第2篇 不列颠群岛的内河航道
查尔斯·哈德菲尔德
(CHARLES HADFIELD)
英国开始建造运河的速度较慢,但是一旦开始,建造工作就像工业革命的发展一样,快速地扩展开来。1750年时,在英国有1000多英里的通航河流(图308)。到1850年,除了爱尔兰相当长的里程外,英国的内河航道大概还有4250英里(第Ⅲ卷,第17章)。
近代最早的运河,即从圣海伦的产煤区到默西的森基·布鲁克运河(1757年),以及从沃斯利矿区到曼彻斯特的布里奇沃特公爵运河(1761年,见图307及章末补白图),除了建造艾尔韦尔高架渠以外,几乎没有遇到过工程上的难题。后来的运河必须穿越多山岭的地区,由于没有国家的财政支持,因而造价必须低廉,才能快速收回投资。例如特伦特和默西运河开工于1766年,完成于1777年。这条运河长93.5英里,有75座船闸、5处隧道(图309)。
图307 穿越艾尔韦尔的布里奇沃特公爵运河。
图308 英格兰及威尔士的内河航道系统,1858年
运河的发展有三种形式:由雄心勃勃的股东们经营的一些宽阔的主航道;那些投资较低,特别是供水缺乏的船闸仅7英尺的狭窄航道;那些有陡峭斜坡的供运河船航行的航道。宽阔的运河主要分布在英格兰的东北和西北部以及苏格兰,狭窄的运河分布在南威尔士及伯明翰附近,上坡是通过设在各处的阶梯形船闸,运河船航道分布在西南部和什罗普郡。虽然这些类型的运河中的船只也出现了各种变化,但总的来说,一艘70英尺长、7英尺宽的狭长船舶,除了在运河船航道航行外,也可以在特伦特和默西运河南部的任何地方通航,一艘58英尺长、13.5英尺宽的驳船,可以在北部的任何地方航行,更大一点的驳船可以在河流航道中航行。
图309 早先计划延伸到伯明翰与麦克尔斯菲尔德的大干线——特伦特和默西运河以及布里奇沃特公爵运河。事实上后者是通过麦克尔斯菲尔德与大干线在劳顿再次连接。
我们曾经提到,早期建造运河时要尽可能地降低造价。沿着等高线修建运河,要比修筑岸堤或路堑的花费低。船员的工资低廉时,运河的长度长一点儿也不是什么大问题。农民的土地必须被切割为两块时,就需要修建专用的桥梁(图版39B)。后来,随着工资的提高,运河就要造得直一些,花费就要更多一点。斯塔福德郡与伍斯特郡运河(图版37)竣工于1772年,是一条典型的等高线运河,在河道上几乎没有一点堤岸或路堑。1835年竣工的连接伯明翰与利物浦的运河(现在是什罗普郡联合主干线)几乎是直的,堤岸上或路堑中有长的延伸段,其中包括2英里长的特尔利路堑,这是英国国内最深的路堑。这里有两个例子,伯明翰运河与牛津运河原先均是等高线运河,它们是后来取直的。
当运河必须通过山岭时,修隧道比挖路堑的费用要低。英国大约建造了45英里的运河隧道,它们大部分不是很宽,不足以让两艘船交错而过。除了极短的外,早期的隧道都没有纤道,船只靠脚蹬岸壁或撑杆撑船前进,也可利用手拉固定在岸壁上的铁链前进。纤道是后来才配置的,最早的纤道位于什鲁斯伯里运河上的贝里克隧道中,是架在水面以上的木架上。后来,山洞内径增大到可容纳单行或双行的纤道。最长的隧道是位于哈德斯菲尔德运河上的斯坦德奇隧道,长5415码。最大的隧道是位于泰晤士和梅德韦运河上的斯特鲁德隧道,从倒拱的底部到拱顶有35英尺,两壁之间是26英尺6英寸(图310)。常用的挖掘隧道的方法是从上方开掘的竖井中施工,用马拉的起重装置把废土由上面运出(图版7A)。例如,泰晤士和塞文运河上的萨珀顿隧道(长3808码)中就有25座这样的竖井。
高架渠可以使运河跨越河谷。早期的运河工程师们用砖块或石头砌出相当坚固的构架,里面铺设黏土河床,航道一般都很狭窄。主要的改进是用铁槽代替,最早在什鲁斯伯里运河的特恩河畔朗登高架渠上使用(图311)。最为著名的高架渠是埃尔斯米尔运河上的蓬—伊—锡叙尔蒂(Pont-y-Cysyllte)高架渠,长1007英尺,有19座拱,高出迪河121英尺。这座高架渠的铁槽宽11英尺10英寸,纤道由铁支座承载,故而航道较特恩河畔朗登高架渠更宽,而后者的纤道位于航道旁的一条单独的槽中。
图310 在泰晤士和梅德韦运河上的斯特鲁德隧道截面图。
图311 什罗普郡朗登的特恩河上使什鲁斯伯里运河越河而过的铁制高架渠。
船闸(图312)、升船机(图313、图314)及提升装置(图315、图317)都是用来把船只从一个水平面升降到另一水平面的。船闸的闸门通常由一根横梁来平衡,其侧立柱在一楔形物中旋转,虽然偶尔也能看到垂直升起的平衡闸门,例如在什鲁斯伯里运河或伯明翰金斯诺顿的埃文运河畔的斯特拉特福运河上。并排设置的双船闸最早似乎是于1820年在伦敦里真特运河上应用的。两座或更多座船闸建造在一起共用闸门的阶梯式船闸比较常见,最大的是利兹—利物浦运河上位于宾利的五层阶梯式船闸。这些船闸采用河底闸板与船闸闸板的每一种可能的组合,把水输入或排出船闸。常规的设置是在上游的闸门处有河底闸板和船闸闸板,而在下游处仅需船闸闸板。闸板是采用一台可分离的绞盘带动棘轮和齿轮来垂直提升的,当然还可以见到固定的绞盘与侧向移动的闸板。
图312 布里奇沃特公爵运河上一座船闸的剖面图与平面图。
图313 用于小型运河、仅能提升20—30英尺的中型升船机。
在英格兰西部,许多升船机采用水车作为动力。
采用升船机把运河中处于某个标高的运河船移动到另一标高,这种方法多用于英国的山岭地区(图313)。其中,有14座升船机在英格兰的西南部,2座在南威斯士,6座在什罗普郡。在我们讨论的这个时期末,有一座升船机建在苏格兰,随后又有一座建在莱斯特郡,这两座都可供大型船只通过。第一座升船机建在什罗普郡的凯特莱(图版48C),开工于1788年。最后一座建在不远处的特朗什,关闭于1922年。这些升船机都是倾斜的,上面铺设一条或两条轨道。轨道上,船只或者载于充满水的轮式浮坞上,或者载于干的轮式支船架上,或者利用自带的轮子在轨道上移动(图314)。通常采用的动力是水力,偶尔也用蒸汽机。在英国,所有载运船只的升船机的最大垂直高度是225英尺,即位于康沃尔的比尤德运河上的霍巴科特·唐升船机的高度。除了载运船只的升船机外,还有一座载运货车的升船机,在一段时间里将萨默塞特煤矿运河的两处储货场连接起来,将煤箱提上提下。其他一些使用载运货车的升船机,或是将矿上或采石场的货物运到运河上运出,就像斯塔福德郡的弗罗格霍尔那样,或是将通过运河运来的货物运到码头上,就像塔维斯托克运河上的莫尔韦尔海姆那样,或是运送货物到一家工厂,就像在什罗普郡运河上的科尔布鲁克代尔那样。
图314 双升船机,船是放在轨道上下降的。船的重量通过井中的一大吊桶水的重量来平衡。吊桶直径约9英尺,深约5英尺,能装8吨来自运河上游的水。当桶抵达井的底部,也就是与下游运河在同一个水平面时,水就被释放出来,通过一个管道流走。运用这种方法建造的升船机可在比尤德运河的高地见到。
图315 垂直升船机。
起重机移动船只,船只重量由井中的水桶平衡这仅是一种构思,从未付诸实施过
最后,人们还建造了少量以水来平衡的垂直升船机(图315),唯一能够在工作条件下成功运行的是由格林(James Green)为西部大运河设计的8套装置,从1838年一直应用到1867年。一种由富尔顿(Robert Fulton)申请专利的装置,如图316所示。富尔顿有过运河方面的著述,并取得过专利权,但是他研究课题的开发工作,绝大部分已经被人做过。到了我们讨论的这个时代,又建造了一座更大的提升装置,开始时用液压操纵,后来又应用了电力,这座装置建在柴郡的安德顿,至今仍在使用。(https://www.daowen.com)
图316 1794年由富尔顿注册专利的装置,用于将一艘载货的船从一个标高送到另一个标高。
图317 曾用于默西和艾尔韦尔航线的运河船,桅杆可以下降。
在我们讨论的这一时期,运河上的船只并没有什么改进(图版39A及图317)。由一匹马或两头骡拉曳的单船很普遍,用人力在河流上拉船亦不少见,有时还使用风帆,偶尔也使用船只载运货箱或矿车。许多运河是白天由专用的船只载乘旅客,而在福斯—克莱德运河上有配备卧铺的船只供夜间旅行。轻型的旅客船航行速度达每小时10英里,在格拉斯哥、佩斯利及阿德罗森运河上航行了许多年。
1789年,赛明顿(Symington)在苏格兰的一条运河上试验他的第二艘蒸汽动力船。1802年,他的拖轮“夏洛特·邓达斯号”(Charlotte Dundas)在那里航行了一段时间,因会冲刷河道而被弃置。后来,有许多试验性的蒸汽动力运货船行驶在运河上。但在我们讨论的这个时期,唯一得到正常发展的蒸汽船是一种隧道用拖轮,其中最早的一艘于1826年开始在雷根特运河上的伊斯灵顿隧道中作业。
在1750—1850年间,英国伟大的运河工程师有布林德利(Brindley)、大伦尼(the elder Rennie)、乌特勒姆(Outram)、惠特沃思(Whitworths)、吉索普斯(Jessops)、达德福兹(Dadfords)、特尔福德(Telford)以及格林。他们曾参加过泰晤士河、塞文河、默西河、特伦特河与艾尔河干渠的开凿,再由这些运河分别开凿出很多支流,同时亦发展出许多独立的运河系统。在威尔士,运河把煤和铁从山区送到港口。在苏格兰,人们建造了两条大的航道把大海连接起来,这两条运河分别是北方的喀里多尼亚运河以及南方的福斯与克莱德运河。在爱尔兰,从香农到都柏林有两条运河穿越国土。这些运河对19世纪英国的巨大发展都作出了不可估量的贡献。
参考书目
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沃斯利的内湾,图中所示为通向煤矿的运河入口处。