища шлюза называется королем или порогом. Вертикальная грань порога образует стенку па­дения. Емкость, в которую непосредственно поступает вода из верхнего бьефа в процессе наполнения шлюза, называется каме­рой гашения энергии. Глубина на верхнем короле шлюза со стенкой падения и дна подходного канала задается исходя из осадки судов, принимаемых на расчетную перспективу с учетом запаса воды под днищем судна от наинизшего динамического уровня воды верхнего бьефа, а также с учетом предвесенней сра-ботки уровня водохранилища.

Нижняя голова отличается от верхней низким расположением короля. Судоходная глубина на нем обеспечивается при наиниз­шем динамическом уровне воды в нижнем бьефе с учетом возмож­ного понижения его вследствие естественного размыва дна потоком, идущим из водохранилища, и производства землечерпатель­ных работ. В стенах головы проходят водопроводные галереи с затворами для опорожнения камеры. Судоходные отверстия обыч­но закрываются двустворчатыми воротами, поддерживающими уро­вень верхнего бьефа в камере. Обе створки ворот при уровне ниж­него бьефа, вращаясь на вертикальных осях, заходят в ниши, на­зываемые шкафами, и освобождают отверстия для движения судов. Шлюз оборудован механизмами для открытия и закрытия во­рот и затворов галерей, причальными устройствами для швартов­ки судов и плотов, направляющими палами, сигнализацией и дру­гими устройствами для управления процессом шлюзования.

Типы ворот и затворов. Ворота — одно из важных конструк­тивных элементов шлюза, от состояния и работы которых зави­сит выполнение операций по пропуску судов и плотов. Они долж­ны быть надежны в работе и удобны в эксплуатации. В зависимости от назначения и условий работы ворота подраз­деляются на основные, ремонтные и аварийные. Основ­ные ворота предназначаются для непосредственного выполнения операций по пропуску судов и плотов через шлюз; ремонтные — для закрытия судоходного отверстия при ремонтных рабо­тах в подводных частях сооружения; аварийные — для перекры­тия потока воды в отверстии в случаях повреждения основных во­рот.
В шлюзах в качестве основных применяют различные типы во­рот (рис. 3) — двустворчатые, плоские и сегментные, опускные, подъемные, клапанные, откатные, полноповоротные сегментные и др. Конструкция ворот зависит от характера их использования, на­пора на них и соотношения между полезной шириной камеры b п и высотой ворот h в .

Двустворчатые ворота получили наибольшее распро­странение. Их применяют на нижних и промежуточных головах, а также на верхних головах с галерейным наполнением, при

Последний раз редактировалось Александр Литвинов; 28.05.2011 в 23:48 .

По-моему, перепутаны местами ворота сегментного (должно быть 2-е фото) и опускного типа (должно быть 3-е фото)

Высота ворот в зависимости от напора может доходить до 35 м. В открытом положении створки ворот располагаются в нишах устоя головы шлюза.

Плоские подъемно-опускные ворота широко применяют на верхних головах, стенка падения которых превышает высоту ворот. Опускные ворота можно использовать и для наполнения камеры: сначала они поднимаются над порогом для пропуска воды в камеру, а после наполнения камеры опуска­ются в нишу.
Сегментные ворота, как и опускные, приме­няют на верхних головах шлюзов со стенкой падения и использу­ют для наполнения камеры. Ворота такого типа могут перекры­вать отверстия шириной до 30 м и иметь высоту до 8 м. Они хо­рошо себя зарекомендовали на шлюзах канала имени Москвы. Их недостаток—необходимость удлинения головы шлюза для их размещения, увеличение объема бетона и стоимости.
Клапанные ворота применяют на верхних го­ловах шлюзов со стенкой падения при галерейном наполнении ка­меры, при ширине отверстия до 30 м и высоте до 8 м. Ворота такого типа применены на Угличском и Рыбинском шлюзах. Этими воротами трудно маневрировать при отрицательных тем­пературах, при наличии шуги и льда. Поэтому при строительстве новых шлюзов сегментные и клапанные ворота, по существу, не применяются.
Откатные ворота используются в широких шлюзах при сравнительно небольших напорах и при соотношении b п к h в ³ 3: 4. В открытом положении ворота размещаются в боковой нише од­ного из устоев головы. Применены на Пермском шлюзе.
Полноповоротные сегментные ворота устанавливают на верхних и нижних головах шлюзов с напором до 3 м. Наполнение и опорожнение камеры произво­дятся из-под ворот. Применены они на шлюзах Москворецкой системы.
Для открывания и закрывания наиболее распространенных на шлюзах двустворчатых ворот служат механизмы с различными си­стемами приводов: жесткими в виде рейки или штанги, гибкими — тросовыми и гидравлическими. На механизмах с жестким приво­дом применяют две различные кинематические схемы — колес­ную и штанговую.

Затворы водопроводных галерей. Водопроводные затворы шлю­зов предназначены для перекрытия системы питания при наполне­нии-опорожнении камер после окончания всего процесса выравни­вания уровней воды. В работе этих затворов особенно важное значение имеет ре­жим их открытия, так как от последнего зависят условия стоян­ки судов в камере шлюза и подходных каналах. Работа затворов происходит под напором, достигающим иногда значительных ве­личин (до 42 м). Они должны быть рассчитаны таким образом, чтобы беспрепятственно закрывать галерею при любом возмож­ном напоре (в аварийных случаях). Применяют затворы плоские, подъемные, вертикальные, ци­линдрические и сегментные, а на верхних головах со стенкой па­дения — также ворота-затворы. Основные эксплуатационные требования к водопроводным за­творам сводятся к следующему: благоприятные гидравлические характеристики наполнения и опорожнения камер и относительная легкость маневрирования при открытии, водонепроницаемость в закрытом состоянии, удобство осмотра и ремонта и главное — надежность в работе.

Системы питания шлюзов. Системой питания или водопровод­ной системой шлюзов называется совокупность устройств, кото­рые служат для наполнения и опорожнения камер. По способу подачи и выпуска воды из камеры системы разделя­ются на сосредоточенные и распределительные (рис. 4). При сосредоточенной системе вода подается в камеру или вы­пускается из нее в одном месте по длине камеры, чаще у верхней и нижней головы, в последнем случае системы питания называ­ются головными. Распределительная система питания бывает про­стой, при которой вода поступает в камеру через выпуск из основ­ных продольных водопроводных галерей, расположенных в дни­ще или в стенках камеры, и сложной, при которой вода подается в галереи через промежуточные камеры гашения или из основных галерей в систему вспомогательных поперечных галерей и через выпуски в них — в камеры (из камеры вода выпускается в обрат­ном порядке).

Забор воды из верхнего бьефа для наполнения камеры и сброс ее в нижний бьеф для опорожнения могут производиться по двум системам питания: с забором воды непосредственно из подходных каналов и сбросом ее в подходные каналы, а также с забо­ром воды из верхнего бьефа и сбросом ее в нижний бьеф при помо­щи трубопроводов с водоприемниками и водоспусками, располо­женными вне подходных каналов (рис. 5).Применяется также смешанная система питания. Основное конструктивное различие между системами питания состоит в том, что при распределительных системах продольные га­лереи размещаются в стенах или днищах камер, а при головных — галереи в камерах отсутствуют. Это позволяет облегчить и упро­стить конструкцию бетонных и железобетонных голов камеры.

Условия и границы применения головных и распределительных систем питания камер, а также забора и выпуска воды при напол­нении и опорожнении камер через подходные к шлюзам каналы или в обход их обычно определяются следующими основными требова­ниями:
— продолжительностью наполнения и опорожнения камер, отве­чающей заданной пропускной способности шлюза;
— условиями отстоя и вертикальными скоростями перемещения судов, находящихся в камере шлюза;
— условиями отстоя ожидающих судов и составов в подходных каналах и продольными скоростями течения воды в них;
— строительными затратами;
— лучшей сохранностью элементов шлюза и доступностью их осмотра и ремонта.

———- Добавлено в 23:42 ———- Предыдущее сообщение было размещено в 23:38 ———-

В источнике (З.А.Шашков «Внутренний водный транспорт СССР. Общий курс») именно так. Оттуда и оцифровал картинку. Но действительно, похоже, что ошибка. Сейчас исправим . Спасибо, Михаил!

Источник