Инженерные сооружения канала

Проектировщики канала

16 июня 1931 года пленум ЦКВКП (б) принял решение о строительстве канала «Москва—Волга».   Проектные работы вели специалисты Москаналстроя, основанного в 1930 году. Главным инженером Москаналстроя  был назначен руководитель кафедры гидротехнических  сооружений Московского института инженеров транспорта - профессор Александр Иванович Фидман. Одним из руководителей был признанный мастер трассировки каналов Иван Семенович Семенов.

В группу проектировщиков также входили:
Георгий Семенович Михальченко - специалист по земляным плотинам,
Николай Владимирович Васильев - инженер по проектированию шлюзов,
Александр Иванович Баумгольц - мастер по гидромеханизмам и, в частности, по насосам.
В ядро проектного управления вошел профессор Владимир Дмитриевич Журин - молодой и энергичный организатор, за плечами которого был опыт строительства канала в Средней Азии.
Инженер Жук привез сюда свой технический опыт и большой талант организатора.

Проектировщики поднимали старые карты,  материалы геологических исследований в библиотеках и архивах, неделями и месяцами жили на берегах мелководных рек, исследовали прилегавшие к ним леса и поля.

Канал - уникальное архитектурное сооружение.
Построенный с перспективой на сто лет вперед, он не уступает другим искусственным и естественным водным путям. Канал имени Москвы - один из крупнейших в мире. Ни в России, ни за рубежом нет, ни одного речного судна, которое не смогло бы пройти по каналу.
 Весь путь от Северного речного вокзала в Москве до пристани Большая Волга современные пассажирские суда проходят за 10 часов.


Здесь построено:
11 шлюзов - один на Волге, семь на трассе канала, три на прилегающем к нему участке Москвы-реки;
11 плотин, из них три - железобетонных;
5 насосных станций,
8 гидроэлектростанций,
мосты,
заградительные ворота,
грузовые и пассажирские причалы,
тоннели,
маяки,
ряд других сооружений - всего 240 объектов.

Общая протяженность канала от Волги до реки Москвы 128 км, из них лишь на протяжении примерно 20 км он использует водохранилища, образованные в долинах рек, а на остальном протяжении это искусственно укрепленное ложе шириной 85 и глубиной 5,5 м.
На протяжении 32 км канал пролегает в выемках, глубина которых достигает местами более 20 м.
На протяжении 8 км он проходит высоко над окружающей местностью в мощных насыпных дамбах высотой местами до 14 м.
Волжская вода поднимается на 38 метров, проходит водохранилища, а после Химкинского опускается на 36 метров в реку Москву.


Шлюзы
Волжская вода смогла преодолеть барьер высоких холмов Среднерусской возвышенности благодаря системе шлюзов, по которым она перекачивается со ступени на ступень с помощью очень мощных пропеллерных насосов. Многоэтажные здания насосных станций стоят на специально вырытых отводных каналах.
   
Шлюзы - сложное инженерное сооружение.  Они имеют одинаковые размеры и различаются лишь в некоторых деталях. Их глубина - пять с половиною метров, длина - двести, ширина - тридцать метров. Днище шлюза, толщиною пять метров, составляло единое целое с железобетонными стенами.
Наполнение  камер шлюзов  осуществляется лишь приподниманием верхних ворот.
Они представляют собой щиты, которые помогают удерживать воду в камерах. И нижние и верхние ворота изготавливались из металла и обшивались деревом. Для опорожнения камер  предусмотрены специальные галереи в нижней части шлюза, которые, если требуется по технологии, можно  перекрывать прочными специальными металлическими щитами.
Управление щитами было выведено в специальные башни, которые  размещены на каждой голове шлюза. Механизмы же приводились в движение с центрального пульта, а весь этот процесс был полностью автоматизирован.

Перегородив Волгу и подняв уровень воды в реке на 11 метров, строители канала искусственно создали Иваньковское водохранилище, более известное как Московское море. Оно занимает территорию целого района, и его устройство потребовало переноса в другое место 203 селения  и даже целого городка Корчевы. Море это разлилось на 120 км в длину и 8 км в ширину. Именно из этой гигантской «чаши» и происходит непрерывная «подпитка» канала.
Московское море - начало и конец канала.  Отсчет шлюзов идет отсюда. 

Суда, идущие до Московского моря, шлюз №1 (арх. Иван Корнелиевич Белдовский) не проходят. Он открывает путь для кораблей, идущих вниз по Волге от Твери к Астрахани. 
Плавсредства, пройдя через шлюз №1, поднимаются на 6 метров над уровнем Волги.
Над башнями первого волжского шлюза, у самого входа в канал на 15-метровом пьедестале высится 26-метровая статуя Ленина. Первоначально, на противоположном берегу находилась статуя Сталина точно такого же размера. В начале 60-х было принято решение снести памятник Сталину с помощью тракторов, но ничего не вышло.  Понадобилось более месяца саперных работ, чтобы добиться желаемого.

Первые километры канал идет по насыпным дамбам, довольно высоко над болотистой равниной.
На шестнадцатом километре канала расположен шлюз №2 (арх. Лисицын), поднимающий воду на 6 метров. Недалеко от него стоит  маяк, дающий направление судам, идущим с Московского моря в канал. Канал здесь достаточно узкий, и для расхождения судов построены несколько уширений.
 
Один из самых красивых шлюзов канала — шлюз №3 поднимает суда на 8 метров.   Шлюз №3 у станции Яхрома строился в местности, где был высокий уровень грунтовых вод. Он достигал двенадцати метров.   В котловане шлюза №3 установили тринадцать мощных центробежных насосов, с диаметром от четырех до восьми дюймов. Когда насосы заработали, вода стала быстро уходить, и работы продолжались.
 Башни  шлюза №3  украшают медные модели каравелл Колумба. Его проектировал архитектор В.Я.Мовчан. Рассказывают, что их изготовили умельцы-цыгане по рисункам одного ленинградского знатока старинного флота.

Шлюз №4  (арх. Александр Леонидович Пастернак)   обеспечивает подъем судов на 10 метров. Архитектурное оформление  шлюза напоминает величественную триумфальную римскую арку.
Шлюз №5, созданный архитектором Д.Б. Савицким,   поднимает суда на 6 метров. На выходе пятого шлюза установлена скульптура девушки с парусником, аналогичная расположенной перед Северным Речным Вокзалом. Автор работы - скульптор Ю.А. Кун.

В шлюзе №6 (арх. Георгий Густавович Вегман), на Икшинском водохранилище,  заканчивается подъем судов из Волги. Пройдя почти 80 км, вода поступает на водораздельный участок канала и заливает его впадины, образовав искусственные озера: Икшинское, Учинское, Пяловское, Пестовское, Клязьминское и Химкинское водохранилища.


Водохранилища  на водоразделе

Далее суда проходят через Заградительные Ворота , и попадают в Икшинское водохранилище. По обоим берегам Икшинского водохранилища расположены турбазы и дома отдыха.
Следующее живописное водохранилище на пути к Москве — Пестовское. В его начале находится село Рождествено, с 1773 года усадьба Александра Васильевича Суворова, знаменитого полководца. Затем суда проходят пристани Зеленый мыс  и Хвойный бор.
 
Канал длиной 2.5 км соединяет Пестовское водохранилище с Пяловским, расположенным в долине реки Учи. Пристани Солнечная Поляна и Аксаково — популярные зоны отдыха. Пристань Витенёво связана с жизнью Михаила Евграфовича Салтыкова-Щедрина, проводившего здесь летние месяцы.

Восточнее Пяловского находится Учинское, или Акуловское водохранилище. Это водохранилище образовано для того, чтобы дать московскому водопроводу совершенно чистую, отстоявшуюся воду. Оно отделено от системы канала двумя плотинами. По нему не  проходят суда, там запрещено купание и лов рыбы. Вокруг него созданы все условия для того, чтобы избежать загрязнения воды. Из него волжская вода идет на Восточную и Северную водопроводные станции, где фильтруется и поступает в московский водопровод.

 Пяловское водохранилище соединяется узким каналом с Клязьминским, одним из самых крупных в Подмосковье. Сейчас оно стало центром водного спорта — белоснежные яхты и быстрые скутеры рассекают его гладь все лето, построены яхт-клубы и фитнес-центры, коттеджные поселки.
Узкий коридор с высокими стенками, называемый "Глубокая выемка", соединяет Клязьминское водохранилище с Химкинским.
 
Площадь Химкинского водохранилища  - 4 кв.км. Ширина 0.3-0.8 км, длина - около 9 км, глубина - до 17 м. Водохранилище имеет четыре залива: Верхний Химкинский, Воробьевский, Бутаковский и Захарковский. Большая часть водохранилища находится на территории Москвы.

На восточном его берегу  красуется Северный речной вокзал — от причалов которого отходят теплоходы, связывающие Москву с пятью морями. Двухэтажное здание Северного речного вокзала, построенное по проекту архитектора А. М. Рухлядева, напоминает большой речной теплоход длиной 150 метров и высотой вместе со шпилем 85 метров.
 На противоположном берегу  на территории парка Северное Тушино, расположен Музей  ВМФ.   Здесь можно прогуляться по зелёным зонам, отдохнуть на пляже или заняться водными видами спорта.

Шлюзы №7 и №8

 Уровень Химкинского водохранилища на 36 м превышает уровень Москвы-реки. Для спуска судов построены два шлюза, расположенные один за другим, №7 и №8, самые большие на канале, так как они имеют по две камеры и по шесть башен управления.
 Шлюз № 7 расположен по улице Большая набережная, а шлюз №8 - у Москвы-реки.

Шлюзы строились очень тяжело.
Котлован под шлюз №7 глубиной в 25 м отрывался в водонасыщенных плывунах. Метод замораживания грунта  в те времена на стройке еще  не применялся. Тяжелые экскаваторы, работавшие на железнодорожном ходу, порой засасывало вместе с рельсами. Дорога-лежневка к экскаваторам долго не выдерживала и тоже уходила в разжиженный грунт. Требовалось уложить 4,5-метровую толщу бетона на дно будущих шлюзов.
Для его производства был построен бетонный завод. Транспортеры в утепленных галереях подавали бетон к месту раздачи, и «каналармейцы» в тачках по узким доскам перевозили его в котлованы.

Оба этих шлюза построены  архитектором – Владимиром Федоровичем Кринским. По замыслу В.Ф. Кринского оба шлюза получили одинаковое архитектурное решение. Стены средних башен оформлены пилястрами из зеленоватого диорита, нишами и балюстрадами, завершены портиками-беседками. Крыша основного здания оформлена скульптурно-декоративным мотивом, представляющим собой изображение якоря и якорной цепи.    
Шлюз №7 — двухкамерный. Минимальное время прохождения судном шлюза — 1 час. У верхней головы камеры шлюза №7 (со стороны водохранилища) перекрывается сегментными затворами, у средних и нижних — двухстворчатыми воротами. У нижней камеры шлюза №7, канал пересекает единственный на всем канале Пешеходный мост, возведенный в 1975 году.  У верхних ворот шлюза (со стороны водохранилища) расположены аварийные заградворота №105.

Участок канала между шлюзами №8 и №7 проходит в высоких дамбах. В месте пересечения канала с рекой Химкой, высота дамб достигает 17 метров.


Шлюз №8 —тоже двухкамерный.  Перед шлюзом проложен 186-метровый двухпутный железобетонный  туннель для автомобильного транспорта и трамвая  Волоколамского шоссе.     Особые требования предъявлялись к гидроизоляции тоннеля, так как над ним лежал 7-метровый слой воды.
     При проектировании пересечения канала железнодорожным полотном высота насыпи получалась столь большой, что потребовалось бы переустройство железнодорожной линии на значительном протяжении, а станцию Тушино пришлось бы поднять на 10 м. Поэтому было принято решение пересечь канал мостом над нижней камерой  шлюза №8, что намного удлинило мостовую конструкцию.

      Автором проекта моста  был талантливый инженер Александр Семенович Бачелис, на счету которого много известных сооружений.
Железнодорожный мост  представляет собой трехшарнирную арку со 120-метровым пролетом, установленную на относительно мягком и зыбком грунте с помощью мощных бетонных опор, которые опираются  на   1 984  деревянные сваи. Строительство шлюза №8  и моста  шло одновременно.
Этот  красивый мост  над шлюзом №8  стал символом великой стройки страны. Фотографии этого моста печатались во всех газетах  в статьях о строительстве канала Москва-Волга.  Даже в Московском метро на станции Новокузнецкая, открытой  во время Великой Отечественной войны 20 ноября 1943 года, есть панно с изображением моста Бачелиса. 
Теперь – это символ Северо-Западного округа.


Шлюз №9, в районе Кунцева, опускает суда  на 6 метров. Этот однокамерный железобетонный шлюз расположен за Карамышевским каналом. Он построен по проекту архитектора Алексея Рухлядева.
Уникальная черта этого шлюза заключается в том, что шлюзование для небольших судов можно осуществлять при помощи половины камеры.

Шлюзы №10 и №11 образуют Перервинский гидроузел. Помимо шлюзов, в него входят Прервинская ГЭС и плотина с семью пролётами.
Шлюз №11 использовался  для пропуска маломерных судов. В настоящее время работает в качестве дока.

Тоннель на Волоколамском Шоссе, у шлюза №8

Первый тоннель под каналом был открыт в 1936 году. Работы велись одновременно с сооружением канала Москва — Волга.    В 1944 году была проложена трамвайная линия – по одной колее в каждом тоннеле.
Прохода пешеходов через тоннель не было: в дни массовых мероприятий на Тушинском аэродроме люди обходили его через ворота верхнего шлюза №8, находящегося над тоннелем, либо через перекрытую для движения транспорта одну из ниток тоннеля.

Второй 150-ти метровый тоннель был построен через 36 лет в 1969 — 1972 годах.  Сек¬ции были реконструированы, рядом проложен новый 150-метровый коридор.
Экскаваторы вперемежку с грунтом из насыпного берега канала вырывали кости человеческих скелетов. Много скелетов. Эта весть распространилась по Тушину и,  многие  не смогли удержаться, чтобы не пойти посмотреть. Да, экскаватор грузил на самосвалы землю вместе с костями и черепами.

Согласно проекту, третий тоннель должен был быть длиной 409 метров, из которых 160 метров проходят под каналом, иметь пять полос движения автотранспорта, в том числе и троллейбуса, а также тротуар шириной 3 метра для движения пешеходов.
В ноябре 1999 года были начаты работы, при этом, решение о строительстве было принято при отсутствии проекта на конструкцию тоннеля. При строительстве  тоннеля канал осушили и срыли его насыпь.
 Предельно жёсткие сроки работ - в апреле 2000 года канал должен был опять наполниться водой - требовали круглосуточной работы.  Для движения автотранспорта третий тоннель был открыт в 2003 году, вместе со сдачей транспортных развязок со стороны центра и области. Таким образом, общее количество туннелей под каналом теперь составляет 5. Оба старых туннеля (1937 и 1972 г. постройки) стали использоваться для движения в центр.
Заградительные и аварийные ворота

При большой протяженности канала, проходящего в насыпях, не исключена возможность повреждения или прорыва ограждающих его дамб, возможны случаи, когда потребуется капитальный ремонт искусственных сооружений на канале (дюкеры, трубы и т.п.). 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, который включает в себя ряд водохранилищ (Икшинское, Пестовское, Пяловское, Клязьминское, Химкинское).
 
Заградительные ворота выполнены по однопролетной схеме из конструкций, состоящих из ферм Томаса. Водонепроницаемость достигается путем установки гибких дополнительных уплотнений. Проектное время закрытия (подъема) ворот — 30 мин. В обычном состоянии они расположены на дне канала. В поднятом состоянии створки примыкают одна к другой, образуя водонепроницаемую стенку.

На канале устроены еще и так называемые аварийные ворота. Они приводятся в действие гораздо быстрее ферм Томаса — в 15—20 минут. Это два огромных металлических щита. Обычно они спрятаны в специальных нишах по бокам канала.
Как только нужно быстро выключить какую-либо часть канала, щиты эти выкатываются по рельсам навстречу друг другу и, сомкнувшись наглухо, преграждают доступ воде.
Действие аварийных ворот благодаря их колоссальной массивности и мощным электромашинам, обеспечено даже при самом быстром течении, которое могло бы образоваться в случае повреждений плотин или шлюзовых ворот. Такими воротами ограждены Волжское и Химкинское водохранилища.

Деривационный канал  и ГЭС
Иногда, в   Химкинском водохранилище может скопиться больше воды, чем это требуется для канала. Отметка нормального подпорного уровня водохранилища составляет 162,11 м над уровнем моря (по Балтийской системе высот), форсированного подпорного уровня — 162,3 м, уровня мёртвого объёма — 160 м.
Спуск излишка  воды в Москву-реку из Химкинского водохранилища осуществляется через Сходненский деривационный канал, по шлюзам и  по  Лихоборскому  каналу. Лихоборский канал  служит  для  дополнительного обводнения реки Яузы.
 
Сходненский деривационный (лат. derivatio — отведение) канал длиной 2,4 километра, служит также  для сброса  избытка воды, поступающей в черту города из реки Волги. Через деривационный канал отводится до 80 % обводнительного стока, перебрасываемого в реку Москву из Волги через канал имени Москвы, остальные же 20 % проходят через судоходные шлюзы.

Сток регулируется гидроузлом вблизи устья деривационного канала. Вода проходит здесь через Сходненскую ГЭС, одну из 11 электростанций, построенных на канала им. Москвы. Сходненскую ГЭС запустили в 1937 году.
Конструктивно эта станция представляет собой типичную деривационную ГЭС, такие станции строят обычно в горах или предгорьях.
 
 Как только уровень воды поднимается до отметки 162,3 м. створки специального водоприемника поднимаются,  вода  поступает в трубопроводы,  попадает на турбины  и ГЭС начинает работать. Как только отметка воды в водохранилище   доходит до цифры 160,11 м.  створки водоприемника закрываются, и ГЭС перестает работать, но вода из Волги продолжает поступать. На уровень воды в водохранилище влияют климатические факторы и нагрузка на шлюзы №7 и №8.  160,0 м. - минимально возможный уровень воды в водохранилище при нормальных условиях эксплуатации. Дальше  вода, прошедшая через турбины,  идет на обводнение Москвы-реки, делая ее в месте соединения с каналом у  шлюза №8 судоходной.

Уникальность ГЭС заключается в том, что вода к ее турбинам сбрасывается из деривационного канала по двум трубам длиною 180 метров и диаметром в три человеческих роста (5,4 метра).  Эти трубы были сделаны по оригинальной технологии из сосновой клепки и стянуты наподобие бочки железными бандажами. 
Химкинская плотина

Если русло речки  Химки имеет уклон, то поверхность Химкинского  водохранилища наклонной быть не может.   Вот и вышло, что в южной части пришлось устроить земляную плотину длиной 1.6 километра и высотой около 35 метров.
Химкинская плотина—односторонняя. Это значит, что ей приходится выдерживать напор воды только с одной стороны — со стороны Химкинского водохранилища.
 Толщина в основании – 210 метров, толщина по гребню – 12 метров. По плотине проложена асфальтированная дорога, но доступ на плотину запрещен.

Проект плотины, самой большой на канале, выполнялся под руководством  Георгия Андреевича Руссо, талантливого инженера, специалиста сооружений на слабых грунтах. 
Основой прочности плотины является так называемый «зуб» - огромный железобетонный якорь, помогающий плотине выдержать натиск воды. На этой стройке «зуб» был очень непростой конструкции и необычного масштаба.
«Зуб» подобной величины впервые строился в нашей стране. Он состоял из 24 колодцев длиной по 8 с лишним метров, шириной более 3-х метров. «Зуб» этот на целый метр заглублялся в залегание очень прочной юрской глины. Расстояние между колодцами заполнялось бетоном. Стенки колодцев были толщиной 0,7 метра и были сложены из бетона высокой марки. Внутреннюю полость также заполняли бетоном.

По воспоминаниям строителей канала, установку колец «зуба» по своей трудоемкости можно было сравнить со строительством египетских пирамид.

В плотине сделан аварийный водовыпуск в виде канала прямоугольного сечения длиной 225 метров и размером 4,6 - 4,3 м. Вода из водохранилища может вытечь через него  за 13 суток.

Другие сооружения на канале.

В канал имени Москвы  вода  подается насосами. Пять уровней насосных станций создают соответствующее число водохранилищ, от которых через северную и восточную водопроводные станции и питается наш город. На каждой насосной станции стоит 5 агрегатов. Каждый подает 34 кубометра воды в секунду. То есть за полторы секунды каждый насос накачивает вагон воды.

Канал имеет совершенную обстановку пути в виде зеленых, красных, ярко-желтых огней по берегам канала, щелевых створов, неоновых трубок, маяков, больших плавучих буев на водохранилищах с ночным освещением. Поддержание ее в порядке и уход представляет  немалую задачу.

При строительстве на пересечении канала с сухопутными дорогами были построены 8 шоссейных и 3 железнодорожных мостов.  Построены под каналом тоннели, в которых протекают много рек и проходят  много дорог.


Каналу имени Москвы уже почти 89 лет. Впрочем, главный инженер Канала имени Москвы Александр Кириллов не считал это проблемой: «В советских сооружениях заложен многократный запас прочности».  Проектировщики и строители возвели такое технически грамотное сооружение, многие элементы которого и   по сей день удивляют специалистов смелостью и оригинальностью инженерных решений.
 
Смело можно утверждать, что канал выполнил и продолжает выполнять возложенную на него роль: поставлять чистую воду для Москвы, служить водным путем, соединяющим столицу со всеми морями Европейской части России.