Гавани и морские работы
Любая гавань, часть водоема и искусственные структуры, окружающие его, которые достаточно защищают судно от ветра, волн и течений, обеспечивая безопасную якорную стоянку или разгрузку и погрузку грузов и пассажиров.
Строительство портов и морских сооружений предлагает некоторые из самых необычных проблем и задач в области гражданского строительства. Постоянное и непосредственное присутствие моря дает инженеру противника, способного обнаружить любую слабость в построенном для этого сооружении.
Принципы морской инженерии
Основные цели таких работ в широком смысле подразделяются на две категории: улучшение транспорта и мелиорация и сохранение земель. Под первым падением понимаются работы, направленные на обеспечение условий для безопасного и экономичного перемещения грузов и пассажиров между наземными транспортными средствами и судами; рыболовецкие порты для высадки и распределения морского урожая; гавани убежища для судов и малых судов; и причалы для швартовки или укладки небольших частных судов. Под рубрикой мелиорации и охраны окружающей среды понимаются работы, направленные на защиту земельного участка от посягательств со стороны моря, на восстановление и перевод в землепользование территорий, занятых морем, а также на поддержание устьев рек в качестве эффективного средства для сброса внутреннего стока. Во многих местах без постоянного внимания к такому обслуживанию совпадение высоких приливов с обильными осадками привело бы к частым катастрофическим наводнениям населенных пунктов.
Методы гражданского строительства, используемые для достижения любой из этих целей, в целом схожи, и действительно, реализация обеих целей в одно и то же время часто будет характерной чертой одного и того же проекта. Например, операция по поддержанию устья реки на глубине, достаточной для судоходства, может в то же время значительно повысить ее способность осушать нагорные паводковые воды.
Гидравлическая модель
Планирование морских строительных работ, будь то для транспорта, мелиорации или охраны окружающей среды, было облегчено разработкой методики модельных исследований. Когда-то считавшиеся научными игрушками, такие исследования в настоящее время считаются важным предварительным шагом к любой крупномасштабной реконструкции порта или прибрежной зоны и полезны даже для незначительных изменений или дополнений.
Масштабные модели района, гавани или устья реки создаются таким образом, чтобы вода могла течь таким образом, чтобы воспроизводить различные приливные и другие потоки в том же направлении и со скоростями, эквивалентными тем, которые происходят на этом участке. Для получения как волнового, так и приливного эффекта были разработаны различные устройства, обычно с электронным управлением.
Ценность этих экспериментов вытекает из уменьшения временного масштаба, который, как было установлено, соответствует уменьшению размерных масштабов модели. Таким образом, большая модель клайдского лимана Шотландии работает на приливном цикле около 14 минут, или около 50 раз фактической частоты. Таким образом, воздействие трехлетних приливов после любого изменения профиля гавани может быть изучено на модели в течение трех недель, и, вероятно, может быть обнаружена любая тенденция к незапланированному в противном случае размыву (очистке мощным течением) или заилению. Относительные значения альтернативы аналогичным образом можно изучить положение волнорезов в месте предоставления убежища с помощью имеющихся устройств для генерирования волн; кроме того, можно предвидеть и, по возможности, предупредить возникновение вторичных или отраженных волн с нежелательными возмущениями в пределах защищаемой территории.
Естественные и искусственные гавани
В некоторых излюбленных мест на мировых побережьях природа предоставила гавани, ожидающие только своего использования, такие как Нью-Йоркский залив, который исследователь Джованни да Верразано описал как «очень приятное место» для укрытия корабля. Такие заливы, и эстуарии могут нуждаться в улучшении за счет дноуглубительных работ и должны быть снабжены портовыми сооружениями, но в основном они остаются такими, какими их создала природа, и их существование составляет многие из крупнейших городов мира. Поскольку такие естественные гавани не всегда находятся там, где необходимы портовые сооружения, инженеры должны создавать искусственные гавани. Основным сооружением, участвующим в создании искусственной гавани, является волнорез, иногда называемый молом, или крот, функция которого заключается в обеспечении спокойной прибрежной воды. Места для размещения искусственных гаваней, конечно, выбираются с учетом существующего потенциала побережья; вмятина, хотя и незначительная, является предпочтительной. Тем не менее, часто считалось оправданным по экономическим или стратегическим соображениям строить полную гавань на относительно незащищенной береговой линии путем ограждения участка волнорезами, построенными с берега, с отверстиями минимальной ширины для входа и выхода судов.
Морские Работы Для Транспортировки
Классические портовые произведения
Улучшения в естественных гаванях и строительство искусственных гаваней были предприняты в очень древние времена. Нет никаких убедительных свидетельств о дате или месте постройки первой искусственной гавани, но известно, что финикийцы построили гавани в Сидоне и Тире в XIII веке до н.э. Инженеры тех дней либо знали, либо мало думали об охране природы даже применительно к построенным ими портам. Свидетельства этого можно увидеть в некогда процветавших портах по берегам Средиземного моря, которые теперь не просто молчаливые руины, но кажутся настолько далекими даже от вида моря, что трудно представить себе присутствие морских судов на причалах, расположение которых иногда можно проследить в плодородной аллювиальной земле, занимающей теперь это место. Эфес, Приен и Милет, на Эгейском побережье Малой Азии вот примеры такого типа исчезновения гавани, разрушительным агентом в каждом из этих случаев является живописная река Меандр (ныне Мендерес), чье создание новых земель с моря легко воспринимается с возвышенности, прилегающей к устью реки. Формирование новых баров идет явно вперед—и, поскольку в настоящее время поблизости нет ни одного порта, чье существование может быть поставлено под угрозу, интересно предположить, насколько далеко в море будет продолжаться этот процесс в конечном итоге в течение следующего тысячелетия или около того.
В стороне, обращенной к острову Кипр, все еще можно увидеть остатки древнего волнолома, построенного для защиты якорной стоянки, но площадь, заключенная между ним и наступающей береговой линией, теперь не так широка, как бросок камня. В этом случае не только река в непосредственной близости, но и прибрежный дрейф (движение наносов по течению параллельно побережью), который производит и поддерживает обширные пляжи на востоке и Западе, должны нести частичную ответственность за масштабы заиления.
От многих древних портовых сооружений не осталось никаких физических следов, но знание того факта, что они существовали и даже некоторое техническое описание пришло через письменное слово. Благодаря этим описаниям и сохранившимся до сих пор памятникам можно составить некоторое представление о работе, проделанной морскими инженерами-строителями в древние времена.
Учитывая хрупкость судна, для которого они предоставляли убежище от непогоды это было главным соображением; и много усилий было посвящено строительству волнорезов, кротов и подобных ограждающих конструкций. Дешевая рабочая сила была в изобилии, и главным используемым материалом был природный камень. Сохранившиеся конструкции, построенные таким образом, вероятно, создадут видимость неразрушимости, что иногда привлекает благоприятное сравнение с более легкими, более быстро обесценивающимися современными конструкциями. Однако нет необходимости приписывать инженерам древности сознательное намерение строить вечно. Учитывая материалы, которые они должны были использовать и цели, которые они были осуществляя свою деятельность, они мало что могли сделать; более того, поскольку не было быстрого прогресса в развитии судов или сухопутного транспорта, их не беспокоила тень устаревания. В XX веке, отнюдь не желая строить вечно, портовому инженеру приходилось быть осторожным, чтобы не обременять потомство структурами, которые могли бы надолго пережить свою полезность и превратиться в пассивы. Современный баланс между чрезмерной долговечностью и опасной хрупкостью-это тот баланс, который древним никогда не приходилось нарушать.
Опираясь на характеристики материала, который они использовали, древние строили морские сооружения в масштабах, которые, несомненно, замечательны и по сей день. Интересная техническая практика включала использование римлянами полукруглой арки при строительстве молов или волнорезов, устройство, которое позволяло измерять вход и выход из моря, чтобы произвести полезное очищающее действие в гавани. Римляне укрепляли свои сооружения деревянными сваями и часто прибегали к сооружению коффердамов (водонепроницаемые корпуса), чтобы они могли обезвоживать воду с помощью Архимедовых винтов и водяных колес. Эта практика позволила им выполнять большую часть своих фундаментных работ в сухом месте; а использование их знаменитого гидравлического цемента pozzolana придало их структурам прочность, намного превышающую ту, которую обеспечивал известковый цемент, доступный их предшественникам.
К числу наиболее интересных портов древнего мира относятся Александрия, имевшая на острове Фарос первый в мире маяк; Пирей-афинский порт; Остия-римский порт; Сиракузы; Карфаген, разрушенный и восстановленный римлянами; Родос; а также тир и Сидон-порты первых важных мореплавателей финикийцев.
