專利名稱：船可連續(xù)駛過的階梯式船閘過船方法
技術領域：
本發(fā)明涉及水利工程中人工建造的用于通航的過船建筑物，具體地說是設計一種階梯式船閘，船隊在這樣的船閘中可連續(xù)不停地駛過。
有江、有河的地方都要發(fā)展內河航運事業(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船設施，目前這種設施有兩種，一是升船機，船只全靠機械和動力上升或下降，一次過一艘，設備復雜，維修量大，耗能多，但不需要灌、泄水。二是修建船閘，船閘適于整個船隊通過，使用和維修較升船機方便。但船隊通過時一要耗水，二要等待，首先，進閘室之前要等待閘門開啟，進入閘室之后要等待灌水或泄水，待閘室內水位同引航道水位持平時方可啟航。對一個頂推兩艘1000噸級駁船的船隊來說，過閘一次平均停航兩小時，以航速10公里/小時計，則減少運輸周轉量40000噸公里，可見船隊在一些渠化梯級較多的航道上航行，如京杭運河北段等，每年由過閘造成的運輸周轉量的損失是驚人的。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題，通航用水和灌溉用水矛盾尖銳，這種情況下，船隊過閘等待的時間就要以日來計算了，嚴重時不得不停航。再者，有的地區(qū)地質疏松，建造一般船閘其地基需要加固，這將增加工程造價，也將拖延建設工期。
早在1942年，瑞士曾建造過不耗時的船閘，其目的是減少船隊過閘所需的時間，為此，設計一種閘室長1000米以上的船閘，水頭一米，拉長閘身，減緩水面坡降，使船隊在閘室內航行。這種船閘投資大、耗水量也大，省時不省水，只適合水源豐富、水源變幅不大的場合。
本發(fā)明的目的是為水源緊張、運輸量大、地質條件較差且有一定水位變幅的地區(qū)設計一種既省時、又省水的階梯式船閘以發(fā)展內河航水事業(yè)。
本發(fā)明的構思淵源于現有節(jié)制閘通航孔內，船在低水頭的情況下仍可行駛，這就是說若將高水頭逐級分解為低水頭，船將會連續(xù)通過。具體地說就是將原來的一級水頭分解成若干級低水頭，比如原一級水頭為6米(即建造一個水閘時，閘上下游的水位差)，若分解為6級，每級水頭為1米，若分解為5級，則每級水頭為1.2米，余類推。分解為幾級，就是建造幾個首尾銜接的階梯式船閘。各級閘室之間水位梯度之和即是原一級船閘的水位差。當船隊駛入第一級船閘后，通過相鄰的兩個閘門的啟閉操作，船便可以一定的速度連續(xù)地逐級通過設定的若干級船閘進入引航道，其耗水量僅僅是一個閘室灌泄的水量，即其水域面積與其水位差之積。
當一級水頭較大，分解的級數較多時，比如五級以上時，可以在階梯船閘中段，比如在第五級與第六級之間設置錯船段，一來供上、下行船舶交錯換位，二來可以驅除船員在過閘時的單調乏味之感。
有的地區(qū)，在洪峰期間下游水位較高，使低位級船閘被淹，為導引船舶直接進入較高位級的船閘，可以將各級同一側的閘墻加高，或者在同一側的閘墻上每隔一定距離建造一根靠船柱。
本發(fā)明使船隊在過閘時不需在閘室內停航等待，提高了通航能力。此外，耗水量小，當一級水頭分解成n級后，每過一次，其耗水量是原一級船閘耗水量的1/n，在水源不足的地方，甚至可抽水通航。水頭分解了，也同時分散了原一級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化了施工難度，降低了工程造價。


圖1上、下游水位變幅較小，只在壩下游一側建造階梯式船閘(縱剖面示意圖)、灌渠內通航多屬此種。
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(即堤內、堤外)都有較大的水位變幅時于堤內、堤外全建造階梯式船閘(縱剖面示意圖)，中間為過渡段，一些大江、大河如長江、淮河支流入口處多屬此種情況。
圖4在一側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、過渡段。
本發(fā)明已通過分析論證及水工模型試驗，現將該試驗的方案敘述如下一、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級階梯式船閘，上、下游引航道底高程相差6米也分4級，每級底高程相差1.5米，確保各級閘室最低水位時水深2米，各級閘室水位變幅1.5米，各級閘室長150米，寬12米，閘首長9米，弧形門門底輸水，開啟高度0.8米，開啟時間40～50秒，關閉時間10～20秒，船隊航速0.4米/秒。
2、過閘程序各級閘室初始水位差為1.5米，過船時，過船的兩相鄰閘室水位差為3米，當船隊上行過閘，駛至閘門2a一定距離時繼續(xù)航行，操作2a門底輸水，當閘室內水位同下游引航道5水位基本持平時開啟2a，當船隊的尾部越過2a時立即關閉2a，(這時一、二兩級之間水位差為3米)，同時操作2a輸水，當船隊行至2b一定距離時開啟2b，讓船隊進入第二閘室，當船隊的尾部越過2b時立即關閉2b，同時操作2c輸水，當船隊駛至2c一定距離時開啟2c，讓船隊進入第三閘室，當船隊的尾部越過2c時立即關閉2c，同時操作2d輸水，當船隊駛至2d一定距離時開啟2d，讓船隊進入第四閘室，當船隊的尾部越過2d時立即關閉2d，同時操作2e輸水，當船隊駛至2e一定距離時開啟2e，讓船隊進入上游引航道5。過船完畢，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，閘門單動或聯動由液壓泵站控制并操作，泵站可建在船閘一側的岸上，每一泵站控制4～6道閘門。
當船隊下行過閘時，開啟閘門2e，當船隊的尾部越過2e時立即關閉2e，同時操作2d輸水，當船隊駛至2d一定距離時開啟2d，讓船隊進入第二閘室，當船隊的尾部越過2d時立即關閉2d，同時操作2c輸水……余類推，直至進入下游引航道5。過船完畢，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，設上游水位變幅為3米，設置兩級，其閘室底高程相同，而且門檻和閘室底同一標高，按上游最底通航水位標定。各級門高從壩軸線起計算，每向上一級增高1.5米?，F有兩級，則閘門2g、2f比2e高出3米。
當上游水位為最高通航水位時，下行過船，則閘門2g下降2米，2f及其以后的閘門均下降3.5米。
當上游水位較最高通航水位下降1.5米時，下行過船，則閘門2g仍下降2米，以后的所有閘門均下降3.5米。
當上游水位再下降1.5米時，則閘門2g、2f都沉到底板門庫內，上游的兩級變成引航道，此時如同圖1所示。
上行過船閘門的下降同下行過船相同。
三、如圖3所示如長江、淮河的堤內、堤外都有較大水位變幅時，于堤內、堤外全修造階梯式船閘，中間為過渡段。該型式過船泄水量是前述兩種情況的兩倍。
四、如圖4所示于各級閘室同一側閘墻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。
權利要求
1.一種使船可連續(xù)駛過的階梯式船閘過船方法，是將水頭分解，其特征在于(1)、根據水位變幅大小于堤的一側或兩側設置一級或多級階梯式船閘；(2)、壩上游各級，其底高程相同，而且門檻和閘室底同一標高。
2.根據權利要求1所述的一種使船可連續(xù)駛過的階梯式船閘過船方法，其特征在于在梯級之間可設置有錯船段。
3.根據權利要求1或2所述的一種使船可連續(xù)駛過的階梯式船閘過船方法，其特征在于各級船閘同一側的閘墻比另一側閘墻高。
4.根據權利要求3所述的一種使船可連續(xù)駛過的階梯式船閘過船方法，其特征在于各級船閘同一側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)駛過的階梯式船閘過船方法，是將原一級船閘的水頭予以分解后而設置的多級船閘，各級閘也有閘室和閘門，其特征是于堤壩的一側或兩側設置一級或多級階梯式船閘，各閘室之間水位梯度之和即是原一級船閘的水位差。本發(fā)明省水，船隊過閘時不需在閘室內停航等待，可連續(xù)駛過，并適應上下游有較大水位變幅，通航能力大，尤其適合水源緊張，渠化梯級較多運量大的地方建造使用。
文檔編號E02C1/00GK1093427SQ93104119
公開日1994年10月12日 申請日期1993年4月5日 優(yōu)先權日1993年4月5日
發(fā)明者李殿中 申請人:安徽省航道管理局