專利名稱：船可連續(xù)駛過(guò)的階梯式船閘過(guò)船方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水利工程中人工建造的用于通航的過(guò)船建筑物，具體地說(shuō)是設(shè)計(jì)一種階梯式船閘，船隊(duì)在這樣的船閘中可連續(xù)不停地駛過(guò)。
有江、有河的地方都要發(fā)展內(nèi)河航運(yùn)事業(yè)，但為了發(fā)電、灌溉和防洪的需要，往往要在江、河上修建攔河壩或堰。解決這一矛盾的辦法是在壩旁修建過(guò)船設(shè)施，目前這種設(shè)施有兩種，一是升船機(jī)，船只全靠機(jī)械和動(dòng)力上升或下降，一次過(guò)一艘，設(shè)備復(fù)雜，維修量大，耗能多，但不需要灌、泄水。二是修建船閘，船閘適于整個(gè)船隊(duì)通過(guò)，使用和維修較升船機(jī)方便。但船隊(duì)通過(guò)時(shí)一要耗水，二要等待，首先，進(jìn)閘室之前要等待閘門開(kāi)啟，進(jìn)入閘室之后要等待灌水或泄水，待閘室內(nèi)水位同引航道水位持平時(shí)方可啟航。對(duì)一個(gè)頂推兩艘1000噸級(jí)駁船的船隊(duì)來(lái)說(shuō)，過(guò)閘一次平均停航兩小時(shí)，以航速10公里/小時(shí)計(jì)，則減少運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量40000噸公里，可見(jiàn)船隊(duì)在一些渠化梯級(jí)較多的航道上航行，如京杭運(yùn)河北段等，每年由過(guò)閘造成的運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量的損失是驚人的。此外，在淮河流域及灌渠較多的地方，大多存在著水源不足的問(wèn)題，通航用水和灌溉用水矛盾尖銳，這種情況下，船隊(duì)過(guò)閘等待的時(shí)間就要以日來(lái)計(jì)算了，嚴(yán)重時(shí)不得不停航。再者，有的地區(qū)地質(zhì)疏松，建造一般船閘其地基需要加固，這將增加工程造價(jià)，也將拖延建設(shè)工期。
早在1942年，瑞士曾建造過(guò)不耗時(shí)的船閘，其目的是減少船隊(duì)過(guò)閘所需的時(shí)間，為此，設(shè)計(jì)一種閘室長(zhǎng)1000米以上的船閘，水頭一米，拉長(zhǎng)閘身，減緩水面坡降，使船隊(duì)在閘室內(nèi)航行。這種船閘投資大、耗水量也大，省時(shí)不省水，只適合水源豐富、水源變幅不大的場(chǎng)合。
本發(fā)明的目的是為水源緊張、運(yùn)輸量大、地質(zhì)條件較差且有一定水位變幅的地區(qū)設(shè)計(jì)一種既省時(shí)、又省水的階梯式船閘以發(fā)展內(nèi)河航水事業(yè)。
本發(fā)明的構(gòu)思淵源于現(xiàn)有節(jié)制閘通航孔內(nèi)，船在低水頭的情況下仍可行駛，這就是說(shuō)若將高水頭逐級(jí)分解為低水頭，船將會(huì)連續(xù)通過(guò)。具體地說(shuō)就是將原來(lái)的一級(jí)水頭分解成若干級(jí)低水頭，比如原一級(jí)水頭為6米(即建造一個(gè)水閘時(shí)，閘上下游的水位差)，若分解為6級(jí)，每級(jí)水頭為1米，若分解為5級(jí)，則每級(jí)水頭為1.2米，余類推。分解為幾級(jí)，就是建造幾個(gè)首尾銜接的階梯式船閘。各級(jí)閘室之間水位梯度之和即是原一級(jí)船閘的水位差。當(dāng)船隊(duì)駛?cè)氲谝患?jí)船閘后，通過(guò)相鄰的兩個(gè)閘門的啟閉操作，船便可以一定的速度連續(xù)地逐級(jí)通過(guò)設(shè)定的若干級(jí)船閘進(jìn)入引航道，其耗水量?jī)H僅是一個(gè)閘室灌泄的水量，即其水域面積與其水位差之積。
當(dāng)一級(jí)水頭較大，分解的級(jí)數(shù)較多時(shí)，比如五級(jí)以上時(shí)，可以在階梯船閘中段，比如在第五級(jí)與第六級(jí)之間設(shè)置錯(cuò)船段，一來(lái)供上、下行船舶交錯(cuò)換位，二來(lái)可以驅(qū)除船員在過(guò)閘時(shí)的單調(diào)乏味之感。
有的地區(qū)，在洪峰期間下游水位較高，使低位級(jí)船閘被淹，為導(dǎo)引船舶直接進(jìn)入較高位級(jí)的船閘，可以將各級(jí)同一側(cè)的閘墻加高，或者在同一側(cè)的閘墻上每隔一定距離建造一根靠船柱。
本發(fā)明使船隊(duì)在過(guò)閘時(shí)不需在閘室內(nèi)停航等待，提高了通航能力。此外，耗水量小，當(dāng)一級(jí)水頭分解成n級(jí)后，每過(guò)一次，其耗水量是原一級(jí)船閘耗水量的1/n，在水源不足的地方，甚至可抽水通航。水頭分解了，也同時(shí)分散了原一級(jí)船閘的閘墻與閘首的重量，也就是降低了建筑物的高度，減少地基承載力和簡(jiǎn)化了施工難度，降低了工程造價(jià)。


圖1上、下游水位變幅較小，只在壩下游一側(cè)建造階梯式船閘(縱剖面示意圖)、灌渠內(nèi)通航多屬此種。
圖2上、下游水位變幅較大，在壩上游也建造階梯式船閘(縱剖面示意圖)。
圖3江堤、河堤兩側(cè)(即堤內(nèi)、堤外)都有較大的水位變幅時(shí)于堤內(nèi)、堤外全建造階梯式船閘(縱剖面示意圖)，中間為過(guò)渡段，一些大江、大河如長(zhǎng)江、淮河支流入口處多屬此種情況。
圖4在一側(cè)閘墻上建造靠船柱的示意圖。
1、閘室，2、閘門，3、閘墻，4、靠船柱，5、引航道，6、過(guò)渡段。
本發(fā)明已通過(guò)分析論證及水工模型試驗(yàn)，現(xiàn)將該試驗(yàn)的方案敘述如下一、如圖1所示1、布置方案最小通航水深2米，總水位差為6米，布置4級(jí)階梯式船閘，上、下游引航道底高程相差6米也分4級(jí)，每級(jí)底高程相差1.5米，確保各級(jí)閘室最低水位時(shí)水深2米，各級(jí)閘室水位變幅1.5米，各級(jí)閘室長(zhǎng)150米，寬12米，閘首長(zhǎng)9米，弧形門門底輸水，開(kāi)啟高度0.8米，開(kāi)啟時(shí)間40～50秒，關(guān)閉時(shí)間10～20秒，船隊(duì)航速0.4米/秒。
2、過(guò)閘程序各級(jí)閘室初始水位差為1.5米，過(guò)船時(shí)，過(guò)船的兩相鄰閘室水位差為3米，當(dāng)船隊(duì)上行過(guò)閘，駛至閘門2a一定距離時(shí)繼續(xù)航行，操作2a門底輸水，當(dāng)閘室內(nèi)水位同下游引航道5水位基本持平時(shí)開(kāi)啟2a，當(dāng)船隊(duì)的尾部越過(guò)2a時(shí)立即關(guān)閉2a，(這時(shí)一、二兩級(jí)之間水位差為3米)，同時(shí)操作2a輸水，當(dāng)船隊(duì)行至2b一定距離時(shí)開(kāi)啟2b，讓船隊(duì)進(jìn)入第二閘室，當(dāng)船隊(duì)的尾部越過(guò)2b時(shí)立即關(guān)閉2b，同時(shí)操作2c輸水，當(dāng)船隊(duì)駛至2c一定距離時(shí)開(kāi)啟2c，讓船隊(duì)進(jìn)入第三閘室，當(dāng)船隊(duì)的尾部越過(guò)2c時(shí)立即關(guān)閉2c，同時(shí)操作2d輸水，當(dāng)船隊(duì)駛至2d一定距離時(shí)開(kāi)啟2d，讓船隊(duì)進(jìn)入第四閘室，當(dāng)船隊(duì)的尾部越過(guò)2d時(shí)立即關(guān)閉2d，同時(shí)操作2e輸水，當(dāng)船隊(duì)駛至2e一定距離時(shí)開(kāi)啟2e，讓船隊(duì)進(jìn)入上游引航道5。過(guò)船完畢，各閘室水位梯度相互之間仍為1.5米，耗水量為150×12×1.5＝2700米3，閘門單動(dòng)或聯(lián)動(dòng)由液壓泵站控制并操作，泵站可建在船閘一側(cè)的岸上，每一泵站控制4～6道閘門。
當(dāng)船隊(duì)下行過(guò)閘時(shí)，開(kāi)啟閘門2e，當(dāng)船隊(duì)的尾部越過(guò)2e時(shí)立即關(guān)閉2e，同時(shí)操作2d輸水，當(dāng)船隊(duì)駛至2d一定距離時(shí)開(kāi)啟2d，讓船隊(duì)進(jìn)入第二閘室，當(dāng)船隊(duì)的尾部越過(guò)2d時(shí)立即關(guān)閉2d，同時(shí)操作2c輸水……余類推，直至進(jìn)入下游引航道5。過(guò)船完畢，各閘室水位梯度仍為1.5米，耗水量為150×12×1.5＝2700米3。
二、如圖2所示為便于敘述，設(shè)上游水位變幅為3米，設(shè)置兩級(jí)，其閘室底高程相同，而且門檻和閘室底同一標(biāo)高，按上游最底通航水位標(biāo)定。各級(jí)門高從壩軸線起計(jì)算，每向上一級(jí)增高1.5米。現(xiàn)有兩級(jí)，則閘門2g、2f比2e高出3米。
當(dāng)上游水位為最高通航水位時(shí)，下行過(guò)船，則閘門2g下降2米，2f及其以后的閘門均下降3.5米。
當(dāng)上游水位較最高通航水位下降1.5米時(shí)，下行過(guò)船，則閘門2g仍下降2米，以后的所有閘門均下降3.5米。
當(dāng)上游水位再下降1.5米時(shí)，則閘門2g、2f都沉到底板門庫(kù)內(nèi)，上游的兩級(jí)變成引航道，此時(shí)如同圖1所示。
上行過(guò)船閘門的下降同下行過(guò)船相同。
三、如圖3所示如長(zhǎng)江、淮河的堤內(nèi)、堤外都有較大水位變幅時(shí)，于堤內(nèi)、堤外全修造階梯式船閘，中間為過(guò)渡段。該型式過(guò)船泄水量是前述兩種情況的兩倍。
四、如圖4所示于各級(jí)閘室同一側(cè)閘墻3上每隔30米建造一根靠船柱4，靠船柱4高出閘墻3約3米。
權(quán)利要求
1.一種使船可連續(xù)駛過(guò)的階梯式船閘過(guò)船方法，是將水頭分解，其特征在于(1)、根據(jù)水位變幅大小于堤的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置一級(jí)或多級(jí)階梯式船閘；(2)、壩上游各級(jí)，其底高程相同，而且門檻和閘室底同一標(biāo)高。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使船可連續(xù)駛過(guò)的階梯式船閘過(guò)船方法，其特征在于在梯級(jí)之間可設(shè)置有錯(cuò)船段。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種使船可連續(xù)駛過(guò)的階梯式船閘過(guò)船方法，其特征在于各級(jí)船閘同一側(cè)的閘墻比另一側(cè)閘墻高。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種使船可連續(xù)駛過(guò)的階梯式船閘過(guò)船方法，其特征在于各級(jí)船閘同一側(cè)的閘墻上每隔一定距離建造一根靠船柱。
全文摘要
一種使船可連續(xù)駛過(guò)的階梯式船閘過(guò)船方法，是將原一級(jí)船閘的水頭予以分解后而設(shè)置的多級(jí)船閘，各級(jí)閘也有閘室和閘門，其特征是于堤壩的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置一級(jí)或多級(jí)階梯式船閘，各閘室之間水位梯度之和即是原一級(jí)船閘的水位差。本發(fā)明省水，船隊(duì)過(guò)閘時(shí)不需在閘室內(nèi)停航等待，可連續(xù)駛過(guò)，并適應(yīng)上下游有較大水位變幅，通航能力大，尤其適合水源緊張，渠化梯級(jí)較多運(yùn)量大的地方建造使用。
文檔編號(hào)E02C1/00GK1093427SQ93104119
公開(kāi)日1994年10月12日 申請(qǐng)日期1993年4月5日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月5日
發(fā)明者李殿中 申請(qǐng)人:安徽省航道管理局