现代水道工程

水道受到一定的地理和物理限制,这些限制会影响水道的工程问题建设、维护和操作。

地理上的限制是,与公路、铁路或管道不同,水路可以适应不规则的自然特征到中度坡度和坡度改变方向时,山顶的池塘需要充足的水供应,而英镑需要有多余的处理设施。

主要的物理限制是船只不能以可能的速度在水中航行车辆或铁路。因为运输经济学是建立在运输小组(x吨了y英里1人小时),水路必须提供更大的吨位单位比公路或铁路上的单位更有竞争力。

因此,现代水道工程的方向是提供适合较大水道的水道船只通过减少在船闸或黑暗和其他自然灾害时的延误而加快行程。虽然这些通道和相关工程的设计是为了尽量减少每年的维护成本,但船舶、船闸、码头和其他水路工程的运营成本可以通过提高机械化程度而降到最低。

基本类型的特征

从根本上说,水道可以分为三类,每一类都有其特殊的问题:天然河流、运河河流和人工运河。

在天然河流上,航行受到季节性霜冻的影响,干旱,或洪水,所有这些导致通道运动和形成浅滩.在尽量减少自然灾害的同时,注意力主要集中在通过稳定河岸和河床、消除侧渠和缓解主要的弯道以获得均匀的河道来保持河道在预定的路线上横截面那是在自然山谷后面。

在有运河的河流上,航行是促进通过构造这就形成了一系列台阶,台阶的长度取决于山谷的自然梯度和每个台阶的上升高度.与通过船只的船闸相关联的是,多余的水需要通过堰和水闸。在现代运河中,如Rhône河和莱茵河,水力发电Generation引入了带有较长人工进水道的深船闸,这需要堤岸保护,以防止侵蚀地层,床层防止渗漏损失。

在人工运河上,航行可以从天然河谷出发,穿过丘陵和河流分水岭它沿着一条人工水道跨越山谷和溪流,堤岸(有时是河床)需要保护,防止侵蚀和渗漏。可以选择人工运河的路线,以提供在长水平磅(船闸之间的延伸)上更快的旅行,必要的船闸分组为一个房间直接通向另一个房间的楼梯,或一个有短间隔磅的飞行。在出现或可能引入大量水平面差异的地方,可以建造垂直升降机或斜面。必须提供蓄水池,以向顶部水池提供足够的水,以应付滞留和蒸发损失;可在较低的水层引入其他水塘,以应付较大的交通流量,以及更频繁的封闸作业。如果供水不足以抵消损失,则可能需要泵将水从较低的水位回流到较高的水位。

渠道

通道设计

天然河流和远离人工切割的运河河流不需要防渗保护,只需对河岸进行轻微的防蚀保护。拓宽或切断主要的弯道有助于航行,但大规模的矫直是不可取的,因为河流的自然弯曲,虽然进行了修改,但应该保留。局部加宽是用拖绳进行的挖掘机凿开河道,把垃圾倾倒在岸上,要么用来筑堤,要么移到别处。加深或扩大超出岸基挖掘机的范围需要一个浮动装置排放用驳船将污水输送到弃置点或输送到岸上的管道。

人工运河的横截面积应至少是装载船只横截面积的五倍,最好是七倍。在岩屑中,比如科林斯运河,水道横截面可以是矩形的,但正常的横截面是梯形的,河床宽度是船宽的3 ~ 4倍,水面宽度是船宽的6 ~ 8倍,而深度必须足够让移动的船只排开的水回流到船体下面。

渠道建设

运河的实际建设已经促进由大型机械挖掘机发展而来。带着20吨桶的行走拖绳,就像在圣劳伦斯航道,更适合采石场或露天采煤工作面。对于一般的沟道施工,首选用途更广泛的履带式机械。为了在粗糙的地面上快速行驶,拥有超大充气轮胎的刮刮机和自卸卡车很容易处理挖掘出来的材料,以形成堤岸或其他填充物。

在堤防和任何遇到渗透地层的地方,必须防止通过河床或河岸渗透造成的水损失。虽然水密皮肤最初是由一层泥坑粘土和保护砾石覆盖,但后来出现了其他材料,如粉煤灰来自发电站,有时带有水泥外加剂;膨润土;沥青材料;聚乙烯板;或混凝土

桥梁、渡槽和水道隧道

运河必须经常跨越公路、铁路、河流和其他运河。这些交叉是由各种桥梁有时载路或铁路有时通过运河。大多数桥是固定的,但也使用活动桥。在河韦弗在英国,有四座可移动的桥,承载着主要道路穿过水路进出

运河最初是在沉重的砖石结构上穿过山谷,支撑着整个地层,包括泥泞的粘土衬里。铸铁法兰和螺栓低谷后来提供了更轻的和水密通道。目前的做法是使用沥青混凝土密封。

运河最初是以小砖砌的方式穿过山丘和流域隧道通过这种方式,船只可以通过人工牵引、撑杆或绑腿来推进——也就是说,船员仰卧在船舱上,用脚推着隧道屋顶。后来,隧道里有了纤道。

护岸

在天然或运河河流的相对大的横截面,河岸侵蚀可以通过粗略倾斜的碎石或自然生长,如芦苇或柳树

在较小尺寸的人工运河上,过往船只会造成严重的,一些护岸(银行保护)是必不可少的。倾斜的河岸很容易被密密麻麻的石块、柳枝交织成的捆或沥青地毯所保护。更持久的保护是由钢桩或混凝土桩提供的,这些桩紧密驱动,重叠或连锁,并通过水线以上的水平挡泥板和水线以下大致倾斜的碎石来防止冲击破坏。在岩屑中,斜坡由1.8 - 3米宽的护堤(水平条)来稳定,间隔由岩屑的性质决定土壤.在较长的堤防上,安全止水闸门可以最大限度地减少洪水的损失违反

纤道

最初用于动物运输,在许多法国运河上的拖道被改造为机械和电力运输,直到1969年动力船的普遍使用终止了这项服务。但这些纤道仍然很有用:除了为当地的一些机械拖拉机提供了运输方式外,它们还为检查和维护运河提供了宝贵的途径。