巴拿马运河是如何让水流上坡的

由:约翰·多诺万|

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美国土木工程师协会认为巴拿马运河是现代世界七大奇迹之一。巴拿马运河德

20世纪初,在中美洲炎热的丛林中,成千上万的工人冒着大雨和泥泞,试图将巴拿马一分为二,以便加入太平洋加勒比海。然而,这项艰难、肮脏的工作远不止挖掘和爆破。早期在巴拿马运河上工作仅仅是为了生存。

但是,尽管巴拿马运河的建造取得了开创性的工程成就,美国土木工程师协会的现代世界七大奇迹事实证明,这是一个更重要的决定,涉及的是人而不是机器。

〇数千名工人也许多达22,000人——在法国人第一次试图挖运河时死去。当时黄热病很猖獗疟疾.工伤事故导致死亡和伤残。当美国人在1903年接手这个工作时,将近80%的劳动力都在逃离。

当著名的工程师约翰•弗兰克·史蒂文斯他于1905年来到这里,第一个任务就是阻止这场大屠杀。这意味着接受控制蚊子这一相对较新的想法,这一措施受到美国陆军医生的青睐威廉·克劳福德Gorgas-将使工作地点更安全。

那个时代的人无法想象蚊子能杀死一个强壮的人。他们就是不尊重。j·大卫·罗杰斯他是一名地质工程教授密苏里科技大学.“要想让项目成功,你必须克服的是卫生问题。”

在戈尔加斯的指导和斯蒂文斯的命令下,沼泽地被排干,工人附近的草地被砍伐,以控制蚊子。杀虫剂。工人宿舍也进行了检查。捕获成蚊。奎宁是给这些人服用的其结果是:该地区的黄热病几乎被根除。而且,根据疾病控制和预防中心从1906年7月的16.21‰下降到1909年12月的2.58‰。

医学上的成功为后来的工程奇迹铺平了道路。

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巴拿马运河的建设始于20世纪初,当时的施工既残酷又缓慢。超过22000人在施工期间死亡,许多人死于疟疾。
美国国会图书馆

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为什么要修建巴拿马运河?

在看到另一条水道相对成功之后——埃及的苏伊士运河美国设想了一条穿过中美洲的捷径,以加强其作为两个大洋大国的地位。

在巴拿马运河开通之前,船只必须绕行整个南美洲才能到达这个国家的另一边。1898年,美国海军“缅因号”在哈瓦那港沉没后不久,“俄勒冈号”从西海岸绕过智利南端的合恩角一路驶往古巴。这次旅行花了66天。如果巴拿马运河启用,这将需要21天左右,并节省了约8000英里(12874公里)的旅行。

多年来,美国一直在考虑修建一条穿过尼加拉瓜的运河。但工程方面的担忧——更不用说对该地区活火山的担忧——促使美国总统泰迪·罗斯福(Teddy Roosevelt)转而继续法国在巴拿马的失败选址。1903年,他同意向法国支付4000万美元现在大概是12亿美元),美国人接管了一个需要十多年才能完成的项目。

“法国人(曾帮助修建埃及苏伊士运河)没有意识到这是多么庞大和复杂,”罗杰斯说。“就像两个不同的世界。”

随着美国人掌权,巴拿马运河的修建成为美国独创性和技术的大胆典范。“这是一个民族自豪感的项目,”罗杰斯说。“我们只是不停地开支票。”

到最后,美国已经投入了3.75亿美元(接近今天的110亿美元)。这个项目比预算高出444%。

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一艘游轮接近巴拿马运河水闸的第一个,加通水闸,闸门刚刚打开,允许进入。一艘货船在第二个平行船闸中。两艘船都向西驶往太平洋。
elmvilla /盖蒂图片社

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面临的障碍

除了建造初期的致命疾病、恶劣的天气(热带降雨和酷热)和成本,工程师们还就巴拿马运河的性质进行了讨论。他们最终放弃了建造海平面运河的想法(比如苏伊士运河),史蒂文斯转而坚持通过一系列的船闸来根据需要提高或降低船只。但这个设计需要另一个大项目的建设。

加通大坝曾经是世界上最大的大坝,为了保证太平洋和大西洋之间的水流正常,人们不得不在时而汹涌的查格雷斯河上修建大坝。这就形成了加通湖,运河运营的一个主要组成部分(详见下文)。

此外,该工程的规模之大也是个问题:在法国和美国建筑商之间,需要挖掘约72亿立方英尺(2.68亿立方码)的泥土和岩石,是修建苏伊士运河时挖走的面积的三倍。大部分淤泥被放在火车车厢上,运到海岸,然后在海里堆成一大堆。现在它形成了防波堤,城镇和军事基地的基础。许多垃圾也被扔进了邻近的丛林。

“挖土的效率是惊人的,”罗杰斯说。“地球上从来没有见过这样的东西。之后很长一段时间都没有。”

这也是一个持续的问题:山体滑坡.然而,尽管面临着不断的挑战,巴拿马运河还是在1914年8月开通,SS Ancon号成为第一艘正式通过巴拿马运河的船只。

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巴拿马运河的大规模扩建扩大了闸门,允许更大的货船和航空母舰通过。
巴拿马运河德

罗杰斯说:“他们在上学的过程中必须学习很多东西。”“他们用光了美国生产的所有陶土管道,美国生产的所有水泥,以及美国生产的所有炸药。在这10年里,所有这些都转移到了巴拿马。”

在它的头五年里,由于第一次世界大战加上一系列的山体滑坡(1915年的几乎所有时间都关闭了通道,并持续了数年),运河几乎没有被使用。这种情况很快就会改变。

巴拿马运河在第二次世界大战期间被美国军舰广泛通行,现在已经成为东西方之间的一条主要航运路线。

曾经有一段时间,工程师们再次考虑将这条通道建成海平面水平的运河,这将消除对船闸的需要,并减少旅行时间。这个想法后来被废弃了。第二次世界大战后,当军用船只变得太大而无法通过时,工程师们也考虑过“核挖掘”——有效地,通过使用地下核装置建造运河。这也被驳回了。

1977年,签署了Torrijos-Carter条约1999年12月31日生效,将运河控制权从美国交还给巴拿马。从此,巴拿马运河开凿已经扩展-船闸以前宽约100英尺(30米);现在它们的宽度为175- 185英尺(53- 56米),即使是最大的航空母舰和货船也能通过。

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锁是如何工作的

一旦船只进入巴拿马运河,目标是让它们上升并越过地形——上升到海拔85英尺(26米)的加通湖。这就是锁定系统出现的原因。巴拿马运河的设计选择了一个锁定系统,因为太平洋的海平面高于大西洋。而不是挖掘下来到海平面,工程师们确定了一系列巨大的船闸可以使船只上升以上将海平面降至一个大型人工湖(加通湖)是最好的选择。

从大西洋进入巴拿马运河的船只会进入三个加通水闸中的第一个水闸,在那里巨大的舱室装满了2670万加仑的水。来填满室随着水位的升高,人字门和下船闸关闭,而上船闸打开。加通湖的水从房间地板上的20个洞里冲进来。舱室完全充满并升起飞船大约需要8分钟。这个过程再重复两次,直到船与加通湖齐平。

然后,这艘船穿过加通湖,到达太平洋,在那里它进入佩德罗·米格尔水闸,这一过程反过来——它通过两个水闸从加通湖下降到海平面。整个旅程——从大西洋到太平洋——平均需要8到10个小时。

船只不是免费通过巴拿马运河的。他们支付人数根据他们每次进入的船只的尺寸。巴拿马的收入超过每年25亿美元.这条运河长达50英里(80公里)每年近14000次旅行美国主要是集装箱船和其他运载燃料、煤炭、谷物和矿物/金属的船只,不过也有其他小型船只通过。

现在,在它开放100多年后,你可以看到为什么它仍然是一个工程奇迹。

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