本發(fā)明涉及水工建筑物,特別涉及一種船舶通過水壩的船閘。
背景技術(shù):
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省水船閘可分為兩大類,第一類是帶有省水容器(如省水池、儲水池、中間渠道)的船閘,第二類是利用閘室的本身做為省水容器的船閘。由于省水容器的高度有嚴格地設(shè)計要求,一座船閘需要多個高度不同的省水池,省水池成本在幾百萬元、幾千萬元,甚至高達幾億元。在工程成本這一方面來說,第二類省水船閘不存在省水容器,具有低成本的優(yōu)勢,免除了省水池成本的優(yōu)越技術(shù)效果。
第二類省水船閘是一線船閘與另一線(或者為多線)船閘之間,以水量互相補充的運行方式,達到省水為目的的船閘。第二類省水船閘在所有的文件中沒有一個統(tǒng)一的標準的名稱,因此申請人把第二類船閘命名為互補省水船閘,把第二類船閘的技術(shù)領(lǐng)域稱之為互補省水船閘技術(shù)領(lǐng)域。
目前世界上普通使用的省水船閘是帶有省水容器的船閘,其省水率極低,舉一個例子,以典型的省水率1/2單級帶省水池船閘進行說明,有省水池A池、B池,船閘泄水運行時先向省水池泄水,其順序是先泄向高處的省水池(B池),再依次泄向低處的省水池(A池)。水泄向B池導(dǎo)致B池水位上升,B池水位上升沒有用于需要上升的船舶,白白地浪費了水位的上升,沒有起到省水的效果,需要花費創(chuàng)造性勞動解決省水的效果。同樣,水泄向A池導(dǎo)致A池水位上升,A池水位上升沒有用于需要上升的船舶,白白地浪費了水位的上升,沒有起到省水的效果,需要花費創(chuàng)造性勞動解決省水的效果。灌水順序與泄水時相反,首先將低處的省水池(A池)的水灌入閘室,然后依次將高處的省水池(B池)向閘室灌水。A池的水灌入閘室導(dǎo)致A池水位下降,A池水位下降沒有用于需要下降的船舶,白白地浪費了水位的下降,沒有起到省水的效果,需要花費創(chuàng)造性勞動解決省水的效果。同樣,B池的水灌入閘室導(dǎo)致B池水位下降,B池水位下降沒有用于需要下降的船舶,白白地浪費了水位的下降,沒有起到省水的效果,需要花費創(chuàng)造性勞動解決省水的效果。本發(fā)明技術(shù)方案把省水池改成船閘閘室,充分地利用了水位的上升和下降用于船舶的上升和下降,大幅提高了省水效率技術(shù)效果。
目前國內(nèi)有四線船閘,國外有六線船閘,經(jīng)濟發(fā)展通航量增加時,不是把現(xiàn)有船閘閘室面積擴大,而是在現(xiàn)有船閘的基礎(chǔ)上增加一線或多線船閘,如果經(jīng)濟發(fā)展通航量增加一倍,就會出現(xiàn)五線船閘、六線船閘、七線船閘、八線船閘。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
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雙級六線單向通行互補省水船閘是指:船閘為6線,每線為2級,6線之間是連通的,6線船閘閘室之間的水是互相排放的,在同一線船閘中,上一次船舶通過與下一次船舶通過的方向是相同的,即單向通行。
本發(fā)明的有益效果是,在沒有省水池的條件下把雙級六線單向通行船閘的耗水量降低到1/6H每次(H:總水頭高度),大幅度提高省水效率,首次把雙級六線單向通行船閘省水率提高到5/6(即83%)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是:
船閘為6線,每線為2級,6線船閘的第一級閘室之間有2路廊道連通;其中1路廊道有6個分支,每1個分支經(jīng)過1個閥門后分別與A1、B1、C1、D1、E1、F1閘室連通;另1路廊道有6個分支,每1個分支經(jīng)過1個閥門后分別與A1、B1、C1、D1、E1、F1閘室連通;
第二級閘室之間有2路廊道連通;其中1路廊道有6個分支,每1個分支經(jīng)過1個閥門后分別與A2、B2、C2、D2、E2、F2閘室連通;另1路廊道有6個分支,每1個分支經(jīng)過1個閥門后分別與A2、B2、C2、D2、E2、F2閘室連通;
每一線船閘的上一級閘室與下一級閘室之間的連通方式和廊道閥門與常規(guī)船閘相同;
進水閥門的位置關(guān)系及作用與常規(guī)雙級船閘相同,每一線上游閘室有1個進水閥門;
排水閥門的位置關(guān)系及作用與常規(guī)雙級船閘相同,每一線下游閘室有1個排水閥門;
閘門的位置關(guān)系及作用與常規(guī)雙級船閘相同,每一個閘室有上游閘門、下游閘門;
閘室在每一次排水或進水的水位下降或上升都是下游至上游的總水頭高度的六分之一高度;
每一個閘室在每一次排水或進水的水位下降或上升都是檻上水深水位至閘室高水位的三分之一高度。
附圖說明:
圖1至圖9是雙級六線單向通行互補省水船閘工作原理順序圖。
()里的數(shù)字或字母代表圖中的數(shù)字或字母,數(shù)字或字母代表()前面的名稱:A線船閘(A),B線船閘(B),C線船閘(C),D線船閘(D),E線船閘(E),F(xiàn)線船閘(F);A線下游閘室A1(A1),B線下游閘室B1(B1),C線下游閘室C1(C1),D線下游閘室D1(D1),E線下游閘室E1(E1),F(xiàn)線下游閘室F1(F1),A線上游閘室A2(A2),B線上游閘室B2(B2),C線上游閘室C2(C2),D線上游閘室D2(D2),E線上游閘室E2(E2),F(xiàn)線上游閘室F2(F2),閘門(Z),水流經(jīng)過閥門時的流動方向(→),去上游的船舶一(S),去下游的船舶二(X);
水位標記0、01、02、03,下游至上游的總水頭高度平均分成6個水位高度,其中下游閘室有3個水位高度,下游水位(0),1/3水位(01),2/3水位(02),下游閘室高水位(03);其中上游閘室有3個水位高度,檻上水深(0),1/3水位(01),2/3水位(02),上游水位(03);下游閘室的高水位(03)與上游閘室檻上水深水位(0)是同一高度水位;
A、B、C、D、E、F線閘室在每一幅圖中的位置是相同的,因此只有在圖1標出,水位標記在A、B、C、D、E、F線閘室的高度位置是相同的,因此在每一幅圖中只有在A線閘室標出;
A2閘室上游水進水閥門一(1),B2閘室上游水進水閥門二(2),C2閘室上游水進水閥門三(3),D2閘室上游水進水閥門四(4),E2閘室上游水進水閥門五(5),F(xiàn)2閘室上游水進水閥門六(6),A1閘室水排放至下游閥門十三(13),B1閘室水排放至下游閥門十四(14),C1閘室水排放至下游閥門十五(15),D1閘室水排放至下游閥門十六(16),E1閘室水排放至下游閥門十七(17),F(xiàn)1閘室水排放至下游閥門十八(18);
上一級閘室的水排放至下一級閘室的廊道閥門有閥門七(7),閥門八(8),閥門九(9),閥門十(10),閥門十一(11),閥門十二(12);
一線船閘與另一線船閘之間互相排水的廊道閥門有閥門十九(19),閥門二十(20),閥門二十一(21),閥門二十二(22),閥門二十三(23),閥門二十四(24),閥門二十五(25),閥門二十六(26),閥門二十七(27),閥門二十八(28),閥門二十九(29),閥門三十(30),閥門三十一(31),閥門三十二(32),閥門三十三(33),閥門三十四(34),閥門三十五(35),閥門三十六(36),閥門三十七(37),閥門三十八(38),閥門三十九(39),閥門四十(40),閥門四十一(41),閥門四十二(42);
主廊道一(43),主廊道二(44),主廊道三(45),主廊道四(46);
圖中的每一線閘室左邊視為下游方向,閘室右邊視為上游方向,閘室左邊的閘門為該閘室的下游閘門(Z),閘室右邊的閘門為該閘室的上游閘門(Z)。
具體實施方式:
結(jié)合圖1對雙級六線單向通行互補省水船閘的廊道閥門位置關(guān)系進行說明:
A、B、C、D、E、F六線船閘,六線船閘并排布置,A線下游閘室A1,A線上游閘室A2,B線下游閘室B1,B線上游閘室B2,C線下游閘室C1,C線上游閘室C2,D線下游閘室D1,D線上游閘室D2,E線下游閘室E1,E線上游閘室E2,F(xiàn)線下游閘室F1,F(xiàn)線上游閘室F2;
A2閘室上游水進水閥門一1,B2閘室上游水進水閥門二2,C2閘室上游水進水閥門三3,D2閘室上游水進水閥門四4,E2閘室上游水進水閥門五5;F2閘室上游水進水閥門六6;
A1閘室水排放至下游閥門十三13,B1閘室水排放至下游閥門十四14,C1閘室水排放至下游閥門十五15,D1閘室水排放至下游閥門十六16,E1閘室水排放至下游閥門十七17,F(xiàn)1閘室水排放至下游閥門十八18;
A2閘室經(jīng)過閥門七7與A1閘室連通,B2閘室經(jīng)過閥門八8與B1閘室連通,C2閘室經(jīng)過閥門九9與C1閘室連通,D2閘室經(jīng)過閥門十10與D1閘室連通,E2閘室經(jīng)過閥門十一11與E1閘室連通,F(xiàn)2閘室經(jīng)過閥門十二12與F1閘室連通;
主廊道一43有6個分支,6個分支分別經(jīng)過6個廊道閥門二十20閥門二十二22閥門二十四24閥門二十六26閥門二十八28閥門三十30,經(jīng)過6個廊道閥門之后分別與A2、B2、C2、D2、E2、F2閘室連通;
主廊道二44有6個分支,6個分支分別經(jīng)過6個廊道閥門十九19閥門二十一21閥門二十三23閥門二十五25閥門二十七27閥門二十九29,經(jīng)過6個廊道閥門之后分別與A2、B2、C2、D2、E2、F2閘室連通;
主廊道三45有6個分支,6個分支分別經(jīng)過6個廊道閥門三十二32閥門三十四34閥門三十六36閥門三十八38閥門四十40閥門四十二42,經(jīng)過6個廊道閥門之后分別與A1、B1、C1、D1、E1、F1閘室連通;
主廊道四46有6個分支,6個分支分別經(jīng)過6個廊道閥門三十一31閥門三十三33閥門三十五35閥門三十七37閥門三十九39閥門四十一41,經(jīng)過6個廊道閥門之后分別與A1、B1、C1、D1、E1、F1閘室連通。
結(jié)合附圖對雙級六線單向通行互補省水船閘的工作原理進行說明:
每一個工作循環(huán)有9個步聚,9個步聚是:
步聚1),如圖1所示,A2閘室內(nèi)船舶二X為上游水位03,B2閘室內(nèi)船舶二X為2/3水位02,C2閘室內(nèi)船舶二X為1/3水位01,D2閘室內(nèi)船舶一S為檻上水深水位0,E2閘室內(nèi)船舶一S為1/3水位01,F(xiàn)2閘室內(nèi)船舶一S為2/3水位02,A1閘室為下游水位0,B1閘室為1/3水位01,C1閘室為2/3水位02,D1閘室為高水位03,E1閘室為2/3水位02,F1閘室為1/3水位01;閥門六6閥門九9閥門十八18閥門十九19閥門二十二22閥門二十六26閥門二十七27閥門三十一31閥門三十四34閥門三十八38閥門三十九39打開狀態(tài),其它閥門關(guān)閉狀態(tài);C2閘室的水經(jīng)過閥門九9排放至C1閘室,上游水經(jīng)過閥門六6排放至F2閘室,F(xiàn)1閘室的是經(jīng)過閥門十八18排放至下游,A2閘室的水經(jīng)過閥門十九19閥門二十七27排放至E2閘室,B2閘室的水經(jīng)過閥門二十二22閥門二十六26排放至D2閘室,E1閘室的水經(jīng)過閥門三十九39閥門三十一31排放至A1閘室,D1閘室的水經(jīng)過閥門三十八38閥門三十四34排放至B1閘室;
步聚2),如圖2所示,A2閘室內(nèi)船舶二X為2/3水位02,B2閘室內(nèi)船舶二X為1/3水位01,C2閘室內(nèi)船舶二X為檻上水深水位01,D2閘室內(nèi)船舶一S為1/3水位01,E2閘室內(nèi)船舶一S為2/3水位02,F(xiàn)2閘室內(nèi)船舶一S為上游水位03,A1閘室為1/3水位01,B1閘室為2/3水位02,C1閘室為高水位03,D1閘室為2/3水位02,E1閘室為1/3水位01,F1閘室為下游水位0,閥門五5閥門八8閥門十七17打開狀態(tài),其它閥門關(guān)閉狀態(tài);上游水經(jīng)過閥門五5排放至E2閘室,B2閘室的水經(jīng)過閥門八8排放至B1閘室,E1閘室的水閥門十七17排放至下游;F1閘室下游閘門Z打開,去上游的船舶一S進入F1閘室;F2閘室上游閘門Z打開,F(xiàn)2閘室內(nèi)船舶一S離開閘室進入上游;C2閘室下游閘門Z打開,C2閘室內(nèi)船舶二X離開C2閘室進入C1閘室;
步聚3),如圖3所示,A2閘室內(nèi)船舶二X為2/3水位02,B2閘室內(nèi)船舶二X為檻上水深水位0,C2閘室為檻上水深水位0,D2閘室內(nèi)船舶一S為1/3水位01,E2閘室內(nèi)船舶一S為上游水位03,F(xiàn)2閘室為上游水位03,A1閘室為1/3水位01,B1閘室為高水位03,C1閘室內(nèi)船舶二X為高水位03,D1閘室為2/3水位02,E1閘室為下游水位0,F1閘室內(nèi)船舶一S為下游水位0;閥門十九19閥門二十三23閥門二十六26閥門三十30閥門三十一31閥門三十五35閥門三十八38閥門四十二42打開狀態(tài),其它閥門關(guān)閉狀態(tài);A2閘室的水經(jīng)過閥門十九19閥門二十三23排放至C2閘室,F(xiàn)2閘室的水經(jīng)過閥門三十30閥門二十六26排放至D1閘室,C1閘室的水經(jīng)過閥門三十五35閥門三十一31排放至A1閘室,D1閘室的水經(jīng)過閥門三十八38閥門四十二42排放至F1閘室;B2閘室下游閘門Z打開,B2閘室內(nèi)船舶二X離開B2閘室進入B1閘室;E2閘室上游閘門Z打開,E2閘室內(nèi)船舶一S離開閘室進入上游;E1閘室下游閘門Z打開,去上游的船舶一S進入E1閘室;
步聚4),如圖4所示,A2閘室內(nèi)船舶二X為1/3水位01,B2閘室為檻上水深水位0,C2閘室為1/3水位01,D2閘室內(nèi)船舶一S為2/3水位02,E2閘室為上游水位03,F(xiàn)2閘室為2/3水位02,A1閘室為2/3水位02,B1閘室內(nèi)船舶二X為高水位03,C1閘室內(nèi)船舶二X為2/3水位02,D1閘室為1/3水位01,E1閘室內(nèi)船舶一S為下游水位0,F1閘室內(nèi)船舶一S為1/3水位01;閥門四4閥門七7閥門十六16閥門二十一21閥門二十四24閥門二十八28閥門二十九29閥門三十三33閥門三十六36閥門四十40閥門四十一41打開狀態(tài),其它閥門關(guān)閉狀態(tài);上游水經(jīng)過閥門四4進入D2閘室,A2閘室的水經(jīng)過閥門七7排放至A1閘室,D1閘室的水經(jīng)過閥門十六16排放至下游,F(xiàn)2閘室的水經(jīng)過閥門二十九29閥門二十一21排放至B2閘室,E2閘室的水經(jīng)過閥門二十八28閥門二十四24排放至C2閘室,B1閘室的水經(jīng)過閥門三十三33閥門四十一41排放至F1閘室,C1閘室的水經(jīng)過閥門三十六36閥門四十40排放至F1閘室;
步聚5),如圖5所示,A2閘室內(nèi)船舶二X為檻上水深水位0,B2閘室為1/3水位01,C2閘室為2/3水位02,D2閘室內(nèi)船舶一S為上游水位03,E2閘室為2/3水位02,F(xiàn)2閘室為1/3水位01,A1閘室為高水位03,B1閘室內(nèi)船舶二X為2/3水位02,C1閘室內(nèi)船舶二X為1/3水位01,D1閘室為下游水位0,E1閘室內(nèi)船舶一S為1/3水位01,F1閘室內(nèi)船舶一S為2/3水位02;閥門三3閥門十二12閥門十五15打開狀態(tài),其它閥門關(guān)閉狀態(tài);上游水經(jīng)過閥門三3排放至C2閘室,F(xiàn)2閘室的水經(jīng)過閥門十二12排放至F1閘室,C1閘室的水經(jīng)過閥門十五15排放至下游;A2閘室下游閘門Z打開,A2閘室內(nèi)船舶二X離開A2閘室進入A1閘室;D1閘室下游閘門Z打開,去上游的船舶一S進入D1閘室;D2閘室上游閘門Z打開,D2閘室內(nèi)船舶一S離開閘室進入上游;
步聚6),如圖6所示,A2閘室為檻上水深水位0,B2閘室為1/3水位01,C2閘室為上游水位03,D2閘室為上游水位03,E2閘室為2/3水位02,F(xiàn)2閘室為檻上水深水位0,A1閘室內(nèi)船舶二X為高水位03,B1閘室內(nèi)船舶二X為2/3水位02,C1閘室內(nèi)船舶二X為下游水位0,D1閘室內(nèi)船舶一S為下游水位0,E1閘室內(nèi)船舶一S為1/3水位01,F1閘室內(nèi)船舶一S為高水位03;閥門十九19閥門二十二22閥門二十六26閥門二十七27閥門三十一31閥門三十四34閥門三十八38閥門三十九39打開狀態(tài),其它閥門關(guān)閉狀態(tài);E2閘室的水經(jīng)過閥門二十七(27)閥門十九19排放至A2閘室,D2閘室的水經(jīng)過閥門二十六26閥門二十二22排放至B2閘室,A1閘室的水經(jīng)過閥門三十一31閥門三十九39排放至E1閘室,B1閘室的水經(jīng)過閥門三十四34閥門三十八38排放至D1閘室;C2閘室下游閘門Z打開,C1閘室內(nèi)船舶二X離開C1閘室進入進入下游;C2閘室上游閘門Z打開,去下游的船舶二X進入C2閘室;F1閘室上游閘門Z打開,F(xiàn)1閘室內(nèi)船舶一S離開F1閘室進入F2閘室;
步聚7),如圖7所示,A2閘室為1/3水位01,B2閘室為2/3水位02,C2閘室內(nèi)船舶二X為上游水位03,D2閘室為2/3水位02,E2閘室為1/3水位01,F(xiàn)2閘室內(nèi)船舶一S為檻上水深水位0,A1閘室內(nèi)船舶二X為2/3水位02,B1閘室內(nèi)船舶二X為1/3水位01,C1閘室為下游水位0,D1閘室內(nèi)船舶一S為1/3水位01,E1閘室內(nèi)船舶一S為2/3水位02,F1閘室為高水位03;閥門二2閥門十一11閥門十四14閥門十九19閥門二十三23閥門二十六26閥門三十30閥門三十一31閥門三十五35閥門三十八38閥門四十二42打開狀態(tài),其它閥門關(guān)閉狀態(tài);上游水經(jīng)過閥門二2排放至B2閘室,E2閘室的水經(jīng)過閥門十一11排放至E1閘室,B1閘室的水經(jīng)過閥門十四14排放至下游,C2閘室的水經(jīng)過閥門二十三23閥門十九19排放至A2閘室,D2閘室的水經(jīng)過閥門二十六26閥門三十30排放至F2閘室,A1閘室的水經(jīng)過閥門三十一31閥門三十五35排放至C1閘室,F(xiàn)1閘室的水經(jīng)過閥門四十二42閥門三十八38排放至D1閘室;
步聚8),如圖8所示,A2閘室為2/3水位02,B2閘室為上游水位03,C2閘室內(nèi)船舶二X為2/3水位02,D2閘室為1/3水位01,E2閘室為檻上水深水位0,F(xiàn)2閘室內(nèi)船舶一S為1/3水位01,A1閘室內(nèi)船舶二X為1/3水位01,B1閘室內(nèi)船舶二X為下游水位0,C1閘室為1/3水位01,D1閘室內(nèi)船舶一S為2/3水位02,E1閘室內(nèi)船舶一S為高水位03,F1閘室為2/3水位02;閥門一1閥門十10閥門十三13打開狀態(tài),其它閥門關(guān)閉狀態(tài);上游水經(jīng)過閥門一1排放至A2閘室,D2閘室的水經(jīng)過閥門十10排放至D1閘室,A1閘室的水經(jīng)過閥門十三13排放至下游;B2閘室上游閘門Z打開,去下游的船舶二X進入B2閘室;B1閘室下游閘門Z打開,B1閘室內(nèi)船舶二X離開B1閘室進入下游;E1閘室上游閘門Z打開,E1閘室內(nèi)船舶一S離開E1閘室進入E2閘室;
步聚9),A2閘室為上游水位03,B2閘室內(nèi)船舶二X為上游水位03,C2閘室內(nèi)船舶二X為2/3水位02,D2閘室為檻上水深水位0,E2閘室內(nèi)船舶一S為檻上水深水位0,F(xiàn)2閘室內(nèi)船舶一S為1/3水位01,A1閘室內(nèi)船舶二X為下游水位0,B1閘室為下游水位0,C1閘室為1/3水位01,D1閘室內(nèi)船舶一S為高水位03,E1閘室為高水位03,F1閘室為2/3水位02;閥門二十一21閥門二十四24閥門二十八28閥門二十九29閥門三十三33閥門三十六36閥門四十40閥門四十一41打開狀態(tài),其它閥門關(guān)閉狀態(tài);B2閘室的水經(jīng)過閥門二十一21閥門二十九29排放至F2閘室,C2閘室的水經(jīng)過閥門二十四24閥門二十八28排放至E2閘室,F(xiàn)1閘室的水經(jīng)過閥門四十一41閥門三十三33排放至B1閘室,E1閘室的水經(jīng)過閥門四十40閥門三十六36排放至C1閘室;A1閘室下游閘門Z打開,A1閘室內(nèi)船舶二X離開A1閘室進入下游;A2閘室上游閘門Z打開,去下游的船舶二X進入A2閘室,D1閘室上游閘門Z打開,D1閘室內(nèi)船舶一S離開D1閘室進入D2閘室。
步聚9)之后閘室水位及船舶的位置關(guān)系與步聚1)相同,這時從步聚1)開始,這樣循環(huán)工作。