CN115559269B - 航道渡槽系统及翻坝运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种航道渡槽系统及翻坝运行方法，航道渡槽两端与坝体的上游和下游连接；航道渡槽高于下游的水位，低于上游的水位；在航道渡槽与上游之间设有上游闸门，用于给航道渡槽补水；在航道渡槽与下游之间设有下游闸门；在航道渡槽上游和下游的位置设有装卸门机。使用时，将货物载具放置在航道渡槽内的一端，通过装卸门机将集装箱吊装到货物载具内，然后由货物载具将集装箱运输到航道渡槽的另一端，由装卸门机将集装箱卸载，实现集装箱的翻坝运输。本发明的航道渡槽能够用于快速的转运货物，使货物实现低成本的翻坝运行。与船闸过闸方式相比，本发明对水资源的浪费极少，还能够极大的缓解船闸过闸能力不足的问题，而且能耗更低。

Description

航道渡槽系统及翻坝运行方法

技术领域

本发明涉及渡槽工艺领域，特别是一种航道渡槽系统及翻坝运行方法。

背景技术

渡槽通常是用于在空中输送水的通道，在南水北调工程中，很多位置使用了渡槽结构输送水源，截至2022年5月13日，南水北调东线和中线工程累计调水量达到531亿立方米。在长江中下游的位置设有葛洲坝和三峡大坝两处水利工程，随着水库水位的升高，长江的航运能力大幅提升，但是葛洲坝和三峡大坝的船闸通航能力限制了长江航运能力的发展。目前采用的改进措施包括1是采用升船机结构，2是翻坝高速公路。但是升船机的过闸能力有限，而且升船机和翻坝高速公路转运的方案均能耗较高。未来拟采用的措施还包括增设新的船闸结构，但是新增的船闸通航会消耗大量的发电用水。因此目前尚无较好的解决方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种航道渡槽系统，能够实现货物的翻坝运输，大幅降低翻坝成本，提高翻坝运输效率。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种翻坝运行方法，能够利用航道渡槽系统进行货物的翻坝运输，与现有技术相比大幅降低翻坝成本，提高翻坝运输效率。

为解决上述的技术问题，本发明的技术方案是：一种航道渡槽系统，所述的航道渡槽两端与坝体的上游和下游连接；

航道渡槽高于下游的水位，低于上游的水位；

在航道渡槽与上游之间设有上游闸门，用于给航道渡槽补水；在航道渡槽与下游之间设有下游闸门；

在航道渡槽靠近上游和下游的位置分别设有装卸门机。

优选的方案中，所述的航道渡槽设有至少两组并列的结构，分为正向渡槽和反向渡槽，在航道渡槽的两端设有换向位，换向位将两个航道渡槽互相连通。

优选的方案中，在航道渡槽的两端设有多个支线渡槽，支线渡槽分别与正向渡槽和反向渡槽连接。

优选的方案中，在上游设有上游港口，航道渡槽和/或支线渡槽的一端靠近上游港口，航道渡槽通过装卸门机在航道渡槽与上游港口之间装卸货物；

在下游设有下游港口，航道渡槽和/或支线渡槽的一端靠近下游港口，航道渡槽通过装卸门机在航道渡槽与下游港口之间装卸货物。

优选的方案中，所述的航道渡槽设有轻量化槽体，轻量化槽体的材质采用UHPC；

或者所述的航道渡槽设有复合槽体，复合槽体的内层设有耐磨层，耐磨层的材质采用UHPC。

优选的方案中，所述的航道渡槽的节段端头设有端头止水槽，止水体设置在端头止水槽内；

端头止水槽设有止水凹槽，端头止水槽朝向航道渡槽的内侧设有斜面；

止水体的两侧设有延伸翼， 延伸翼与斜面贴合构成密封，止水体的止水带体位于止水凹槽内形成密封；

在止水体还设有多个膨胀通孔，用于使止水体膨胀。

优选的方案中，在航道渡槽内设有货物载具，货物载具的载具船体底部设有通流道，通流道的进口设有喇叭口，通流道的进口开口处直径较大，远离开口的位置直径较小，在通流道内设有涡轮叶片，涡轮叶片通过软轴与驱动装置连接。

优选的方案中，所述的通流道为两个，分别位于载具船体的两侧， 驱动装置包括电机，涡轮叶片的两端通过轴承支承在通流道内；两个电机与电池电连接，两个电机的输出轴分别通过软轴与涡轮叶片连接；或者一个电机与电池电连接，一个电机的输出轴与减速分动箱连接，减速分动箱的输出轴分别通过软轴与涡轮叶片连接；

或者所述的通流道为一个，通流道位于载具船体的底部，驱动装置包括电机，涡轮叶片的两端通过轴承支承在通流道内，电机与电池电连接，电机的输出轴通过软轴与涡轮叶片连接，在载具船体上还设有电控舵。

一种航道渡槽系统翻坝运行的方法，包括以下步骤：

S1、设置航道渡槽连接坝体的上游和下游，航道渡槽高于下游的水位，低于上游的水位，至少在上游设有上游闸门，用于给航道渡槽供水，当航道渡槽的水达到预设水位时，停止供水；

S2、将货物载具放置在航道渡槽内的一端，通过装卸门机将集装箱吊装到货物载具内，然后由货物载具将集装箱运输到航道渡槽的另一端，由装卸门机将集装箱卸载，实现集装箱的翻坝运输。

优选的方案中，步骤s1中，航道渡槽为至少2或2的倍数并列，并分为正向渡槽和反向渡槽，

货物载具在正向渡槽或反向渡槽内均沿着一个方向运行；

正向渡槽与反向渡槽之间通过换向位互相连通，以便于使货物载具通过；

正向渡槽和反向渡槽的两端分别设有多个支线渡槽，在正向渡槽和反向渡槽的两端设有装卸门机，在支线渡槽的自由端设有装卸门机，装卸门机用于在正向渡槽、反向渡槽和支线渡槽与上游、下港口之间装卸货物；

步骤s2中，货物载具的舱室装载集装箱后，货物载具的最大吃水线低于集装箱的2/1；

从正向渡槽来的货物载具，卸货后通过换向位进入到反向渡槽装货，然后输送至反向渡槽的另一端；

从反向渡槽来的货物载具，卸货后通过换向位进入到正向渡槽装货，然后输送至正向渡槽的另一端；

多个支线渡槽同时给货物载具装卸，以使进入到正向渡槽或反向渡槽的货物载具连续不断。

本发明提供了一种航道渡槽系统及翻坝运行方法，与现有技术相比，具有以下的有益效果：

1、本发明的航道渡槽能够用于快速的转运货物，使货物实现低成本的翻坝运行。与船闸过闸方式相比，本发明对水资源的浪费极少，主要消耗来自于蒸发和泄漏。具有较高的效益。

2、与翻坝公路相比，本发明采用水运的方式能耗更低，符合低碳环保的要求。

3、与升船机过闸方式相比，本发明的水资源浪费更少，能耗也更低，更加的安全。

4、设置的支线渡槽结构，在不大幅增加成本的前提下，能够提高航道渡槽运载的连续性，大幅利用航道渡槽的运载效率。

5、采用全部或部分UHPC材质的航道渡槽，能够减轻航道渡槽的自重，提高航道渡槽的强度，延长航道渡槽的使用寿命，大幅提高整个系统的性价比。

6、设置的货物载具，以通流孔和涡轮叶片作为驱动结构，将货物载具前方的水引入到后方，减少水的浪涌。

7、设置的端头止水槽和止水体的结构，尤其是斜面和延伸翼的结构，具有良好的密封效果，并且能够很好的适应渡槽槽体的热胀冷缩，而且维护和更换也非常便利。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明航道渡槽系统的主视图。

图2为本发明航道渡槽系统的俯视图。

图3为本发明轻量化槽体的横截面示意图。

图4为本发明复合槽体的横截面示意图。

图5为图4的A-A剖视示意图。

图6为本发明止水体的横截面示意图。

图7为本发明的货物载具的结构示意图。

图中：航道渡槽1，正向渡槽101，反向渡槽102，支线渡槽103，换向位104，轻量化槽体105，端头止水槽106，复合槽体107，耐磨层108，止水体109，膨胀通孔110，维护止水体111，延伸翼112，止水带体113，止水凹槽114，桥墩2，拱座3，坝体4，上游闸门5，下游6，上游7，上游港口8，装卸门机9，下游港口10，下游闸门11，货物载具12，载具船体121，通流孔122，涡轮叶片123，电池124，减速分动箱125，电机126，轴承127，软轴128，集装箱13。

具体实施方式

实施例1：

如图1、2中，一种航道渡槽系统，所述的航道渡槽1两端与坝体4的上游和下游6连接；

航道渡槽1高于下游6的水位，低于上游7的水位；

如图2中，在航道渡槽1与上游7之间设有上游闸门5，用于给航道渡槽1补水；在航道渡槽1与下游6之间设有下游闸门11，用于放水；

在航道渡槽1靠近上游和下游的位置分别设有装卸门机9，用于给航道渡槽1内的货物载具（12）装卸货物，优选的货物为集装箱（13）。为减少装卸时间，超重的货物和散货走船闸通行。

优选的方案如图2中，所述的航道渡槽1设有至少两组并列的结构，分为正向渡槽101和反向渡槽102，在航道渡槽1的两端设有换向位104，换向位104将两个航道渡槽1互相连通。

优选的方案如图2中，在航道渡槽1的两端设有多个支线渡槽103，支线渡槽103分别与正向渡槽101和反向渡槽102连接。由此结构，大幅提高正向渡槽101和反向渡槽102中货物载具（12）的连续性，提高正向渡槽101和反向渡槽102的利用率。

优选的方案如图2中，在上游7设有上游港口8，航道渡槽1和/或支线渡槽103的一端靠近上游港口8，航道渡槽1通过装卸门机9在航道渡槽1与上游港口8之间装卸货物；

在下游6设有下游港口10，航道渡槽1和/或支线渡槽103的一端靠近下游港口10，航道渡槽1通过装卸门机9在航道渡槽1与下游港口10之间装卸货物。由此结构，大幅提高货物装卸的效率。装卸门机9位于每个航道渡槽1和支线渡槽103的端头。

优选的方案如图3中，所述的航道渡槽1设有轻量化槽体105，轻量化槽体105的材质采用UHPC，即超高性能混凝土；由此结构，大幅降低槽体的自重，增强槽体的强度，延长槽体的使用寿命。经过测算，UHPC具有较高的耐磨性和抗腐蚀性，对氯的侵蚀抵抗使其使用寿命能够达到100年。优选的本例中的轻量化槽体105选用“U”型结构，宽度内空为4米，深度为8米，每个节段长度为8~20米。在航道渡槽1的底部设置拱座（3）的结构，以增大桥墩（2）之间的跨度。例如跨度达到60米。

或者所述的航道渡槽1设有复合槽体107，复合槽体107的内层设有耐磨层108，耐磨层108的材质采用UHPC。复合槽体107优选采用矩形结构，

优选的方案如图3、4中，所述的航道渡槽1的节段端头设有端头止水槽106，止水体109设置在端头止水槽106内；

如图5、6中，端头止水槽106设有止水凹槽114，端头止水槽106朝向航道渡槽1的内侧设有斜面；

止水体109的两侧设有延伸翼112， 延伸翼112与斜面贴合构成密封，止水体109的止水带体113位于止水凹槽114内形成密封；

在止水体109还设有多个膨胀通孔110，用于使止水体109膨胀。膨胀通孔110通常用于注入带有压力的环氧树脂或者聚氨酯，以使止水体109膨胀后进一步提高密封效果，并在固化后维持膨胀。

优选的方案如图5中，还设有维护止水体（111），维护止水体（111）在维护时，装入到端头止水槽106的另一个止水凹槽内，以实现临时止水，便于更换止水体109。

优选的方案如图7中，在航道渡槽1内设有货物载具12，货物载具12的载具船体121底部设有通流道122，通流道122的进口设有喇叭口，通流道122的进口开口处直径较大，远离开口的位置直径较小，在通流道122内设有涡轮叶片123，涡轮叶片123通过软轴128与驱动装置连接。货物载具12设有深舱结构，将集装箱（13）放入后，货物载具12的最大吃水线低于集装箱13的2/1；由此结构，以充分利用航道渡槽（1）的通航空间。配合通流道122和涡轮叶片123的结构，能够减少航道渡槽（1）内的浪涌。货物载具12的结构借鉴了船的结构。例如小型货物运输艇。本发明的货物载具12专门针对运输集装箱（13）设计。例如航道渡槽（1）的内空为4-5米，货物载具12的宽度为3-3.5米，航道渡槽（1）的整体高度为9米，通水高度为5米，货物载具12的高度为3-3.5米。需要确保货物载具12空载时不会触碰航道渡槽（1）的顶部对拉杆，满载时不会触碰航道渡槽（1）的底部。货物载具12的长度分为6米和12米两个规格。部分的货物载具12具有动力，而另一部分的货物载具12则不具有动力，可以将不具有动力的货物载具12与具有动力的货物载具12互相连接，以进一步降低能耗。

优选的方案中，所述的通流道122为两个，分别位于载具船体121的两侧， 驱动装置包括电机126，涡轮叶片123的两端通过轴承127支承在通流道122内，优选的涡轮叶片123采用变螺距的结构，靠近前进方向的一端螺距较密，而远离前进方向的一端螺距较稀疏，以大幅提高通水效率，设置的喇叭口结构也有助于提高进口的压力；两个电机126与电池124电连接，两个电机126的输出轴分别通过软轴128与涡轮叶片123连接；本方案采用双电机方案，控制较为容易。或者另一并列的方案中，一个电机126与电池124电连接，一个电机126的输出轴与减速分动箱125连接，减速分动箱125的输出轴分别通过软轴128与涡轮叶片123连接；本方案采用单电机，能够降低成本。上述的方案能够节省高度空间。

或者与上述的方案并列，所述的通流道122为一个，通流道122位于载具船体121的底部，驱动装置包括电机126，涡轮叶片123的两端通过轴承127支承在通流道122内，电机126与电池124电连接，电机126的输出轴通过软轴128与涡轮叶片123连接，在载具船体121上还设有电控舵。本方案的相对成本较低，而且能够实现远程控制。

实施例2：

一种航道渡槽系统翻坝运行的方法，包括以下步骤：

S1、设置航道渡槽1连接坝体4的上游7和下游6，航道渡槽1高于下游6的水位，低于上游7的水位，优选的，航道渡槽1低于上游7的最低蓄水水位，以便于给航道渡槽1补水，减少抽水补水方式。至少在上游7设有上游闸门5，用于给航道渡槽1供水，当航道渡槽1的水达到预设水位时，停止供水；本发明中，航道渡槽1中的水除了蒸发和泄漏，不会损失，因此能够节省水资源用于发电。

S2、将货物载具12放置在航道渡槽1内的一端，通过装卸门机9将集装箱13吊装到货物载具12内，具体吊装的流程与现有技术相同，在装卸门机9上设有测重的装置，例如压力传感器，以限制集装箱（13）的重量，然后由货物载具12将集装箱13运输到航道渡槽1的另一端，由装卸门机9将集装箱13卸载，实现集装箱13的翻坝运输。

优选的方案如图2中，步骤s1中，航道渡槽1为至少2或2的倍数并列，并分为正向渡槽101和反向渡槽102，本例中，采用了两条并列的航道渡槽1。

货物载具12在正向渡槽101或反向渡槽102内均沿着一个方向运行；由此结构，以避免出现拥堵。本发明中的货物载具（12）分为两种，一种是自带动力，另一种是不带动力，可以连接在一起，类似火车的结构，以降低能耗。

正向渡槽101与反向渡槽102之间通过换向位104互相连通，以便于使货物载具12通过；例如从正向渡槽101进入到反向渡槽102。换向位104采用异型的渡槽结构整体浇筑成型。

正向渡槽101和反向渡槽102的两端分别设有多个支线渡槽103，在正向渡槽101和反向渡槽102的两端设有装卸门机9，在支线渡槽103的自由端设有装卸门机9，装卸门机9用于在正向渡槽101、反向渡槽102和支线渡槽103与上游、下港口之间装卸货物；

步骤s2中，货物载具12的舱室装载集装箱13后，货物载具12的最大吃水线低于集装箱13的2/1；由此结构，以充分利用航道渡槽（1）的内部空间。

从正向渡槽101来的货物载具12，卸货后通过换向位104进入到反向渡槽102装货，然后输送至反向渡槽102的另一端；

从反向渡槽102来的货物载具12，卸货后通过换向位104进入到正向渡槽101装货，然后输送至正向渡槽101的另一端；

多个支线渡槽103同时给货物载具12装卸，以使进入到正向渡槽101或反向渡槽102的货物载具12连续不断。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种航道渡槽系统，其特征是：航道渡槽（1）两端与坝体（4）的上游（7）和下游（6）连接；

航道渡槽（1）高于下游（6）的水位，低于上游（7）的水位；

在航道渡槽（1）与上游（7）之间设有上游闸门（5），用于给航道渡槽（1）补水；在航道渡槽（1）与下游（6）之间设有下游闸门（11）；

在航道渡槽（1）靠近上游和下游的位置分别设有装卸门机（9）。

2.根据权利要求1所述的航道渡槽系统，其特征是：所述的航道渡槽（1）设有至少两组并列的结构，分为正向渡槽（101）和反向渡槽（102），在航道渡槽（1）的两端设有换向位（104），换向位（104）将两个航道渡槽（1）互相连通。

3.根据权利要求2所述的航道渡槽系统，其特征是：在航道渡槽（1）的两端设有多个支线渡槽（103），支线渡槽（103）分别与正向渡槽（101）和反向渡槽（102）连接。

4.根据权利要求3所述的航道渡槽系统，其特征是：在上游（7）设有上游港口（8），航道渡槽（1）和/或支线渡槽（103）的一端靠近上游港口（8），航道渡槽（1）通过装卸门机（9）在航道渡槽（1）与上游港口（8）之间装卸货物；

在下游（6）设有下游港口（10），航道渡槽（1）和/或支线渡槽（103）的一端靠近下游港口（10），航道渡槽（1）通过装卸门机（9）在航道渡槽（1）与下游港口（10）之间装卸货物。

5.根据权利要求1所述的航道渡槽系统，其特征是：所述的航道渡槽（1）设有轻量化槽体（105），轻量化槽体（105）的材质采用UHPC；

或者所述的航道渡槽（1）设有复合槽体（107），复合槽体（107）的内层设有耐磨层（108），耐磨层（108）的材质采用UHPC。

6.根据权利要求1或5所述的航道渡槽系统，其特征是：所述的航道渡槽（1）的节段端头设有端头止水槽（106），止水体（109）设置在端头止水槽（106）内；

端头止水槽（106）设有止水凹槽（114），端头止水槽（106）朝向航道渡槽（1）的内侧设有斜面；

止水体（109）的两侧设有延伸翼（112）， 延伸翼（112）与斜面贴合构成密封，止水体（109）的止水带体（113）位于止水凹槽（114）内形成密封；

在止水体（109）还设有多个膨胀通孔（110），用于使止水体（109）膨胀。

7.根据权利要求1或4所述的航道渡槽系统，其特征是：在航道渡槽（1）内设有货物载具（12），货物载具（12）的载具船体（121）底部设有通流道（122），通流道（122）的进口设有喇叭口，通流道（122）的进口开口处直径较大，远离开口的位置直径较小，在通流道（122）内设有涡轮叶片（123），涡轮叶片（123）通过软轴（128）与驱动装置连接。

8.根据权利要求7所述的航道渡槽系统，其特征是：所述的通流道（122）为两个，分别位于载具船体（121）的两侧， 驱动装置包括电机（126），涡轮叶片（123）的两端通过轴承（127）支承在通流道（122）内；两个电机（126）与电池（124）电连接，两个电机（126）的输出轴分别通过软轴（128）与涡轮叶片（123）连接；或者一个电机（126）与电池（124）电连接，一个电机（126）的输出轴与减速分动箱（125）连接，减速分动箱（125）的输出轴分别通过软轴（128）与涡轮叶片（123）连接；

或者所述的通流道（122）为一个，通流道（122）位于载具船体（121）的底部，驱动装置包括电机（126），涡轮叶片（123）的两端通过轴承（127）支承在通流道（122）内，电机（126）与电池（124）电连接，电机（126）的输出轴通过软轴（128）与涡轮叶片（123）连接，在载具船体（121）上还设有电控舵。

9.一种航道渡槽系统翻坝运行的方法，其特征是包括以下步骤：

S1、设置航道渡槽（1）连接坝体（4）的上游（7）和下游（6），航道渡槽（1）高于下游（6）的水位，低于上游（7）的水位，至少在上游（7）设有上游闸门（5），用于给航道渡槽（1）供水，当航道渡槽（1）的水达到预设水位时，停止供水；

S2、将货物载具（12）放置在航道渡槽（1）内的一端，通过装卸门机（9）将集装箱（13）吊装到货物载具（12）内，然后由货物载具（12）将集装箱（13）运输到航道渡槽（1）的另一端，由装卸门机（9）将集装箱（13）卸载，实现集装箱（13）的翻坝运输。

10.根据权利要求9所述的航道渡槽系统翻坝运行的方法，其特征是：步骤s1中，航道渡槽（1）为至少2或2的倍数并列的结构，并分为正向渡槽（101）和反向渡槽（102），

货物载具（12）在正向渡槽（101）或反向渡槽（102）内均沿着一个方向运行；

正向渡槽（101）与反向渡槽（102）之间通过换向位（104）互相连通，以便于使货物载具（12）通过；

正向渡槽（101）和反向渡槽（102）的两端分别设有多个支线渡槽（103），在正向渡槽（101）和反向渡槽（102）的两端设有装卸门机（9），在支线渡槽（103）的自由端设有装卸门机（9），装卸门机（9）用于在正向渡槽（101）、反向渡槽（102）和支线渡槽（103）与上游、下港口之间装卸货物；

步骤s2中，从正向渡槽（101）来的货物载具（12），卸货后通过换向位（104）进入到反向渡槽（102）装货，然后输送至反向渡槽（102）的另一端；

从反向渡槽（102）来的货物载具（12），卸货后通过换向位（104）进入到正向渡槽（101）装货，然后输送至正向渡槽（101）的另一端；

多个支线渡槽（103）同时给货物载具（12）装卸，以使进入到正向渡槽（101）或反向渡槽（102）的货物载具（12）连续不断。