Table of Contents

Чуннель и подводные железнодорожные линии: физическая и человеческая география подводных соединений

Тоннель Канала, часто называемый Чуннель, является самым длинным подводным железнодорожным туннелем в мире, простирающимся на 50,5 километра (31,4 мили) под Ла-Маншем и связывающим Фолкстон, Англия, с Кокеллесом, Франция. С момента своего открытия в 1994 году он стал символом инженерной смелости и трансграничного сотрудничества. Но Чуннель является не просто техническим чудом; он находится на пересечении физической географии (геология, гидрология и топография морского дна) и человеческой географии (экономические, политические и социальные преобразования, которые он позволяет). В этой статье рассматриваются оба измерения, опираясь на Чуннель и другие основные подводные железнодорожные связи, чтобы показать, как подводные связи меняют ландшафты и жизнь.

Физическая география под волнами

Геология английского канала

Английский канал сформировался примерно 450 000 лет назад, когда массивное ледниковое озеро лопнуло и вырезало пролив Дувра. Морское дно состоит из толстого слоя мелового мела — мягкого белого известняка, богатого морскими окаменелостями. Ниже этого мела лежит последовательность глины, песка и более твердого известняка, известного как Глиняный глинистий и Нижний Зеленый песок. Для инженеров, строящих Чуннель, идеальный маршрут следовал непрерывному ложу мелового мола, особенно стабильному и водонепроницаемому варианту мела. Это образование, называемое туннельщиками Голубой мел , обеспечивало отличные условия бурения: оно было достаточно сильным, чтобы поддерживать туннель, но достаточно мягким, чтобы выкапывать с туннельными машинами, и его низкая проницаемость уменьшала проникновение воды.

Геологи и геотехнические команды потратили годы на картирование морского дна с помощью сейсмических исследований, отбора проб ядра и скважин. Они обнаружили, что слой мелового марля простирался почти непрерывно через пролив, плавно опускаясь с юга на север. Выравнивание туннеля было выбрано для того, чтобы оставаться в пределах этого марля, избегая зон разломов и районов, где мел уступил место глине или песку. Результатом является туннель, который проходит по одному геологическому горизонту, подобно поезду на пути.

Проблемы подводного строительства

Строительство железнодорожного тоннеля под активным судоходным каналом представляет уникальные физические проблемы. Максимальная глубина Ла-Манша по туннельному маршруту составляет около 75 метров (246 футов), но сам туннель достигает глубины 115 метров ниже уровня моря в самой глубокой точке. Это означает, что туннель проходит через скалу, которая находится под значительным гидростатическим давлением. Инженерам пришлось запечатать туннель железобетонными накладками, каждый сегмент затвердел и затирался, чтобы сформировать водонепроницаемую оболочку. Они также установили систему перекрестных проходов и клапанов с давлением для управления любым внезапным притоком воды.

Наличие подводных долин и зарытых каналов, вырезанных древними реками, добавило еще большей сложности. Эти палеодолеи, некоторые из которых заполнены мягкими отложениями, создают слабые зоны, где скала может разломаться. Во время раскопок экипажи столкнулись с одним таким палеодолеем у французского побережья, требуя передовых методов замораживания земли для стабилизации почвы, прежде чем можно было продолжать бурение.

Сравнительная геология: другие подводные железнодорожные линии

Чуннель — не единственное подводное железнодорожное сообщение, и каждый проект столкнулся со своими геологическими реалиями. Японский туннель Сейкан (завершенный в 1988 году) проходит под проливом Цугару, соединяющим Хонсю и Хоккайдо. Он проходит через вулканический туф, грязевой камень и андезит — гораздо более твердые породы, чем мел Канала. Японским инженерам приходилось справляться с частыми разрывами пород и притоками воды, в один момент перекачивая 80 тонн воды в минуту из туннеля. Аналогично, туннель Мармарай (FLT: 2) под Босфором в Стамбуле проходит через смесь песка, глины и мягкой породы, требуя техники подводной трубы, а не скучного туннелирования. Эти примеры показывают, как физическая география диктует метод и стоимость строительства, причем каждый туннель является индивидуальным ответом на его местную геологию.

Для дальнейшего чтения о сейсмических опасностях, которые сформировали дизайн Seikan, см. этот инженерный анализ в журнале Японского общества гражданских инженеров .

Экологические последствия подводного туннелирования

Физическая география также определяет, как туннель взаимодействует с его окружением — как на суше, так и под водой. При строительстве Чуннеля пришлось утилизировать миллионы кубометров мелового испорченного. Большинство из них было использовано для создания нового природного заповедника, Самфир Хо, на английском побережье. С французской стороны испорченный материал использовался для озеленения и пополнения пляжей. Вентиляционные шахты и порталы туннеля были разработаны для минимизации визуального воздействия в чувствительных прибрежных зонах.

Морские экосистемы страдают от выброса шлейфов осадочных пород во время строительства, изменений в течениях морского дна и постоянных структур, таких как английский терминал туннеля (который находится на рекультивированной земле). Однако долгосрочный экологический след подводного железнодорожного сообщения часто ниже, чем у воздушных или автомобильных паромов, благодаря высокой эффективности электропоездов. Для подробной оценки воздействия на окружающую среду Чуннель ссылается на официальные экологические отчеты Евротоннеля .

География человека: как подводные связи меняют общество

Уменьшение расстояния и времени

До 1994 года путешествие из Лондона в Париж включало в себя пересечение парома примерно 90 минут плюс время загрузки, что делало общую поездку 6-7 часов на поезде или 5 часов на машине (включая паром). Чуннель сократил поездку на поезде примерно до 3 часов 15 минут (теперь около 2 часов 15 минут на модернизированных поездах Eurostar e320). Это сближение времени и пространства изменило модели бизнеса, туризма и семейной жизни. Лондонец теперь может присутствовать на утренней встрече в Париже и вернуться домой на ужин - невозможное расписание перед туннелем.

Сеть скоростных железных дорог Eurostar соединяет Лондон, Париж, Брюссель, Амстердам и другие города, поезда достигают скорости 300 км / ч (186 миль в час) на выделенных линиях. Сам туннель работает со скоростью 160 км / ч (100 миль в час) из-за ограничений в ограниченном пространстве. Тем не менее, общее время между дверьми для многих поездок теперь конкурирует с воздушными путешествиями, особенно при учете времени, затрачиваемого на поездки в аэропорты и безопасность очистки.

Экономические последствия

Экономические выгоды Чуннеля значительны, но распределены неравномерно. Исследование Лондонской школы экономики 2016 года показало, что тоннель добавил 2% к ВВП Великобритании и 1,5% к северной Франции за два десятилетия, в основном за счет облегчения торговли товарами и услугами. Туннель перемещает около 1,6 миллиона грузовиков в год через железнодорожное сообщение Le Shuttle, что глубоко влияет на цепочки поставок между Соединенным Королевством и континентальной Европой. Скоропортящиеся товары, фармацевтические препараты и компоненты, доступные вовремя, теперь пересекают канал за часы, а не за целый день.

Туризм также процветал. Кент (английское графство на портале туннеля) увидел 30%-ное увеличение числа посетителей в течение пяти лет после открытия, и французский регион Норд-Пас-де-Кале испытал аналогичный рост. Туннель создал тысячи рабочих мест в строительстве (15 000 прямых рабочих мест на пике) и в текущих операциях (более 4000 постоянных позиций). Тем не менее, он также способствовал местному перемещению: когда-то процветающие паромные порты Дувра и Кале потеряли значительный бизнес, хотя оба адаптировались, диверсифицировав в грузовые и круизные перевозки.

Политическая и культурная интеграция

Подводные железнодорожные линии по своей сути являются международными, требующими договоров, общих стандартов безопасности и совместного управления. Чуннель управляется Eurotunnel (ныне Getlink), франко-британской компанией, подлежащей двухнациональной нормативной базе. В Кентерберийском договоре 1986 года между Великобританией и Францией была заложена правовая основа для строительства и эксплуатации, а Межправительственная комиссия (МПК) осуществляет надзор за безопасностью. Этот уровень сотрудничества сблизил две страны, хотя он также выявил напряженность - например, во время миграционного кризиса, когда мигранты пытались использовать туннель для въезда в Соединенное Королевство, что привело к усилению мер безопасности и ограждению.

В культурном отношении Чуннель сделал концепцию «европейского железнодорожного путешествия» реальностью для миллионов. Он помог растворить психологический барьер Канала, который на протяжении веков заставлял Британию чувствовать себя островом, отделенным от континента. Опросы показывают, что большинство британских и французских граждан рассматривают туннель как положительный символ европейского единства. Для всестороннего обзора истории регулирования туннеля см. эту функцию железнодорожной технологии на 25-летней истории Чуннель .

Трансграничная трудовая и миграционная

По оценкам, 25 000 человек в настоящее время ездят между Францией и Великобританией на работу, многие из которых пользуются услугами шаттлов или Eurostar. Это создало двунациональный рынок труда в Кенте и Норд-Па-де-Кале, с более высокой заработной платой на британской стороне, привлекающей французских рабочих, и более низкими затратами на жилье на французской стороне, привлекающей британских пенсионеров. Туннель также позволяет сезонную миграцию для сельскохозяйственных рабочих и обслуживающего персонала, хотя строгий пограничный контроль на терминалах ограничивает эти потоки.

Ключевые инженерные и эксплуатационные особенности

Конфигурация и безопасность туннелей

На самом деле, тоннель состоит из трех параллельных туннелей: двух основных железнодорожных туннелей (каждый диаметр 7,6 метра) и меньшего служебного туннеля (4,8 метра в диаметре), используемого для обслуживания, вентиляции и экстренной эвакуации. Поперечные проходы соединяют служебный туннель с основными туннелями каждые 375 метров. Эта конструкция, полученная из рекомендаций экспертов по пожарной безопасности, гарантирует, что пассажиры могут эвакуироваться в бездымную среду в случае пожара. В служебном туннеле также находится электрокабель, водопроводные трубы и сигнальные кабели.

Вентиляция является критическим аспектом подводных туннелей. Гигантские вентиляторы на каждом терминале проталкивают свежий воздух через служебный туннель; вентиляционные отверстия вытягивают выхлопные газы из дизельных локомотивов (используемых для грузовых челноков) и поддерживают небольшое избыточное давление, чтобы морская вода не просачивалась. Системы обнаружения пожара и теплового мониторинга в режиме реального времени теперь стандартны во всех подводных железнодорожных линиях.

Туннельно-бординговые машины

Одиннадцать туннельных машин (ТБМ) использовались для выкапывания Чуннеля, каждая весом до 1300 тонн. Эти машины прорезали меловой марль со средней скоростью 2-3 метра в час, устанавливая бетонные сегменты позади них по мере их продвижения. ТБМ работали как с британской, так и с французской стороны, встречаясь в середине с сантиметровой точностью в 1990 году. Использование ТБМ, а не буровых и взрывных методов, сводило к минимуму помехи на морском дне выше и поддерживало туннель идеально выровненным.

Экологические аспекты развития подводного железнодорожного сообщения

Каждое подводное железнодорожное сообщение сталкивается с напряженностью между экологическими затратами на строительство и долгосрочными экологическими выгодами от перемещения людей и товаров из менее устойчивых режимов. В случае с Чуннелем анализы жизненного цикла показывают, что выбросы парниковых газов в тоннеле на пассажиро-километр примерно на 80% меньше, чем при коротких рейсах и на 70% меньше, чем при одиночных поездках. На этапе строительства, однако, были получены значительные выбросы углерода от производства бетона и стали, а также от мощности, необходимой для скучных машин. За 30-летний период эксплуатации эти первоначальные выбросы окупаются.

Морская жизнь в целом хорошо восстановилась вокруг туннельных порталов. Программы мониторинга отслеживают изменения в планктоне, популяциях рыб и сообществах морского дна. Искусственные структуры туннеля (портальные здания, морские стены) даже создали новые места обитания с твердым субстратом, которые местные виды используют для нереста. Для углубленного изучения экологических компромиссов см. этот обзор в Журнале транспортной географии .

Будущее подводных железнодорожных линий

В настоящее время строящийся Fehmarn Belt Fixed Link будет 18-километровым автомобильным и железнодорожным туннелем под Балтийским морем, соединяющим Данию и Германию. Он будет использовать метод погруженных труб, а не скученных туннелей, что сделает его другой породой подводного соединения. Физическая география здесь включает мягкие отложения морского дна песка и глины, требующие обширных дноуглубительных работ и траншей. География человека свяжет Копенгаген с Гамбургом менее чем за три часа, преобразуя путешествие в регионе.

Хельсинки-Таллиннский тоннель

Одно из самых амбициозных предложений - 100-километровый подводный железнодорожный туннель, связывающий Финляндию и Эстонию. Названный FINEst Link или Helsinki-Tallinn Tunnel, он будет работать под Финским заливом, соединяя две столицы ЕС, которые в настоящее время разделены 2-часовым паромом. Геология включает в себя твердый гранит и гнейс Fennoscandian Shield, требующий МД беспрецедентной мощности. Если бы этот туннель был построен, он бы переопределил экономическую географию Балтийского региона, потенциально создавая зону метро "город-близнец" с 1,2 миллиона человек. Технико-экономические обоснования проекта строительства стоимостью 15-20 миллиардов евро и завершение, возможно, к 2040-м годам.

Другие предлагаемые ссылки

Идеи подводных железнодорожных туннелей между Италией и Тунисом (Туннель Гибралтара), Японией и Южной Кореей и даже через Берингов пролив были погружены, хотя каждый сталкивается с огромными физическими и политическими препятствиями. Например, звено Берингова пролива должно было бы пересекать активные линии разломов, вечную мерзлоту и одну из самых отдаленных сред планеты. Проблемы географии человека - финансирование, международное право и безопасность - одинаково сложны.

Заключение

Тоннель Канала является наиболее успешным примером того, как подводное железнодорожное сообщение может трансформировать физическую и человеческую географию региона. Он пережил политические штормы, технические неудачи и финансовые кризисы, чтобы оставаться жизненно важной артерией для Соединенного Королевства и Европы. Уроки, извлеченные из его строительства - особенно необходимость адаптироваться к местной геологии, минимизировать экологические нарушения и построить надежные международные структуры управления - продолжают направлять новые проекты по всему миру. По мере того, как все больше подводных туннелей выходят в сеть, они не только уменьшают расстояния, но и углубляют наше понимание сложного взаимодействия между скалой под морем и людьми над ним.

Для получения дополнительной информации об экономическом воздействии Чуннеля, ознакомьтесь с этим докладом ОЭСР об экономических последствиях туннеля Ла-Манша[1].