Poprzednia

ⓘ Śluza wodna




Śluza wodna
                                     

ⓘ Śluza wodna

Śluza wodna – budowla hydrotechniczna wznoszona na kanałach żeglownych, rzekach oraz pomiędzy jeziorami. Są one budowane w celu umożliwienia podczas żeglugi pokonywania różnic poziomu wody przez jednostki pływające.

                                     

1. Konstrukcja i działanie śluzy

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.

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.

                                     

2. Wynalezienie śluzy

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.

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 śluzy szybko rozpowszechnił się w Chinach umożliwiając rozwój transportu wodnego i konstrukcję m.in. Wielkiego Kanału oraz przebudowę w XI w. Kanału Magicznego. Pierwsza znana śluza komorowa w Europie pochodziła z 1373 roku.

                                     

3. Śluzy pływowe

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

                                     

4. Podnośnie - śluzy windowe

Urządzenia te zwane są też w locji śródlądowej podnośniami mechanicznymi. 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. 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. Innego rodzaju podnośnią jest pochylnia w Arzviller we Francji, która porusza się na zboczu na skośnych szynach, komora jeździ bokiem w stosunku do kanału. 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 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.



                                     

5. Śluzy w Polsce

W Polsce obecnie znajduje się 107 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:

  • 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 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.
  • na Szlaku Śródmiejskim Śluza Mieszczańska na Południowej Odrze Wrocławskiej, klasy Ib położona na tym samym szlaku Śluza Piaskowa jest otwarta obecnie na przestrzał.
  • 3 na Wrocławskim Szlaku Miejskim: Opatowice na Kanale Opatowickim – klasy III oraz Szczytniki między Górną a Starą Odrą Wrocławską i Miejska Wrocław na Kanale Miejskim – obie klasy Ib,
  • 7 śluz na Wrocławskim Węźle Wodnym, w tym
  • Na Odrze powyżej kanału Gliwickiego śluza Koźle, klasy Ib Odra powyżej tej śluzy utraciła faktycznie żeglowność po powodzi z 1997 r.
  • 3 na Odrzańskiej Drodze Wodnej: Bartoszowice i Zacisze na Kanale Żeglugowym oraz Różanka na Kanale Różanka – klasy III,
  • 6 śluz na Kanale Gliwickim: Łabędy, Dzierżno, Rudziniec, Sławęcice, Nowa Wieś i Kłodnica, każda z dwoma równoległymi komorami tej samej wielkości, klasy III.
  • 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,
  • 3 śluzy na Odrze poniżej Wrocławskiego Węzła Wodnego: Rędzin na obszarze Wrocławia, z dwoma komorami, Brzeg Dolny i Malczyce – wszystkie klasy IV.
  • 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.
  • 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,
  • 23 śluzy na Drodze Wodnej Wisła–Odra, wszystkie, poza pierwszą, klasy II, w tym
  • 2 na górnej Noteci: Pakość i Łabiszyn, obie klasy Ib,
  • 4 na Kanale Ślesińskim: Morzysław, Pątnów, Gawrony i Koszewo, wszystkie klasy II,
  • 12 śluz na drodze wodnej między Wartą a Kanałem Bydgoskim
  • 6 na Kanale Górnonoteckim: Antoniewo, Frydrychowo, Dębinek I, Dębinek II, Łochowo i Lisi Ogon, wszystkie klasy Ib.
  • Na Martwej Wiśle śluza Przegalina, klasy II.
  • 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.
  • 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.
  • 8 na odcinku między tredlem kanału a granicą polsko-białoruską: Gorczyca, Paniewo dwukomorowa o dwustopniowym śluzowaniu, jedyna taka w Polsce, Perkuć, Mikaszówka, Sosnówek, Tartak, Kudrynki i Kurzyniec położona na granicy, z wodnym przejściem granicznym.
  • 2 na odcinku między Augustowem a tredlem kanału: Przewięź i Swoboda,
  • 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.
  • Na Szkarpawie śluza Gdańska Głowa, klasy III.
  • 4 śluzy na Nogacie: Biała Góra, Szonowo, Rakowiec i Michałowo, wszystkie klasy II.
  • 5 na wschodnim odcinku kanału, czyli kanale lateralnym rzeki Netty między Biebrzą a Augustowem: Dębowo, Sosnowo, Borki, Białobrzegi i Augustów,
  • 15 śluz na Kanale Augustowskim, wszystkie klasy Ib, w tym
  • 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.

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.