運河

長距離運河

運河には河川湖沼を連絡する内陸運河と海洋間あるいは海洋と内陸水路とを連絡する海路運河がある。半島を横断する運河としてキール運河、地峡（陸の狭窄部）を横断する運河としてスエズ運河やパナマ運河がある。海路運河のうち国際条約で原則として自由航行が認められている運河は国際運河と呼ばれる。また、内陸運河には河川間を結び水路網を広げるものと、河川に並行して、または河川の通航困難な場所をバイパスして走り、既存の河川水運を改善するものの2つの種類が存在する。また、海をつなぐものや内陸を走るもののほかに、海岸線に沿って走る沿岸運河も存在する。このような運河が建設されたのは、沿岸近くは風向きが変わりやすく海流や地形が複雑なうえ河口から流れ込む水流の影響もあり、船舶の航行が困難な海域であるため、そこを通らず内水面のみで沿岸域をつなぐためである。こうした沿岸運河は、海岸砂州と陸地の間に広がっている細長い水域を利用して建設されることも多い。アメリカのメキシコ湾岸と大西洋岸には、海峡や湾などを運河でつなぎ、外洋に出ることなく沿岸部を航行することができる沿岸内水路がそれぞれ整備されている。マダガスカル東部のインド洋沿岸には、パンガラン運河と呼ばれる全長700㎞に及ぶ潟湖を利用した運河が続いており、輸送や観光に利用されている。
ヨーロッパでは各地に運河が張り巡らされており、大切な交通手段として利用されるとともに、人気のあるレジャーのひとつともなっている。運河をめぐるヨーロッパ各国の概況だが、フランスでは運河を回るだけでほぼ一周することができるとされる。一方、イギリスにも多数の運河が存在するが、これらは産業革命時代に馬車に代わる大量輸送手段として盛んに建設された（運河時代）もので、陶器メーカーのウェッジウッドが馬車輸送による陶器の破損を避けるために製品輸送用の運河を造った例などが有名である。イギリスの運河は幅の狭いものが多かったため、用いる舟はナロウボートと呼ばれる独特の小さな船を用いることが多かった。現代史においては、ドイツでは東西に分裂していた時代、西ドイツの航空機が東ドイツ領に囲まれた飛び地である西ベルリンに到達することが容易ではなかった状況などから、西側からの生活物資の大半がハノーファーから運河で運ばれ、貴重な物流網を成していた。

都市運河その他

上記のような遠隔地間を結ぶ運河のほか、海岸や河川沿いに位置する都市の多くは市内に運河を建設しており、交通や物資輸送に大きな役割を果たしていた。網の目のように市内に運河を張り巡らせている都市も多く、なかでもヴェネツィアやアムステルダムなどは運河網がとくに発達していた。こうした都市運河は工業化の進展とともに鉄道や道路輸送にとってかわられることが多く、埋め立てられたり運河としての役目を終えたところが少なくないが、先述のヴェネツィアやアムステルダムなどいくつかの都市においては現在でもその運河網が現存し活用されている。日本においても江戸や大坂をはじめとして多くの都市に掘割などの運河網が張り巡らされていたが、明治以後陸上交通に重心が移行するに従い多くが埋め立てられた。
このほか、運河は干拓にも利用されることがある。オランダにおいては11世紀ごろから泥炭地の干拓が進むが、これは泥炭地に排水路を張り巡らして水抜きを行い、残った水路はそのまま運河として輸送路や排水に利用するものだった。泥炭地のほか、海の干拓においても運河は重要な役割を果たし、排水用の風車と運河の組み合わされた光景はオランダの風物詩ともなっている。また、交通用のほかに灌漑などの用水としての機能など、別の機能も併せ持つものも近代以降多く作られ、これらを疎水と称することもある。

水位差の調整

運河には、標高差のない2点を結ぶ水平式運河と、標高差のある地点を結ぶ、あるいは途中で標高の高い地点を超える運河の2つの種類が存在する。標高に差のある地形に運河を建設する場合、水位の高低差を調整する仕組みが必要になる。この仕組みとして、閘門、インクライン、ボートリフトなどがある。標高差を吸収する仕組みとして最も一般的なものは閘門であり、そのためこのタイプの運河のことを閘門式運河と呼ぶこともある。
水平式運河においては当然閘門は存在せず、閘門式運河に対してより簡易に船舶を航行させることができる。しかし水位に差をもたせずに高低差を吸収するため、運河橋により低地（低地にある他の運河を含む）の上を渡ったり、運河トンネルを掘って山地をくぐることもある。
運河が閘門式になるか水平式になるかは、建設の際にかかるコストによって異なってくる。全く高低差のない地形であれば当然水平式運河が採用されるが、高低差が存在する場合、山を切り開いて運河を開削したり、運河橋や運河トンネルなどを建設するには莫大な費用が掛かるため、それよりも閘門を連続させたり、水平に進めるところまで水平に建設しておいて船舶昇降機などで一気に高低差を吸収する方が総合的なコストが安く上がる場合があるからである。一方で、閘門を操作するコストは船舶が通行するごとにかかり、また当然ながら閘門の操作は船舶の航行の障害となるため、通行量の多い運河ほど水平式にしたほうが利点が大きくなる。この典型的な例がパナマ運河である。パナマ運河はフェルディナン・ド・レセップスによる計画時には水平式運河であったが、当時の技術力では水平式運河を建設することができず、閘門式の運河となった。しかし通行量の増大によってパナマ運河の容量に限界が訪れたため、第二パナマ運河計画やニカラグア運河計画といった水平式の運河建設計画が次々と持ち上がった。しかし中米地峡の地形は水平式運河を建設するにはいまだ厳しく、結局パナマ政府は既存の閘門式運河を改良することとなった。

閘門

閘門（こうもん）とは、高低差のある水路を閘室と呼ばれる領域に仕切り、船を昇降させる装置のことである。閘室は、水路の前後に開閉可能な扉を有している。まず、その一方のみの扉を開けて船を閘室に導く。つぎにその扉を閉じ、他方の扉側の導水路の開閉によって水位を上昇または下降させる。そして、最後に他方の扉を開けることにより、高低差のある水路における船の行き来を可能にする。閘門はひとつの運河に1個だけとは限らず、むしろ高低差の激しい運河の場合、段階的に船の高度を上げていかねばならないためにいくつもの閘門が連続することが珍しくない。
閘門としてよく知られているものはパナマ運河のものである。また中国には、13世紀にクビライによって築かれた通恵河がある。アメリカ合衆国とカナダの五大湖・セントローレンス川水系には、スーセントマリー運河やウェランド運河といった閘門式運河がある。日本では埼玉県さいたま市に同様の構造の見沼通船堀（みぬまつうせんぼり）があり、これは日本最古の閘門とされる。また東京都内の小名木川にある扇橋閘門、茨城県稲敷市・千葉県香取市境の横利根閘門や三重県桑名市の長良川河口堰にも閘門がある。愛知県愛西市の船頭平閘門、富山県富山市の中島閘門は重要文化財に指定されている。名古屋市の松重閘門（現在稼動せず）は、東海道新幹線や東海道本線・名鉄名古屋本線（同線山王駅近く）からも見ることができる。関西では毛馬閘門（淀川）、尼崎閘門（尼崎港）が現役で稼動している。
閘門の扉は左右に観音開きに開閉するマイターゲートと、扉が上下に動くローラーゲートがある。マイターゲートは、扉が左右に開くため上部に構造物が無く背の高い船を通せるものであり、パナマ運河などで使われている。これに対しローラーゲートは、扉の開閉の際に水圧の影響が少なく、多くの水門と同じ形状である。

水の供給

水位差のない運河の場合はさほど問題にならないことが多いが、高低差のある運河の場合、その運河に水を供給するために貯水池が建設されることが多い。これは、閘門の開閉の際に高地から低地に対して水が流出するため、その不足した水量を補うためである。世界最大の閘門式運河であるパナマ運河の場合、周囲の山岳地帯にアラフエラ湖（マッデン湖）などの貯水池が作られ、運河上のガトゥン湖に水を供給している。貯水池のほかに、下の運河からポンプなどで水をくみ上げて使用する運河も存在する。

インクライン

インクラインは鋼索鉄道の一種であり、水運に関しては船を台車に収納し、台車全体を斜面に沿って引き上げることで水位差を吸収する設備である。タイプとしては船を水から引き上げて台車に収納する方式と、船を水槽に入れ、水に浮かんだままの状態で台車に収納する方式である。水から引き上げる方式の方が古くから使われているが、技術の進歩により後者の方式が開発されるとそちらの利用の方が多くなった。日本では水から引き上げる方式のものが琵琶湖疏水の蹴上、伏見に設置されていたが廃止された。日本以外ではイギリス、アメリカを始めフランス、ベルギーなどに設置され、現在も使用されているものもある。

ボートリフト

船舶昇降機、シップリフト、運河エレベータと呼ばれることもある。インクラインからさらに進んで、船を水に浮かべた箱をエレベータのように垂直に昇降させることで水位差を吸収する。
古いものでは、1875年にイギリスの運河に建設されたアンダートンボートリフトや20世紀初頭にドイツのベルリン郊外に建設されたNiederfinowボートリフトがある。
近年のものでは、ベルギーのサントル運河（中央運河）に建設された ストレピ・ティウ・リフト(en)（2002年完成）がある。ストレピ・ティウ・リフトでは、高低差73mの運河に、1350tの船を収納し、水も含めると約8000tの重量を昇降させることができる巨大なリフトを2基備えている。これはユネスコの世界遺産にも登録されている一連の4つのボートリフトに代わり、高低差を一気に克服するものである。
また、スコットランドのフォース・アンド・クライド運河（en）にあるファルカーク・ホイール（2002年完成）は、回転運動により船舶を昇降させる、全く新しい形式のボートリフトであり、その奇抜な形状から観光客を集めている。

水斜面

勾配水路と可動式の水門を用いる方式として水斜面がある。

近代以前

エジプトでは紀元前2000年頃には地中海と紅海とを結ぶ運河建設が計画されていたとされ、紀元前480年頃それに代わるナイル川と紅海とを結ぶ運河が開かれることとなった。中国でも紀元前1000年頃から各地で小運河が開かれていたが、7世紀に隋が中国を統一すると積極的に運河を建設していくようになり、煬帝によって華北と江南を結ぶ大運河が完成するに至った。この運河は中国の南北を結びつけるまさしく大動脈となり、唐の繁栄の一因となるとともに、五代から宋にかけては黄河と大運河の結節点である開封に首都がおかれ、またこの運河の北端である北京に元代以降の歴代中国王朝の首都がおかれるようになるなど、中国の歴史を大きく変えた。
ヨーロッパにおいては、12世紀ごろより北イタリアで運河が盛んに建設されるようになった。1378年にオランダで閘門が発明されたが、この時はいまだ片扉のものであった。14世紀中盤には北イタリアで閘室が登場し、17世紀中盤以降はドイツやフランスなどヨーロッパ大陸西部で盛んに運河が建設されるようになった。1681年にはフランス南西部を走るミディ運河が完成し、これによってフランスはジブラルタル海峡を経由せずに大西洋から地中海までを結ぶ大量輸送ルートの確保に成功した。

運河時代

このミディ運河を視察したブリッジウォーター公フランシス・エジャートンは、帰国後自領にあるワースリー炭鉱から工業都市マンチェスターまで通じる運河の建設を計画し、1761年にはこれを完成させる。このイギリス最初の近代運河であるブリッジウォーター運河は大成功をおさめ、マンチェスターの石炭価格が半額に下落したうえに経費が大幅に節約でき、ブリッジウォーター公に莫大な利益をもたらした。これを見た各地の領主や企業家は競って運河の建設に乗り出し、1760年代から1830年代にかけてはイギリスにおいて運河時代と呼ばれる一時代が現出した。とくに1790年代前半には「運河熱」と呼ばれる運河建設・投資ブームが巻き起こり、急速に運河の建設が進んだ。この運河網の発達は安定した大量輸送を各地で確保し、産業革命を推進する大きな力の一つとなったが、各運河は各地の企業家や貴族が思い思いに建設したために規格が統一されておらず、航行できる船のサイズがまちまちであるなど障害も多かった。このため、1825年に最初の蒸気機関車による鉄道が開通するとすぐに鉄道網がイギリス全国に張り巡らされるようになり、運河は急速に重要性を低下させていった。
アメリカにおいても運河建設が各地で進められる中、1825年にハドソン川とエリー湖を結ぶエリー運河が開通した。この運河は五大湖水系とニューヨークを直接結ぶものであり、これによって五大湖周辺の開発は一気に促進され、また運河の出口に当たるニューヨークは内陸部と外洋を結ぶ港湾都市として急速に成長し、現在の世界都市となる基盤を築いた。次いで1848年にはミシガン湖とミシシッピ川の支流であるイリノイ川を結ぶイリノイ・ミシガン運河が建設され、これによってミシシッピ川と五大湖が直接結ばれたほか、ミシシッピ河口のニューオーリンズから五大湖沿岸のシカゴを通って大西洋岸のニューヨークまで、外洋を通らずに航行できる内陸水路ルートが完成し、アメリカ内陸部の開発に大きな役割を果たした。しかしこれも、積み替えの手間や冬季の氷結などの弱点があり、鉄道の延伸とともに重要性は低下していった。

スエズ・パナマ運河の建設

ここまでの運河の発展は主に内陸運河であったが、19世紀中期に入ると技術の進歩により、大陸間の海運の障壁となっているスエズ地峡と中米地峡をバイパスする巨大運河の建設が構想されるようになっていった。1869年にはフランスのフェルディナン・ド・レセップスの手によってスエズ運河が開通し、これによってヨーロッパとアジア間の海運は劇的なまでに改善された。また、この運河を帆船で航行することは困難だったため、全盛期を迎えていた帆船はこの運河の開通以降急速に用いられなくなっていき、以後は汽船が完全に世界の海の主役となった。ついで中米地峡に運河が構想され、いくつかのルートが検討された結果パナマ地峡に運河が建設されることとなり、パナマ運河がアメリカの手によって1914年に開通した。これにより難所であったマゼラン海峡を大きく迂回せずともアメリカ大陸の東西の海運が可能になり、大西洋と太平洋間の航行が劇的に改善された。1959年には五大湖とケベックを結ぶセントローレンス海路が建設され、これによって世界工業の心臓部のひとつである五大湖沿岸まで直接外洋船が乗り入れることが可能になった。
ヨーロッパにおける内陸運河は鉄道の登場によって衰退し主要な交通手段ではなくなったものの、ヨーロッパにおいてはライン川やドナウ川などの大河川による水運がさかんであり、こうした河川交通の補助や連結の役割を果たすものとして運河は命脈を保ち続けた。アメリカにおいても、ミシシッピ川や五大湖に連絡するものを中心にいくつかの運河が生き残った。こうした運河においては、鉄道やトラック輸送に比べて優位性のある、金属や鉱石・石油といった重量のあるものや危険物・廃棄物などが主に輸送されている。とくにヨーロッパ大陸にいてはピレネー山脈・アルプス山脈以北の大河川はほとんど運河によって接続されており、大西洋から北海やバルト海、黒海に至るまでいまだ河川・運河の水路網によって通航が可能である。こうした運河網を維持するため、ヨーロッパ各国は1961年に水路の、1992年に水路を航行する船舶の分類と基準策定を行い、標準積載重量を1350tと定めた。そのサイズの船が航行できるよう、運河の改良がこれ以後各地で進められた。一方、イギリスにおいてはかつて建設された運河のほとんどはレジャー・観光用となっており、物流用にはほとんど使用されていない。これは、イギリスの運河は大陸のように各地の大河川を結ぶ役割を持たず、そのため幅が狭いものが多くて近代の産業需要にまったく応えられないものがほとんどのためである。

日本

日本は、周りを海に囲まれており、時代の要請に合わせて海運が発達したため、川船のための運河を造るよりも河口の港同士を結ぶ海運航路が開発された。安土桃山時代にかけて治水能力が向上し、江戸時代にかけて、地方政権（藩）が各地に出来て資本集中と城下町建設（都市化）が発生したため、各地で河川改修や運河開削が行われ、川船流通が発達した。明治以降は、速く大量に物資を運ぶことが出来る鉄道が発達したため、近代的な運河は六大都市の大量物流に関わる部分や国際貿易港周辺に主に造られた。明治初期には河川水運を念頭において河川が整備され、それに伴い運河も整備されたが、明治中期以降は河川水運はほぼ放棄され、運河の重要性も低下した。それでも都市の沿岸部を中心に運河は命脈を保ち続けたが、昭和時代後期になると、トラック流通が発達したため、堀や運河を埋め立てて道路にする動きが活発化した。現在の街の幹線道路がかつての堀の跡だったところも多い。
法的には、琵琶湖疏水が唯一運河法が適用される運河となっている。

その他

火星の地表に見られる溝も運河と言われるが、これは誤訳に基づくものである。詳細は火星#「運河」を参照されたい。