آسانسورهای آبی حیرت‌انگیز کانال پاناما چطور کشتی‌های غول‌پیکر را جابه‌جا می‌کنند؟

اگر دریانوردی را رگ‌های اقتصاد جهانی بدانیم، کانال پاناما بی‌شک یکی از شریان‌های حیاتی آن است؛ آبراهی مصنوعی به طول ۸۲ کیلومتر که میان دو اقیانوس اطلس و آرام پلی استراتژیک می‌سازد.

هر سال بیش از ۱۵ هزار کشتی از این گذرگاه عبور می‌کنند و با کوتاه‌کردن مسیر میان دو سوی قاره آمریکا، میلیاردها دلار در زمان و سوخت صرفه‌جویی می‌شود. بدون وجود این کانال، کشتی‌ها باید مسافتی ۱۳ هزارکیلومتری را به‌دور دماغه هورن در جنوبی‌ترین نقطه قاره طی می‌کردند.

اما آنچه این عبور عظیم را ممکن می‌سازد، تنها یک شیار مستقیم میان دو اقیانوس نیست. این معبر آبی باید بر دو مانع طبیعی غلبه می‌کرد: نخست، اختلاف ارتفاع میان سطح اقیانوس اطلس و اقیانوس آرام و دوم، ناهمواری‌های داخلی پاناما که بخش‌هایی از آن بالاتر از سطح دریا قرار دارد.

همین ویژگی‌های جغرافیایی به خلق سازوکاری بی‌نظیر از مهندسی قرن بیستم منجر شد: قفل‌های کانال پاناما. این قفل‌ها که نقشی شبیه آسانسورهای آبی عظیم‌الجثه دارند، کشتی‌هایی با وزن هزاران تن را بالا می‌کشند یا پایین می‌آورند تا بر اختلاف ۲۶ متری ارتفاع دو سوی کانال غلبه کنند.

تایم‌لپس عبور یک کشتی از آب‌بندهای کانال پاناما، از اقیانوس اطلس به اقیانوس آرام

قفل‌های پاناما از یک قرن پیش بی‌وقفه کار می‌کنند و در این مدت با پیشرفت فناوری، بزرگ‌تر شدن کشتی‌ها و افزایش تقاضای جهانی همگام شده‌اند، بی‌آنکه از نفس بیفتند. با ما همراه باشید تا مروری کنیم بر مراحل یکی از نوآورانه‌ترین مگاپروژه‌های جهان که حالا گره‌گاهی کلیدی در بازرگانی جهانی‌ به‌شمار می‌رود.

سال ۱۵۱۳، کاشف اسپانیایی، واسکو نونیز دو بالبوآ، زمانی که برای نخستین‌بار چشمش به آب‌های آرام در آن‌سوی خشکی افتاد، دریافت که تنها یک نوار باریک از خاک، دو اقیانوس عظیم را از هم جدا می‌کند.

او این کشف را به پادشاه چارلز اول اسپانیا گزارش کرد و پادشاه نیز فرمان داد تا امکان حفر گذرگاهی میان این دو دریا بررسی شود. اما شرایط سخت اقلیمی و محدودیت‌های فناوری، این رؤیا را تا قرن‌ها در حد یک آرزو باقی گذاشت.

در اواخر قرن نوزدهم، فرانسوی‌ها نخستین کسانی بودند که جدی‌ترین گام را برای تحقق این رؤیا برداشتند. در رأس این تلاش‌ها، فردیناند دو لسپس، دیپلمات و مهندس نام‌آشنای فرانسوی قرار داشت؛ کسی که با موفقیت در ساخت کانال سوئز، آوازه‌ای جهانی یافته بود. او در سال ۱۸۸۱ پروژه ساخت کانال پاناما را آغاز کرد، با این تصور که می‌تواند همان مدل موفق را تکرار کند.

اما پاناما شباهتی به مصر نداشت: زمین کوهستانی، جنگل‌های انبوه، باران‌های بی‌پایان، رانش زمین‌های مرگبار و بیماری‌های گرمسیری چون مالاریا و تب زرد، همگی علیه پروژه متحد شدند. آدولف گودین دو لپینای، مهندس ارشد پروژه، با ناامیدی نوشته بود: «حجم آب بسیار زیاد است، سنگ‌ها بیش از اندازه سخت، زمین پر از تپه و هوا کشنده. این کشور واقعاً سمی است.»

شکست تلخ این مأموریت به «رسوایی پاناما» شهرت یافت و حتی به محاکمه فردیناند و پسرش شارل دو لسپس به اتهام سوءمدیریت و کلاهبرداری منجر شد.

مهدی زارع سریزدی

مهندسی بی‌نهایت: کانال پاناما، آبراه حیاتی اقیانوس اطلس و آرام

مطالعه '25

با خروج فرانسوی‌ها، ایالات متحده فرصت را غنیمت شمرد. ۱۹ ژوئن ۱۹۰۲، سنای آمریکا به طرح ساخت کانالی از مسیر پاناما رأی مثبت داد و در سال ۱۹۰۴ پروژه رسماً به دست آمریکایی‌ها سپرده شد. کمیسیون کانال (ICC) برای مدیریت عملیات شکل گرفت و حاکمیت منطقه کانال نیز به ایالات متحده واگذار شد.

نخستین تصمیم کلیدی، بازنگری در طرح فرانسوی‌ها بود. مهندس ارشد آمریکایی جان فرانک استیونز، به این نتیجه رسید که ساخت کانالی در سطح دریا در شرایط جغرافیایی پاناما غیرممکن است. او پیشنهاد داد از سیستم قفل‌های آبی استفاده شود؛ ایده‌ای که بعدها اساس طراحی نهایی را شکل داد و اجرای آن کلید موفقیت پروژه شد.

سال ۱۹۰۷، پس از استعفای استیونز، رئیس‌جمهور تئودور روزولت سرهنگ ارتش، جورج واشنگتن گوتالز را به‌عنوان مهندس ارشد منصوب کرد؛ مردی که با دانش مهندسی از وست‌پوینت و تجربه‌ای فراوان در پروژه‌های عمرانی، به قلب پروژه جان تازه‌ای بخشید.

گوتالز مدیریت ساخت را به سه بخش تقسیم کرد: منطقه اقیانوس اطلس، بخش مرکزی، و منطقه اقیانوس آرام. این تقسیم‌بندی هوشمندانه، نظم و سرعت بی‌سابقه‌ای به عملیات عظیم کانال داد. در دوران او بود که طراحی قفل‌ها به مرحله اجرا رسید و رؤیای چندصدساله، سرانجام در سال ۱۹۱۴ به واقعیت تبدیل شد.

در طرح اولیه‌ی کانال پاناما، یک مجموعه قفل در دریاچه مصنوعی گاتون، یک مجموعه در پدرو میگل، و یک مجموعه دومرحله‌ای در تپه سوسا پیش‌بینی شده بود. اما در اواخر سال ۱۹۰۷ تصمیم گرفته شد که قفل‌های سوسا را به سمت داخل کشور و به منطقه‌ای به‌نام میرافلورس منتقل کنند.

دلیل اصلی این جابه‌جایی، فراهم بودن بستر مناسب‌تر برای ساخت‌وساز در محل جدید بود. همچنین، موقعیت میرافلورس در برابر حملات احتمالی از سمت دریا محافظت بهتری فراهم می‌کرد.

قفل گاتون شامل سه مرحله یا سه جفت محفظه است؛ در پدرو میگل یک مرحله وجود دارد و در میرافلورس دو مرحله. در مجموع، این‌ها شش جفت محفظه یعنی دوازده محفظه‌ی قفل را تشکیل می‌دهند. قفل‌های کانال پاناما، به‌عنوان شاهکاری از مهندسی سازه شناخته می‌شوند و جزو ویژگی‌های منحصربه‌فرد این آبراه هستند. در زمان ساخت، حجم، ابعاد و طراحی نوآورانه‌ی آن‌ها از هر سازه‌ی مشابهی که تاکنون وجود داشت فراتر بود و هنوز هم از آن‌ها به‌عنوان یکی از عجایب مهندسی جهان یاد می‌شود.

از زمانی که نخستین بتن‌ریزی در گاتون در تاریخ ۲۴ اوت ۱۹۰۹ آغاز شد، ساخت تمام قفل‌های کانال چهار سال زمان برد.

تا اواخر قرن نوزدهم، بتن در ساخت‌وسازها کاربرد زیادی نداشت و بیشتر برای کف‌سازی و زیرزمین‌ها استفاده می‌شد. در آن زمان، علم بتن هنوز در مراحل ابتدایی خود قرار داشت و دانش مهندسان در زمینه‌هایی مانند نسبت دقیق آب به سیمان و شن، اندازه دانه‌های سنگ‌دانه، زمان‌بندی اختلاط و روش‌های انتقال بتن به محل اجرا، هنوز کامل نشده بود.

کار با بتن در پروژه‌ی کانال پاناما، چالشی بی‌سابقه محسوب می‌شد. در واقع، تا زمان ساخت سد بولدر (Boulder Dam) در دهه‌ی ۱۹۳۰، هیچ پروژه‌ای از نظر حجم بتن‌ریزی با پاناما قابل‌مقایسه نبود. بااین‌حال خروجی پروژه حتی از برآوردها هم بهتر عمل می‌کرد.

پس از گذشت بیش از ۸۰ سال بهره‌برداری، بتن به‌کاررفته در قفل‌ها و سرریزهای کانال پاناما همچنان در شرایط تقریباً بی‌نقصی قرار دارد و همین دوام بالا، به‌زعم مهندسان امروزی، یکی از شگفت‌انگیزترین جنبه‌های کل پروژه به‌حساب می‌آید.

در سمت اقیانوس آرام، سنگ‌ها از تپه‌ی آنکون (Ancon Hill) استخراج و خرد می‌شدند، و ماسه از پونتا چامه (Punta Chame) در خلیج پاناما به‌دست می‌آمد.

در این میان عمده‌ی طراحی و مهندسی قفل‌ها با درایت و مدیریت سه نفر پیش رفت: سرهنگ دوم هری هاجز ، ادوارد شیلدهاور، و هنری گولدمارک:

هاجز، افسر ارتش و دستیار بی‌بدیل ژنرال گوتالس (Goethals)، مسئولیت کامل طراحی و ساخت دروازه‌های قفل‌ها را بر عهده داشت؛ کاری که شاید بتوان آن را سخت‌ترین مسئولیت فنی کل پروژه دانست. گوتالس بعدها گفته بود: «بدون هاجز، ساخت کانال ممکن نبود.» شیلدهاور مهندس برق بود، و گولدمارک طراحی دروازه‌های قفل را بر عهده داشت.

بی‌تردید، عامل کلیدی در کل پروژه‌ی کانال، چه در گذشته و چه امروز، آب است.

آب کشتی‌ها را تا ارتفاع ۲۵٫۹ متر بالاتر از سطح دریا بلند می‌کند تا آن‌ها بتوانند از دریاچه گاتون عبور کنند، از روی برآمدگی قاره‌ای رد شوند و دوباره در سوی دیگر به سطح دریا بازگردند. آب همچنین برای تولید برق استفاده می‌شود؛ برقی که موتورهای الکتریکی را به حرکت درمی‌آورد تا دروازه‌ها و شیرها را باز و بسته کند، و همچنین لکوموتیوهای قفل را به حرکت درآورد.

نکته‌ی جالب اینکه در کانال پاناما هیچ پمپی استفاده نمی‌شود و تمام این فرآیند صرفاً با نیروی گرانش انجام می‌گیرد. آب از طریق تونل‌های عظیمی که در داخل دیوارهای میانی و کناری قفل تعبیه شده‌اند، جریان می‌یابد: این تونل‌ها (که به آن‌ها کالورت می‌گویند) حدود ۵٫۴۹ متر قطر دارند و در جهت طولی قفل امتداد یافته‌اند.

این تعداد زیاد خروجی باعث می‌شود آب به‌صورت یکنواخت در سراسر کف محفظه پخش شود و از ایجاد تلاطم شدید جلوگیری کند.

• برای پر کردن یک قفل: شیرهای اصلی در انتهای پایین محفظه بسته می‌شوند، درحالی‌که شیرهای بالا باز هستند. در این حالت، آب از دریاچه به درون کالورت‌های اصلی جریان می‌یابد، سپس وارد کالورت‌های فرعی می‌شود و از طریق روزنه‌ها، از کف به داخل محفظه بالا می‌آید.
• برای تخلیه آب: شیرهای بالا بسته و شیرهای پایین باز می‌شوند، تا آب دوباره از کف محفظه بیرون رود.

مشخصات قفل‌های اصلی:

دروازه‌های قفل؛ یا به‌اصطلاح مهندسی، «دروازه‌های مورب» (Miter Gates) چشمگیرترین اجزای متحرک کانال پاناما هستند و مثل درهای دوتایی بزرگ در زاویه‌ای باز (V شکل) باز و بسته می‌شوند؛ شبیه درهای دولنگه‌ی عظیم قلعه‌ها، اما با ابعاد و فشارهایی بسیار فراتر از تصور.

وقتی دروازه‌ها باز می‌شوند، کشتی به داخل محفظه‌ی قفل می‌رود و با بسته شدن درها، محفظه آب‌گیری یا تخلیه می‌شود تا کشتی بالا یا پایین برود.

ساختار پایینی‌ دروازه‌ها توخالی و آب‌بندی‌شده است و همین ویژگی باعث می‌شود در آب شناور بمانند؛ در نتیجه فشار وارد بر لولاهایشان کاهش می‌یابد و حرکتشان آسان‌تر می‌شود.

تمامی لنگه‌های این دروازه‌ها حدود ۲۰ متر عرض و بیش از ۲ متر ضخامت دارند، اما ارتفاع آن‌ها بسته به موقعیت نصب متفاوت است؛ از ۱۴ متر در بعضی نقاط تا ۲۵ متر در بلندترین قسمت‌ها. برای مثال دروازه‌های محفظه‌ی پایینی قفل میرافلورس بلندترین دروازه‌ها به شمار می‌روند، زیرا دامنه‌ی جزرومد اقیانوس آرام در این منطقه بسیار زیاد است.

مکانیزم ساده اما نیرومند باز و بسته‌شدن دروازه‌ها توسط ادوارد شیلدهاور طراحی شد، بدون اینکه هیچ نمونه‌ی قبلی برای الهام‌گرفتن وجود داشته باشد. او باید از صفر، سیستمی طراحی می‌کرد که هم دقیق، هم قابل‌اعتماد و هم در برابر فشار عظیم آب مقاوم باشد.

جزئیات مکانیزم عملکرد درها:

• هر لنگه‌ی دروازه به یک بازوی فولادی که «strut» نامیده می‌شود؛ متصل است.
• بازو به یک چرخ عظیم افقی به قطر ۶ متر که داخل دیوار قفل نصب شده، وصل می‌شود.
• این چرخ که به آن «چرخ گاوی» یا bull wheel هم می‌گویند به یک موتور الکتریکی متصل است.
•  در زمان باز و بسته‌شدن دروازه، ترکیب حرکت این چرخ و بازو دقیقاً مثل حرکت چرخ و شاتون در لوکوموتیوهای قطار عمل می‌کند.

دروازه‌ها باید با حداقل انرژی باز و بسته شوند و درعین‌حال بتوانند فشار وحشیانه‌ی ستون‌های آب را تحمل کنند، بدون اینکه از جای درآیند یا حتی جابه‌جا شوند.

در مجموعه قفل‌های میرافلورس، هر محفظه‌ی قفل (به‌جز محفظه‌های پایینی) یک مجموعه دروازه‌ی میانی را هم شامل می‌شود.

دروازه‌های میانی با هدف صرفه‌جویی در مصرف آب طراحی شدند؛ به‌این‌ترتیب که اگر کشتی عبورکننده از نوع کشتی غول‌پیکر «پاناماکس» نباشد، می‌توان تنها بخشی از محفظه را (مثلاً ۱۸۰ متر) پر کرد و نیاز به پر کردن کل طول محفظه نیست.

یکی از این اقدامات، استفاده از دروازه‌های دوتایی در نقاط حساس بود: در این نقاط، یک دروازه‌ی اصلی فعال و یک دروازه‌ی پشتیبان (نگهبان) در جلوی کشتی قرار می‌گرفتند. این تدبیر در مناطقی به کار می‌رفت که آسیب‌دیدن دروازه، می‌توانست دو سطح متفاوت آب را به هم متصل کند، یعنی در انتهای بالا و پایین قفل فوقانی در هر مسیر عبور و همچنین در هر دو سوی قفل تک‌مرحله‌ای پدرو میگل.

به‌علاوه برای محافظت بیشتر از دروازه‌های پشتیبان، زنجیرهای آهنی ضربه‌گیر (Fender Chains) نصب شده بود که بین دیواره‌های قفل کشیده می‌شدند.

زنجیرها تنها زمانی پایین کشیده می‌شدند که کشتی در موقعیت صحیح قرار داشت و تحت کنترل لکوموتیوهای یدک‌کش بود. هدف این بود که اگر کشتی از کنترل خارج می‌شد و با زنجیر برخورد می‌کرد، مکانیسم رهایش خودکار، زنجیر را به‌آرامی آزاد می‌کرد تا سرعت کشتی کم شود و خسارت به حداقل برسد.

با این حال هیئت‌مدیر ه‌کانال به‌دلیل هزینه‌ی زیاد نگهداری این زنجیرها و احتمل پایین عملیاتی بودنشان، تصمیم گرفت آن‌ها را حذف کند.

مجموعه‌ای از تیرهای فلزی به‌صورت آبشاری پایین می‌آمدند و همچون یک سطح شیب‌دار، صفحات بزرگ فولادی را یکی‌یکی به داخل آب می‌انداختند تا در نهایت مسیر قفل را کاملاً سد کنند.

هرچند این سدها هیچ‌گاه مورد استفاده‌ی عملی قرار نگرفتند، اما تا اواسط دهه‌ی ۱۹۵۰ در محل باقی ماندند، تا اینکه بالاخره جمع‌آوری شدند.

در دوران ساخت کانال، تمام تجهیزات سنگین از جمله کابل‌برها، جرثقیل‌ها، سنگ‌شکن‌ها و میکسرهای سیمان با انرژی الکتریکی کار می‌کردند. در دهه‌ی اول قرن بیستم، بهره‌گیری از یک کانال کاملاً الکتریکی نوآوری بزرگی به شمار می‌رفت.

برای کارکرد قفل‌ها هم حدود ۱۵۰۰ موتور الکتریکی لازم بود، چون تمام سیستم‌های کنترلی برقی بودند.

شرکت جنرال‌الکتریک (General Electric) حدود نیمی از تجهیزات الکتریکی موردنیاز دوران ساخت را تولید کرد و تقریباً تمام موتورهای دائمی، رله‌ها، کلیدها، سیم‌کشی‌ها و تجهیزات تولید برق کانال را ساخت. در مقابل ادوارد شیلدهاور طراحی سیستم لکوموتیوهای یدک‌کش الکتریکی را برعهده داشت که قرار بود کنترل کامل حرکت کشتی‌ها در هنگام عبور از قفل‌ها را تضمین کند.

این لوکوموتیوها با سرعتی در حدود ۳٫۲ کیلومتر بر ساعت روی ریل‌هایی که روی دیوارهای قفل نصب شده بودند حرکت می‌کردند و درعین‌حال باید طوری طراحی می‌شدند که از شیب ۴۵ درجه‌ی بین محفظه‌های قفل نیز عبور کنند. لوکوموتیوها در شهر اسکنکتدی (Schenectady) ایالت نیویورک ساخته شدند و هزینه‌ی ساخت هر دستگاه ۱۳ هزار دلار بود.

شیلدهاور همچنین مفهوم اولیه‌ی سیستم کنترل قفل‌ها را طراحی کرد، هرچند توسعه‌ی کامل آن با همکاری شرکت جنرال‌الکتریک صورت گرفت: تمام عملیات قفل‌ها از طریق یک اتاق کنترل مرکزی که در دیوار میانی محفظه‌ی بالایی قفل ساخته شده بود، انجام می‌شد.

در اتاق کنترل، اپراتور چشم‌اندازی بدون مانع به کل مسیر قفل داشت و از طریق یک پنل کنترل هوشمند و ابتکاری می‌توانست تمامی عملیات عبور کشتی را هدایت کند؛ البته به‌جز حرکت لکوموتیوهای یدک‌کش که به‌صورت جداگانه کنترل می‌شدند.

پنل کنترل، در واقع یک مدل کاربردی و فیزیکی از قفل‌ها است، به‌اندازه‌ی ارتفاع کمر، که نمایی کوچک‌شده اما کاملاً عملیاتی از کل سامانه را ارائه می‌دهد. هر اتفاقی که در قفل واقعی رخ می‌دهد، دقیقاً به‌صورت هم‌زمان روی این پنل نیز بازتاب می‌یابد.

کلیدهای مربوط به باز و بسته‌کردن دروازه‌ها و سایر اجزای سامانه، دقیقاً در کنار تصویر مربوط به همان قسمت روی پنل قرار دارند. برای مثال اگر اپراتور بخواهد یک کشتی اقیانوس‌پیما را در یک محفظه بالا ببرد، تنها کافی است دسته‌ای فلزی و براق را با دست بچرخاند و بقیه‌ی فرآیند به‌صورت خودکار انجام می‌شود.

بدون این پنل، کنترل قفل‌ها از یک نقطه‌ی مرکزی اصلاً امکان‌پذیر نبود. جالب اینکه همین سیستم با کمترین تغییرات، بیش از هشتاد سال است که به‌خوبی کار می‌کند و هنوز هم عملکرد بی‌نقصی دارد.

قفل‌های سمت اقیانوس آرام زودتر از بقیه به پایان رسیدند: قفل تک‌مرحله‌ای پدرو میگل در سال ۱۹۱۱ آماده شد و قفل‌های میرافلورس در ماه می ۱۹۱۳ تکمیل شدند.

۲۰ می ۱۹۱۳، دو بیل مکانیکی با شماره‌های ۲۲۲ و ۲۳۰ که مدتی طولانی در حال نزدیک شدن به یکدیگر بودند، بالاخره در عمق کانال در برش کولبرا به هم رسیدند: در ارتفاع ۴۰ فوت بالاتر از سطح دریا، این برش عظیم به عمق نهایی خود در دوران ساخت رسید.

دروازه‌های نگهبان در گاتون نیز در هفته‌ی دوم ژوئن ۱۹۱۳ با موفقیت کامل عمل کردند. ۲۷ ژوئن، آخرین دروازه‌ی سرریز سد گاتون بسته شد و با آن، سطح دریاچه به ارتفاع نهایی خود رسید. ۲۶ سپتامبر ۱۹۱۳، یدک‌کش دریایی Gatun که در ورودی سمت اقیانوس اطلس فعالیت می‌کرد و معمولاً بارج‌ها را می‌کشید، افتخار نخستین عبور آزمایشی از قفل‌های گاتون را به دست آورد.

انگار سرنوشت می‌خواست سیستم را بیشتر آزمایش کند؛ چون درست در ۳۰ سپتامبر ۱۹۱۳، زلزله‌ای شدید منطقه را لرزاند. سوزن‌های لرزه‌نگار در آنکون از شدت لرزش از صفحه خارج شدند. در حالی‌که در مناطق داخلی رانش زمین رخ داد و دیوار برخی ساختمان‌های پاناما سیتی ترک برداشت، دکتر گورگاس به واشنگتن گزارش داد که: «هیچ‌گونه آسیبی به هیچ بخشی از کانال وارد نشده است.»

در همان هفته، شش لوله‌ی بزرگ در سد خاکی گامبوا شروع به پر کردن آب در برش کولبرا کردند.

و بالاخره، ۱۰ اکتبر ۱۹۱۳، رئیس‌جمهور وودرو ویلسون از واشنگتن، دکمه‌ای را فشار داد که از طریق تلگراف، سیگنالش از واشنگتن به نیویورک، از آنجا به گالوستون، و سپس به پاناما رسید و با فعال شدن آن فرمان، مرکز سد منفجر شد، آب به‌طور کامل برش را پر کرد، و مسیر نهایی به دریاچه‌ی گاتون متصل شد.

پیش از طرح توسعه‌ی کانال که در سال ۲۰۱۶ به پایان رسید، این مسیر فقط شامل دو خط تردد با دو مجموعه قفل در دو سوی کانال بود. اما پس از توسعه، یک مسیر سوم نیز به این سیستم اضافه شد که ورود کشتی‌های بزرگ‌تر را ممکن ساخت:

کشتی‌های نسل جدید با نام New Panamax شناخته می‌شوند و می‌توانند تا ۳۶۶ متر طول، ۴۹ متر عرض (beam) و ۱۵٫۲ متر عمق (draft) داشته باشند.

ارتفاعی که هر مجموعه از قفل‌ها می‌توانند یک کشتی را بالا یا پایین ببرند:

• قفل‌های گاتون: ۲۶ متر
• قفل پدرو میگل: ۱۶٫۵ متر
• قفل‌های میرا فلورِس: بسته به جزر و مد، بین ۱۹٫۵ تا ۱۳ متر

دروازه‌ها فقط زمانی باز می‌شوند که سطح آب در هر دو سمت آن کاملاً برابر باشد. همچنین در انتهای هر قفل، زنجیری محافظ با وزن بیش از ۱۳ هزار کیلوگرم وجود دارد که مانع برخورد کشتی با دروازه‌ها پیش از باز شدن آن‌ها می‌شود.

کل فرآیند سامانه‌ی قفل‌ها به‌صورت الکتریکی کنترل می‌شود. اتاق کنترل که روی دیوار مرکزی بخش فوقانی قفل‌ها قرار دارد، وظیفه مدیریت عملیات را برعهده دارد.

کل فرآیند عملکرد سامانه‌ی قفل‌های آبی کانال پاناما را می‌توان در چند مرحله خلاصه کرد:

• کشتی به سمت حوضچه‌ی پایین‌تر قفل‌ها حرکت می‌کند
• دریچه‌ی حوضچه‌ی اول باز می‌شود و آب با نیروی گرانش از حوضچه‌ی بالاتر به حوضچه‌ی پایین‌تر جاری می‌شود، تا سطح آب با سطح دریا برابر شود
• دروازه‌ی قفل باز و کشتی وارد حوضچه می‌شود؛ سپس دروازه پشت سر آن بسته می‌شود
• دریچه‌ی حوضچه‌ی بعدی باز می‌شود و سطح آب در حوضچه‌ی نخست بالا می‌رود تا با سطح حوضچه‌ی دوم برابر شود؛
• دروازه‌ی بین دو حوضچه باز می‌شود و کشتی به حوضچه‌ی بعدی می‌رود
• پس از برابر شدن دوباره‌ی سطح آب، کشتی از قفل خارج شده و وارد مسیر ۷۷ کیلومتری کانال می‌شود

در انتهای دیگر کانال، همین روند با ترتیبی معکوس صورت می‌گیرد تا کشتی به سطح دریا بازگردد.

اگر کشتی از سمت اقیانوس اطلس وارد کانال شود و در جهت جنوب شرقی حرکت کند، ابتدا وارد حوضچه‌ی نخست قفل‌های گاتون خواهد شد. این حوضچه در سطح دریا است.

بعد از ورود کشتی به این حوضچه، دروازه‌های ضدآب توسط مسئول قفل (lock-master) بسته می‌شود. سپس آب از طریق دریچه‌ای، از حوضچه‌ی دوم که ۲۸ فوت بالاتر از سطح دریا قرار دارد به داخل حوضچه‌ی اول می‌ریزد.

این آب از طریق لوله‌های زیرزمینی وارد حوضچه‌ی اول می‌شود تا زمانی که سطح آب در هر دو حوضچه برابر گردد.

وقتی که سطح آب در دو حوضچه برابر شد، جریان آب از مجراهای ورودی متوقف می‌شود. سپس، دریچه‌ها بسته می‌شوند و دروازه‌ی ضدآب میان حوضچه‌ی اول و دوم باز می‌شود. در این مرحله، کشتی وارد حوضچه‌ی دوم می‌شود. همین عملیات مجدداً بین حوضچه‌ی دوم و سوم تکرار می‌شود تا کشتی به سطح دریاچه‌ی گاتون برسد.

پس از بسته شدن آخرین دریچه و باز شدن دروازه‌ی نهایی، کشتی تا ارتفاع ۸۵ فوت از سطح دریا بالا آمده و می‌تواند مسیرش را به سوی اقیانوس آرام ادامه دهد.

فرآیند کاهش ارتفاع نیز دقیقاً به همین ترتیب، اما به‌صورت معکوس انجام می‌شود. در سوی اقیانوس آرام و در قفل پدرو میگوئل، وقتی کشتی وارد اولین حوضچه می‌شود، دروازه‌های ضدآب بسته می‌شوند و دریچه‌ها باز می‌گردند تا آب از حوضچه‌ی اول به حوضچه‌ی دوم (که سطحی پایین‌تر دارد) تخلیه شود.

وقتی سطح آب در هر دو حوضچه یکسان شد، دروازه باز می‌شود و کشتی می‌تواند به سمت گایارد کات (Gaillard Cut) حرکت کند و سپس به قفل‌های میرافلورس برسد، جایی که آخرین مرحله‌ی کاهش ارتفاع تا سطح دریا انجام می‌شود.

قفل‌های کانال پاناما از آغاز بهره‌برداری تا به امروز نمونه‌ی درخشانی از مهندسی اصولی، پایدار و بلندمدت به شمار می‌روند:

طراحی مکانیکی دقیق؛ استفاده از نیروی گرانش به‌جای سامانه‌های فعال پمپاژ و کنترل الکتریکی متمرکز، باعث شده‌اند این زیرساخت پس از یک قرن همچنان با نیاز حداقلی به اصلاحات اساسی به کار خود ادامه دهد.

پایداری بتن، جزئیات عملکرد دروازه‌ها و توزیع یکنواخت جریان در محفظه‌ها نیز گواه آن‌اند که این پروژه فراتر از نیازهای زمان خود طراحی شده است و نه‌تنها از نظر تاریخی، بلکه از لحاظ آموزش تحلیل سازه، سیالات و سیستم‌های کنترل هم سوژه‌ی الهام‌بخشی باقی می‌ماند.