巴拿马运河如何使船往高处走

巴拿马运河如何使船往高处走

20世纪初,在中北美洲炎热的丛林中,成千上万的工人为了生存在雨中和泥泞中辛勤劳作,试图建造贯通巴拿马的大运河,以便将太平洋与加勒比海连接起来。在今天,巴拿马运河被美国土木工程师协会评为七大现代世界建筑奇迹之一,尽管在建造过程中取得了许多突破性的工程成就,但在巴拿马运河建造时最先解决的关键问题却不是工程问题。

建设初期的巴拿马运河

法国人首次尝试挖掘运河时,多达22000名的工人因为黄热病和疟疾的肆虐而丧生。由于疾病带来的恐怖景象,当1903年美国人接手这项工程时,有将近80%的工人正在逃离工地。

所以当著名的工程师约翰·弗兰克·史蒂文斯(John Frank Stevens)于1905年抵达时,他的第一份工作不是解决工程问题,而是采取美国陆军医生威廉·克劳福德·戈尔加斯(William Crawford Gorgas)建议的措施——控制蚊子。

“那个时代的人无法想象蚊子能杀死一个强壮的人。”密苏里科技大学地质工程教授戴维·罗杰斯(J. David Rogers)说:“他们根本不了解,要让这个项目成功,你必须先克服的是卫生问题。”

在戈尔加斯的指导下,人们排干沼泽地的水,砍伐草地,使用杀虫剂以控制蚊子,并且给工人们服用奎宁。最后的结果,该地区的黄热病几乎被根除,疟疾的得病率大幅下降,总人口中死于疟疾的人数从1906年7月的16.21‰下降到1909年12月的2.58‰。医疗问题的解决为随后的工程奇迹铺平了道路。

为什么要修建巴拿马运河?

在巴拿马运河开通前,船只必须一直绕着南美洲航行直至到达该国的另一边。1898年,美国俄勒冈号从西海岸绕过智利南端的合恩角,一路驶向古巴。这次航行共花了66天。但如果通过巴拿马运河,将节省12874公里的行程,只需要大约21天的时间。

1903年,美国政府向法国支付4000万美元(现在约12亿美元),从法国人手里接管了即将失败的巴拿马运河项目。当时的美国总统泰迪·罗斯福(Teddy Roosevelt)说:“法国人虽然曾帮助埃及修建了苏伊士运河,但在这里就像两个不同的世界,在这里修建运河,工程要更加庞大和复杂。”

到工程竣工为止,美国花费了大约3.75亿美元(现在约110亿美元),超出预算约444%。

建造巴拿马运河所遇到的困难

除了致命疾病,恶劣的天气和成本,工程师们在施工初期放弃了修建海平面运河(比如苏伊士运河)的想法。史蒂文斯坚持要建造一系列船闸,以便根据需要升降船只。但这种设计需要建设另一个大项目——加顿水坝和加顿湖。

此外,这项工程的规模巨大:大约有2.68亿立方米的土石方需要挖掘,是修建苏伊士运河所需开挖量的三倍。大部分的废滓都被运到海边,倒入海中。很多也被扔到了附近的丛林里。

巴拿马运河于1914年8月开通,SS Ancon号成为第一艘正式通过的船只。但在最初的五年里,由于第一次世界大战和一系列的山体滑坡,运河几乎没有使用过。在第二次世界大战中

美国军舰通过巴拿马运河广泛往来,现在已成为东西方之间的主要航运通道。

有一段时间,工程师们再次考虑将这条通道建成海平面的运河,这将消除对船闸的需求,并减少通行时间,这个想法被驳回了。二战后,当军舰变得太大而无法通过时,工程师们也考虑了“核挖掘”——利用核爆来扩建运河,这个想法也被驳回了。

扩建中的巴拿马运河

1977年,《托里霍斯-卡特条约》的签署,使运河的控制权从美国回到巴拿马,并于1999年12月31日生效。从那时起,巴拿马运河被扩建了,船闸以前宽约30米,现在宽53到56米,所以现在即使是最大的航空母舰和货船也可以通过。

船闸是如何工作的

因为太平洋的海平面比大西洋高。因此,当时的工程师们认为,与其挖掘到海平面以下,不如建造一系列巨大的船闸,将船只提升或下降以通过运河,这就是船闸系统的作用所在。

通过巴拿马运河船闸的邮轮

当从大西洋进入巴拿马运河的船只进入三个船闸中的第一个,船闸下部锁紧阀关闭,而上部阀门打开。加顿湖的水从洞室底部的20个洞里冲进来,八分钟内湖水将整个仓室填满并升起船只,进入下一个船闸,这个过程再重复两次,直到船与加顿湖齐平。

然后,这艘船穿过加顿湖,进入佩德罗米格尔船闸,过程是相反的,它通过两个船闸从加顿湖下降到海平面。从大西洋到太平洋的整个旅程平均需要8到10个小时。

目前这条80公里长的运河每年有近1.4万次船只通行,主要是集装箱船和其他运载燃料、煤炭、谷物和矿物的船只,每年给巴拿马带来超过25亿美元的收入。