三、 运河

较大的河流为小船水运提供了条件。因此，最明显的发展是治理这些河流和给它们筑堤，并在可能的地方用运河把它们连接起来。

荷兰在中世纪后期开凿了大量运河，主要是为了排水。早在十六世纪，这些运河有的就已在装设船闸以后可供小型沿海小船使用。在意大利，约在同一时候，也把老的灌溉和排水渠延伸拓宽，建成运输水系。现在还不知道，船闸是这两个国家中哪一个发明的，但在十八世纪初，它们都已广泛应用船闸。法国最早认真试图开凿一条运河，穿过两条河流流域间的分水岭。连接蒙塔尔吉和布里亚尔的塞纳河和卢瓦尔河在十八世纪初拓展到了枫丹白露和奥尔良。中央运河〔Canal du Centre〕在十六世纪初开始兴修，目的是为了把卢瓦尔河上的迪戈恩同索恩河畔夏龙联结起来。埃米朗·玛丽·戈特（1732—1807）于1792 年把它最后建成（参见Navier 编：Œuvres de Gauthey，Vol.Ⅲ，1809）。

1661 至1681 年间开凿的一条运河从加龙河上的图卢兹开始，中经朗格多克，长达148 英里（最高处达海拔600 英尺，向下通达利翁湾的塞特）。它在当时和以后许多年里一直是欧洲的最大运河。这项堪称伟大的工程包括：给一个陡峭峡谷筑坝拦水而形成一个蓄水库；开凿一条长500 英尺的隧道；架设许多导水管。贝利多在他的《水利建筑学》（Architecture Hydraulique）和《哲学学报》（No.56，1669—70 年）上详尽无遗地说明了它。在十八世纪，这条运河从两端拓展，最后形成一条长300 英里的水道，使得在地中海航行的小船能到达比斯开湾的各个港口，不必再冒险绕过直布罗陀海峡沿葡萄牙海岸作漫长而又危险的航行。

瑞典的古斯塔夫斯·阿多尔弗斯和俄国的彼得大帝也鼓励在他们统治的领土上，在可航河流之间开凿重要的连接渠道。彼得大帝雇用一个名叫约翰·佩里的英国人开凿连接伏尔加河和顿河的运河以及连接圣彼得堡和里海的运河。一支庞大的不熟练的劳动大军但仅是无负担这项任务。然而，资金不足。佩里发现，甚至在那个时代，一个外国技术专家在俄国执行任务也面临重重不可克服的困难和危险，遂只身逃离，到达英国时已囊空如洗。他把自己的经历于1716 年发表在一本题为《当今沙皇统治下的俄国的现状》（The State of Russia under the Present Czar）的书里。佩里后来的成名工作是，用打下坚实桩子的河岸来弥合泰晤士河在戴根纳姆的堤中的破裂，涌入狭缝的潮水则由水闸控制的分支排水渠排放。

另外，还围绕沃什河和亨伯河成功地建造了堤和排水渠。泰晤士河、塞文河、特伦特河和大乌兹河成为这个时期英国的四大内陆水路。

英国平原以外地区开凿运河的最早认真尝试，仰赖于布里奇沃特公爵三世弗朗西斯·埃格顿（1736—1803）的胆识和詹姆斯·布林德利（1716—62）的技能。1733 年，布林德利跟麦克尔斯菲尔德附近萨顿地方的一个磨坊主当学徒。布林德利全凭天赋的才智和决心（因为师傅没有教他多少东西，他满师时既不会读书也不会写字）掌握了手艺。1742 年，他在利克独立自营。他当时已勉强能够做笔记。塞缪尔·斯迈尔斯根据他的一些笔记本重述了他后来的生涯（Lives of the Engineers ，Vol.I）。这位磨坊主那时自己伐木，自己打铁，还可能开设过一座工厂，装备有风车或水车、水道和水闸、传动装置和轴系。布林德利甚至制造过蒸汽机。1758 年，布林德利还曾受雇踏勘一条拟议开凿的运河，它旨在最终把利物浦经由切斯特、斯塔福德、德比和塔丁汉同赫尔相连。这个计划被放弃了。但是，由于同这计划发生过关系，布林德利对运河发生了兴趣，想象运河开发的种种可能性。

曼彻斯特那时是尚未成熟的纺织工业的一个成长中的中心，约有居民20000人。它的交通非常落后。去伦敦的公共马车在夏季隔日开行，全程要花四天半。冬季，道路不能通行；新鲜食品供应匮乏，价格高昂；煤用驮马运送，而从仅仅几英里外运来，运费就同开采费用一般贵。

1759 年，布里奇沃特公爵获得国会授权，建造一条从他的煤矿到沃斯利的运河。它通过一系列船闸通到伊尔韦尔河。这提供了曼彻斯特和默西河间的主要通道。布林德利做了一个磨坊主所能承担的必要工作。他建议对这计划作大幅度修改。他认为，这条运河不应流入伊尔韦尔河，而是跨越它，从南面通向曼彻斯特，并且保持不变的高度，也不用船闸。布林德利的计划要求，这条运河的走向应当沿着在伊尔韦尔河北面低地上方的一条高堤，并借助一条石砌导水管从高出伊尔韦尔河99 英尺的高度上跨越这条河。这些困难在朗格多克运河中都成功地解决了，但也许布林德利根本就没有听说过一个世纪之前的这个成就。这项修订计划在1760 年得到国会同意。尽管除布林德利以外，人人心存疑虑，但是这计划还是执行了，直至成功完成。经过多孔隙地以及在堤和导水管上通过时，运河的河岸都作胶土处理。胶土处理就是用铲把黏土和砂充分糅合而成的一种半流质混合物彻底捣混，形成一层不渗透水的黏土衬垫的一种加工。胶土分几层施加，每一层都接着下面一层施加，以避免形成渗漏接合，直至厚度达到约3 英尺（在运河河岸的场合）。在干开凿时，胶土上覆盖泥土，以便防止黏土因干燥而开裂。布林德利无疑是在制造磨坊用的拦河水坝和水道时掌握这种加工方法的，他把这些成就归结于在运河中自如地应用了这些方法。

反对河流航行的意见之一是，在雨季水流太急；在干旱季节，沿岸水面太低，拖船很不方便。如果仔细避免河水和运河相混合，一条运河就不一定会有这两个毛病。因此，布林德利利用桥梁和涵洞让他的运河越过同它们相交的河流。他几乎总是建议建造一条单独的可航渠道，而不赞成改良现有河流的河床。

在沃斯利，布林德利的隧道从矿山的采掘面钻进一条坑道，煤就从它的深处开采。这样，他为公爵的煤提供了从矿井深处径抵曼彻斯特中心的驳船运输。布林德利设计了装置在运河两端的煤升降机、矿井通风装置、抽水机和开动抽水机的蒸汽机。同年，公爵的运河延长到朗科恩，和默西河连通，沿袭了以往对水路的独占权。值得指出，曼彻斯特的人口在后来的三十年里翻了一番。现在，不再需要一百五十匹驮马组成的运输队每周一次把曼彻斯特的货物通过斯塔福德运送到比尤德利和布里奇诺思，以便经由布里斯托尔出口。利物浦得到了供应。靠了这条新的主干大运河，甚至赫尔也有了直达水路。

布林德利后来继续被雇用来建设运河。甚至在公爵的运河建成之前，他已在计划另一条主干大运河，把该水路（它通过他在哈雷卡斯尔的著名隧道进入波特里斯，三次越过特伦特河，最后通到德比的正南方与特伦特河交汇）同从利奇菲尔德附近岔出的一条支流相连，并沿塔默河谷上溯到伯明翰。

这条水路对盐业和陶器制造业产生了革命性影响。它们的产品以往用驮马运送，运价高达每吨英里一先令，而且有很大的破损危险。现在，水运就安全得多了，运价也大大降低，每吨英里不到四便士。

波特里斯“在1760 年时是个人烟稀少的半开化地区，总共约7000 人，只有一部分人就业，而且待遇菲薄”……“但在二十五年左右的时间里，人口增加到了原先的三倍，就业机会充裕，地区繁荣昌盛，人民生活舒适”（斯迈尔斯：Lives，Vol.I，1862，p.448）。

人们曾惧怕运河将使饲养马的人和沿海货运船主破产。这两种担忧被证明是没有根据的。运河开辟了新的贸易地区，增加了对马匹和船只的需要。

布林德利在晚年成为公认的运河工程大权威。他始终参与开凿运河的实践，一直工作到五十五岁死去。

这个国家很快就为纵横交错的运河系统所覆盖。可是，这些后来兴修的运河有的在长度和规模上超过了布林德利运河，但并没有引入什么新的原理。特尔福德的运河工作的意义，在于他采用位于高高圬工墩上的铸铁槽，在那里埃尔斯米尔运河从赛西尔陶桥穿越迪伊河（图258）；还在于给奇尔克的导水道采用铸铁底和圬工侧壁。

运河的兴旺是持久的，同时也吸引了大批勘探者，激发人们发明大量装置，而要不是运河系统的扩展受到铁路发展的抑制，这些装置本来都会奏效。运河在山地拓展的主要困难在于，过船闸时需要花费时间和浪费水。为了克服这一困难，一位改行当工程师的美国艺术家罗伯特·富尔顿（1765—1815）于1794 年取得了运河提升装置的英国专利权。驳船驶进一条终止于一个“蓄水池”的隧道，蓄水池两端均装设水密的门。两个这种蓄水池用链条悬吊，以便可以在一个竖井中升高一个水池而降低另一个。这样，在把一条船从低水位传送到高水位时，仅仅耗费为使这系统失去平衡所需要的水。

在隧道过分长的地方，富尔顿建议利用斜面，像威廉·雷诺兹于1792年在凯特利尝试的那样。1796 年，富尔顿发表他的《论运河航行的改良》（Treatise on the Improvement of Canal Navigation）。他在书中倡言，采用由小运河组成的、不用船闸的内叉网络，作为内陆交通的一般系统。无论在英国、法国还是在他的祖国美国，富尔顿都没有成功实现这个方案。但是，他因这一倡言而同斯坦厄普勋爵通信，后者正在考虑在计划中的布德运河中应用提升装置。这一倡言还导致富尔顿把兴趣转向注意轮船航行。

在水过分缺乏，或者天然困难很大的地方，人们发现，为了经济地使用运河，采用短的铁路支线比运用像富尔顿所倡言的提升装置和斜面为好。当蒸汽动力运用于这些铁路时，它们很快就不再扶助运河，而开始扼杀运河。然而，这发展已属于十九世纪的历史。