Как работают шлюзы на волге
Обновлено: 05.07.2024
Шлюз судохо́дный – гидротехническое сооружение, расположенное между водоёмами (бьефами) с разными уровнями, предназначенное для пропуска судов или плотов из одного бьефа в другой.
Процесс проводки судов (плотов) через шлюз называют шлюзованием. Суда подходят к шлюзу по подходным каналам (верховому и низовому), имеющим причальные сооружения для отстоя судов, ожидающих шлюзования, и направляющие сооружения (направляющие палы), обеспечивающие безопасный вход судов в шлюз. Суда проводят из верхнего бьефа в нижний или обратно через камеры шлюзов, уровни воды в которых выравнивают в соответствии с уровнями бьефов.
Судоходные шлюзы сооружают в подпорных речных гидроузлах, судоходных каналах, а также в морских портах, акватории которых подвержены приливам и отливам со значительной амплитудой.
При строительстве первых искусственных каналов, возводимых, как правило, на равнинных участках местности, инженеры и строители предпочитали строить обводы в случае попадания на пути канала холмов либо низин. Однако удлинение канала влекло за собой чрезмерное удорожание строительства и увеличивало длительность прохождения по нему судна. Для решения этой проблемы стали применяться шлюзы. Далее, по мере усовершенствования технических знаний и возможностей, для прохождения препятствий стали применяться всё новые решения: акведуки, туннели, дамбы. И в каждом из таких сооружений продолжили использовать шлюзы, ставшие с тех времен и по сей день неотъемлемой частью практически любого гидросооружения.
Современные камерные шлюзы начали сооружаться в Западной Европе в XVI в. и постепенно вытеснили бескамерные шлюзы (полушлюзы). Полушлюзы представляли собой плотину, один из водопропускных пролётов которой был оборудован двустворчатыми воротами и приспособлен для проводки судов. Последнее даже при совершенно незначительных напорах было чрезвычайно затруднительно, т.к. суда приходилось проводить в потоке воды, скорости которого были весьма высокими, и удерживать против течения канатами и т.д. Поэтому полушлюзы систематически заменялись камерными шлюзами: например, при открытии в 1811 г. судоходства по Тихвинской системе (одна из трёх судоходных систем, соединявших р. Волгу с Петербургом, ныне заброшена и разрушена) в её составе было 34 камерных шлюза и 51 полушлюз, но к середине XIX в. все полушлюзы были упразднены и заменены камерными шлюзами.
Шлюзование судов снизу вверх происходит в такой последовательности:
Сначала при обоих закрытых воротах происходит выравнивание уровня воды в камере с уровнем воды нижнего бьефа (опорожнение камеры), причём водопропускные отверстия, соединяющие камеру с нижним бьефом, открыты, а соединяющие с верхним бьефом — закрыты. После выравнивания уровней судно (или караван судов) заводят в камеру. После этого нижние ворота и затворы водопропускных отверстий, соединяющих камеру с нижним бьефом, закрывают и открывают отверстия, соединяющие камеру с верхним бьефом. Идёт наполнение камеры, причём вместе с уровнем воды поднимаются и суда, находящиеся в камере. После выравнивания уровня воды в камере с уровнем верхнего бьефа ворота верхней головы открывают, и суда выходят в верхний бьеф. Шлюзование из верхнего бьефа в нижний происходит в обратной последовательности.
При шлюзовании, как правило, стараются чередовать направление пропускания судов: после того, как судно, идущее, к примеру, вниз по течению, завершило шлюзование, в камеру с уже пониженным уровнем воды в ней может сразу же зайти судно, движущееся в обратном направлении. Таким образом, не требуется выполнять лишнее заполнение либо слив воды из камеры. Однако при каждом шлюзовании всё же происходит слив воды из камеры в нижний бьеф. Объём воды, требующийся для заполнения камеры от уровня нижнего бьефа до уровня верхнего бьефа и сливаемый в нижний бьеф при каждом опорожнении камеры, называется объёмом сливной призмы. Стремлением уменьшить потери воды на шлюзование обусловлено устройство многокамерных (многоступенчатых) шлюзов, шлюзов со сберегательными бассейнами и, наконец, судоподъёмников, у которых сливной призмы воды вообще нет.
По устройству судоходные шлюзы весьма многообразны, и их классифицируют по разным признакам.
По числу камер различают шлюзы однокамерные (состоят из одной камеры с верхней и нижней головами) и многокамерные (многоступенчатые). Последние состоят из нескольких последовательно расположенных камер, разделённых промежуточными головами. Главная причина увеличения числа камер – уменьшение объёма сливной призмы: по сравнению с однокамерным шлюзом у двухкамерного объём сливной призмы уменьшается вдвое, у трёхкамерного – втрое и т.д. Но вместе с тем возрастают неудобства при шлюзовании (судно должно последовательно переходить из камеры в камеру) и время шлюзования. Поэтому обычно ограничиваются двумя–тремя камерами, хотя существуют и пяти-, и шестикамерные шлюзы (например, Камский (Пермский) шлюз на р. Каме).
По числу ниток (параллельно расположенных камер) различают одно-, двух- и, редко, трёхниточные шлюзы. Шлюзы с числом ниток более одной устраивают, когда пропускной способности однониточного шлюза недостаточно.
По способу питания водой различают шлюзы с головными и распределительными системами питания.
По основному материалу различают шлюзы деревянные (с ряжевыми или стоечно-обшивными стенами), каменные (из каменной или кирпичной кладки), бетонные, железобетонные, из металлического шпунта.
Канал Москва-Волга был открыт 15 июля 1937 года. Спустя десять лет столица торжественно отмечала своё 800-летие и по этому случаю рукотворная водная артерия получила новое название - Канал имени Москвы. Он начинается от Иваньковского водохранилища близ Дубны и соединяется с Москвой-рекой в районе Щукино. Это 128 километров водного пути и более 240 гидротехнических сооружений. Некоторые из них являются памятниками архитектуры.
Ещё Петр I предлагал планы соединения Волги с Москвой-рекой для укрепления торговых связей между крупными российскими городами, царь лично выезжал в Дмитров осмотреть места возможной стройки. В 1721-1722 годах рассматривались три разных предложения, но все они были затратны и трудноосуществимы. По двум из этих планов предполагалось строительство 123 шлюзов. В XIX веке была предпринята попытка реализации смелой задумки, в 1844 году был даже построен участок канала между Истрой и Сестрой, но этим дело и ограничилось.
К 1930-м годам Москва стала испытывать нехватку питьевой воды, Рублевский водопровод уже не мог напоить три миллиона горожан и работал на пределе мощностей. Река Москва почти умирала - около Кремля ее можно было перейти вброд, вода была сильно загрязнена отходами. 15 июня 1931 года Пленум ЦК ВКП(б) постановил: "коренным образом разрешить задачу обводнения Москвы-реки путем соединения ее с верховьем реки Волги".
Из нескольких вариантов был выбран проект молодого инженера Комаровского, который впоследствии стал начальником Управления и главным инженером канала. Трасса длиной 128 километров прошла по кратчайшему пути между реками Волгой и Москвой, ширина канала - 85 метров, минимальная глубина - 5,5 метра, на глубоких участках от 9 до 23 метров. Работы начались 3 сентября 1932 года, а 15 июля 1937-го канал был открыт для движения пассажирских и грузовых судов.
На заводе "Красное Сормово" для перевозки пассажиров изготовили целую флотилию белоснежных теплоходов: пять судов дальнего плавания типа "Иосиф Сталин", шесть теплоходов типа "Леваневский" и шесть небольших теплоходов типа "Громов". Некоторые из них можно увидеть в кинофильме "Волга-Волга". В кадры этой ленты попали несколько разных шлюзов, железнодорожный мост Бачелиса и, конечно, здание Северного Речного вокзала, в котором по сценарию происходят кульминационные эпизоды фильма.
Почти пять лет на строительство канала работала вся страна, поставляя металлоконструкции, бетон, цемент, лес, гравий, кирпич. Для бесперебойной подачи материалов через окрестные леса и болота проложили новые автомобильные дороги и железнодорожные пути, на стройке работали 170 экскаваторов, 1600 автомобилей, 275 тракторов, 150 паровозов. Транспарант, установленный у тоннеля под шлюзом № 8 гласил: "Канал Москва-Волга целиком и полностью построен советскими людьми, советскими машинами, из советских материалов".
На строительстве широко использовался труд заключённых, ещё в сентябре 1932 года в системе ГУЛаг был создан Дмитровлаг, просуществовавший пять лет. Предполагалось, что осужденные, занимаясь тяжёлым физическим трудом, перекуются в полноценных граждан нового социалистического общества. Подобную "перековку" на строительстве каналов с пафосом описывал пролетарский писатель Максим Горький, а нарком НКВД Генрих Ягода, кстати, был почётным руководителем строительства. Через Дмитровлаг прошло около миллиона заключённых, за плечами у многих "каналармейцев" уже был опыт строительства Беломорканала. До 1950-х годов в Строгино, Хорошево и других окрестных районах стояли бараки, оставшиеся со времен строительства канала.
Вспоминает участник строительства А.Крохин: "Техники первое время практически не было, огромная масса заключенных была занята на земляных работах, которые велись вручную - лопатами и тачкой. Грунт вывозили за кромку канала, наверх. Этот тяжелейший и изнурительный труд десятков тысяч людей заставил разработать и применять множество небольших механизмов, которые поднимали тачки с ложа канала на его бровку. До сих пор стоит перед моими глазами жуткая картина: продувающий до костей студеный ветер бросает в усталые серые лица колючие иголки. Из-за грунтовых вод людям приходится работать по колено в раскисшей грязи. Немногие выдерживали этот каторжный труд. Умерших хоронили без гробов, в общих ямах."
Рабочие вынимали землю, заливали бетон, укрепляли откосы камнем. На канале было построено 11 судоходных шлюзов, железобетонные плотины и земляные дамбы, насосные станции и гидроэлектростанции, перекинуты мосты. Шлюзы строили ценой неимоверных усилий, для их создания необходимо было отрыть в вязкой почве котлованы глубиной в 25 метров. Рассказывают, что плывун мог запросто засосать в недра тяжелый экскаватор, а бетон приходилось доставлять по постоянно размываемой водой грунтовой дороге. Только в дно шлюза был уложен пятиметровый слой бетона.
И вот, когда всё было готово, поступила команда "Остановить Волгу". Река обрушилась на плотину, остановив своё течение на три минуты, а наполнение всей длины канала водой заняло 13 дней. Об этом героическом строительстве рассказывают экспонаты музея в Яхромском РГС (поселок Деденёво).
Вот оно - место, где волжская вода приходит в Москву-реку. Возле жилого комплекса "Алые паруса" установлен декоративный маяк, но на самом деле настоящий маяк располагался на стрелке, на противоположной стороне канала.
Вдали видны ворота и башни шлюза № 8. Для чего нужны шлюзы и как они работают? Химкинское водохранилище и Москва-река в районе Щукино находятся на разном уровне и шлюзы этот перепад высот нивелируют. Например, судно с Москвы-реки входит в камеру шлюза, за ним закрываются герметичные нижние ворота, насосы начинают закачивать воду, камера шлюза наполняется водой, поднимая судно в камере на несколько метров, затем верхние ворота открываются и судно выходит наружу уже на более высоком уровне. Чтобы опустить судно, происходит обратный процесс.
На фотографиях: шлюзование на Карамышевском гидроузле, который в систему канала имени Москвы не входит, но принцип работы шлюзов одинаковый. Процесс это неспешный, собственно камера заполняется минут за двадцать, но ведь надо ещё подождать, пока все суда войдут в шлюз, пока закроются ворота.
Шлюзы № 7 и № 8 двухкамерные, они позволяют преодолевать на сравнительно коротком участке перепад высот в 36 метров. Спроектировал их архитектор Владимир Кринский. Габаритные рабочие размеры камеры — 290х29 метров. Все процессы полностью автоматизированы. В прежние годы эти сооружения работали с полной нагрузкой и в камеры набивалось по несколько теплоходов, барж и катеров. Сейчас требуется везение, чтобы понаблюдать воочию процесс шлюзования, ведь даже в разгар навигации за день здесь может пройти всего один буксир с баржей. Ну а пассажирские теплоходы здесь уже давно не ходят.
В годы Великой Отечественной войны окрестности канала стали оборонительным рубежом столицы от немецко-фашистских захватчиков. Немцы рвались к каналу, чтобы перерезать жизненно важную транспортную и водноэнергетическую артерию. По обе стороны до сих пор сохранились доты и пулеметные гнезда с мемориальными табличками: "Здесь в суровые дни 1941 года на ближайших подступах к Москве проходил рубеж обороны". В конце ноября 1941-го сотрудники Иваньковской ГЭС сбросили воду через плотину и вынудили отступить немецкие части, которые форсировали по льду Иваньковское водохранилище. 1 декабря по приказу Георгия Жукова вода из канала была сброшена в реки Яхрому и Сестру, создав водную преграду.
Арочный железобетонный мост по проекту архитектора Александра Бачелиса имел рекордный пролёт 130 метров и был построен всего за 13 месяцев. Рельсы проложены по трехкилометровой насыпи высотой 22 метра, мягкий грунт насыпи утаптывали конями. После нескольких тестовых испытаний тяжёлыми паровозами и гружёнными камнями платформами 4 августа 1936 года открылось пассажирское движение по новому мосту. Пешеходная дорожка на мосту не предусмотрена.
Между шлюзами № 7 и № 8 находится соединительный канал, на берегу которого построены жилые дома для сотрудников канала Москва-Волга. Летом горожане загорают на солнце, ловят рыбу и даже купаются в волжской водичке, пренебрегая запретами здравоохранительных организаций.
Улица Большая Набережная, дом 11
Дом руководства канала Москва-Волга (Дом Наркомвода), архитектор Владимир Кринский, построен в 1934-1937 годах, реконструирован в 1958 году.
В эти же годы и после войны здесь выросли кварталы малоэтажных домов, возле канала они еще сохранились. А на улице Свободы подобные двухэтажки снесены, в Тушино не первый год ведётся интенсивная современная застройка на месте бывшей промзоны и ветхих жилых строений.
Швартовая стенка для судов, которые ожидают разрешение на проход в шлюз.
Аварийно-ремонтные ворота позволяют перекрыть шлюзовую лестницу от Химкинского водохранилища.
В сторону улицы Свободы уходит Сходненский деривационный канал, который предназначен для сброса излишков воды.
Отсюда открываются живописные панорамы Химкинского водохранилища, а этот берег неухожен и запущен. Часть территорий занимают чьи-то эллинги для лодок и катеров.
Стадион "Салют". 1950-е годы: http://www.oldmos.ru/old/photo/view/7275 На заднем плане на фотографии виден спортивный комплекс "Трудовые резервы", построенный в 1950-х годах. Перед зданием был сооружён велотрек - овал с наклонными сторонами, на которые уложено специальное деревянное покрытие. По словам местных жителей, комплекс давно не эксплуатируется. Вроде бы какие-то структуры проявляют интерес к этому месту, но не факт, что именно для возрождения тушинского спорта, а не для торгово-офисной застройки.
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 им. Москвы
Схема канала им. Москвы
Из Волги в Москва-реку
Шлюз №1 в Дубне. Фото: wikipedia/commons
Справка:
Длина Канала им. Москвы 128 км
На нем расположено 240 гидротехнических сооружений
Средний размер камеры шлюза 290×29 метров, глубина 5,5 метров
Ежегодно из Волги забирается 1,5 - 2 куб. км, 60% всей потребляемой городом воды
За навигацию этого года через шлюзы Канала имени Москвы прошли 80 тысяч судов, 1 млн пассажиров
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.
Шлюзы в период навигации (с апреля по ноябрь) работают круглосуточно, летом, в разгар сезона, они пропускают несколько десятков судов в сутки.
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
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.
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.
Знаете ли Вы как работает шлюз? Как и многие, в общих чертах, я тоже имел представление и даже пару раз проходил шлюзование, находясь на борту метеора. А на прошлой неделе удалось познакомиться с этим процессом поближе и рассмотреть и зафиксировать его с различных point view. Предлагаю и Вам, в начале рабочего дня, сделать небольшую паузу и прогуляться по Нижегородскому шлюзу:
Вам слово:
Да, забыла написать, процесс прохода через шлюз абсолютно бесплатный как для больших судов, так и для небольших яхт.
Вам приходилось проходить через шлюз?
3 интересных поста по этой теме
– Советую заглянуть в главный пост, тут кое-что интересное. Жми сюда
Читайте также: