技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及水工建筑物，特別涉及一種超高水頭的省水船閘。

背景技術(shù)：
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目前世界上普遍使用的省水船閘是帶有省水池的船閘，其省水率極低，省水率極低的原因是省水池的數(shù)量少，一座船閘的一個閘室少數(shù)量配置2個或者3個省水池，要想大量提高省水效率就需要修建大數(shù)量的省水池聯(lián)合運(yùn)行，現(xiàn)有省水池技術(shù)都是單層的，不是重疊的，因此大數(shù)量的省水池需要占很寬的有高度要求的土地面積，大部分船閘的附近是山地地形，根本沒有修建省水池的有利條件。現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)大量出現(xiàn)互補(bǔ)省水船閘技術(shù)，但是，這種省水船閘的必要條件是多線船閘聯(lián)合運(yùn)行，因此單線單級的船閘是不可以實(shí)行互補(bǔ)省水船閘技術(shù)的，本發(fā)明能解決這個問題。本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是，把大數(shù)量的省水池的用地面積縮小到最小程度，大幅降低山地地形修建省水池的困難，同時大幅提高其省水效率。

本發(fā)明適用于4個方面的船閘：適用于100～300米的高水頭船閘；適用于山地地形大壩的船閘；適用于需要快速通過的船閘；適用于通航量小、零散通過、通航量變幅大的船閘。我國符合上述4個方面的船閘有向家壩水利樞紐、溪洛渡水利樞紐、白鶴灘水利樞紐、烏東德水利樞紐等其它水利樞紐的船閘，符合上述3個方面的船閘有三峽水利樞紐新修建船閘。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明具有5個基本特征：一、單級單線船閘；二、水頭100～300米高度的船閘；三、省水池?cái)?shù)量10～60座；四、所有的省水池在地面是同一位置，垂直方向重疊；五、井式船閘。根據(jù)本發(fā)明的特征得出它的名稱是：省水池重疊高水頭單級單線井式船閘，簡稱為省水池重疊高水頭船閘。

本發(fā)明具有3大優(yōu)點(diǎn)：船舶不需要從一個閘室到另一個閘室，因此船舶通過船閘的時間少；重疊省水池可以是十多個或者幾十個省水池聯(lián)合運(yùn)行，因此省水效率高；不存在多線船閘聯(lián)合運(yùn)行的情況，因此船舶通過船閘的調(diào)度難度最低；本發(fā)明是唯一能夠同時具備上述3大優(yōu)點(diǎn)的省水船閘。

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，把大數(shù)量的省水池的用地面積縮小到最小程度，大幅降低山地地形修建省水池的困難。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一座船閘只有1個閘室，有10～60個省水池，閘室高度100～300米，省水池高度是閘室高度的1/10～20，閘室和省水池設(shè)計(jì)為一個整體，閘室在沒有閘門的一側(cè)有省水池；第一個省水池的底部與下游水位相同，在第一個省水池的上面有第二個省水池，在第二個省水池的上面有第三個省水池，以此類推；最上面的一個省水池高度要低于上游水位，低于的高度量是一個省水池的高度；省水池的長度與閘室的長度相同，省水池的寬度是閘室寬度的1.2～1.8倍，閘室沒有省水池的一側(cè)設(shè)計(jì)有抵抗高水壓的結(jié)構(gòu)；閘室底部低于下游水位，低于的高度量為檻上水深，在閘室低于下游水位的部位有廊道進(jìn)排水口，進(jìn)排水口連通垂直廊道，垂直廊道分支有多個閥門，每一個閥門分別與一個省水池連通；

閘室低于下游水位的部位有閘室水排放至下游的下游閥門，閘室有上游進(jìn)水的上游閥門；閘門與常規(guī)井式船閘相同，閘室下游方向的底部有下游閘門，閘室上游方向的上部有上游閘門；

閘室內(nèi)船舶下降通行時，閘室內(nèi)的水先泄入最高處省水池；閘室水位與最高處省水池相平時，再泄入下一級省水池；待與泄入的省水池水位相平時，再泄入下一級省水池；以此類推；當(dāng)閘室內(nèi)水泄入最下面的省水池與其水位相平時，把剩下的水量泄入下游；這時打開下游閘門，閘室內(nèi)的船舶離開這時，去上游的船舶進(jìn)入閘室，關(guān)閉閘門；先是最下一級省水池的水泄入閘室，然后上一級省水池的水泄入閘室，以此類推；在最上一級省水池的水泄入閘室之后，閘室內(nèi)水位與上游水位之間的水量由上游水補(bǔ)給；

現(xiàn)有技術(shù)省水池船閘技術(shù)，省水池一(11)的位置不修建省水池，因此本發(fā)明省水池的水位變化和省水率與常規(guī)省水池的變化不同，其省水效果更好。

附圖說明：

圖1～9是省水池重疊高水頭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：下游水位(0)，閥門一(1)，閥門二(2)，閥門三(3)，閥門四(4)，閥門五(5)，閥門六(6)，閥門七(7)，閥門(8)，閥門九(9)，閥門(10)，省水池一(11)，省水池二(12)，省水池三(13)，省水池四(14)，省水池五(15)，省水池六(16)，省水池七(17)，省水池八(18)，省水池九(19)，省水池十(20)，上游水進(jìn)入閘室的上游閥門(21)，閘室水排放至下游的下游閥門(22)；

上游閘門(23)，下游閘門(24)，閘室內(nèi)上游水位線(25)，閘室(26)，省水池重疊(27)，閘室的寬度(28)，省水池的寬度(29)，抵抗高水壓的結(jié)構(gòu)(30)，垂直廊道(31)，水流經(jīng)過閘室進(jìn)出口時的流動方向(→)，水流經(jīng)過閥門時的流動方向(→)，去上游的船舶(s)，去下游的船舶(x)；

省水池重疊(27)閘室的寬度(28)省水池的寬度(29)抵抗高水壓的結(jié)構(gòu)(30)在每一幅圖中是相同的，因此只有在圖1中標(biāo)出。

具體實(shí)施方式：

結(jié)合圖1對省水池重疊高水頭船閘的組成結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行說明：

1個閘室(26)，10～60個省水池，閘室和省水池為一個整體，所有的省水池在地面是同一位置，所有的省水池垂直方向重疊，閘室高度100～300米，省水池高度是閘室高度的1/10～60，閘室(26)下游方向的底部有下游閘門(24)，閘室(26)上游方向的上部有上游閘門(23)，閘室在沒有閘門的一側(cè)與省水池相連；省水池的寬度(29)是閘室寬度(28)的1.2～1.8倍；閘室(26)在沒有省水池、沒有閘門的一側(cè)有抵抗高水壓的結(jié)構(gòu)(30)；

第一個省水池(11)的底部與下游水位(0)相同，在第一個省水池(11)的上面有第二個省水池(12)，在第二個省水池(12)的上面有第三個省水池(13)，以此類推；最上面的一個省水池(20)高度要低于上游水位(25)，低于的高度量是一個省水池的高度；閘室(26)的底部低于下游水位，低于的高度量為檻上水深；在閘室(26)低于下游水位的部位有廊道進(jìn)排水口，進(jìn)排水口連通垂直廊道(31)，垂直廊道(31)分支有多個閥門，每一個閥門分別與一個省水池連通，閥門一(1)與省水池一(1)連通，閥門二(2)與省水池二(2)連通，閥門三(3)與省水池三(3)連通，以此類推；在閘室低于下游水位的部位有閘室水排放至下游的閥門(22)，閘室的上游方向有上游進(jìn)水閥門(21)。

結(jié)合圖1～9對省水池重疊高水頭船閘的工作原理進(jìn)行說明：

工作循環(huán)是：

第一步，如圖1所示，閘室(26)內(nèi)是去下游的船舶(x)，閘室(26)內(nèi)為上游水位(25)，上游閘門(23)下游閘門(24)關(guān)閉，閥門十(10)打開，其它閥門關(guān)閉狀態(tài)；閘室(26)內(nèi)的水經(jīng)過閘室底部進(jìn)排水口、垂直廊道(31)、閥門十(10)排放至省水池十(20)；

第二步，如圖2所示，閘室(26)內(nèi)的水位與省水池二十(20)的水位相同，這時候關(guān)閉閥門十(10)，再打開閥門九(9)，其它閥門狀態(tài)不變；閘室(26)內(nèi)的水經(jīng)過垂直廊道、閥門九(9)排放至省水池九(19)；

第三步，如圖3所示，閘室(26)內(nèi)的水位與省水池九(19)的水位相同，這時候關(guān)閉該省水池閥門九(9)，打開下一級省水池閥門八(8)，閘室(26)內(nèi)的水經(jīng)過垂直廊道、下一級省水池閥門八(8)排放至排放至該閥門(8)連通的省水池八(18)；

重復(fù)第三步相同的方法，閘室(26)內(nèi)的水排放至省水池與該省水池水位相同時，關(guān)閉該省水池閥門，再打開下一級省水池閥門，閘室的水排放至該閥門連通的省水池；閘室(26)內(nèi)的水按順序依次排放至省水池七(17)、省水池六(16)、省水池五(15)、省水池四(14)、省水池三(13)、省水池二(12)、省水池一(11)；

閘室(26)內(nèi)的水排放至最低位置的省水池一(11)，與該省水池一(11)的水位相同，如圖4所示，這時候該省水池閥門一(1)關(guān)閉，再打開下游閥門(22)，閘室(26)內(nèi)的水經(jīng)過下游閥門(22)排放下游；

如圖5所示，閘室(26)內(nèi)的水排放下游的結(jié)果是閘室(26)水位與下游水位(0)相同，這時候下游閘門(24)打開，去下游的船舶(x)離開閘室(26)，去上游的船舶(s)進(jìn)入閘室(26)，并關(guān)閉下游閘門(24)；

如圖6所示，閘室(26)內(nèi)是下游水位，在關(guān)閉下游閥門(22)之后再打開閥門一(1)，其它閥門狀態(tài)不變，省水池一(11)的水經(jīng)過閥門一(1)排放至閘室(26)；

如圖7所示，閘室(26)內(nèi)水位與省水池一(11)相同時，關(guān)閉該省水池閥門一(1)，打開上一級省水池閥門二(2)；省水池二(12)的水經(jīng)過閥門二(2)排放至閘室(26)；

重復(fù)相同的方法，從下至上依次關(guān)閉與閘室水位相同的省水池閥門，打開上一級省水池閥門；

如圖8所示，在閘室水位與最高位置的省水池十(20)的水位相同時關(guān)閉該省水池閥門十(10)，這時上游閥門(21)打開，上游水經(jīng)過上游閥門(21)進(jìn)入閘室(26)內(nèi)；

如圖9所示，上游水進(jìn)入閘室(26)的結(jié)果是，閘室水位(25)與上游水位相同，這時上游閘門(23)打開，去上游的船舶(s)離開閘室進(jìn)入上游；

去下游的船舶進(jìn)入閘室并關(guān)閉上游閘門(23)，這時閘室水位和船舶與第一步相同，又從第一步開始，這樣循環(huán)工作。