运河
运河（英語：canal）是指人工开凿的规模较大、可以行船进行一定程度的水上运输的水道。運河通常連接其它天然水体，比如湖泊、河流和海洋，可以橫貫半島、地峽而造。
运河主要可以分為二種：有一種是和現有的河流平行，分擔河流的水流量，在維持河谷及流域的條件下，通過建設水壩和水閘來調整水量，維持夠高的緩流水位；另一種則會越過分水岭的山脊，這種方式多半會需要在海拔最高點上方有水源供應。許多的運河會興建在在山谷及其他水路高很多的地方。城市需要很多的水源，而海拔較高的運河可以提供水源給海拔較低的缺水地區。像羅馬帝國的高架渠就有類似功能。
相傳在西元前四千年美索不達米亞已有開運河，但具體難以考證。西元前兩千多年前，古埃及第十二王朝法老辛努塞爾特三世下令開鑿新河道，東西向連接尼羅河與紅海，為古苏伊士运河，是有明確記載的最古運河。[1]中國的胥河為中國傳統史書記載中最早的运河，开凿于公元前506年。中國的京杭大运河是世界上最長的運河，長1794公里，但今日只有少部份河段可供航運。運河的主要用途是行船運輸貨物。在工業革命之後，由於建造成本和運輸時間的緣故，內陸運河逐漸被鐵路取代。許多運河目前都只剩下觀光用途，如威尼斯的運河。
分類
依可用水源及可用流道的不同，運河的形成有以下三種不同的方式：
- 可以在沒有水源的地方興建運河，可能是用人工挖掘河道．也可能是用石頭、混凝土等建築材料使運河兩側加高。運河的水源需由其他河流或水庫等外部來源提供，像法國的米迪運河及布里亚尔运河都屬於這類運河。
- 河流可以透過渠化的方式，使河道更容易預測及調整。河流工程可以利用疏浚、築壩或修改河道的方式，控制河流的水流量，使河道的交通可以更加安全，這類的運河包括法國的埃纳河。可能會需要河岸区恢复。
- 若河流很難用渠化的方式調整，可以在和河道平行處開闢另一個水道，稱為侧向渠道。河流可以提供渠道水源，而在河流水量過多時，過多的水可以從侧向渠道流出。例如切萨皮克和俄亥俄运河就是這類的運河。
較小的运河可以讓駁船或运河船通行，海船运河可以讓海上的船舶通行到不靠海的港口（例如曼彻斯特大运河），或是由一個海洋到另一個海洋（例如巴拿馬運河或苏伊士运河）。
運河中使用的設備及結構體
運河需要一些工程結構體來調整水流：
運河需要穿過分水嶺時，在修築上會更困難，也需要額外的結構體，像是高架橋及高架渠等結構體，提供水流動的路徑，並維持水在渠道中。
重要性
在歷史上，運河不論在商業上，或是文明的發展及成長上都非常的重要。1855年時利哈伊运河運輸了超過120萬噸的無煙煤。現今仍在運作的運河不多，但以前有許多運河帶動了經濟的成長，事實上運河也是都市化以及工業化必要的條件，因為在西方，像煤及礦石等散裝原材料只有透過水路運輸才符合成本。這些原物料促成了工業的發展以及新冶金學的發展，也帶來17世紀到20世紀日新月異的工業化，甚至後來新的研究領域、新的產業以及經濟規模，提高了工業化社會的生活水準。
目前仍在使用的運河（包括海輪運河）大部份是運送散装货物，內陸一些較小的運河原來設計供船隻或是渡輪航行，但後來有些也已經填平或是廢棄，或是改為國有，水庫及船閘仍然繼續維護，但運作目的已改為防洪以及休閒娛樂用途。美國的運河在是1850年漸漸的被更快速、更沒有地理限制、以及維護上更便宜的鐵路所取代。
在1880年代初期，美國一些競爭力較弱，無法和鐵路競爭的運河，已漸漸的消聲匿跡。接下來的幾十年，石油漸漸的取代煤炭成為能源來源，煤炭出貨量也出現變化。在第一次世界大戰後開始使用引擎驅動的卡車，小型美國駁船運河的貨物噸里程漸漸下降，當時道路網絡越來越普及，貨車的靈活性和陡峭的爬坡能力也越來越明顯，貨車不但取代了運河運輸，因為其不受軌道限制的特性，也取代了許多鐵路的運輸。
特色
最簡單的運河就是填滿水的溝渠。依照運河穿過的地层不同，需要將運河的內層用粘土或混凝土等防水材料加以衬砌。若是用粘土衬砌，則會稱為是puddling。
運河本身需要是平的，若鄰近的田地需要灌溉，會在運河兩側的堤防再作處理，讓一些水可以用來灌溉。若運河流經的地區有較大的高度變化，需要用其他技術來克服。最常見的是雙船閘（pound lock），其中包括一個兩端有閘門的閘室，其中的水位可以昇高或是降低，兩端可以連結不同高度的水面，或是連接河流或是海洋。運河若是需要越過山丘，會在較短距離內安排有一連串的閘門（復閘）。
中國的復閘是西元984年（宋太宗雍熙元年）由喬維岳修築[2][3]，歐洲則是在十五世紀開始修築，之前是使用只有單一閥門的單門船閘（Flash locks）來調整水位的高低。不過只有水量相當充足時才能使用單門船閘。
閘需要許多的水，若能使用的水有限，設計者就會採有不同的作法，例如起船台（像是佛克爾克轉輪），利用其中有水的活動沈箱（caisson），船可以在其中漂浮，再將活動沈箱和船移動到不同的高度，以及倾斜升船机（放在傾斜鐵道上的活動沈箱）。
若运河要越過河流、道路或是山谷，而又不允許使用船閘，运河可以用通航水道來實現，在威爾斯有一個著名的例子，是穿過威爾斯迪河 (威爾斯)的龐特卡薩魯岧水道（現在是联合国教育、科学及文化组织的世界遗产列表之一）[4]。
另一個讓運河可以通過山丘的作法是興建隧道，像是英國特伦特-默西运河的Harecastle隧道就是如此，不過隧道只能用在較小型的運河。
有些運河要設法讓高度差降到最低，這類的運河會稱為等高運河，會延著地形上的等高線興建，高度差最小，但是較彎曲，其路程也較長。不然就要用其他的工程技術來克服高度差上的問題。
運河設計也需要處理運河水源的問題。有些運河（例如蘇伊士運河）沒有這個問題，直接有向大海的出口。若是運河高度不是在海平面，就需要其他的技術來克服此問題，有時可以用其他河流或是水泉的水來補給水源，也可能再配合其他方式來處理季節上的河流水量變化。若沒有這類的水源，可能會用水庫（可能和運河分離，也可能整合到運河內）及back pumping來提供需要的水量。有時也會用礦坑中的水泵出後注入運河內。有些情形會興建feeder canals，從遠處提供水源供運河使用。
若運河的一端會有大量的貨物上船或是下船，會興建渠槽。渠槽的寬度一般會比運河要寬。有時渠槽會有碼頭及起重機來搬運貨物。
歷史
美索不達米亞約西元前四千年就已出現運河[5]。在鐵路發明前，居住於內陸的人們只能使用馬車或其他交通公具運輸貨物。使用馬車運輸量小，運輸速度緩慢，但成本高昂，貨物亦可能在顛簸中毀損。舉例來說，1820年時，從水牛城運一噸的穀物到紐約市需要$100，1825年底伊利運河開通後，同樣貨物的運輸成本只要$9。在1830年前，使用馬車的運輸成本約為使用運河的50至70倍。運河開通後，運輸成本下降，市場上的物價也跟著下降，麵包、鹽和煤等都比以前便宜。
1830年開始，美國第一條鐵路開始投入商業營運。到1850年代晚期為止，運河在美國北部和中西部仍然扮演重要地位，因為這時的鐵路路線多為短程，而且不同公司有著不同軌距。但是運河建造成本高昂，路線沒有彈性；當鐵路開始標準化，大量生產後，內陸運河也開始走向沒落。
在重要海上交通線上的運河在今天仍然有不可取代的地位，如巴拿馬運河（連接大西洋和太平洋）、蘇伊士運河（連接地中海和紅海）、基爾運河（連接波羅的海和北海）等。
各地运河
地名
參考資料
- ^ Hadfield 1986，第16.頁
- ^ Hadfield 1986，第22.頁
- ^ 中國古代水利. 燦爛的中國文明. 中國文化研究院. [2017-11-04]. （原始内容存档于2020-08-17）.
- ^ Aqueduct crowned 'world wonder'. BBC News Online. 2009-06-27.
- ^ Hadfield, Charles, World Canals: Inland Navigation Past and Present, David and Charles: 16, 1986, ISBN 0-7153-8555-0
參考書目
- Burton, Anthony, The Great Days of the Canals, Twickenham: Tiger Books, 1995 [1989], ISBN 1-85501-695-8
- Calvert, Roger, Inland Waterways of Europe, George Allen and Unwin, 1963
- Edwards-May, David, European Waterways - map and concise directory, 3rd edition, Euromapping, 2008
- Hadfield, Charles, World Canals: Inland Navigation Past and Present, David and Charles, 1986, ISBN 0-7153-8555-0
- Needham, J, Science and Civilisation in China, C.U.P. Cambridge, 1971
- Rodda, J. C., The Basis of Civilization - Water Science?, International Association of Hydrological Sciences, 2004