巴拿马运河为什么要船闸(巴拿马运河为何要船闸)

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……

(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,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,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。

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!

(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。

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」。