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船舶和水上航道地理概述(3)

作者:地理人来源:未知 时间:2023-01-05 阅读: 字体: 在线投稿
(三)内河航道的地理问题
1.内河航道的特点和河道整治 内河航道以下述诸点与海上航道相区别:①河床走向和尺度对航道 的限制;②较明显的水位季节变化,引起航行或大或小的季节性;③河 水自上游至下游的定向流动,一般只有在流速为每小时 9 公里以内,船 舶上溯才是可能或经济的。 河床在天然状态下,很少有直线,绝大部分是弯曲的,平面上是一 个接一个的反向弯道,这是水同河床相互作用的结果。河流的流水作用, 在上游以侵蚀为主,中游以搬运为主,下游以堆积为主。河床的深槽永 远处于凹岸一方,浅滩则处于凸岸一方。主流线的转移,造成了顺主流 线的航道,其弯曲程度又较河床为大。河流航道的最浅水深一般以两个 深槽之间的沙脊上的水深来确定。因此,为使天然航道能在不同河段、 不同年份和季节,通行一定吃水的船舶,往往需要进行人工整治。 天然内河航道一般的河床整治方法有:①挖泥疏浚,即用人工或机 械除去航道的污积物;②浅槽冲深,即用丁坝、顺坝等水工建筑物减少 河流过水断面,以便以水攻沙,加深河槽;③裁弯取直,即将过分迂回 的河道,以新挖河槽连通,缩短总距,并加大水流冲刷能力,多用于河 流中、下游;④塞支强干,即在分叉河段,用堵塞支汊的办法,使水流 集中,加大冲刷能力并提高航道深度,此法多在河口三角洲使用。 有时,为了根本解决航行的要求,需要修筑人工航道,包括闸化河 流、水库及通航运河。 2.河流闸化的航运价值 用筑坝实现河流的闸化可以保证河川的航行要求,因为:①闸化后 水位上升,增加了航行限额深度,避免了浅滩;②上游造成回水,其向 上游扩张愈远,则河流水面的倾斜坡度愈小,流速愈小;如果水坝之间 相隔的距离等于下游水回水长度,则河流变为被水坝划分成的若干河段 的阶梯式渠化河流。 闸化对航行也有不利之处,如延长封冻期,减少通过能力,但这都 可用船舶载重量增加来弥补。 河流为通航目的闸化时,坝高不宜太大(一般应使水头不超过 5 米), 以免两岸受到大的淹没,特别是平原地区更是如此。这种坝叫通航坝, 它是活动的,在低水位时将坝撑起,形成上下游水位差,高水位时将其 打开,便于水流宣泄。 我国许多地区处于季风带,且河流的补给多属雨水式的,河川径流 的季度分配有很大的不平衡性。因而,从通航的观点而言,河流闸化具 有重要意义。 如果筑坝是为了发电或者是综合目的,则往往是较高的坝,水头达 几十米以上。高坝闸化河流在通航上的优点是:得到了很稳定的水位, 水速减小,水深大为增加,因而能通过大船或大船队,提高了航速。但 筑高坝往往造成很大的淹没损失,且回水区成为人造海,波浪很大,提 高了对船舶结构的要求。 为使船舶能在闸化河流上通行,需建造专门的过船建筑物——船闸 或升船机。 公元 900 年,唐宝历初李渤在广西灵渠设斗门十八以利航运,故河 流闸化是我国首创。时至近代,船闸设备已大为完善,但其道理仍一如 既往。每个船闸在上游和下游各设一闸门,中间被闸墙围起的部分称为 闸室,设输水洞。船舶由上而下,先通过输水洞向闸室充水,再启上闸 门,船入闸室后,再闭上闸门,泄水,启下闸门,从而完成船舶过闸。 船舶过闸时间,当水头不大(8~12 米)时,通常是半小时左右。 3.径流调节的航运效益 水利事业是一个综合性的、长远性的事业,在社会主义计划经济下, 能使河川流域为多部门服务,收综合开发之效。水上运输是国民经济和 水利事业的组成部分,其发展与布局,必然会牵涉到其它国民经济事业, 如水力发电、灌溉、防洪、排涝等等。综合性的流域开发规划,可以给 水运带来不同的效果。如原来通航的河流,因修建水利枢纽,而使船舶 通过复杂化;相反,有些河流自然状态下通航条件差,但通过综合治理 可以改善水运条件等。这方面特别应该注意到整体利益和水运利益的结 合,目前利益与将来利益的结合,决不能以水运的效益代替整体水利开 发的效益。 我国河流综合开发利用中,与航运有关的项目主要有:①阶梯开发。 主要是发电、灌溉和航运的结合。我国黄河阶梯开发的第一期工程已经 完毕;长江在葛洲坝建成后,全面的阶梯开发即将展开。阶梯开发的河 流,配合水库、拦河坝的兴建,增设过船建筑物,保证了航道水深的稳 定和通船里程的增加。阶梯开发对河流中上游的水利资源综合利用,最 为有效。②河网化与灌渠通航。这是灌溉和航运在河流中下游的有机结 合。大量的灌渠和排渠组合成网,能在满足农田灌溉、雨季排水的基础 上,建立地方航运网。河流的渠化,其断面更能符合行船的要求,节约 用水和用地。③远程调水。在我国主要是南水北调,是沟通不同大经济 区、大流域的巨型水利工程。结合引水渠道的修筑,增设码头、船闸等 水工建筑物,可使我国出现新的、异纬度的运河,连结江、淮、黄海等 大河流域。 所谓河流径流调节,系指利用水库等人工方法,在不同时期中,增 加或减少天然日常流量,在时间上根据人工干涉,重新分配河流的流量。 径流调节可以增补枯水时期流量,加大航行水深。 但一般说来,除非很大的水库,泄放水流的距离不会很远,所增补 的航深亦不会很大。这是因为:①流量增补的限制,如河槽比降不变, 河槽断面属于抛物线形的条件下,水深 h 与流量 Q 的平方根成正比,即 h = K Q(其中K为常数),流量增4倍,水深才能增2倍。②紧靠水库下 面,不可能大量猛然泄放,激增的水位与流速对航行反而不利。 日调节可使输水量减少,降低引水和抽水建筑物造价,但对水运没 有意义。周调节适用于休假日企业停工所造成的用水不均的调节,对航 运用途不大。短期的非周期性的调节,主要是以航运或流送木筏为目的。 季调节应用最广,适用于所有水利部门。多年调节的航运意义也不大, 且需很大水库。但在一个大水库中往往起综合调节作用。 不同的用水部门,可能提出不同的甚至相互矛盾的径流调节要求。 如为水能利用着想,最好将全年径流化为固定不变的常年流量;为了灌 溉,最好在作物需水期泄水供应;而对于航运,则要求枯水期泄放以增 加航道水深。 调节时流量分配原则,应根据国民经济需要,在特定地区确定主要 用水部门,并适当满足其它用水部门要求。在近代经济发展和国防要求 下,河运的效益决不能仅仅用若干年的货运量来权衡,与其它部门作对 比时,尤应如此。 4.世界内河航道的分布 世界上江河干流长度超过 3,000 公里的大河有 15 条,流域面积在 百万平方公里以上的有 14 条,还有许多大型内陆湖泊,给发展内河航运 事业创造了有利的条件。通过河道整治、河流闸化和修建运河,以及采 取径流调节等水利措施,更可以发挥内河航道的潜力。然而,遗憾的是, 除了少数流经干旱区的河川因水量不足,流经寒温带和寒带的河川因封 冻期长难以航行外,广大内河航运资源多未能充分开发利用。目前,全 世界内河航道长度为 50 万公里,只当公路的四十分之一,不到铁路的五 分之二。同其它运输方式相比,河运具有投资少、运量大、通过能力高 的优点,具有显著的经济或社会效益,但它的建设和管理,往往需动员 国家或社会的力量,才能最终实现。目前,比较健全的河运系统,还主 要集中在经济发达的国家;发展中国家的内河航道建设,一般只是处于 起步阶段。 从内河航道的通航长度来看,主要是以下几个国家:苏联,14 万余 公里;中国,近 11 万公里;美国,近 5 万公里;法国,近 9 千公里;联 邦德国,近 6 千公里;荷兰,近 6 千公里;波兰,近 4 千公里。 按照内河航道系统的地域类型而言,其发展一般经由三个阶段,分 别具有一种类别: (1)个别河段的航道化:这是航道建设的肇始阶段,一般是河流主 河道的中下游通航,如我国的珠江,非洲的扎伊尔河(刚果河)。 (2)流域干支流的航道系统化:这是前一阶段的必然发展,我国的 长江和巴西的亚马孙河正处于这一阶段。其特点是干支流主要水系均可 以航行沟通,从而使内河航道系统为整个流域服务。 (3)跨水系的航道网络化:这是航道发展的最后阶段,一般是不同 流域的河、湖,用人工运河联通,从而在不同水系分布的国内广大地区、 整个国家、甚至数国范围,构成航道网络,且对流经地区的影响更加全 面、深入。苏联通过白海、波罗的海、里海、亚速海和黑海的水系连接 起来,形成的“五海通航”;美国和加拿大将密西西比河、五大湖和圣 劳伦斯河沟通后的内陆水道网,以及西欧莱因、马斯、些耳德、塞纳等 水系通过运河组成的国际内河航道网均为典型。我国的黄浦江水系、珠 江三角洲河汊亦均构成水网,只是范围较小,尚不能算作跨水系的航道 网络。
(四)通航运河的自然条件和经济地理意义
天然河川被分成若干流域,河流下游、特别是河口泥沙淤积,无好 的出口;有些河流方向与货物运输方向不一致;大海大洋隔以地峡无法 沟通。所有上述情况都要求人工开挖运河来解决通航问题。 通航运河包括沟通各河系的运河与联系大海大洋的通海运河,前者 如我国的大运河(京杭运河)、兴安运河、设想中的松辽运河以及外国 的一些运河等;后者在世界上主要有三条:红海地中海间的苏伊士运河 (161 公里),加勒比海与太平洋间的巴拿马运河(81.6 公里)和波罗 的海与北海间的基尔运河(98.7 公里)。通海运河实际上是人工的海峡, 有巨大的经济和政治意义。 世界上内河水系中,运河的主要分布地区是:①中国:以近 1,800 公里的京杭大运河为主干,是世界上最古老的运河系统;②西欧:主要 集中在荷兰、法国、联邦德国等国,总长达 12,000 多公里,占西欧水 上航道里程近二分之一;③苏联欧洲部分:包括莫斯科运河、白海—波 罗的海运河、伏尔加—顿运河等系统,将苏欧洲水系联结起来;④北美: 以连通内河、大湖和大西洋的各运河最为重要,美国运河总里程约 7,000 公里,占水上航道总里程近 15%。 开挖运河必须具备两个自然条件上的前提。其一为地形可能,分水 岭不高、两水系河源接近是沟通的最好条件;其二为水源有保证,因而 在径流充沛的地区运河系统易于发达,长的运河必须分段解决水源问 题。 如果运河水面不分阶梯,中间无船闸,称为开敞运河。这种运河只 有在分水岭不高、二水系水面标高相差不大的条件下,才属可能。我国 的江南运河、西欧和美国的一些运河,以及苏伊士运河,均属此类。如 果运河被水闸分成若干阶梯,则称为闸化运河,多因分水岭过高,或两 端水位差异较大,如我国大运河江淮段、兴安运河、巴拿马运河等。巴 拿马运河设 6 座船闸,伏尔加—顿运河有 13 座船闸。基尔运河较特殊, 它是一平底运河,但进出口各设一闸,调剂因风力和潮汐引起的水位变 化。
通航运河具有巨大的经济地理意义: (1)运河把互不通的水系或海洋联结起来,扩大了内河水道网或海 上航线网。我国大运河沟通江、淮、黄、海四大水系,不仅在古代我国 南北经济联系中起过极重要作用,而且在当前也不失其价值。结合南水 北调,大运河的全面整治正在有计划、分步骤地开展。苏伊士运河和巴 拿马运河开通后,对于大洋间航程的缩短,其运输和经济意义更是难以 估量的。 由于沟通不同流域,可以使船舶互相利用。如我国松花江船只每年 在冬卧地 150~170 天,利用率只 40%,如果开通松辽运河,则冬季可将 松花江和黑龙江的船只调往南方运用。 (2)两个不同流域或海洋,特别是异纬度的流域,经济特点是不同 的,修了运河,可用廉价水道运输,特别是以直达水路代替陆运及换装, 效益更大。在两个流域有直通陆路交通时,也可以进行水陆分工。 (3)以综合利用为目的的运河,除航运外,还可用作灌溉干渠、排 水渠、水电站引水道等。我国原有和新建的水网地区的水道,都具有综 合利用的性质。修建运河,是将工业、农业、城市用水与航运结合起来 的重要手段。 
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