КАНАЛ

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

Судоходные К. бывают: соединительные (рис. 1) между судоходными реками,
озёрами и морями [напр., Волго-Донской су доходный канал имени В.И.Ленина,
Канал имени Москвы (см. Москвы имени канал), Днеправско-Бугскии канал.
Панамский канал]; обходные (обводные) К., устраиваемые в целях улучшения
условий судоходства, в обход порожистых участков рек, бурных участков больших
озёр и морей (Приладожские каналы, Онежский К., Береговой Мексиканский
К. и др.); спрямляющие К. - для уменьшения извилистости судового хода и
сокращения длины водного пути (Хорошевский К. на р. Москве, К. на р. Дон
ниже Цимлянской ГЭС и др.); подходные К.- для обеспечения подхода из моря,
озера или реки к крупным городам, внутр. портам, пром. предприятиям (Ленинградский
и Астраханский морские К., Манчестерский К. и др.). Судоходные К. 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 К. пересекает высокий водораздел.
Шлюзованные К. обычно состоят из неск. участков, располагаемых на разных
уровнях,- бьефов, между к-рыми устраивают шлюзы или судоподъёмники.
Обходные
и подходные К., как правило, делаются открытыми, соединительные - шлюзованными.
Вода в судоходные (шлюзованные) К. подаётся самотёком (самотёчные К.) или
накачивается насосными станциями (машинные К.). Судоходные К. характеризуются
значит. протяжённостью (напр., длина берегового К. в США от Нью-Йорка до
п-ова Флорида около 1,8 тыс. км, Беломорско-Балтийского канала -227
км,
Днепровско-Бугского
канала -196 км; морские К., напр.
Суэцкий канал -171 км,
Панамский канал - 81,6 км),
большими размерами поперечного сечения
(ширина по зеркалу Суэцкого К. 120-150 м,
глубина 12-13 м).

Рис. 1. Волго-Донской судоходный канал имени В. И. Ленина. Общая схема.

Энергетические (деривационные) К. 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 К. обычно не превышают 5-10 км (макс. 30 км), отводящие-
редко достигают неск. км. Расход воды (пропускная способность) энергетич.
К. бывает различным, превышая в отд. случаях 1000 м³1сек
(напр.,
пропускная способность деривационного К. при ГЭС Монтелимар во Франции
1860 м³1сек). В СССР деривационные К. имеются на ГЭС:
Земо-Авчальской, Рионской, Кондопожской, на Севанском каскаде и др.

Рис. 2. Схема ГЭС деривационного типа: / - деривационный подводящий
канал; 2 - деривационный отводящий канал; 3 - здание
ГЭС; 4 - напорный бассейн; 5 - водосбросный канал; в -
головной
водозаборный узел; 7 - река.

Оросительные (ирригационные) К., предназначенные для подачи воды к орошаемым
земельным массивам, обычно образуют систему К. магистральных, распределительных,
собственно оросительных (оросителей) и водосбросных (см. Орошение).
В
оросительные К. вода поступает самотёком или подаётся насосами. В крупных
ирригационных системах длина магистральных К. нередко достигает неск. сот
км
(Каракумский канал, 1-я очередь, до г. Ашхабада, - свыше 800
км,
Северо-Крымский канал - более 400 км, Большой Ферганский канал -
ок.
300 км). Расходы воды в головной части этих К.- 250-500
м³1сек.

Обводнительные К. подают воду для нужд с. х-ва (гл. обр. животноводства)
в безводные и засушливые районы (напр., обводнительные К. в низовьях Волги,
К. Терско-Кумской обводнит, системы). Поскольку при обводнении на засушливых
землях обычно образуются мелкие (оазисного характера) орошаемые участки,
обводнительные К. часто являются одновременно и оросительными (напр., Невинномысский,
Кубань-Калаусский и др. K-).

Осушительные К. 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 К. трассируются, как правило, по
наиболее низким отметкам осушаемой территории (по тальвегам).

Водопроводные К. служат для подачи воды от источника водоснабжения
к
месту её потребления - пром. р-ну, городу, посёлку и т. п. К большим водопроводным
К. в СССР относятся каналы: Иртыш - Караганда общей протяжённостью ок.
460 км я пропускной способностью в головной части 75 м³/сек;
Северский
Донец - Донбасс - ок. 130 км, при головном расходе воды 25 м³/сек.
Условия
эксплуатации и санитарные требования иногда вызывают необходимость делать
водопроводные К. закрытыми (напр., водопроводный К. дл. ок. 30 км.
подающий
воду из Учинского водохранилища к Москве).

Лесосплавные К. устраиваются для сплава леса молем или плотами обычно
от мест его заготовки до лесосплавной реки или лесопильного завода (см.
Лесосплав).
Лесосплавные
К. сооружаются также в р-нах гидроузлов для направления лесосплава в обход
гидротехнич. сооружений.

Рыбоводные К. служат для подачи воды на искусственные нерестилища, для
соединения с рекой отд. изолированных водоёмов (озёр), в к-рых водится
рыба, для опреснения лиманов (напр., в низовьях р. Кубани) и т. п.

Комплексные К. сооружают для решения одновременно неск. водохо-зяйственных
задач. Особенно большое развитие эти К. получили в СССР в связи с комплексным
использованием речных водных ресурсов. Напр., К. имени Москвы осуществляет
подачу воды для судоходства, водоснабжения и обводнения г. Москвы; Волго-Донской
К. имени В. И. Ленина (вместе с Цимлянской ГЭС) - судоходно-ирригационно-обвод-нителъный
и энергетич. комплекс; К. Иртыш - Караганда, кроме осн. задачи - водоснабжения,
решает и вопросы орошения земель в Центр. Казахстане.

Формы поперечного сечения К. (рис. 3) зависят от его назначения, строит,
свойств грунтов, условий производства земляных работ и др.

Рис. 3. Формы поперечного сечения каналов: а - трапецеидальная;
6
- прямоугольная; в - полигональная.

Наиболее распространённые формы сечений К., сооружаемых в мягких грунтах,-
трапецеидальная и полигональная. Последняя обычно применяется при сооружении
больших судоходных К. Прямоугольное сечение целесообразно при проведении
К. в скальных выемках. Иногда (напр., при прохождении трассы К. в пределах
населённых пунктов, на косогорных участках и т. д.) прямоугольное сечение
в мягких грунтах обеспечивается сооружением вертикальных подпорных стенок.

Размеры сечения К. определяются гидравлич. расчётом по заданному расходу
воды и допустимым для условий данного К. скоростям течения, а для судоходных
и лесосплавных К., кроме того,- габаритами пропускаемых судов и плотов.
Отношение площади живого сечения судоходных К. к площади миделе
ва сечения расчётного судна должно быть не менее 4 для К. 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 К. устанавливают в зависимости
от характера грунтов. При большой глубине выемок, а также в сложных геологич.
условиях устойчивость откосов проверяется расчётом.

Скорости течения воды, допустимые в К., имеют предельные значения: максимальные,
исключающие возможность размыва ложа К., и минимальные, обеспечивающие
незаносимость (не-заиляемость) ложа К. и не допускающие его зарастания
растительностью. Так, например, безопасными в отношении размыва для К.,
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 незаиля-ющих
скоростей воды пользуются формулами, осн. на принципе т. н. наносо-транспортирующей
способности потока. Минимальные скорости в К., при к-рых не должно быть
зарастания их ложа: 0,3 м/сек - для малых К. и 0,5- для больших
К.

Облицовки ложа (одежды) К. устраиваются для предохранения его от размыва
течением и волнами, сок-- ращения потерь воды на фильтрацию в грунт и уменьшения
шероховатости дна и откосов (для увеличения пропускной способности К.).
Облицовки, служащие только для защиты откосов К. 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
К. На оросительных, обводнительных и осушительных К. 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 механич. 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 К. от размыва, обеспечивают его
водонепроницаемость, увеличивают пропускную способность. Вместе с тем они
позволяют полностью механизировать строит, работы. Для борьбы с фильтрацией
на К., кроме устройства облицовок (экранов), применяют также колъматаж,
механич.
уплотнение грунтов, плёнки из синтетических материалов и др. способы.

Рис. 4. Облицовка ложа канала бетонными плитами.

Сооружения на К. Кроме спец. сооружений, связанных с эксплуатацией К.
(шлюзы на судоходных К., насосные станции на машинных К., водоспуски
и
др.), на трассе всех К. возводят также большое количество гидротехнич.
сооружений различного назначения. К ним относятся сооружения в местах пересечений
К. 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 гос-вах Югс-Востока
и Востока с развитием земледелия появилась необходимость в устройстве оросительных
и обводнительных К. Известно, напр., орошение в долине р. Нил в Египте
за 4400 лет до н. э. ив Китае (на р. Янцзы) в 3-м тыс. до н. э. Строительство
судоходных К. также началось ещё в древности (напр., К. от Нила к Красному
морю существовал в 6 в. до н. э.; китайский Великий канал). В ср.
века судоходные К. сооружались гл. обр. в Голландии, Франции, Англии. Большое
значение для строительства судоходных К. имело изобретение в 15 в. в Голландии
камерного шлюза. В 16-

Рис. 5. Современные каналы: 1. Канал имени Москвы (СССР). 2. Северо-Крымский
магистральный канал (СССР). 3. Ирригационный канал Сан-Луис (США, Калифорния).
4. Северный канал (Франция). 5. Сайменский канал (Финляндия).

17 вв. развитие торговли и мануфактурного произ-ва потребовало улучшения
путей сообщения и устройства судоходных К. В 17-18 вв. и 1-й пол. 19 в.
водные пути были основными, самыми экономичными транспортными артериями.
К числу наиболее значит, сооружений этого периода относятся судоходные
К. во Франции (Сена - Луара, Лангедокский, Центральный и др.), в Германии
(Финов, Одер- Шпре, Одер - Висла, Эльба-Xaфель и др.), в Англии (Бриджуотер,
Каледонский и др.). В связи с широким развитием мировой торговли, а также
в стратегич. целях во 2-й пол. 19 в. и в 20 в. сооружаются морские К.-
Суэцкий, Кильский, Панамский. На территории СССР К. для целей орошения
строились ещё в 8-6 вв. до н. э. в древних гос-вах Хорезме и Урарту. Известны
оросительные К., построенные в 12-13 вв. н. э. в Грузии (Алазанский, Самгорский).
В дальнейшем строительство К. развивалось в основном в целях улучшения
речного судоходства (напр., судоходный К. на р. Сухоне, 13 в.), для гидроэнерге-тич.
целей (подвод воды к водяным мельницам), иногда для осушения земель. Интенсивное
строительство К. развернулось при Петре I. Ивановским К. была соединена
р. Ока с верховьями р. Дона, построены Вышневолоцкая система, соединившая
Волгу с р. Метой и Балтийским м., Приладожские К. и позднее - судоходные
соединения: Мариинское, Тихвинское, Огинское, Северо-Двинское и др. Новый
этап в строительстве судоходных, энергетич., ирригационных и др. К. на
территории СССР начался после Великой О.
социалистич. революции. Уже в 1918 проводились изыскания для сооружения
Волго-Донского К. В восстановительный период и особенно в годы довоенных
пятилеток в СССР широко развернулось строительство К., имеющих комплексное
нар.-хоз. значение. Большую роль в строительстве энергетич. К. сыграл план
ГОЭЛРО, в соответствии с к-рым был построен ряд гидроэлектростанций (напр.,
Земо-Авчальская и Кондопож-ская) с деривационными К. Крупнейшим ирригационным
комплексом довоенных пятилеток является Большой Ферганский К. В 30-е гг.
сооружены К. Беломорско-Балтийский и имени Москвы, ряд оросительных К.
в Cp. Азии и на Кавказе. После Великой Отечеств, войны 1941 - 1945 строительство
К. осуществлялось в ещё более широких масштабах. Были построены и вступили
в строй К.: Волго-Донской имени В. И. Ленина, Каракумский (до Ашхабада),
Южный Голодно-степский, Донской магистральный, Севе-ро-Крымский, Сев. Донец
- Донбасс, Днепр - Кривой Рог, Аму-Бухарский и MH. др.

Лит.: Угинчус А. А., Каналы и сооружения на них, M., 1953; А
с к о ч е н с к и й A. H., Орошение и обводнение в СССР, M., 1967; Г р
и ш ин M. M., Гидротехнические сооружения, M., 1968.

П. H. Кораблинов.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я