运河

羅馬尼亞的多瑙-黑海運河

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）。

巴拿馬運河的加頓閘

運河需要一些工程結構體來調整水流：

• 利用堰和水庫來提昇運河的水位，使船舶可以在其中航行。
• 在有急流或是瀑布的區段，製造較長、較平緩的流道。
• 船閘方便在地形有落差的區域調整運河水位，並且使船舶或是驳船可以往上游或是下游行進。

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。

河大堤的截面圖 1. 设计高水位（HWL） 2. 低水道 3. 防洪水道 4. 臨水坡 5. 河岸戗堤 6. 堤頂 7. 背水坡 8. 背水戗堤 9. 護堤 10. 陡坡護岸 11. 堤外地 12. 堤體 13. 堤內地 14. 河川區域

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。

英國威爾特郡肯奈特和雅芳運河中，卡昂山水閘的16個水閘

運河船航行在龐特卡薩魯岧水道上，這是英國最長也最高的水道

從空中觀看希臘的科林斯运河

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。

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。

中华人民共和国第一条运河——江汉运河

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