Роль и значение водного транспорта в транспортной системе России.

Роль и значение водного транспорта в транспортной системе России.

Речной транспорт является важным звеном единой транспортной системы страны. Под Единой транспортной системой понимается совокупность различных видов транспорта, обеспечивающих перевозки грузов и пассажиров и действующих как комплекс, в который входят: железнодорожный, автомобильный, морской, речной, воздушный.                                                           

В Единой транспортной системе страны водный транспорт играет важную роль – он должен обеспечивать перевозки грузов в районах, непосредственно тяготеющих к внутренним водным путям, а также смешанные перевозки внешнеторговых грузов. Использование смешанных перевозок во многих случаях позволяет экономить валютные средства при внешнеторговых перевозках.  

Особенно велико значение водного транспорта для Северных и Восточных районов страны, где сеть железных дорог недостаточна, густота сети внутренних водных путей в 2 раза больше, чем в среднем по РФ. Кроме транспортного обслуживания районов Сибири, Дальнего Востока, включая Арктику, речной транспорт выполняет сложные дорогостоящие перевозки по малым рекам в труднодоступных районах.

Место и роль водного транспорта в Единой транспортной системе страны во многом определяется его технико-экономическими особенностями:

· высокая провозная способность глубоководных путей;

· сравнительно низкая себестоимость (суммарно на 30 % дешевле себестоимости железнодорожного транспорта, но перевозка нефти в 3 раза дешевле, леса — в 5 раз дешевле);

· удельный расход топлива в 4 раза меньше, чем на автомобильном транспорте, и в 15 — 20 раз меньше, чем на воздушном транспорте;

· высокая производительность;

· меньшие капиталовложения, чем в железнодорожный транспорт (в 10 раз);

· меньшая металлоемкость на 1 т грузоподъемности.

Относительные недостатки речного транспорта:

· сезонность работы (на юге — примерно 240 дней из-за обмеления рек, на севере —120—150 дней из-за ледостава). В США, Германии удельный вес речного транспорта выше, так как в странах навигация длится 10—11 мес. в году;

· невысокая скорость судов и доставки грузов;

· разобщенность речных бассейнов, расположенных, в основном, в меридиональном направлении;

· использование рек в естественном состоянии (неравномерность глубин, извилистость пути и др.).

Воднотранспортные соединения Европейской части России (Беломорско-Балтийский канал, Канал имени Москвы, Волго-Донской судоходный канал, Волго-Балтийский водный путь, глубоководный водный путь по Волге и Каме).

Включает вопросы: 4,5

Беломорско-Балтийский канал. Беломорско-Балтийском канал был построен за 20 месяцев и сдан в 1933 году. Беломорско-Балтийский канал соединяет Онежское озеро с Белым морем. Благодаря его сооружению судам не нужно огибать Скандинавский полуостров по северным морям чтобы попасть из Финского залива в Белое море. Построен силами заключённых ГУЛАГа.

Беломорско-Балтийский канал является частью Единой глубоководной транспортной системы Европейской части России.

· Длина канала оставляет 227 км;

· Перепад уровней воды – 70 м;

· Включает 19 шлюзов;

· Средний напор 5-6 м;

· Размеры камер шлюзов: L(к.ш)×B(к.ш)×S(к.ш)= 135м×14,5м×4м.;

· Грунты – скальные.

Волго-Донской судоходный канал. Сдан в эксплуатацию в 1952 году. Имеет только транспортное назначение. Соединяет Волжско-Камский бассейн с Озово-Донским. Берёт начало из Цимлянского водохранилища, из него и берется вода для функционирования (перекачивается насосами). Соединяется с Волгой ниже Волгоградского гидроузла на 10-12 км. Самый загруженный канал.

· Длина канала оставляет 101 км;

· Перепад уровней воды – 90 м;

· Включает 13 шлюзов;

· Средний напор 6-11 м;

· Размеры камер шлюзов: L(к.ш)×B(к.ш)×S(к.ш)= 145м×18м×4м.;

Волго-Балтийский водный путь (Мариинская система). Имеет только транспортное назначение. Соединяет Каспийское и Балтийское море. Есть один 2-х ниточный шлюз – Шекснинский. Особенность Волго-Балта состоит в том, что все шлюзы Балтийского склона, кроме Пахомовского, имеют одинаковую высоту - 13,5 метров, что позволило при строительстве использовать стандартные конструкции. Чёрным указан Волго-Балтийский водный путь.

· Длина канала оставляет 1100 км;

· Перепад уровней воды – 80 м;

· Включает 7 шлюзов;

· Средний напор 10-17 м;

· Размеры камер шлюзов: L(к.ш)×B(к.ш)×S(к.ш)= 280м×18м×4м.;

4. Канал имени Москвы и его комплексное назначение.

Особенностью канала имени Москвы, отличающей его от многих каналов мира, является то, что он не самотечный, а «энергетический»: вода из Волги в водораздельный участок поднимается насосами по пяти ступеням. Начинается канал от Иваньковского водохранилища (близ города Дубны́), соединяется с Москвой-рекой в районе Щукино города Москвы. Основная судоходная трасса канала оканчивается у Северного речного вокзала Москвы.  

Канал имени Москвы (1937 г.) является звеном Единой глубоководной системы Европейской части России. Он соединяет Москву-реку с Волжско-Камским бассейном (Волгой, а по Волге и другим каналам можно попасть в Балтийское, Белое и Каспийское, Азовское и Черное моря).

Характеристики:

· Длина канала оставляет 128км;

· Перепад уровней воды – 50м;

· Включает 11 шлюзов;

· Средний напор 5-6м;

· Размеры камер шлюзов: ;

· Грунты – нескальные.

Канал имеет комплексное назначение:

1) транспортное;

2) водоснабжение;

3) санитарное обводнение реки Москвы и ее притоков (р. Яуза, р. Клязьма);

4) рекреация (создание условий отдыха).

Водохранилища: 1 - Хиимкинское; 2 – Клязьминское; 3 – Пяловское; 4 – Пестовское; 5 – Икшинское.

Шлюз №1 в составе Иваньковкого гидроузла, шлюзы №7 и 8 являются двухкамерными (для преодоления большого напора). :  - водоснабжение, - санитарное обводнение.

Также на канале им. Москвы имеется водоотводной канал, который уменьшает влияние половодий. За шлюзом № 11 располагается москворецкая шлюзованная система (1-4). По каналу им. Москвы могут проходить самые крупные существующие и проектируемые сухогрузные и наливные суда речного, озерного и смешанного плавания «река — море».  

Проект «Большая Волга»

Толчком для развития системы стал план ГОЭЛРО (Государственная комиссия по электрификации России), принятый в 1921 году.

Проект решал три основные проблемы:

1. Транспортную. Ежегодное обмеление Волги было замечено уже в конце XIX века, а судоходство из года в год росло. Комплекс гидроузлов позволял увеличить судоходные глубины до 3,5 м на всем протяжении водного пути, включая глубоководные выходы к Москве и Балтийскому морю. Это позволяло применять более экономичные крупнотоннажные суда. Дополнительную экономию давало спрямление фарватера на изгибах и уменьшение скорости течения.

2. Энергетическую. Набирающая обороты индустриализация в СССР, требовала все большее количество дешевой и удобной электроэнергии, которую могли дать волжские ГЭС.

3. Ирригационную. Обширные хлебородные районы степного Поволжья, периодически страдали от опустошительных засух (30 — 40 лет в столетие). Подъём уровня Волги и наличие электроэнергии, позволяли сделать ирригацию этих районов, избавиться от засух и поднять урожайность в 2 раза.

Требования, предъявляемые к водным путям.

Габариты судовых ходов, судопропускных и других сооружений на водном пути, а также глубины на нем должны соответствовать размерам, осадке и составам наибольших плавающих по нему судов и плотов. Судовым ходом называется непрерывная полоса водного пространства на входящих в состав водного пути реках, озерах, каналах, подпертых бьефах и водохранилищах, в пределах которой обеспечены заданные габаритная ширина и глубина.

У судопропускных сооружений на искусственных водных путях-судоходных шлюзов и транспортных судоподъемников-основными габаритными размерами являются длина и ширина их камер; глубина на порогах их должна соответствовать глубинам на судовых ходах. При пересечении водного пути сооружениями (мостами, линиями передач и др.) должны быть обеспечены достаточные пролеты и надводные габариты.

Для безопасного движения судов необходимо иметь достаточный слой воды между днищем судна и поверхностью грунта, а также на порогах судоходных сооружений.

Ширина судового хода на водном пути должна обеспечивать безопасные и достаточно удобные условия движения и расхождения наибольших судов, судовых и плотовых составов с полной грузовой осадкой при минимальном навигационном уровне воды.

Должны быть обеспечены оптимальные радиусы закруглений и уширения судового хода на кривых.

Главнейшей характеристикой водного пути является судоходная глубина hс, определяющая осадку судов Sc. Другие габариты водных путей, необходимые для пропуска по ним наибольших судов с этой осадкой, при современных рациональных отношениях длины и ширины их к наибольшей осадке судов обеспечиваются и на естественных, и на искусственных водных путях, как правило значительно легче, чем судоходные глубины.

Выправление русел рек.

Выправление участков русел рек – это использование размывающей и руслоформирующей способности речного потока.

Выправление русел связано с выполнением прорезей:

1) эксплуатационные прорези (90%)

· восстановительные – после прохождения половодья из-за наносов

· ремонтные – выполняются в период межени

2) капитальные прорези – организуются при обстоятельствах, мешающих судовому ходу (большая заносимость наносами, скорость и ее направление)

Типы перекатов:

1) перекат – перевал

2) перекат с затонской частью.

Делают выправительные сооружения (струенаправляющие дамбы, запруды и полузапруды). Они позволяют направить поток, увеличь скорость потока в русле, что способствует размыву прорези.

3) перекат – россыпь

4) сложные перекаты – комбинация из первых трех

Основные элементы:

1) Верхняя плёсовая лощина

2) Нижняя плёсовая лощина

3) Нижний побочень (песчаная отмель (коса))

4) Верхний побочень

5) Вал переката

6) Затонская часть

Шлюзование рек.

Шлюзованием реки называется увеличение судоходных глубин возведением на ней ряда гидроузлов, повышающих уровни воды в реке. Преодоление судами сосредоточенных перепадов уровней воды осуществляется через входящие в состав гидроузлов судопропускные сооружения — судоходные шлюзы или судоподъемники.

В судоходных шлюзах суда переходят из верхнего бьефа в нижний и обратно через камеры, уровни воды в которых выравнивают в соответствующей последовательности с уровнями верхнего и нижнего бьефов. В судоподъемниках камеры вместе с находящимися в них судами перемещают между уровнями воды в бьефах по наклонным путям или по вертикальным направляющим

В состав гидроузла также может входить судоходная плотины перекрытая различными затворами (тканевая, ферма Пуаре, крышевидная и т.д.)

 

Гидравлические расчеты.

Целью гидравлического расчета является установление основных размеров элементов водопроводной системы шлюза, при которых будут обеспечены наполнение и опорожнение камер в течение определенного времени, отвечающего пропуску через шлюз заданного грузооборота, при удовлетворительных условиях отстоя и маневрирования шлюзующихся судов, а также надежной работе конструкций и оборудования.

· Средняя площадь камеры:

 = 1,1 ∙  ∙

·  находится по таблице допускаемых значений продольных гидродинамических усилий  от величины водоизмещениея судна D

D =  ∙ δ ∙  ∙  ∙ S,

где  – удельный вес воды, δ– коэф. полноты водоизмещения,  – длина судна, - ширина судна, S – максимальная осадка судна

· Определение скорости подъема водопроводных затворов при равномерном их поднятии (из условия допустимой величины продольной гидродинамической силы)

 ≤  ∙  ,

где  – площадь живого сечения камеры шлюза при минимальном уровне бьефа,  – площадь смоченного миделя судна,  – наибольший напор на верхние ворота, μ – коэффициент расхода водопроводной системы

 =  ∙

 = β ∙  ∙ S,

где β = 0,99…1,0 – коэффициент миделевого сечения

 = ∇НПУ - ∇пор ВГ

· Площадь отверстия при заполнении камеры из-под щита:

 =  ∙

 = t ∙  = α ∙  ∙

 – коэффициент, определяющий время наполнения камеры относительно общего времени шлюзования, t – время наполнения / опорожнения

· Определение времени наполнения камеры

Заканчивать открывание водопроводных затворов возможно

 – время открывания затворов,  – время затопления отверстия

а)  =

б)  <

в)  >

· Расчет опорожнения шлюза.

Площадь сечения водопроводных галерей по формуле:

 ,

где , – коэффициенты

По условиям маневрирования судов, в подходных каналах наибольшие скорости не должны превышать :

 , где

 - площадь миделевого сечения двух составов;  - площадь канала на его прямолинейном участке:

Требования к расположению судопропускных сооружений в гидроузле.

При решении вопроса о плановом расположении судопропускных сооружений в напорном речном гидроузле большое значение оказывают местные природные условия, а также состав прочих сооружений. Судоходные шлюзы могут располагаться в узле различным способом.

Шлюз в речном русле применяется в узких долинах рек, не обладающих развитой поймой. Если створ гидроузла размещен на извилистом участке реки, то судоходный шлюз располагают в спрямляющем канале.                                                                                            

При пойменной компоновке гидроузлов оказывается возможным однобережное расположение, иногда за общей перемычкой всех бетонных сооружений, включая и судоходные шлюзы (например, Чебоксарский гидроузел). Такое решение экономично и выгодно в производственном отношении, так как требует при возведении сооружений лишь одной строительной площадки.          

В отдельных случаях оказывается выгодным примыкать судоходные шлюзы к зданиям гидроэлектростанций (без промежуточной земляной вставки). Но при этом между ними должны быть раздельные бетонные стенки, которые ограждают подходные каналы шлюза в верхнем бьефе от волнения, а в нижнем бьефе - от больших скоростей течения.

В створе гидроузла по оси плотин может находиться верхняя или нижняя голова (рис. 1).

Лучшим расположением шлюза, исходя из статических условий его работы, считается такое, когда камера его находится в нижнем бьефе (рис. 1, а), однако в этом случае усложняются транспортные пересечения плотины и шлюза, которые приводят или к устройству мостового перехода через верхнюю голову с повышенными отметками проезжей части или же разводного моста.

Для решения вопроса о транспортных пересечениях судоходный шлюз выдвигают в верхний бьеф, что позволяет судам проходить под мостом при уровнях нижнего бьефа, а дорога для наземного движения более удобно проходит через весь гидроузел (рис. 1, б).

Рис. 1. Схема пропуска дорог через нижнюю голову судоходного

шлюза: а - камера шлюза в нижнем бьефе; б - камера шлюза в верхнем бьефе;1 - земляная плотина; 2 - здание ГЭС; 3 - водосливная плотина; 4 - судоходный шлюз; 5 - дорога; 6 - мост через шлюз.

Роль и значение водного транспорта в транспортной системе России.

Речной транспорт является важным звеном единой транспортной системы страны. Под Единой транспортной системой понимается совокупность различных видов транспорта, обеспечивающих перевозки грузов и пассажиров и действующих как комплекс, в который входят: железнодорожный, автомобильный, морской, речной, воздушный.                                                           

В Единой транспортной системе страны водный транспорт играет важную роль – он должен обеспечивать перевозки грузов в районах, непосредственно тяготеющих к внутренним водным путям, а также смешанные перевозки внешнеторговых грузов. Использование смешанных перевозок во многих случаях позволяет экономить валютные средства при внешнеторговых перевозках.  

Особенно велико значение водного транспорта для Северных и Восточных районов страны, где сеть железных дорог недостаточна, густота сети внутренних водных путей в 2 раза больше, чем в среднем по РФ. Кроме транспортного обслуживания районов Сибири, Дальнего Востока, включая Арктику, речной транспорт выполняет сложные дорогостоящие перевозки по малым рекам в труднодоступных районах.

Место и роль водного транспорта в Единой транспортной системе страны во многом определяется его технико-экономическими особенностями:

· высокая провозная способность глубоководных путей;

· сравнительно низкая себестоимость (суммарно на 30 % дешевле себестоимости железнодорожного транспорта, но перевозка нефти в 3 раза дешевле, леса — в 5 раз дешевле);

· удельный расход топлива в 4 раза меньше, чем на автомобильном транспорте, и в 15 — 20 раз меньше, чем на воздушном транспорте;

· высокая производительность;

· меньшие капиталовложения, чем в железнодорожный транспорт (в 10 раз);

· меньшая металлоемкость на 1 т грузоподъемности.

Относительные недостатки речного транспорта:

· сезонность работы (на юге — примерно 240 дней из-за обмеления рек, на севере —120—150 дней из-за ледостава). В США, Германии удельный вес речного транспорта выше, так как в странах навигация длится 10—11 мес. в году;

· невысокая скорость судов и доставки грузов;

· разобщенность речных бассейнов, расположенных, в основном, в меридиональном направлении;

· использование рек в естественном состоянии (неравномерность глубин, извилистость пути и др.).