專利名稱:隔膜防咸省水船閘的制作方法
本發(fā)明屬于防止船舶通過海船閘時(shí)，海水入侵河道的一種防咸省水方法和設(shè)施。
一般海船閘由閘室、河側(cè)閘門、海側(cè)閘門、溝通河道與閘室、閘室與海的輸水廊道所組成，利用輸水廊道調(diào)節(jié)閘室中水位進(jìn)行通航。這種海船閘在船只過閘時(shí)，造成海水入侵，使得船閘河側(cè)的淡水逐漸咸化，污染水源，并使得兩岸土地鹽堿化，影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活，同時(shí)伴有大量的河水經(jīng)船閘流入海中，造成淡水損失。因此，解決海船閘防止海水入侵，減少淡水損失，就成為一個(gè)很重要的問題。
目前，從國外實(shí)際使用和已研究的防咸方法來看，比較有效的工程設(shè)施和方法有1.積咸坑法利用海水比重大的特點(diǎn)，在淡水側(cè)靠近船閘處挖一深坑，并與涵洞把深坑與海相連通，利用重力或用水泵將積咸坑中的咸水排回大海。由于咸、淡水在積咸坑中混合，排除咸水時(shí)將大量的淡水也同時(shí)排出，要想提高防咸效果，須損失大量淡水。如果想使防咸效率達(dá)95%，淡水損失就會(huì)達(dá)140%～180%。
2.氣幕法氣幕法是在閘首外底部設(shè)置有孔管道，利用壓縮空氣從管孔升起的氣泡產(chǎn)生一種密度小而向上的水流，這種水流可以減少或延遲水平水流的交換。這種方法目前在荷蘭廣泛使用，防咸效率可達(dá)到50%，而淡水損失也為50%。
3.完全置換法(國外最先進(jìn)的方法)即利用咸淡水比重的不同而自然分層現(xiàn)象，采用一些工程措施輪流將閘室中的水完全置換。以法國馬迪克船閘的模型試驗(yàn)為例，該法的防咸效率可達(dá)95%，淡水損失為15%～30%，而在法國的工程實(shí)踐中淡水損失竟達(dá)35%，防咸效率達(dá)75%，而且使用這種方法工程造價(jià)很高。
總的來看，目前國外在海船閘上采取的防咸工程設(shè)施還存在著或是防咸效果低，或是耗淡水多，或是工程造價(jià)過高等缺點(diǎn)。
本發(fā)明是為了提高海船閘過閘時(shí)的防咸效果，減少淡水損失，降低工程造價(jià)而設(shè)計(jì)的一種用隔膜來防咸省水的船閘。
本發(fā)明的要點(diǎn)是在通常型式的海船閘閘室中，設(shè)置一層不透水的隔水膜，在海船閘的閘門上設(shè)有溢流口，閘室中設(shè)有沉浮式護(hù)舷，在河側(cè)和海側(cè)分別建立泵站，隔水膜可以把海水與河水分開，在調(diào)節(jié)水位和船舶過閘的過程中海水與河水不相混合，海水流回大海，河水流回河道。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是通過一個(gè)可通行3000～5000噸船舶，長180米，寬22米，深9.7米的海船閘的 1/20 的比例模型進(jìn)行的。
圖1是隔膜防咸省水船閘示意圖。
圖2是圖1所示沉浮式護(hù)舷13示意圖。
圖3是圖1所示橡膠隔水膜16工作狀態(tài)圖。
本海船閘的組成如圖1所示，它由閘室1、閘墻2、河側(cè)閘門3、海側(cè)閘門4、河側(cè)輸水廊道5、海側(cè)輸水廊道6、河側(cè)輸水廊道閘門7、海側(cè)輸水廊道閘門8、河側(cè)泵站9、海側(cè)泵站10、河側(cè)水泵廊道11、海側(cè)水泵廊道12、沉浮式護(hù)舷13、橡膠隔水膜16組成。
沉浮式護(hù)舷13沿閘墻2排列，沉浮式護(hù)舷13背船的一側(cè)裝有滑環(huán)14，它套在固定在閘墻2上的滑軌15上，沉浮式護(hù)舷13可沿滑軌15上浮或下沉。
沉浮式護(hù)舷13是一個(gè)密封的浮體，其一實(shí)施例如圖2所示，它由上箱體17、下箱體18連接成一整體。上箱體上裝有排水管19、在兩箱之間的兩端各有一連通管20使上下兩個(gè)箱體相通。下箱體上裝有進(jìn)排水管21，兩個(gè)箱體之間向閘墻的一面用鋼板焊在一起，在向船的一面蓋一層鋼綱22，在沉浮式護(hù)舷上裝有夾緊橡膠隔水膜16的緊固夾件23，沉浮式護(hù)舷的兩端有進(jìn)排氣管24，各節(jié)沉浮式護(hù)舷之間的進(jìn)排氣管用軟管相連，最后通向氣泵。沉浮式護(hù)舷13的向船側(cè)的表面裝有防撞護(hù)舷材25。
在閘門內(nèi)設(shè)置一張橡膠隔水膜16，在閘室的兩端用螺栓并加密封件將橡膠隔水膜錨固于圖3所示閘底板26和閘墻2上，橡膠隔水膜的另外兩邊用緊固夾件23夾在沉浮式護(hù)舷13上，橡膠隔水膜的表面附有護(hù)膜塊體，以保護(hù)橡膠隔水膜不被附著于海船殼表面的水生物損壞。
在河側(cè)閘門3，海側(cè)閘門4上各設(shè)置數(shù)孔溢流口，并在溢流口上設(shè)有可開啟關(guān)閉的溢流小閘門。
本發(fā)明的工作過程如下1.船舶由海入河的過程船舶由海入閘后，關(guān)閉海側(cè)閘門4，并將閘門上的溢流口全部開啟，然后由河側(cè)泵站9抽河水經(jīng)河側(cè)水泵廊道11，河側(cè)輸水廊道5充于橡膠隔水膜16下，河水頂托橡膠隔水膜上升如圖3-A所示，將橡膠隔水膜上原存海水經(jīng)海側(cè)閘門4上的溢流口排回大海。當(dāng)原存海水基本上都排回大海后，關(guān)閉海側(cè)閘門4上的溢流口并用輔助水泵通過設(shè)在沉浮式護(hù)舷上的排水管道19把橡膠隔水膜上的殘存海水也抽回大海。然后再將沉浮式護(hù)舷13中的壓縮空氣經(jīng)進(jìn)排氣管24排出，水即從進(jìn)、排水管21進(jìn)入沉浮式護(hù)舷(13)，當(dāng)沉浮式護(hù)舷沉入水面以下時(shí)，橡膠隔水膜16開始下沉，同時(shí)橡膠隔水膜下的河水從沉浮式護(hù)舷13和閘墻2之間轉(zhuǎn)移到橡膠隔水膜上，如圖3-B所示。當(dāng)橡膠隔水膜充分下沉到閘底之后，再經(jīng)進(jìn)、排氣管24向沉浮式護(hù)舷內(nèi)充壓縮空氣，沉浮式護(hù)舷又上升到水面，如圖3-C所示。接著再用設(shè)在河側(cè)閘門3上的溢流小閘門將閘室內(nèi)水位調(diào)到與河水齊平，這時(shí)就可以開啟河側(cè)閘門3，船舶出閘室1進(jìn)入河道。
上述過程中由河側(cè)泵站向橡膠隔水膜下充河水的過程，也可改為由河側(cè)泵站先把河水泵入較高的中間水池，然后使池水自流到橡膠隔水膜下。
2.船舶由河入海的過程船舶由河入閘后，首先關(guān)閉河側(cè)閘門3，其余的操作過程和船舶由海入河的過程相似，不同的是把船舶由海入河過程中用河側(cè)泵站抽河水，改為用海側(cè)泵站10抽海水，經(jīng)海側(cè)水泵廊道12，海側(cè)輸水廊道6充于橡膠隔水膜16下，海水頂托隔水隔上升，使橡膠隔水膜上的河水經(jīng)河側(cè)閘門3上的溢流口排回河道。接著使海水從橡膠隔水膜下轉(zhuǎn)移到橡膠隔水膜上。再用海側(cè)閘門4上的溢流口調(diào)節(jié)閘室水位與海水位齊平，最后開啟海側(cè)閘門4，船舶由閘室1進(jìn)入大海。
從上述過程可知，在船舶經(jīng)過海船閘時(shí)，海水與河水能賴于橡膠隔水膜分開，海水流回大海，所以能防咸;閘內(nèi)河水又能排回河道，所以又節(jié)約了淡水。本發(fā)明通過比例模型試驗(yàn)所測得的防咸效率為94%以上，而淡水損失僅為5%～7%。另外，比其他防咸設(shè)施節(jié)省投資，國外建造一完全置換法的防咸船閘，工程費(fèi)接近于同類普通船閘的2.5倍，如果用本隔膜防咸方法建閘，僅比同規(guī)模普通船閘增加投資30%左右。而且此種方法還可以用于已有海船閘的改造。
對(duì)比文獻(xiàn)1.馬迪克港船閘的咸水入侵問題(法P·Monadier)交通部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所 科技譯文8202號(hào)曹祥明譯自“La Houille Blanche”No.2/3-1981;P121-1272.海船閘防咸試驗(yàn)研究及工程設(shè)施考察報(bào)告交通部船閘防咸技術(shù)小組 1983·4·3.出國參觀考察報(bào)告荷蘭筑港技術(shù) 77-2交通部科技情報(bào)研究所交通部赴荷蘭筑港技術(shù)考察組 1977·1·4.Ships induced river estuary salinity reduction-by replacing sea salt water in lock chamber with higher level estuary water79-B4675B/07 su-600241-B 141276lengd gidroproekt
權(quán)利要求
1.一種船舶經(jīng)過海船閘的方法，當(dāng)船舶過閘時(shí)，將閘室內(nèi)水位分別調(diào)節(jié)到與海、河水位齊平，而后分別開啟海，河側(cè)閘門[4]、[3]使船舶通過海船閘，進(jìn)入河道(大海)，其特征是在所說的閘室內(nèi)用一層隔水膜將海水與河水截然分開，在船舶由海(河)入河(海)的過閘過程中，當(dāng)船進(jìn)入閘室后，先將閘室內(nèi)隔水膜上的海(河)水排回水海(河道)，而后使隔水膜下的河(海)水轉(zhuǎn)移到隔水膜上，再調(diào)節(jié)水位，使船舶進(jìn)入河道(大海)。
2.一種按照權(quán)利要求
1所說的船舶過閘方法，其特征是所說的使隔水膜上的海(河)水排回大海(河道)的方法是當(dāng)船舶入閘后，關(guān)閉海(河)側(cè)閘門，向隔水膜下充河(海)水，使隔水膜上升，將隔水膜上的海(河)水頂托回大海(河道)。
3.一種按照權(quán)利要求
1、2所說的船舶過閘方法，其特征是所說的使隔水膜下的河(海)水轉(zhuǎn)移到隔水膜上的方法是使隔水膜充分下沉到閘底板上，原充于隔水膜下的河(海)水就轉(zhuǎn)移到隔水膜上。
4.一種適用于權(quán)利要求
1～3的海船閘設(shè)施，它包括有閘室〔1〕、閘底板〔26〕、閘墻〔2〕、海側(cè)閘門〔4〕、海側(cè)廊道〔6〕、海側(cè)廊道閘門〔8〕、河側(cè)閘門〔3〕、河側(cè)廊道〔5〕、河側(cè)廊道閘門〔7〕，其特征是在所說的閘室〔1〕內(nèi)設(shè)置有一張整塊的隔水膜〔16〕，并沿所說的閘墻〔2〕設(shè)置沉浮式護(hù)舷〔13〕，在所說的河、海側(cè)閘門〔3〕、和〔4〕上設(shè)置溢流小閘門，并設(shè)有與所說的海側(cè)輸水廊道〔6〕相連接的海側(cè)水泵廊道〔12〕和海側(cè)泵站〔10〕、與所說的河側(cè)輸水廊道〔5〕相連接的河側(cè)水泵廊道〔11〕和河側(cè)泵站〔9〕。
5.一種按照權(quán)利要求
4所述的海船閘設(shè)施，其特征是所說的沉浮式護(hù)舷〔13〕為一密封的中空浮體，其上部有壓縮空氣進(jìn)、排氣管〔24〕，其下部設(shè)有進(jìn)、排水管〔21〕，在浮體上設(shè)有一排水管〔19〕。
6.一種按照權(quán)利要求
4、5所述的海船閘設(shè)施，其特征是所說的沉浮式護(hù)舷〔13〕上設(shè)有連續(xù)的夾持隔水膜的緊固夾件〔23〕。
7.一種按照權(quán)利要求
4～6所述的海船閘設(shè)施，其特征是所說的沉浮式護(hù)舷〔13〕的向船面裝有防撞護(hù)舷材〔25〕，向閘墻面設(shè)有滑環(huán)〔14〕。
8.一種按照權(quán)利要求
4所述的海船閘設(shè)施，其特征是在所說的閘墻〔2〕上設(shè)有固定的滑軌〔15〕。
9.一種按照權(quán)利要求
7、8所述的海船閘設(shè)施，其特征是所說的沉浮式護(hù)舷〔13〕向閘墻面的滑環(huán)〔14〕套在所說的固定在閘墻〔2〕上的滑軌〔15〕上。
10.一種按照權(quán)利要求
4所述的海船閘設(shè)施，其特征是在所說的隔水膜〔16〕上附有很多護(hù)膜塊體。
11.一種按照權(quán)利要求
4所述的海船閘設(shè)施，其特征是把所述的隔水膜〔16〕的兩端用螺栓加密封件緊密錨固于閘室兩端的閘底板〔26〕和閘墻〔2〕上，隔水膜的另兩邊連續(xù)夾持在所說的沉浮式護(hù)舷〔13〕的緊固夾件〔23〕上。
12.一種按照權(quán)利要求
4所述的海船閘設(shè)施，其特征是所說的河、海側(cè)閘門〔3〕、〔4〕上開有溢流口，溢流口上設(shè)有溢流小閘門。
13.一種按照權(quán)利要求
4所述的海船閘設(shè)施，其特征是所說的閘室和泵站之間也可再設(shè)一中間水池，中間水池的水位需高于閘室內(nèi)最高水位，中間水池與泵站之間，中間水池與閘室之間都要有管路相通。
專利摘要
一種隔膜防咸省水船閘，屬于防止船舶通過海船閘時(shí)，海水入侵河道的一種防咸省水方法和設(shè)施，它是在通常型式的海船閘閘室中設(shè)置一張隔水膜，把海水與河水分開，在船舶進(jìn)出閘過程中，海水與河水不相混合，海水流回大海，河水流回河道，從而解決了防咸問題，又避免了淡水的損失。本發(fā)明在1/20比例模型試驗(yàn)中測得的防咸效率高達(dá)94％以上，而淡水損失僅為5％～7％，比用其他防咸設(shè)施投資低，而且還可以用于已有海船閘的改造。
文檔編號(hào)E02C1/00GK85100032SQ85100032
公開日1985年9月10日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者唐云芳, 谷劍秋, 劉森培 申請(qǐng)人:天津大學(xué), 交通部第一航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院天津市橡膠工業(yè)研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan