運河

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京杭大運河

運河是指人工開鑿的規模比較大的,可以使水流流過的運輸通道。運河通常連接湖泊河流海洋,或橫貫半島地峽而造。

相傳在四千年前美索不達米亞已有開運河,但具體難以考證。信史上中國的胥河是現有記載的最早的運河,開鑿於公元前506年。中國的京杭大運河是歷史上最長的運河,長約1700公里,但今日只有少部份河段可供航運。目前世界上最長的運河是土庫曼南部的卡拉庫姆運河,全長約1375公里,大部份河段都可航行。運河的主要用途是行駛船隻運輸貨物。在工業革命之後,由於建造成本和運輸時間的緣故,內陸運河逐漸被鐵路取代。許多運河目前都只剩下觀光用途,如威尼斯的運河。

運河主要可以分為二種:有一種是和現有的河流平行,分擔河流的水流量,在維持河谷流域的條件下,通過建設水壩和水閘來調整水量,維持夠高的緩流水位。另一種則會越過分水嶺山脊,這種方式多半會需要在海拔最高點上方有水源供應。許多的運河。會興建在在山谷及其他水路高很多的地方。城巿需要很多的水源,而海拔較高的運河可以提供水源給海拔較低的缺水地區。像羅馬帝國高架渠就有類似功能。

分類[編輯]

依可用水源及可用流道的不同,運河的形成有以下三種不同的方式:

  • 可以在沒有水源的地方興建運河,可能是用人工挖掘河道.也可能是用石頭、混凝土等建築材料使運河兩側加高。運河的水源需由其他河流或水庫等外部來源提供,像法國的米迪運河布里亞爾運河英語Briare Canal都屬於這類運河。
  • 河流可以透過渠化的方式,使河道更容易預測及調整。河流工程可以利用疏浚、築壩或修改河道的方式,控制河流的水流量,使河道的交通可以更加安全,這類的運河包括法國的埃納河。可能會需要河岸區恢復英語Riparian zone restoration
  • 若河流很難用渠化的方式調整,可以在和河道平行處開闢另一個水道,稱為側向渠道英語lateral canal。河流可以提供渠道水源,而在河流水量過多時,過多的水可以從側向渠道流出。例如切薩皮克和俄亥俄運河就是這類的運河。

較小的運河可以讓駁船運河船英語narrowboat通行,海船運河英語ship canal可以讓海上的船舶通行到不靠海的港口(例如曼徹斯特大運河),或是由一個海洋到另一個海洋(例如巴拿馬運河蘇伊士運河)。

運河中使用的設備及結構體[編輯]

巴拿馬運河的加頓閘

運河需要一些工程結構體來調整水流:

  • 利用水庫來提昇運河的水位,使船舶可以在其中航行。
  • 在有急流或是瀑布的區段,製造較長、較平緩的流道。
  • 船閘方便在地形有落差的區域調整運河水位,並且使船舶或是駁船可以往上游或是下遊行進。

運河需要穿過分水嶺時,在修築上會更困難,也需要額外的結構體,像是高架橋高架渠等結構體,提供水流動的路徑,並維持水在渠道中。

重要性[編輯]

河大堤的截面圖 1. 設計高水位(HWL) 2. 低水道 3. 防洪水道 4. 臨水坡 5. 河岸戧堤 6. 堤頂 7. 背水坡 8. 背水戧堤 9. 護堤 10. 陡坡護岸 11. 堤外地 12. 堤體 13. 堤內地 14. 河川區域

在歷史上,運河不論在商業上,或是文明的發展及成長上都非常的重要。1855年時利哈伊運河英語Lehigh Canal運輸了超過120萬噸的無煙煤。現今仍在運作的運河不多,但以前有許多運河帶動了經濟的成長,事實上運河也是都巿化以及工業化必要的條件,因為在西方,像煤及礦石等散裝原材料只有透過水路運輸才符合成本。這些原物料促成了工業的發展以及新冶金學的發展,也帶來17世紀到20世紀日新月異的工業化,甚至後來新的研究領域、新的產業以及經濟規模,提高了工業化社會的生活水準。

目前仍在使用的運河(包括海輪運河英語ship canal)大部份是運送散裝貨物英語bulk material handling,內陸一些較小的運河原來設計供船隻或是渡輪航行,但後來有些也已經填平或是廢棄,或是改為國有,水庫及船閘仍然繼續維護,但運作目的已改為防洪以及休閒娛樂用途。美國的運河在是1850年漸漸的被更快速、更沒有地理限制、以及維護上更便宜的鐵路所取代。

在1880年代初期,美國一些競爭力較弱,無法和鐵路競爭的運河,已漸漸的消聲匿跡。接下來的幾十年,石油漸漸的取代煤炭成為能源來源,煤炭出貨量也出現變化。在第一次世界大戰後開始使用引擎驅動的卡車,小型美國駁船運河的貨物噸里程漸漸下降,當時道路網絡越來越普及,貨車的靈活性和陡峭的爬坡能力也越來越明顯,貨車不但取代了運河運輸,因為其不受軌道限制的特性,也取代了許多鐵路的運輸。

特色[編輯]

運河船航行在龐特卡薩魯岧水道上,這是英國最長也最高的水道
從空中觀看希臘的科林斯運河

最簡單的運河就是填滿水的溝渠。依照運河穿過的地層不同,需要將運河的內層用粘土或混凝土等防水材料加以襯砌英語canal lining。若是用粘土襯砌,則會稱為是puddling。

運河本身需要是平的,若鄰近的田地需要灌溉,會在運河兩側的堤防再作處理,讓一些水可以用來灌溉。若運河流經的地區有較大的高度變化,需要用其他技術來克服。最常見的是雙船閘(pound lock),其中包括一個兩端有閘門的閘室,其中的水位可以昇高或是降低,兩端可以連結不同高度的水面,或是連接河流或是海洋。運河若是需要越過山丘,會在較短距離內安排有一連串的閘門(復閘)。

中國的復閘是西元984年(宋太宗雍熙元年)由喬維岳修築[1][2],歐洲則是在十五世紀開始修築,之前是使用只有單一閥門的單門船閘(Flash locks)來調整水位的高低。不過只有水量相當充足時才能使用單門船閘。

閘需要許多的水,若能使用的水有限,設計者就會採有不同的作法,例如起船台英語boat lift(像是佛克爾克轉輪英語Falkirk Wheel),利用其中有水的活動沈箱(caisson),船可以在其中漂浮,再將活動沈箱和船移動到不同的高度,以及傾斜升船機英語Canal inclined plane(放在傾斜鐵道上的活動沈箱)。

若運河要越過河流、道路或是山谷,而又不允許使用船閘,運河可以用通航水道英語navigable aqueduct來實現,在威爾斯有一個著名的例子,是穿過威爾斯迪河英語River Dee (Wales)龐特卡薩魯岧水道(現在是聯合國教育、科學及文化組織世界遺產列表之一)[3]

另一個讓運河可以通過山丘的作法是興建隧道,像是英國特倫特-默西運河英語Trent and Mersey CanalHarecastle隧道英語Harecastle Tunnel就是如此,不過隧道只能用在較小型的運河。

有些運河要設法讓高度差降到最低,這類的運河會稱為等高運河英語contour canal,會延著地形上的等高線興建,高度差最小,但是較彎曲,其路程也較長。不然就要用其他的工程技術來克服高度差上的問題。

運河設計也需要處理運河水源的問題。有些運河(例如蘇伊士運河)沒有這個問題,直接有向大海的出口。若是運河高度不是在海平面,就需要其他的技術來克服此問題,有時可以用其他河流或是水泉的水來補給水源,也可能再配合其他方式來處理季節上的河流水量變化。若沒有這類的水源,可能會用水庫(可能和運河分離,也可能整合到運河內)及back pumping來提供需要的水量。有時也會用礦坑中的水泵出後注入運河內。有些情形會興建feeder canals,從遠處提供水源供運河使用。

若運河的一端會有大量的貨物上船或是下船,會興建渠槽英語canal。渠槽的寬度一般會比運河要寬。有時渠槽會有碼頭起重機來搬運貨物。

歷史[編輯]

美索不達米亞約西元前四千年就已出現運河[4]。在鐵路發明前,居住於內陸的人們只能使用馬車或其他交通公具運輸貨物。使用馬車運輸量小,運輸速度緩慢,但成本高昂,貨物亦可能在顛簸中毀損。舉例來說,1820年時,從水牛城運一噸的穀物到紐約市需要$100,1825年底伊利運河開通後,同樣貨物的運輸成本只要$9。在1830年前,使用馬車的運輸成本約為使用運河的50至70倍。運河開通後,運輸成本下降,市場上的物價也跟著下降,麵包、鹽和煤等都比以前便宜。

1830年開始,美國第一條鐵路開始投入商業營運。到1850年代晚期為止,運河在美國北部和中西部仍然扮演重要地位,因為這時的鐵路路線多為短程,而且不同公司有著不同軌距。但是運河建造成本高昂,路線沒有彈性;當鐵路開始標準化,大量生產後,內陸運河也開始走向沒落。

在重要海上交通線上的運河在今天仍然有不可取代的地位,如巴拿馬運河(連接大西洋太平洋)、蘇伊士運河(連接地中海紅海)、基爾運河(連接波羅的海北海)等。

各地運河[編輯]

Canal de la Peyrade, Sète, Hérault 01.jpg

地名[編輯]

參考資料[編輯]

  1. ^ Hadfield 1986,第22.頁
  2. ^ 中國古代水利. 燦爛的中國文明. 中國文化研究院. [2017-11-04]. 
  3. ^ Aqueduct crowned 'world wonder'. BBC News Online. 2009-06-27. 
  4. ^ Hadfield, Charles, World Canals: Inland Navigation Past and Present, David and Charles: 16, 1986, ISBN 0-7153-8555-0 

參考書目[編輯]

  • Burton, Anthony, The Great Days of the Canals, Twickenham: Tiger Books, 1995 [1989], ISBN 1-85501-695-8 
  • Calvert, Roger, Inland Waterways of Europe, George Allen and Unwin, 1963 
  • Edwards-May, David, European Waterways - map and concise directory, 3rd edition, Euromapping, 2008 
  • Hadfield, Charles, World Canals: Inland Navigation Past and Present, David and Charles, 1986, ISBN 0-7153-8555-0 
  • Needham, J, Science and Civilisation in China, C.U.P. Cambridge, 1971 
  • Rodda, J. C., The Basis of Civilization - Water Science?, International Association of Hydrological Sciences, 2004 

相關條目[編輯]