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「巴拿马运河」为何有船闸？

2018-10-18 13:43阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1801582005



我学生时，很困惑：『巴拿马运河有船闸，苏伊士运河却没有？』


同学都说：『苏伊士运河两端没有水位差，巴拿马运河则是太平洋端水位较高，所以需要有船闸』。我再问：『地球上所有海洋都是互通的，为什么还会出现水位差？』
同学们语塞了……


「巴拿马运河」为何有船闸？
(大西洋端的加通闸(Gatun Locks)。为三段式船闸，远方为加通湖)








【认知差很多】


多年后，我才知苏伊士运河两端其实也有25厘米水位差，巴拿马运河则有50厘米。
高潮时两端水位差，苏伊士运河仅2米，巴拿马运河则高达5、6米。


巴拿马运河，长度仅是苏伊士运河的一半，高潮时两端水位差
却大很多，
水位差产生的流速冲击会影响航行安全，
所以航道需用船闸升降，以保障船只航行。








【相关数据】
「巴拿马运河」为何有船闸？

巴拿马运河，北接大西洋的加勒比海、南接太平洋，
地处巴拿马地峡最狭窄段，
全长81.3公里，宽150至304米，水深13.5至26.5米。


由于运河有38公里在海拔26米的加通湖(Gatun Lake，如下图)中，
加通湖的两端各有设船闸，以便船只从低水位上升到高水位。


「巴拿马运河」为何有船闸？
巴拿马运河平面、剖面图。
浅绿圈，是三组船闸(Gatun闸、Pedro Miguel闸、Miraflores闸)的位置








【雷赛布的失算】
「巴拿马运河」为何有船闸？

巴拿马运河，始建于1880年1月1日。


法国人费迪南德•德•雷赛布(如上图)，于1869年成功建造苏伊士运河，
名利双收之余，1879年成立了『巴拿马洋际运河环球公司』，
以74岁高龄担任总经理，准备再大干一场，比照苏伊士运河兴建方式，直接凿穿巴拿马地峡。


费迪南德低估了工程的难度，开挖量远超过预期；
而且，该地区属于热带丛林气候，天气潮湿闷热，多暴雨洪水，不利工程进行；
加上疟疾、黄热病肆虐，导致2万工人死亡。1889年，运河公司最后破产停工。








【直接凿穿 → 船闸抬高水位】


1904年，美国买下运河公司的资产，接续兴建。
首先大举扑灭蚊子，使疟疾、黄热病疫情得到控制。


「巴拿马运河」为何有船闸？
1906年，史蒂文斯(如上图)接任第二任总工程师，他在任仅两年，但对于运河兴建贡献卓著。
他鉴于法国直接凿穿巴拿马地峡的方案问题重重，决定改为多组船闸抬高水位的方案；
也由于他是铁路工程师出身，有效地改善施工铁路系统，大大提升了运输效率，
使开挖的土方迅速运走，工程因此取得很大进展。


尽管后来改采船闸抬高水位的方案，减少了开挖量，
整个工程的土方量，竟然还是高达法国原先估计的三倍半！


「巴拿马运河」为何有船闸？
(施工铁路系统。
同时铺设了五、六线，运输效率大增)








【水位差高的原因】


巴拿马运河两端水位差，之所以比苏伊士运两端水位差高很多，主要原因是：


太平洋端的雨量十分充沛，太平洋端的盐分浓度因此低于大西洋端，
海水密度变小，相对体积变较大，因此海平面产生了水位差。


太平洋端的信风对升高水位也起了推波助澜的作用。


在大西洋端，圭亚那洋流沿着巴拿马北侧海域，向西流向墨西哥湾。
因这股海流产生的水位倾斜，使巴拿马运河大西洋端沿岸水域的水位降低了。




「巴拿马运河」为何有船闸？
图左，为太平洋端新建的三段式船闸。
扩建后，通过运河的船只数量从每年1.4万艘增加到1.7万艘。
图右，为「Miraflores闸」；远方红色箭头处，为「Pedro Miguel闸」。

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