提到苏格兰，你会想到什么呢？大多数人都会想到格子呢短裙（kilt）、风笛（bagpipe）、生命之水威士忌（whisky）这三绝。

世人印象中的苏格兰人

当然，还少不了很多电影的经典场景，一望无际、苍凉孤寂的高地荒原和似乎永远雾气笼罩、建筑气质阴郁的爱丁堡。

苏格兰高地

爱丁堡

对于喜欢扒各国运河的笔者来说，苏格兰可能不是一个值得细细研究运河的地方，但是有着强烈运河情结的苏格兰人总能给人惊喜。

苏格兰的位置

总体来说，苏格兰乃至整个联合王国的运河大都乏善可陈，追求窄小实用的特点，决定了其在运河史上很难留下华丽篇章，更不用提，因为时代的发展，这些狭窄运河们都已被废弃，大多用作旅游观光，供总爱念旧的英伦人缅怀曾经的黄金时代。

福尔柯克轮

但是，上图中的这个奇特建筑，相信很多人都在网络上见过，它就是大名鼎鼎的福尔柯克轮。而建筑最前方，那硕大的蓝底白字说明，无一不是在强烈述说着这是哪里，这是什么。巨大的Scottish Canals字符，小小的The Falkirk Wheel。是的，欢迎来到苏格兰运河·福尔柯克轮。话说，苏格兰人为了强调自己的存在感，也是用尽一切办法。正常思维下，作为建筑名称的The Falkirk Wheel（福尔柯克轮）不应该搞的大大的嘛？

福尔柯克轮

只能说，这样的操作，充分体现了苏格兰人的民族独立个性和对运河，特别是苏格兰运河的历史情结。

尼斯湖

因为福尔柯克轮的存在，原本不著名的苏格兰运河也为世人所知。请不要笑话，笔者听闻苏格兰的运河，一个是因为这个福尔柯克轮，另一个就是苏格兰北部那个著名的刀劈一般的断层—喀里多尼亚地峡，就是尼斯湖水怪出没的那个地峡，那里也有一条运河—喀里多尼亚运河，也叫金狮运河。

喀里多尼亚地峡

从苏格兰地形图其实就可以看出来，整个苏格兰地区多为丘陵、高地和山脉。

英国地形

按照地形从南往北依次是，切维厄特丘陵、中部低地、格兰扁山脉以及西北高地。切维厄特丘陵南部边缘，即是著名的哈德良长城，是苏格兰和英格兰边界的一部分。

北部格兰扁山脉，主峰本内维斯山，是全英国最高峰，海拔1343米。庞大的格兰扁山脉横贯东西，几乎从北海一直延伸到爱尔兰海。

中部低地

中部低地算是苏格兰的精华区，有克莱德河和福斯河等河谷，苏格兰第一大城市格拉斯哥和首府爱丁堡等大城市均位于中部低地，一东一西，扼守低地门户。

格拉斯哥

爱丁堡

因此，从整个苏格兰地形图就基本可以看出，苏格兰地区最适合修建运河的地点只有两处，一处是核心的中部低地，依托已有的河流修建沟通运河；另一处则是北部的喀里多尼亚地峡，利用地峡里一连串的自然湖泊和河流，挖掘新运河，打通东西水路。

苏格兰的运河开凿地区

而这两处人工运河，正是本文要探究的。

首先来看中部低地的运河。相较于南边兄弟英格兰，其核心区河网遍布，人工运河众多，将整个英格兰的大城市都连接成网络，物资能以极快的速度周转。

在第一次工业革命如火如荼开展之时，不断增长的商贸需求推动了世界性的运河热。

第一次工业革命也被称为煤铁革命，有煤有铁还有便利的水运，才能玩得起工业，伯明翰就是最好的例子。苏格兰人自然看着自己的地盘，也要想着挖运河，给重镇格拉斯哥运煤。

运煤而生—克莱德-福斯运河

克莱德与福斯运河修建于1773年，是世界上第一条人工修建的通海运河，在苏格兰东西海岸最窄处修建，沟通了西北走向的克莱德河和东南走向的福斯河。

运河东部出口

运河西部出口

由于格拉斯哥煤炭需求强劲，苏格兰东部和北部的煤炭得以通过这条运河直达格拉斯哥市区，苏格兰这座最大城市有了巨量的煤炭原料，在蒸汽时代如同做了火箭一般，经济迅速进入繁荣期。

现在的运河

看到西海岸大兄弟格拉斯哥凭借运河有如神助一般崛起，苏格兰首府爱丁堡表示很羡慕。尽管爱丁堡在苏格兰东海岸，但是煤炭这种大宗货物运输还是更偏爱与运河，毕竟运河风平浪静，受天气干扰小。

联合运河示意图

蒸汽时代没有煤炭，就如同当今世界没有石油一般，简直无法想象。爱丁堡为了拓宽自己的煤炭运输方式，遂于1818年开始修建联合运河，全称是爱丁堡和格拉斯哥联合运河，于1822年开通，流经区域是从克莱德-福斯运河上的小镇福尔柯克到爱丁堡，河道长度共计56公里。

联合运河大致轨迹

虽然联合运河开通了，但由于地势原因，联合运河高于克莱德-福斯运河约35米。直到上世纪30年代之前，这两条运河都是由11座船闸相连。每次船舶通过需要抽调约3500吨的水，才能确保船只被提升35米，如同坐升降电梯般拾级而上，并且这样的工序通常都要花费一整天的时间，效率非常低下。

多级船闸

我国三峡的五级大型船闸

而在19世纪40年代，也就是联合运河开通不到20年，高效准时的铁路运输时代到来了，这对于联合运河这样效率低下的运输方式是致命打击，造成其运输地位大大下降，船只几乎不再从这里去往爱丁堡。

火车诞生

苏格兰在苦苦支撑这条运河数十年之后，在1933年无奈终结了运河运输服务，并于1965年，正式关闭联合运河，而年久失修的运河也遭废弃。

现今运河情况

两条运河虽然交汇在福尔柯克，但几乎没有实际意义。

但是念旧而自豪的苏格兰人显然无法忘却这段激情燃烧的黄金时代，在运河被关闭30多年后，越来越多的当地人意识到运河的历史和文化价值，于是开始致力于修复运河。

在有识之士的推动下，苏格兰于20世纪90年代开始了运河的疏通修复工作。1994年，著名的「千禧年连接计划」（The Millennium Link）实施。在英国各界和欧盟的资金支持下，经过8年的修整，联合运河于2002年5月重新开放。在开放当日，当时的英国女王伊丽莎白二世亲自为福尔柯克轮的建成剪彩。

福尔柯克镇

作为这个连接计划的重要组成部分，全新设计的福尔柯克轮投入使用，这是世界上第一个，也是目前唯一一个旋转升船机，被评为21世纪工程的一大奇观。

福尔柯克轮工程

工程主设计师凯尔特拆除了原先的11座船闸，重新疏通了联合运河，并在原船闸的位置修建了高架桥和著名的福尔柯克轮，整个工程耗资7800万英镑。

福尔柯克轮

福尔柯克轮是一个直径为35米的圆形轮的一部分，轮子两端以苏格兰人老祖宗凯尔特人（Celtic）的战斧为设计元素。

福尔柯克轮结构

可以看到，整个轮主要的是5个外齿齿轮。中央黄色的主齿轮中心直径为8米，固定在运河高架桥上，与中央主齿轮啮合的2个红色小齿轮用来传递力矩至两端的蓝色工作齿轮，蓝色齿轮直径8米，齿轮开洞内安装了长度为25米的水槽，每个水槽的本体质量大约为50吨，水槽所容纳的水和船舶的质量大约为250吨，因此整个轮的每侧质量大约为300吨。

福尔柯克轮

当福尔柯克轮旋转至垂直位置时，其上侧的水槽正好与上游的引航渡槽在同一水平面，其下侧的开洞（水槽）正好与下游的引航水池在同一水平面，上下游的船舶可以分别从联合运河或克莱德-福斯运河驶入相应的水槽。

福尔柯克轮

福尔柯克轮运行时，其中心轴与中心的大齿轮是同心的。

齿轮组

而中心轴的驱动是靠其内部直径为4米的内齿轮来实现的，这个内齿轮内部又有10个小型外齿轮，10个小齿轮分别由10部液压马达驱动，并通过内外齿轮的啮合，使直径为4米的内齿轮旋转，带动中心轴的转动，并实现整个 福尔柯克轮的转动。

福尔柯克轮示意

可以说，其工作的物理原理非常简单，利用阿基米德定律来实现两侧行船水槽运行的转矩平衡。即排出的水的质量等同于船舶的质量，由于重力加速度一定，因此水槽的重力保持不变。下侧的水槽因为船舶的驶入，其向下游的引航水池排水，排出的水的质量也等同于船舶的质量，水槽的重力也保持不变。

当然，工程上要简洁高效的实现这个原理还是有难度的，敢这样想并艺术性得付诸实践，必须对主设计师凯尔特点赞。

水槽底部的车轮

福尔柯克轮两侧行船水槽的底部装有车轮，可以在其开洞内部沿着光滑的导轨滑动，而且由于开洞和两侧的大型外齿齿轮同心，整个结构对称，两侧的大齿轮同步自转。因此在福尔柯克轮转动过程中，两个水槽始终能保持与地面的平行。

上方的运河渡槽桥

福尔柯克轮每旋转半圈（180°）仅需5分钟，加上船舶驶入驶出的时间，一般15分钟即可实现船舶通过35米落差的两条运河，而这一过程仅仅耗能5.4MJ，相当于16L水从20℃烧到沸腾所需的能量。相较于之前11级船闸的耗时耗能，这座福尔柯克轮省时节能，处处体现了当代的环保理念和人文情怀与工程技术的完美结合。

苏格兰人纪念运河拖船的马匹

自2007年起，福尔柯克轮作为纪念苏格兰的工程成就，成为苏格兰皇家银行发行的新版50英镑纸钞的正面图像，也把英国从第一次工业革命时代一路走来的历史印记，牢牢记录下来。

50英镑的福尔柯克轮图案

在苏格兰北部的喀里多尼亚地峡中，有一连串的因地质运动形成的天然湖泊和峡谷，这为修建运河提供了非常好的自然条件。

从苏格兰西岸的洛恩湾到东岸的马里湾，全长100公里，其中分布着3个大型湖泊，自西向东分别是洛奇湖、奥伊奇湖和最为著名的尼斯湖。

尼斯湖

在苏格兰语系里对湖、峡谷是有单独专有名词的，比如峡谷叫coe，而湖就叫loch，所以尼斯湖是Loch Ness。

苏格兰风光

尼斯湖以水怪传说闻名于世，尽管水怪可能并不存在，但这个湖本身就比较奇特。尼斯湖湖泊形状狭长，湖面海拔15.8米，它是英国面积第四大、第二深的湖泊，平均深度200米，最深处达298米。由于浮藻和泥炭的存在，湖水能见度很低。

尼斯湖

厄克特城堡遗址坐落在尼斯湖南岸一座突出深入湖中的小山上，这些断壁残垣整体观感上充满了沧桑神秘感。

厄克特城堡

话题再回到金狮运河，这条运河的勘测与一位知名任务有关，他就是詹姆斯·瓦特，改良了蒸汽机的那位大神。

詹姆斯·瓦特

瓦特在格拉斯哥大学里研究蒸汽机，迫于经费限制，被迫去当了运河勘测工程师。

1773年，瓦特受政府委托，去勘测一条能够穿越大不列颠岛的运河线路。瓦特经过长达8年的艰辛勘测，终于在苏格兰北部的喀里多尼亚地峡（莫尔峡谷）发现了这条绝佳的运河线路，并制定好了开凿方案，随后瓦特挥一挥衣袖又去伯明翰继续研发蒸汽机去了。

这条线路确实有利于运河开凿，长达100多公里的峡谷，除去自然湖泊，实际需要开凿的仅需30公里。

尼斯河和金狮运河

只是所有参与运河建造的人都没有想到，原先设想容易的运河从勘测到完全竣工竟然花了74年，运河于1822年通航，直到1847年才完成全部工程，峡谷里起伏的地形和复杂的气象条件是出乎建造者意料之外的。

船闸

金狮运河全程图

整个金狮运河工程包括人工运河35公里，水闸29个，最多的地方接连设置了9级船闸，工程相当浩大，也就是当时国力如日中天的联合王国能够承担得起。

9级船闸

但是，更出乎建设者们意料之外的是，这座耗资耗时巨大的工程，并没有起到它相应的 巨大作用。随着全球贸易的开展，船舶吨位越来越大，以往从金狮运河中穿行的船只，都改成了大型远洋船舶，进而改道从苏格兰北部海域绕行，于是这条英国人看来牛破天际的大运河迅速被荒废，现在仅仅作为旅游观光、垂钓之用。真是时也命也，当然，这条运河的存在向世人展示了当年联合王国雄厚的实力，今天的英国人依然傲视还是有其历史基础的。

厄克特城堡风光

厄克特城堡风光