Śluza wodna

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Wrota zabytkowej Śluzy V Czarna Woda na starym kanale Bydgoskim

Śluza wodna (z niem. Schleuse, od śrdw. łac. sclusa, exclusa, śluza, z łac. excludere, wykluczać, wstrzymywać, nie dopuszczać) – budowla hydrotechniczna wznoszona na kanałach żeglownych, rzekach (jako fragment jazu) oraz pomiędzy jeziorami. Są one budowane w celu umożliwienia podczas żeglugi pokonywania różnic poziomu wody przez jednostki pływające (np. statki, barki, jachty). Śluza to fragment kanału przegrodzony komorą wodną. Wyróżnia się śluzy jednokomorowe pojedyncze do śluzowania jednego statku, podwójne (dwustronne) z przesuniętymi głowami do śluzowania jednocześnie dwóch statków oraz bliźniacze (równoległe) - tj. dwie jednakowe śluzy położone obok siebie. W przypadkach, gdy drogi wodne łączą się ze sobą pod ostrym kątem stosowane są śluzy workowate umożliwiające opuszczenie śluzy na wstecznym biegu lub zwrotnicze - gdy śluza łączy więcej niż dwie drogi wodne[1].

Komora śluzowa jest zamknięta ruchomymi wrotami. Najczęstsze zamknięcia to obrotowe wrota jedno- lub dwu skrzydłowe, tzw. wsporne, otwierane zawsze pod prąd: gdy poziom wody po obu stronach wrót jest różny, woda sama dociska i uszczelnia wrota. Nieco rzadziej spotykane są wrota kładzione (uchylne), które otwiera się, kładąc je do pozycji poziomej na dnie, a statki przepływają nad nimi: stosuje się je tylko od strony wody górnej, gdyż od strony wody dolnej byłyby zbyt wysokie, aby je kłaść. Trzecim rodzajem wrót są wrota podwieszone czyli windowe, unoszone w górę na linach nośnych, a bardzo rzadko występują wrota przesuwne, które przy otwieraniu wsuwa się we wnękę obok komory (w Polsce takie wrota znajdują się tylko na śluzie Żerań).

Działanie śluzy polega na tym, że jednostka pływająca wpływa do komory przez jedną przegrodę otwartą, przy drugiej przegrodzie zamkniętej. Otwarta przegroda następnie jest zamykana i woda, w zależności od potrzeby, jest napuszczana do komory lub z niej wypuszczana. Po wyrównaniu się poziomów w komorze i kanale wylotowym otwarte zostają wrota i jednostka wypływa z komory.

Wpuszczanie i wypuszczanie wody odbywać się może na kilka sposobów. Najstarszy to zastawki umieszczone we wrotach śluzy, stosowane na małych śluzach. Podobną metodą stosowaną przy wrotach windowych, które nie mają zastawek, jest nieznaczne uniesienie wrót, aby woda bezpiecznie zalała komorę przez wąską szczelinę pod nimi. Druga metoda to przepusty boczne, krótkie kanały umieszczone obok wrót: jest to stosunkowo szybki sposób wymiany wody, ale wiąże się z większym falowaniem podczas śluzowania w górę. Na dużych śluzach stosuje się kanały obiegowe poprowadzone wzdłuż całej komory śluzy: równomiernie rozprowadzają one wpuszczaną wodę kilkoma przepustami, co zmniejsza falowanie. Najbardziej skomplikowanym sposobem, stosowanym przy bardzo dużej różnicy poziomów (rzędu kilkunastu metrów) jest zamknięta komora zasilająca, która znajduje się pod właściwą komorą śluzy i jest z nią połączona otworami: wówczas wodę wlewa się do komory zasilającej, a komora żeglugowa śluzy napełnia się od dołu i praktycznie bez falowania (na terenie Polski nie ma śluzy o takiej konstrukcji).

Gdy różnica poziomu wód jest duża, budowane są zbiorniki oszczędnościowe, położone na pośredniej wysokości. Podczas śluzowania w dół woda z górnej części komory spływa do zbiornika oszczędnościowego i w nim pozostaje - dopiero woda z dolnej części komory jest spuszczana poza śluzę. Woda ze zbiornika jest potem wpuszczana do dolnej części komory podczas śluzowania w górę: dzięki temu woda jest używana dwukrotnie, a przy dwóch zbiornikach, położonych na różnych poziomach, nawet trzykrotnie. W Polsce zbiorniki oszczędnościowe znajdują się na trzech śluzach: Okole i Czyżkówko na Kanale Bydgoskim mają po dwa zbiorniki, zatem zużycie wody wynosi tylko jedną trzecią pojemności komory, a w Borku Szlacheckim istnieje jeden zbiornik na najwyższej śluzie w Polsce.

Istnieją też śluzy powodziowe, które są otwierane w przypadku zagrożenia powodziowego, w celu skierowania fali powodziowej na polder.

Wynalezienie śluzy[edytuj]

Kanałowa śluza komorowa została wynaleziona w Chinach w 984 roku przez Qiao Weiyue, którego rok wcześniej mianowano zastępcą komisarza transportu na terenie ówczesnej prowincji Huainan. Wcześniej Chińczycy stosowali pochylnie, po których wciągano płaskodenne łodzie w górę za pomocą lin naciąganych na kabestanach obracanych przez woły. Metoda ta miała jedną wielką wadę: łodzie często ulegały wypadkom, a wówczas transportowane nim mienie (np. cesarskie zboże) było rozkradane[2].

Qiao Weiyue rozwiązał ten problem konstruując na Rzece Zachodniej pod Huaiyin pierwszą na świecie śluzę komorową z dwojgiem wrót, przykrytą zadaszeniem. Była ona długa na 76,2 m (50 kroków/250 stóp) i umożliwiała pokonanie różnicy poziomów od ok. 1,22 m do ok. 1,50 m (4-5 stóp). Wynalazek szybko rozpowszechnił się w Chinach umożliwiając rozwój transportu wodnego i konstrukcję m.in. Wielkiego Kanału oraz przebudowę w XI w. Kanału Magicznego[2].

Pierwsza znana śluza komorowa w Europie pochodziła z 1373 roku[2].

Śluzy pływowe[edytuj]

W portach morskich położonych na wodach pływowych, często dostępnych jedynie podczas przypływu, stosuje się śluzy lub wrota pływowe, utrzymujące stały poziom wody w porcie.

Podnośnie - śluzy windowe[edytuj]

Urządzenia te zwane są też w locji śródlądowej podnośniami mechanicznymi[3]. Z uwagi na zastosowaną mechanikę wyróżnia się tu rozwiązania tłokowe, pływakowe i obrotowe. Pod względem sposobu poruszania się wyróżnia się podnośnie pionowe (działające na zasadzie windy) oraz szynowe, skośne (nazywane także pochylniami), a pod względem sposobu transportowania - na podnośnie (pochylnie) mokre, w których statki są transportowane w komorze wypełnionej wodą oraz suche, w których transportowane są na wózkach, bez wody.

Podnośnia mokra wykorzystuje prawo Archimedesa, zgodnie z którym komora wypełniona wodą waży tyle samo bez względu na to, czy są w niej statki, czy też ich nie ma, zatem komorę taką daje się bardzo dokładnie zrównoważyć balastami i do jej napędu potrzeba dzięki temu niewiele energii. Przykładem klasycznej śluzy windowej (podnośni) jest położona w Niemczech, przy granicy z Polską podnośnia statków Niederfinow, unosząca jednostki na wysokość 36 m. Najstarsza podnośnia pionowa znajduje się w Anderton w Wielkiej Brytanii, zbudowana została w 1875 r. [4]. Najwyższa w Europie podnośnia znajduje się w Strépy-Thieu w Belgii, unosi ona statki na 73,5 m i zastąpiła cztery starsze i mniejsze podnośnie, używane obecnie do ruchu turystycznego. Na tym samym kanale znajduje się podnośnia szynowa w Ronquieres, z komorami mokrymi poruszającymi się na szynach biegnących zgodnie z kierunkiem kanału.[5]. Innego rodzaju podnośnią jest pochylnia w Arzviller we Francji, która porusza się na zboczu na skośnych szynach, komora jeździ bokiem w stosunku do kanału. [6]. Do rzadziej spotykanych pochylni suchych należy pięć pochylni na Kanale Elbląskim w Polsce.

Ciekawym, nowatorskim rozwiązaniem jest śluza wodna podobna do koła wodnego (winda obrotowa - o zasadzie działania podobnej do "diabelskiego młyna"), umożliwiająca szybkie[7] pokonanie dużej różnicy poziomów wody, które przy zastosowaniu tradycyjnych śluz wymagało wielu stopni lub śluzy wielostopniowej (unikając dużych przepływów wody - powodowanych śluzowaniem) lub pochylni - zob. śluza Falkirk Wheel ("koło z Falkirk" - 24 m różnicy poziomów, 1 śluza w postaci koła wodnego - zastępująca 11 tradycyjnych śluz), w Falkirk w Wielkiej Brytanii.

Śluzy w Polsce[edytuj]

W Polsce obecnie znajduje się 106 czynnych śluz, w tym jedna położona poza wodami żeglownymi i jedna praktycznie wyłączona z eksploatacji, oraz 5 wózkowych pochylni suchych i jedna śluza otwarta na stałe. 23 śluzy (położone na Odrze i Kanale Gliwickim) mają po dwie równoległe komory.

Znajdujące się w Polsce śluzy to:

  • Na Odrze powyżej kanału Gliwickiego śluza Koźle, klasy Ib (Odra powyżej tej śluzy utraciła faktycznie żeglowność po powodzi z 1997 r.).
  • 6 śluz na Kanale Gliwickim: Łabędy, Dzierżno, Rudziniec, Sławęcice, Nowa Wieś i Kłodnica, każda z dwoma równoległymi komorami tej samej wielkości, klasy III.
  • 19 śluz na Odrzańskiej Drodze Wodnej powyżej Wrocławia: Januszkowice, Kępa, Krapkowice, Rogów, Kąty, Groszowice, Opole, Wróblin, Dobrzeń, Chróścice, Zawada, Ujście Nysy, Zwanowice, Brzeg, Lipki, zespół Oława I i Oława II (położone na dwóch odrębnych ramionach Odry), Ratowice i Janowice. Są to śluzy klasy III, a Zwanowice i Ratowice mają klasę IV. Śluzy Krapkowice, Lipki, Ratowice i obie w Oławie są jednokomorowe, pozostałe mają po dwie równoległe komory (jedna przeważnie mniejsza, niższej klasy).
  • 7 śluz na Wrocławskim Węźle Wodnym, w tym:
  • 2 śluzy na Odrze poniżej Wrocławskiego Węzła Wodnego: Rędzin na obszarze Wrocławia, z dwoma komorami oraz Brzeg Dolny – obie klasy IV (budowa następnej, w Malczycach, również klasy IV, jest przewlekana od wielu lat, a erozja dna rzeki doprowadziła z tego powodu do praktycznej nieżeglowności Odry poniżej Brzegu Dolnego).
  • 23 śluzy na Drodze Wodnej Wisła–Odra, wszystkie, poza pierwszą, klasy II, w tym:
    • 3 na Brdzie: położone równolegle obok siebie Czersko Polskie, jedyna na tej trasie śluza klasy IV i Brdyujście, jedyna w Polsce o podwójnej szerokości, oraz Miejska Bydgoszcz w centrum miasta,
    • 6 na Kanale Bydgoskim: Okole, Czyżkówko, Prądy i Osowa Góra między tredlem kanału a Brdą oraz Józefinki i Nakło Wschód między tredlem kanału a Notecią,
    • 14 na Noteci: Nakło Zachód, Gromadno, Krostkowo (śluza ziemna, jedyna taka w Europie), Nowe, Walkowice, Romanowo, Lipica, Pianówka, Mikołajewo, Rosko, Wrzeszczyna, Wieleń, Drawsko i Krzyż Wielkopolski.
  • 12 śluz na drodze wodnej między Wartą a Kanałem Bydgoskim:
  • 6 śluz na Drodze Wodnej Górnej Wisły: Dwory, Smolice, Borek Szlachecki (na Kanale Łączańskim, nazywana też niekiedy Łączany lub Skawina), oraz Kościuszko, Dąbie i Przewóz na obszarze Krakowa; dwie pierwsze klasy IV, pozostałe klasy III, przy czym śluza Przewóz utraciła żeglowność wskutek erozji dna Wisły spowodowanej zaniechaniem budowy stopnia wodnego w Niepołomicach i nie jest eksploatowana, gdyż niemożliwe jest wypłynięcie ze śluzy przez dolne wrota.
  • 2 śluzy w rejonie Wisły środkowej: Żerań, im. inż. Tadeusza Tillingera na ujściu Kanału Żerańskiego do Wisły w Warszawie, klasy IV oraz Włocławek – na zaporze we Włocławku, konstrukcyjnie również klasy IV, ale z powodu erozji dna Wisły spowodowanej niewybudowaniem kolejnego stopnia wodnego (w Nieszawie lub Siarzewie) dolny próg śluzy nie spełnia obecnie nawet wymogów klasy Ia.
  • 4 śluzy na Nogacie: Biała Góra, Szonowo, Rakowiec i Michałowo, wszystkie klasy II.
  • Na Szkarpawie śluza Gdańska Głowa, klasy III.
  • Na Martwej Wiśle śluza Przegalina, klasy II.
  • Na Kanale Ostródzko-Elbląskim 5 pochylni: Całuny Nowe, Jelenie, Oleśnica, Kąty i Buczyniec oraz 4 śluzy: Miłomłyn, Zielona, Ostróda i Mała Ruś, wszystkie klasy Ia.
  • 3 śluzy na Wielkich Jeziorach Mazurskich: Karwik na Kanale Jeglińskim i Guzianka między jeziorami Bełdany i Guzianka Mała – obie klasy Ib oraz Przerwanki na rzece Sapinie, bez klasy żeglugowej (Sapina nie ma statusu rzeki żeglownej, a śluza nie spełnia parametrów żadnej klasy).
  • 15 śluz na Kanale Augustowskim, wszystkie klasy Ib, w tym:

Podana w każdym przypadku klasa żeglugowa to ta, która wynika z parametrów samej śluzy (długość, szerokość i głębokość nad progami) – drogi wodne, na których śluzy leżą, często mają klasę niższą.

Galeria[edytuj]

Zobacz też[edytuj]

Przypisy

  1. Jerzy Pawelec, Locja śródlądowa, Wyd. Sport i Turystyka, Warszawa, 1988, ISBN 83-217-2562-7, str. 106
  2. a b c Robert Temple, Geniusz Chin, Ars Polona, Warszawa, 1994, ISBN 83-85889-35-6; str. 196-197
  3. Jerzy Pawelec, op.cit. str. 112
  4. https://canalrivertrust.org.uk/enjoy-the-waterways/museums-and-attractions/anderton-boat-lift
  5. http://services-techniques.met.wallonie.be/en/waterways/the_inclined_plane_of_ron/
  6. http://www.plan-incline.com/
  7. cykl śluzowania trwa ok. 15 min. Dla porównania pokonanie śluzy wielostopniowej Caen Hill w Devizes, Wielka Brytania łącznie 29 śluz (16 i 7 śluz) - 72 m różnicy poziomów na odcinku kanału 3,2 km zajmuje 5-6 godzin, pokonanie pochylni "Oleśnica" na Kanale Elbląskim: różnica poziomów 24,20 m, długość torów 479 m zajmuje ok. 30 min.