CN106013032A

CN106013032A - 双线多级单向通行省水船闸

Info

Publication number: CN106013032A
Application number: CN201610369320.3A
Authority: CN
Inventors: 彭国洪
Original assignee: Individual
Current assignee: Jiaxing Shang Yun Automation Equipment Co Ltd
Priority date: 2016-05-18
Filing date: 2016-05-18
Publication date: 2016-10-12
Anticipated expiration: 2036-05-18
Also published as: CN106013032B

Abstract

本发明是双线多级单向通行省水船闸。本发明要解决的技术问题是对所有的不同级数的双线多级单向通行船闸进行省水。本发明的技术方案是是：双线多级船闸异线同级闸室是连通的；下行船闸闸室水位从低水位上升至中水位闸室内不得有船只→闸室水位从中水位上升至高水位闸室内不得有船只，上升船闸闸室水位从高水位下降至中水位闸室内不得有船只→闸室水位从中水位下降至低水位闸室内不得有船只。

Description

双线多级单向通行省水船闸

技术领域：

本发明涉及通航建筑物，特别涉及船闸省水功能。

背景技术：

60年代天津大学在长江三峡船闸研究中就提出过省水船闸方案设计报告及三峡船闸节水问题的分析，所研究的省水船闸是带省水池(有的文件把它称为储水池)的省水船闸，但是这种省水船闸的最大缺点是需要建造省水池，因此三峡船闸放弃该方案。“2000年以后，山西水利水电勘测设计研究院进行了桂林市春天湖双线双向省水船闸运行研究”(省水船闸发展及研究现状王晓青刘畅)，出现了单级双线之间互灌互泄省水船闸，这种省水船闸有一个重要的特征是：单级双向通行。由于双向省水船闸的双向特征导致该技术不能实用于多级船闸，包括三峡双线五级船闸，本人研究了所有的不同级数的双线双向省水船闸后发现，每一种不同级数的双线双向省水船闸其技术特征不同、进排水操作方法也不相同，因此一种级数的双向省水船闸技术不能实用于另一种级数的船闸。本发明是在双线双向省水船闸的基础上进行改进，改进后具有单向通行省水船闸的特征，改进后最为显著的进步是该技术能实用于所有的不同级数的双线多级单向通行船闸，包括三峡双线五级船闸。

本发明单向通行省水船闸的出现对船闸地发展具有极为重要的作用和意义。船只的制动、转弯、加速度、减速度的灵活性要低于陆地上运动的车辆，因此在同一线船闸实行双向通行的缺点是提高船只通行难度和增加通行时间，也就是说双向船闸的省水效果是建立在双向通行缺点为代价的基础上，由于这个原因双向省水船闸一直没有广泛实用于社会生产。单向通行是指在同一线船闸一直用于上行船只，或者一直用于下行船只，实践中绝大部分船闸是实行单向通行的，单向通行不具有双向通行的缺点，因此单向省水船闸不同于双向省水船闸，它具有广泛实用于社会市场的前景。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是，对所有的不同级数的双线多级单向通行船闸进行省水。

为了便于描述，把双线船闸其中的一线称为A线船闸，另一线船闸称为B线船闸；闸室内最低水位称为低水位，闸室内最高水位称为高水位，高水位与低水位之间1/2位置的水位称为中水位；A线船闸第一级闸室称为A1闸室，第二级闸室称为A2闸室，第三级闸室称为A3闸室，以此类推；B线船闸第一级闸室称为B1闸室，第二级闸室称为B2闸室，第三级闸室称为B3闸室，以此类推；A1闸室与B1闸室称为异线同级闸室，A2闸室与B2闸室称为异线同级闸室，A3闸室与B3闸室称为异线同级闸室，以此类推；同线是指同一线船闸，例如A1与A2是同线船闸的两个闸室；上游闸室是指靠近上游的闸室，下游闸室是指靠近下游的闸室；双线多级的范围是指除双线单级以外的所有级数的双线船闸。

双线多级单向通行省水船闸具有必要的特征是：

双线多级船闸异线同级闸室是连通的，每两个闸室之间连通的部位有一个阀门；例如，A1闸室与B1闸室是连通的，A2闸室与B2闸室是连通的，A3闸室与B3闸室是连通的，以此类推；每一个闸室的每一次进水或者排水的水量是低水位至高水位之间水量的1/2；每一个闸室高水位至中水位的水量排放至异线同级闸室；非下游闸室中水位至低水位的水量排放至同线下一级闸室，下游闸室中水位至低水位的水量排放至下游；每一个闸室低水位至中水位的进水来自异线同级闸室的排水；非上游闸室中水位至高水位的进水来自同线上一级闸室的排水，上游闸室中水位至高水位的进水来自上游水；

下行船闸闸室内船只与下一次进入同线闸室的船只相隔6步，6步是：船只进入上游闸室→闸室高水位至中水位的水量排放至异线同级闸室，船只从高水位下降至中水位→闸室中水位至低水位的水量排放至同线下一级闸室，船只从中水位下降至低水位→船只进入下一级闸室→闸室高水位至中水位的水量排放至异线同级闸室，船只从高水位下降至中水位→闸室中水位至低水位的水量排放至同线下一级闸室(如果船只所在闸室是下游闸室则水量排放至下游)，船只从中水位下降至低水位；具体实施方式是，船只从上游进入上游闸室完成6步之后在进行第7步时，下一次进入闸室的船只进行上述的第1步：船只进入上游闸室；

上行船闸闸室内船只与下一次进入同线闸室的船只相隔6步，6步是：船只进入下游闸室→闸室低水位至中水位的进水来自异线同级闸室的排水，船只从低水位上升至中水位→闸室中水位至高水位的进水来自同线上一级闸室的排水，船只从中水位上升至高水位→船只进入上一级闸室→闸室低水位至中水位的进水来自异线同级闸室的排水，船只从低水位上升至中水位→闸室中水位至高水位的进水来自同线上一级闸室的排水(如果船只所在闸室是上游闸室则进水来自上游)，船只从中水位上升至高水位；具体实施方式是，船只从下游进入下游闸室完成6步之后在进行第7步时，下一次进入闸室的船只进行上述的第1步：船只进入下游闸室；

A线船闸单向下行，B线船闸单向上行，这种运行方式船只的位置关系是：在同一时点，A线船闸内船只的位置闸室级数与B线船闸内船只的位置闸室级数相同；例如，在同一时点，A1、A3、A5闸室内有船只，那么B线船闸在闸室级数相同的B1、B3、B5闸室内有船只，当A线船闸变化为A2、A4、A6闸室内有船只时，B线船闸也会同步变化为B2、B4、B6闸室内有船只；

A线和B线船闸单向下行，或者A线和B线船闸单向上行，这种运行方式船只的位置关系是：在同一时点，A线船闸内船只的位置闸室级数与B线船闸内船只的位置闸室级数不相同；例如，在同一时点，A1、A3、A5闸室内有船只，那么B线船闸在闸室级数不相同的B2、B4、B6闸室内有船只，当A线船闸变化为A2、A4、A6闸室内有船只时，B线船闸也会同步变化为B1、B3、B5闸室内有船只；

下行船闸的每一个闸室工作过程是：闸室内在高水位时船只进入闸室→船只随同闸室水位从高水位下降至中水位→船只随同闸室水位从中水位下降至低水位→船只离开该闸室→闸室水位从低水位上升至中水位闸室内不得有船只→闸室水位从中水位上升至高水位闸室内不得有船只→水位上升至高水位之后再一次船只进入该闸室，这样循环工作；

上升船闸的每一个闸室工作过程是：闸室内在低水位时船只进入闸室→船只随同闸室水位从低水位上升至中水位→船只随同闸室水位从中水位上升至高水位→船只离开该闸室→闸室水位从高水位下降至中水位闸室内不得有船只→闸室水位从中水位下降至低水位闸室内不得有船只→水位下降至低水位之后再一次船只进入该闸室，这样循环工作；

下行船只通过船闸每一级闸室的过程是4步：船只进入闸室，闸门关闭→闸室高水位至中水位的水量排放至异线同级闸室，船只下降至中水位位置→闸室中水位至低水位的水量排放至同线下一级闸室(如果该闸室是下游闸室则排放至下游)，船只下降至低水位位置→闸门打开，船只离开该闸室；通过双级船闸的过程是进行上述的4步之后增加上述的4步；船闸每增加一级闸室，通过的过程是在原有的过程上增加上述的4步；

上行船只通过船闸每一级闸室的过程是4步：船只进入闸室，闸门关闭→闸室低水位至中水位的进水来自异线同级闸室的排水，船只上升至中水位位置→闸室中水位至高水位的进水来自同线上一级闸室的排水(如果该闸室是上游闸室则进水来自上游水)，船只上升至高水位位置→闸门打开，船只离开该闸室；通过双级船闸的过程是进行上述的4步之后增加上述的4步；船闸每增加一级闸室，通过的过程是在原有的过程上增加上述的4步。

双线单向省水技术的实用范围：如果一个水库大坝只有一线船闸，那么该船闸必然是双向通行，双线单向省水技术不能实用该船闸；如果是双线船闸，双线单向省水技术可以实用该船闸；如果是三线船闸，其中二线是单向通行，其中一线必然是双向通行，双线单向省水技术可以实用其中二线船闸；如果是四线船闸，四线都可以实行单向通行，双线单向省水技术可以实用其中二线船闸，双线单向省水技术再一次实用其中另外的二线船闸：至于更多线数的船闸，以此类推；因此双线单向省水技术能实用于所有的不同级数的单向通行船闸。

本发明的有益效果：1.避免了双向通行的缺点，双向通行的缺点是提高船只通行难度和增加通行时间；2.不存在省水池成本的优越技术效果；3.双线单向省水技术具有兼容性，能实用于所有的不同级数的双线多级船闸；4.不同级数的船闸其省水效果相同，省水1/2(即50％)。双线单向省水船闸与常规船闸、双线双向省水船闸的比较(表中数值为排放至下游的平均排水量，下游至上游的水头高度设为1h)：

	单向省水船闸	常规船闸(单向通行)	双向省水船闸
				双线双级船闸	1/4h	1/2h	1/4h
双线三级船闸	1/6h	1/3h	无该船闸技术
				双线四级船闸	1/8h	1/4h	无
双线五级船闸	1/10h	1/5h	无
				双线六级船闸	1/12h	1/6h	无

附图说明：

图1至图6是工作原理顺序图。

()里的数字或字母代表图中的数字或字母，数字或字母代表()前面的名称。三峡南线船闸闸室(N1)(N2)(N3)(N4)(N5)，三峡北线船闸闸室(B1)(B2)(B3)(B4)(B5)，去下游的船只(X)，去上游的船只(S)，上游水位(1)，下游水位(2)，阀门(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)，闸门(Z)，箭头方向为水排放时的流动方向(→)。

具体实施方式：

对已建成的常规船闸修建改造的工程量是：每一级异线同级闸室进行连通，每一级连通的部位有一个阀门，其它工程不变；修建改造后按双线单向省水技术运行。

三峡船闸需要在现有船闸的北边修建第二船闸，第二船闸设计为双线五级，闸室尺寸设计为宽度34米、长度840米，长度840米才能满足发展到饱和状态时的通航量，如此大的船闸规模会大幅减少发电用水替换为船闸用水，因此完全有必要把现有船闸和第二船闸实施双线单向省水技术。

除三峡船闸，双线单向省水技术还可以广泛地实施于其它现有的单向通行船闸和新建的单向通行船闸。以人们最熟悉的三峡双线五级船闸作为实施双线单向省水技术的例子，图1至图6是三峡双线五级船闸实施本发明的工作原理顺序图，以下根据附图说明双线单向省水技术的具体实施方式：

图1是：闸室N1、N3、N5内船只X是下行船只，闸室B1、B3、B5内船只S是上行船只，闸室N1、N3、N5、B2、B4内是高水位，闸室N2、N4、B1、B3、B5内是低水位，上游水位1，下游水位2，阀门3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14关闭，阀门15、16、17、18、19打开，箭头方向为水排放时的流动方向，闸室N1的水排放至闸室B1，闸室B2的水排放至闸室N2，闸室N3的水排放至闸室B3，闸室B4的水排放至闸室N4，闸室N5的水排放至闸室B5；

图2是：闸室的水排放之后闸室N1、N2、N3、N4、N5、B1、B2、B3、B4、B5是中水位，阀门3、5、7、10、12、14、15、16、17、18、19关闭，阀门4、6、8、9、11、13打开，闸室N1的水排放至闸室N2，闸室N3的水排放至闸室N4，闸室N5的水经过阀门8排放至下游，上游水经过阀门9流入闸室B1，闸室B2的水排放至闸室B3，闸室B4的水排放至闸室B5；

图3是：闸室的水排放之后闸室N1、N3、N5、B2、B4是低水位，闸室N2、N4、B1、B3、B5是高水位，阀门开关与图2相同，闸室N1、N3、N5下方闸门Z打开，闸室B1、B3、B5上方闸门Z打开；

图4是：闸室N1的船只进入闸室N2，闸室N3的船只进入闸室N4，闸室N5的船只进入下游，闸室B1的船只进入上游，闸室B3的船只进入闸室B2，闸室B5的船只进入闸室B4，阀门3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14关闭，阀门15、16、17、18、19打开；闸室B1的水排放至闸室N1，闸室N2的水排放至闸室B2，闸室B3的水排放至闸室N3，闸室N4的水排放至闸室B4，闸室B5的水排放至闸室N5；

图5是：闸室的水排放之后闸室N1、N2、N3、N4、N5、B1、B2、B3、B4、B5是中水位，阀门4、6、8、9、11、13、15、16、17、18、19关闭，阀门3、5、7、10、12、14打开，上游水经过阀门3流入闸室N1，闸室N2的水排放至闸室N3，闸室N4的水排放至闸室N5，闸室B1的水排放至闸室B2，闸室B3的水排放至闸室B4，闸室B5的水经过阀门14排放至下游；

图6是：闸室的水排放之后闸室N1、N3、N5、B2、B4是高水位，闸室N2、N4、B1、B3、B5是低水位，阀门开关与图5相同，闸室N1、N3、N5上方闸门Z打开，闸室B1、B3、B5下方闸门Z打开；

图6之后上游船只进入闸室N1，闸室N2的船只进入闸室N3，闸室N4的船只进入闸室N5，闸室B2的船只进入闸室B1，闸室B4的船只进入闸室B3，下游船只进入闸室B5，船只进入闸室之后闸门全部关闭；这时与图1是相同的，从图1开始，这样循环工作。

Claims

1.双线多级单向通行省水船闸，其特征是：双线多级船闸异线同级闸室是连通的；

上升船闸的每一个闸室工作过程是：闸室内在低水位时船只进入闸室→船只随同闸室水位从低水位上升至中水位→船只随同闸室水位从中水位上升至高水位→船只离开该闸室→闸室水位从高水位下降至中水位闸室内不得有船只→闸室水位从中水位下降至低水位闸室内不得有船只→水位下降至低水位之后再一次船只进入该闸室，这样循环工作。