Канал имени Москвы

    Верхний подход к шлюзу № 8 отличается большой сложностью из-за происходящего здесь под дном канала тоннеля Волоколамского шоссе и трубы для отвода р. Чернушки. Участок канала между шлюзами № 7 и 8 проходит в высоких дамбах.

    Для использования перепада при сбросе обводнительного расхода из водораздельного бьефа канала в р. Москву и для возвращения в результате этого части энергии, затраченной на накачку воды из Волги, на южном склоне трассы возведена Сходненская ГЭС. Вода к ней подается по специальному открытому каналу, берущему начало у шлюза № 7.

    Для обеспечения прохода судов с  Волги в Западный и Южный порты  на р. Москве в пределах города были построены Карамышевский и Перервинский гидроузлы. Их строительство позволило  также благоустроить русло реки, примыкающие к нему территории и  набережные. Карамышевский гидроузел состоит из бетонной пятипролетной плотины, однокамерного шлюза № 9 и гидростанции. Эти сооружения поднимают воду в р. Москве на 6 м. Гидростанция рассчитана на среднесуточный обводнительный расход около 40 мЗ/с, слагающийся из собственного минимального расхода реки в 5 мЗ/с и обводнительного расхода в 30 мЗ/с, поступающего из Волги через канал.

    В районе Серебряного бора р. Москва делает большую излучину, общая длина  которой достигает 6,5 км. Для создания более удобных судоходных условий  произведено спрямление этой излучины. Поперечное сечение спрямляющего канала выполнено аналогично сечению судоходного канала.

    Перервинский гидроузел расположен на р. Москве, в юго-восточной части города, где ранее существовал низконапорный судоходный гидроузел — разборчатая плотина и шлюз, которые не обеспечивали нужные глубины в пределах города, поэтому на р. Москве еще существовала подобная Бабьегородская плотина и при ней шлюз. В состав гидроузла входят бетонная семипролетная плотина, однокамерный шлюз № 10, малый шлюз и гидростанция. В конструктивном отношении шлюз № 10 отличается от типового шлюза тем, что у него камера не докового типа, а с раздельными стенками. Этот узел сооружений поднял уровень р. Москвы на 6 м.

    Основными сооружениями канала имени Москвы, как и всякого крупного гидротехнического комплекса, являются плотины. Всего на канале построено 10 плотин, из них семь земляных и три бетонных.

    Иваньковская  земляная плотина, построенная на Волге  и образующая основное водохранилище  Волжского каскада, вместе с бетонной плотиной предназначена для регулирования стока Волги и обеспечения канала водой. Шесть остальных земляных плотин, расположенных в южной части канала, создают единое водораздельное водохранилище.

    По  характеру работы и конструкции  земляные плотины канала подразделяются на два типа: одностороннего напора, т.е. поддерживающие напор с одной стороны, и двустороннего напора, рассчитанные на напор воды попеременно с каждой стороны. Ко второму типу относятся Пестовская и Пяловская плотины, все остальные являются плотинами первого типа.

    На  всех земляных плотинах канала устроены специальные водоспуски, предназначенные  для производства во время эксплуатации нужных попусков воды в нижние бьефы  или для полного опорожнения  водохранилищ, а также пропуска строительных расходов. На Пироговской плотине эту роль выполняют донные отверстия водосброса. На Пестовской и Пяловской плотинах водоспуски позволяют производить перепуск волжской воды из Пестовского и Пяловского водохранилищ в Учинское.

    Для сбросов излишков весеннего паводка на Акуловской, Пестовской и Пироговской плотинах построены водосбросы. Для приема в канал и выпуска из него стока р. Яхромы на участке между шлюзами № 3 и 4 построены два самостоятельных водосброса. Водоспуски и водосбросы представляют собой массивные бетонные сооружения различной конструкции.

    На  канале построено три бетонные плотины: одна на Волге рядом с земляной плотиной и две — Карамышевская  и Перервинская на р. Москве. Ныне две  последние плотины находятся  в черте города.

    Иваньковская бетонная плотина на Волге имеет восемь пролетов, из них четыре с поверхностным водосливом и четыре (двухъярусные) с поверхностным водосливом и донными водоспускными отверстиями. Длина плотины 216 м. С правой стороны плотина сопрягается с глухой земляной плотиной, перегораживающей старое русло реки, а с левой — с так называемой северной шпорой, переходящей в левобережную дамбу длиной 8,2 км.

    Назначение  москворецких бетонных плотин — Карамышевской  и Перервинской — поддерживать в  течение круглого года необходимый постоянный уровень воды в р. Москве. Перервинская тина имеет семь пролетов длиной по 20 м, Карамышевская — пять длиной также по 20м.

    На  канале построено 11 шлюзов: один на Волге, пять на северном склоне канала, два  на южном склоне и три на р. Москва. По размерам и по объему выполненных работ шлюзы относятся к крупнейшим сооружениям канала.

    Габариты  камер шлюзов: полезная длина 290 м, полезная ширина 30 м, глубина на пороге 5,5 м. Шлюз № 11 имеет габариты 50x15 м. Преобладающий  напор на шлюзах канала составил около 9,0 м. Благодаря почти одинаковым напорам на камеры у большинства шлюзов канала, их одинаковым габаритным размерам и наличию у всех шлюзов в основании мягких грунтов оказалось возможным выработать типовую систему питания шлюзов и типовые конструкции их основных частей: голов, камер, пал, причально-ограждающих устройств, затворов, механизмов и систем управления.

    Для безопасного и удобного пропуска судов радиус закругления в местах подхода к шлюзам был принят равным 1000 м (пять длин расчетного судна), а длина прямых участков самих подходов — 300 м. Для осуществления прямолинейных входа в шлюз и выхода из него судов все подходы к шлюзам устроены несимметричными.

    Для обеспечения забора воды насосными  станциями без засасывания судов  в подводящие каналы через последние устроены ограждающие эстакады, которые имеют вертикальные передние стенки и служат одновременно причальными линиями. Для предотвращения посадки судна на берег в местах подхода его к шлюзам напротив отводящих каналов насосных станций сделано отбойное устройство в виде обделки специальным креплением соответствующего участка берега судоходного канала с откосом 1:1,75.

    Решающую  роль в выборе конструкции верхних  голов шлюзов сыграла выбранная  система наполнения. Питание шлюзов — головное, с наполнением камеры из-под затвора, время наполнения — 13 мин.

    На  верховом массиве размещен ремонтно-заградительный затвор, состоящий из 30 ферм Томаса (только на шлюзе № 1 применены быстродействующие  откатные ворота). Для размещения ферм ремонтного заграждения в уложенном положении в верховом массиве сделано корытообразное углубление. На низовом массиве расположены опоры сегментного затвора.

    Весь  период эксплуатации подтвердил правильность выбранных конструкций верхних  голов шлюзов. Отклонений от проектного режима в работе верхних голов не было, и кроме упрочнения бетона нижнего массива путем замены поверхностного слоя глубиной до 1,0 м, ремонтных работ не потребовалось.

    На  всех шлюзах применена доковая конструкция  камер со сплошным неразрезным днищем, кроме шлюза № 10 Строительная длина камер шлюзов 300 м. Камеры шлюзов температурно осадочными швами разделены по длине на 15 секций, длина каждой секции 20 м. Конструкция всех секций камеры одинаковая. 

    Для понижения уровня грунтовых вод  за стенами камер устроены дренажные ванны (кюветы). В местах возможного входа в дренажные ванны фильтрационных вод уложены обратные фильтры и дренажи. Сплошное мощение произведено лишь в нижней части ванн, затопляемых высокими водами нижнего бьефа.

    Причальные  линии шлюзов канала в период строительства были выполнены в виде массивов на свайном основании или на рамной конструкции, расположенных на расстоянии 15 м один от другого, примыкающих к концу входной палы и заканчивающихся закругленным открылком. Массивы имеют размеры: длину 5 м, ширину 3—3,6 м и высоту 2,7—3,5 м, в зависимости от амплитуды колебания уровня воды, отметки верха и низа бетонных массивов одинаковы с отметками, установленными для пал. Каждый массив снабжен причальной тумбой. Для возможности прохода при зачалке судов массивы соединены с палами и один с другим легкими металлическими мостиками. Принятая конструкция причальных линий оказалась неудачной. Подходящие к шлюзу суда сбивали соединительные мостики со своих мест, лишая персонал судна возможности прохода при швартовке, а с увеличением грузоподъемности суда стали сбивать и сами массивы. Эстакады, возведенные в нижних подходных каналах на шлюзах № 2-6, устроены для ограждения подходящих снизу судов от нежелательных отклонений в сторону подводящих каналов при работе насосных станций. Эстакады имеют вид железобетонной коробки на свайном ростверке. Длина эстакад доходит до 400 м, они разрезаны на секции длиной по 24 м. Для причаливания судов на эстакаде установлены причальные тумбы. Под настройками к сваям прикреплена деревянная забральная стенка, низ которой на 3 м ниже минимального судоходного уровня воды. Ее назначение - уменьшить до минимума подсасывание судов к эстакаде при работе насосной станции.

    Как уже отмечалось, особенностью канала имени Москвы является то, что он не самотечный, а машинный, поскольку подъем воды в его водораздельный бьеф производится с помощью пяти насосных станций, расположенных по одной при каждом шлюзе северного склона канала. Насосные станции канала по тому времени являлись крупными потребителями электроэнергии.

    В состав каждой насосной станции, кроме  здания станции с водозабором, входят трубопроводы (акведуки), водоприемные сооружения, а также нижний (подводящий) и верхний (отводящий) каналы и сооружения, сопрягающие их с насосными станциями. Вода из нижнего бьефа судоходно-водоводного канала подводится к зданию насосной станции по специальному подводящему каналу, у здания проходит через сороудерживающие решетки и всасывающей трубой подводится к рабочему колесу насоса. Пройдя рабочее колесо и улитку насоса, вода напорным железобетонным акведуком прямоугольного сечения проходит через водоприемное сооружение, где размещены затворы, перекрывающие трубопроводы, и далее поступает по отводящему каналу в верхний бьеф.

    Общая протяженность судоходно-водоводного канала от Волги до р. Москвы 128 км. Наряду со сравнительно-незначительными выемками на канале есть участки, где глубина выемки достигает 15—15 км, а на перевальной глубокой выемке даже 23,5 м при ширине поверху до 140 м. В нижней части последней выемки, проходящей в суглинках с песчаными прослойками, на 112-м километре канала был встречен водоносный слой, способствующий образованию оползней. Для обеспечения возможности ремонта этот ответственный участок канала с обеих сторон огражден специальными заградительными (ремонтными) воротами, позволяющими в случае необходимости быстро осушить этот участок.

    Весь  канал разбит на девять отдельных  бьефов, из них пять приходится на северный склон канала, три на южный и  один является водораздельным с максимальной отметкой уровня. Основные размеры судоходно-водоводного канала обеспечивают в любом месте свободное расхождение наибольших расчетных судов.

    При большой протяженности канала, проходящего  в насыпях, не исключена возможность  повреждения или прорыва ограждающих его дамб, что может вызвать сильные разрушения как самого канала, так и расположенных на прилегающих к нему территориях населенных пунктов. Кроме того, возможны случаи, когда потребуется капитальный ремонт искусственных сооружений на канале (дюкеры, трубы и т.п.). Поэтому в процессе эксплуатации может появиться необходимость какой-то участок канала на время ремонта выключить из общей системы и осушить. Поэтому судоходно-водоводный канал разделен на ряд участков с помощью заградительных ворот, которые позволяют выключить из общей системы канала отдельные участки и водохранилища. Устройство заградительных ворот особенно необходимо на водораздельном бьефе, так как последний включает в себя ряд водохранилищ (Икшинское, Пестовское, Пяловское, Клязьминское, Химкинское). Повреждение напорного фронта одного из указанных водохранилищ при отсутствии заградительных ворот могло бы вызвать сток всей массы воды водораздельного бьефа, что повлекло бы за собой значительные разрушения.

    Заградительные ворота выполнены по однопролетной схеме из конструкций, состоящих из ферм Томаса. Фермы представляют собой деревянные рамы из двух наклонных ног, скрепленных вверху металлической коробкой, внутри которой находится простейший механизм для автоматического освобождения подъемной цепи. В нижней части ноги рамы с помощью болтов и шпонок заделаны в металлические клепаные башмаки, через которые проходят цапфы, обеспечивающие свободное вращение рам около горизонтальной оси. В обычном состоянии рамы уложены в особой нише флютбета, при этом расстояние между рамами подобрано с таким расчетом, что они входят одна в другую. В одном из устоев сделана ниша, в которую и ложатся крайние рамы. В поднятом состоянии рамы примыкают одна к другой, образуя стенку. Водонепроницаемость достигается путем установки гибких дополнительных уплотнений. Рамы поднимает механизм, установленный на устое. Проектное время закрытия (подъема) ворот — 30 мин.

    Основное  транспортное назначение канала состоит  в перевозке грузов с Волги  в Москву, а московских портов - в принятии этих грузов и передаче их городскому транспорту. Для сокращения пробегов автотранспорта порты — Северный, Западный и Южный размещены в разных частях города возможно ближе к центрам потребления грузов.

    Северный  порт построен для принятия грузов и строительных материалов, предназначенных для обслуживания северо-западных районов Москвы. Здесь было возведено шесть специальных причалов общей длиной 700 м. Западный порт расположен в Филях на 100 м выше пересечения Белорусской железной дороги с р. Москвой. Постройка этого порта была обусловлена строительством канала. Причалы порта длиной 370 м расположены в 3 км от Карамышевского гидроузла. Через порт осуществляется снабжение строительными материалами московских предприятий, размещенных в юго-западной части города. Южный порт находится на территории бывшего Сукина болота, на левом берегу р. Москвы, выше Перервинского гидроузла. Причальная линия глубоко врезана в берег реки и вместе с дамбой, примыкающей к плотине, ограждает территорию порта от затопления водами р. Москвы. На примыкающей к причальной линии территории, образованной в результате намыва грунта, размещаются склады, служебные, культурно-бытовые и жилые здания. Этот порт обслуживает южную часть города.

    Для обслуживания местного грузооборота, а также пассажирского движения вдоль трассы канала было сооружено восемь пристаней и три остановочных пункта, большая часть которых в настоящее время утратила свое значение.