基本介紹
- 中文名：人工航道
- 外文名：artificial waterway
- 學科：交通工程
- 領域：水運
- 別稱：運河
- 釋義：在陸地上人工開鑿的航道
簡介,歷史,通過巴拿馬人工航道的客輪,中國人工航道,選線,斷面,護坡,商機,
簡介
人工航道(artificial waterway)又稱運河。在陸地上人工開鑿的航道。可供船舶航行的灌溉、排水、供水等輸水渠道也包括在內。世界主要運河有蘇伊士運河、巴拿馬運河、基爾運河、科林斯運河、京杭大運河等。
歷史
中國的人工航道建設歷史悠久，開鑿於公元前506年的胥河，是世界上最古老的人工人工航道，中國現有記載的最早的人工航道，也是世界上開鑿最早的人工航道。秦始皇二十八年（公元前219），為溝通湘江和灕江之間的航運而開挖了靈渠。主要建於中國隋朝的京杭大人工航道是世界上最長的人工航道。
古代河流的改進和人工水道的建設，都是為了灌溉。早在西元前7世紀，亞述人便開了一條人工航道，長80公里（50哩），寬20公尺（66呎），引入淡水；前5世紀波斯鑿通尼羅河至紅海的人工航道；埃及曾於尼羅河設壩防洪，並在廣大盆地建立灌溉系統。前3～西元1世紀，中國開河工程給人印象更深。其實早在春秋時期，吳王夫差在揚州開鑿了人類史上第一條人工航道——邗溝，目的是溝通南北，便於向北方戰線運輸軍餉，這應是世界上有史書記載的最早的人工航道。另外突出的有廣西的靈渠，漢代京城長安至黃河的水道和河南省的老汴河。最引人注目的是大人工航道，610年已有960公里（600哩）通航，使穀物能從長江下游和淮河運到開封、洛陽。這些人工航道水位變化平緩，約每隔4.8公里（3哩）設一石墩或木柱閘門，用來蓄水或放水，以控制水位。12世紀，商業擴大，促進歐洲人工航道建設復興和改善。1373年荷蘭建成一座蓄水閘，設內外閘門控制水位，這種方法在14世紀被普遍採用。中國人工航道建築走在歐洲前面。1280～1293年，由淮安到北京的大人工航道北段建成，全長1,120公里（700哩），流經山東丘陵地帶的一段，沿途山巒起伏，是最早的越嶺人工航道。
通過巴拿馬人工航道的客輪
19世紀出現了舉世聞名的3大人工航道建設，即基爾人工航道、蘇伊士人工航道和巴拿馬人工航道。基爾人工航道於1784年在基爾灣與艾達(Eider)湖間鑿通試航，百餘年後，經過加寬、挖深和裁直，全長95公里（59哩），使從英吉利海峽到波羅的海的航程，縮短了數百哩。蘇伊士人工航道是由地中海到印度洋的通道，航程遠比繞道非洲縮短。全部工程歷時10年，於1869年11月17日正式通航，它是一條連線地中海與紅海的無閘水道，全長169公里（105哩）。人工航道竣工以來，經不斷修繕。1954年主航道能航行吃水11.3公尺（37呎）深的大船。該河於1956年由埃及收歸國有，1967年以阿戰爭起，人工航道關閉，直到1975年才復航。巴拿馬人工航道是溝通大西洋和太平洋的水道，1906年採用高水位設閘的築河方案開始施工，1914年完工。河長85公里（51.2哩），沿河航道深度最少為11.3公尺（37呎），寬91公尺（300呎）。
中國人工航道
京杭大人工航道始建於春秋時期。春秋戰國時期開鑿人工航道基本都是為了征服他國的軍事行動服務的。例如吳王夫差命人開鑿邗溝的直接目的是為了運送軍隊北伐齊國，公元前360年魏惠王開鑿的鴻溝，基本都是為了征服他國的軍事行動服務的。隋王朝在天下統一後即做出了貫通南北人工航道的決定，其動機已超越了服務軍事行動的目的，因為此時天下已統一。隋開人工航道有經濟方面的動機。中國古代很長時期內，經濟重心一直在黃河流域，北方的經濟比南方進步。但到魏晉南北朝時期，社會發生了深刻變化。400多年的混亂使北方經濟受到嚴重的衝擊，與此相比，南方經濟獲得迅猛發展，成為全國經濟重心。隋統一全國後，格外重視這個地區，但隋定都長安，其政治中心不能伴隨經濟重心的發展變化南移。因此，國家需要加強對南方的管理，長安需要與富庶經濟區聯繫，需要南方糧食物資供應北方，不論是中央朝廷還是官僚貴族或是北方邊境。同時，長時期的分裂阻斷社會南北經濟的交流，而隨著生產力水平的提高，經濟的發展到這一時期已迫切要求南北經濟加強聯繫。隋開人工航道不僅僅有經濟方面的動機，也有政治方面的。魏晉南北朝時期是門閥世族大發展的時期，他們的力量相當強大。隋統一後，他們仍依恃其強大的勢力，企圖與中央政權抗衡。這一尖銳矛盾在江南地區一直存在，使隋政權面臨嚴重威脅，隋統治者要實施對南方的有效統治，貫通南北人工航道勢在必行。同時，北部邊境少數民族政權對隋亦是大患，隋王朝派出大量軍隊駐紮邊境，這些軍隊僅靠屯田是不夠的，必須依靠江淮和中原糧餉供應。路途遙遠，開鑿人工航道才是解決問題的關鍵。隋以後的歷朝歷代，至清朝後期，無論是大一統時期政權，還是分裂時期的政權，都注重人工航道的疏鑿與完善，其動機無外乎經濟、政治、軍事等方面，充分利用人工航道漕運。以人工航道為基礎，建立龐大而複雜的漕運體系，將各地的物資源源不斷的輸往都城所在地，成了中華大地統治者主要手段之一。人工航道的修復改道，其緣由亦是現實中人工航道常常的淤堵以及不同政權的都城位置變化。至元代京杭大人工航道全線貫通，明、清兩代京杭大人工航道成為南北水運幹線。人工航道是由統治者主導開鑿整修而成，統治者們集合龐大的人力、物力開鑿人工航道的主要目的是為了漕運。人工航道是為了實實在在的漕運目的而生的，漕運是封建王朝的生命支持與動力供應系統，維持王朝的生命延續。由於海運的海盜、風浪等問題難以解決，在漕運史上人工航道水運是主要首選方案。開鑿人工航道是一件名符其實的功在當代、利在萬秋的偉舉，對修造者而言，其功效時隔不久就能顯現，給王朝帶來舉足輕重的影響。所以歷朝歷代有見識的統治者都非常重視人工航道的修造。
選線
人工航道選線直接關係到人工航道的工程投資和航運綜合效益，因而應滿足：
①航運路程短、運費省。
②工程造價低。
③管理維護方便和費用少。
④綜合經濟效益高。一般應考慮線路順直，儘可能利用現有河道以減少工程量；避免跨越高山、河流、道路等以減少建築物數量；避免通過地質破碎地段以減少水量的滲漏損失；須有充足的供水水源。
斷面
人工航道的縱坡應在通過最大輸水流量時，最大流速不超過船舶航行允許流速和土質的不沖流速。為了減少縱向坡降可採取的措施有：
①加長人工航道長度。
②建造船閘和升船機，以集中克服水位落差。
護坡
水流沖刷、雨水侵蝕以及船行波的拍擊，對人工航道岸坡都將產生破壞作用，因而必須對岩坡進行保護。船行波是使人工航道岸坡破壞的主要動力。一般人工航道兩岸均需要護坡，工程量很大。船行波是由於水體受到行駛中的船體擠壓，流速發生變化而形成的波浪。船行波傳到岸邊時，波浪沿岸坡爬升，使岸坡受到很大的動水壓力作用而可能導致坍塌破壞。一般人工航道的護坡範圍應根據人工航道中的水位變化幅度和船行波的波高確定。
常採用的護坡形式有：
①拋石和砌石護坡。
②混凝土和鋼筋混凝土護坡。
③土工織物護坡。
④瀝青和瀝青混凝土護坡。
⑤垂直岸壁等。
商機
人工航道的建設，將帶來航運成本的降低，也將帶來更多投資機會。
公開資料顯示，中國是居美國之後，巴拿馬人工航道的第二大用戶。巴拿馬人工航道88%的業務量是美國與亞太地區間的貿易貨物，而來自中國的貿易貨物占了38%。
中遠集團和中海集團，自然也是這條線路上的主要承運人。早在2010年，中遠集團董事長魏家福就曾在巴拿馬國會演講時公開抱怨稱，巴拿馬人工航道每天僅能通行40艘船舶，而每天有近100艘船舶在等待過河。
中海集團旗下另一家航運企業的內部人士也告訴本報記者，由於寬度等限制，能夠通過巴拿馬人工航道的乾散貨船只有8萬噸左右，更多10萬噸級甚至40萬噸級的大船，根本無法通過巴拿馬人工航道，只能繞道南美洲的最南端，航程要多出一萬多公里。
“人工航道拓寬後，預計10萬噸級的乾散貨船就可以通過巴拿馬人工航道了，而尼加拉瓜新人工航道是否能有競爭力，關鍵還要看具體的費率和所允許的船舶通行能力。”中海集團上述內部人士指出，而從未來的貨運量需求來看，儘管全球貿易的絕對量仍會增加，但如果航運市場持續低迷，航運企業運用更大船通行的需求可能就會受限。
