本發(fā)明涉及省水船閘輸水系統(tǒng)，具體涉及一種高壩通航船閘分級整體布置結構及其輸水方法。

背景技術：

1、隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，內河航運在交通運輸方面所占比重越來越大，而在內河通航過程中離不開通航建筑物的幫助，船閘屬于通航建筑物的一種，屬于水上交通樞紐。由于調節(jié)流量、渠化通航以及在運河上因地形條件及水面坡度的限制，河流必具有階梯形的縱斷面，形成集中水面落差，所以必須借助專門的通航建筑物使船舶通過落差，現(xiàn)代通航建筑物應用最多的是船閘，閘室是停泊船舶的廂形室，借助室內灌水或泄水來調整閘室中的水位，使船舶在上、下游水位之間作垂直的升降，從而通過集中的航道水位落差。

2、省水船閘是一種設計用于減少水資源浪費的船閘系統(tǒng)，它在船舶通過時能夠有效降低水的使用量，尤其適用于水資源有限的地區(qū)或高頻率使用的航道，傳統(tǒng)船閘每次升降水位時，需要排放和補充大量的水，而省水船閘的核心設計目的是減少這種水的流失，有效節(jié)約淡水資源，特別是在淡水資源稀缺的地區(qū)，減少上游水庫或河流的水量波動，維持水體的穩(wěn)定性。同時隨著全球水資源壓力的加劇，省水船閘在現(xiàn)代水利工程中的應用有助于提升航道和船閘的可持續(xù)性。通過減少水資源的浪費，省水船閘可以支持更頻繁的船只通行，而不影響水體的供給能力，從而保證航運系統(tǒng)的長久穩(wěn)定運行，還能減少水資源調度過程中對環(huán)境的影響。省水船閘的建設和運營盡管在初期可能會有較高的投入成本，但從長期來看，節(jié)約的水資源和更高的運營效率會帶來顯著的經(jīng)濟效益，減少了供水成本，提高了通航效率以及延長了船閘壽命。

3、cn202310879033.7一種適應山區(qū)河流樞紐分散式布置的省水船閘設計方法，布置一定數(shù)量的開敞式省水池；確定省水池的級數(shù)；省水池斷面型式設計為梯形,其中梯形靠岸側的斜邊斜率與岸側山體邊坡一致；確定省水池高程時，確定梯形斷面省水池邊墻高程高于池內最高水位；在各級省水池底部設置廊道與閘室相連接，由于建設時對地形要求較高，所以對于許多省水船閘的建設并不適用。

4、cn201320242247.5提供一種并列雙線巨型船閘輸水系統(tǒng)省水布置結構，兩座并列布置的船閘,所述船閘的閘室底部均設置縱向輸水廊道，所述縱向輸水廊道的上、下游分別設置進水口和出水口與上、下游引航道相通,兩座閘室的縱向輸水廊道中部通過兩根橫向連通廊道相連接,在所述橫向連通廊道上均設置有閥門控制兩個縱向輸水廊之間的通斷。主要是降低每級的工作水頭來改善輸水閥門運行條件、改善閘室及引航道水流條件但是對于多級船閘相距較遠情況輸水廊道可以進一步優(yōu)化，對于改善通航條件還有改進的空間。

5、cn201610369320.3采用雙線多級船閘異線同級閘室是連通的辦法，來解決對所有的不同級數(shù)的雙線多級單向通行船閘省水問題，但是由于閘室相通對于通航條件造成了一定的影響，同時運行工況比較復雜。

6、目前我國省水船閘的建設大多是采用建設與閘室相通的消能池方案，通過控制相關輸水渠道來控制通航條件，但是對于通航條件的改善還有進步空間，因此，如何提供一種能夠提高通航效率、改善通航條件的輸水船閘布置結構，就需要進一步的進行考慮。

技術實現(xiàn)思路

1、針對上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明所要解決的技術問題是：如何提供一種在不影響船閘充泄水過程的同時達到省水目的，同時能夠提高通航效率、改善通航條件的一種高壩通航船閘分級整體布置結構。

2、為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用了的技術方案：

3、一種高壩通航船閘分級整體布置結構，包括連續(xù)多級船閘，相鄰兩級船閘之間設置有分別與其連通的通航航道，各級船閘的一側分別布置有與其并行的省水池，各級船閘與其對應的省水池之間設置有分別與其連通的連接涵洞，連接涵洞分別對應船閘和省水池的一側設置有閘室閥門和水池閥門，相鄰兩級連接涵洞之間設置有分別與其連通的輸水涵洞，輸水涵洞內設置有輸水閥門，位于第一級的連接涵洞連接有與上游水庫連通的充水涵洞，充水涵洞內設置有充水閥門，位于最后一級的連接涵洞連接有與下游航道連通的泄水涵洞，泄水涵洞內設置有泄水閥門，輸水涵洞與連接涵洞的連接處、充水涵洞與連接涵洞的連接處和泄水涵洞與連接涵洞的連接處分別位于對應的閘室閥門與水池閥門之間的位置。

4、作為優(yōu)化，所述充水涵洞遠離其對應所述連接涵洞的一端延伸設置有至少兩條分別與所述上游水庫連通的前分支涵洞，所述泄水涵洞遠離其對應連接涵洞的一端延伸設置有至少兩條分別與所述下游航道連通的后分支涵洞，前分支涵洞內安裝有所述充水閥門，后分支涵洞內安裝有所述泄水閥門，所述充水涵洞的過水面積大于兩倍前分支涵洞的過水面積，所述泄水涵洞的過水面積大于兩倍后分支涵洞的過水面積。

5、作為優(yōu)化，所述輸水閥門包括前置閥門和后置閥門，前置閥門的安裝位置靠近于上一級的所述連接涵洞，后置閥門的位置靠近于下一級的所述連接涵洞，所述輸水涵洞內且位于后置閥門前方的位置安裝有事故閥門，所述輸水涵洞的一側且靠近于事故閥門的位置設置有聯(lián)通豎井，聯(lián)通豎井與位于事故閥門前方的所述輸水涵洞連通。在輸水涵洞下游附近設置聯(lián)通豎井，增加事故閥門，緊急事故工況下，可通過快速啟動事故門切斷輸水過程，保護工作閥門，同時利用聯(lián)通豎井泄壓，保護輸水涵洞安全，消減水錘效應。

6、作為優(yōu)化，所述省水池的大小和所述船閘的大小一致。

7、本發(fā)明還公開了一種使用上述所述一種高壩通航船閘分級整體布置結構進行輸水的方法，在上一級船閘朝向下一級船閘進行輸水時，打開充水閥門和上一級的閘室閥門，完成從上游向上一級船閘的充水，之后關閉充水閥門，打開上一級的水池閥門，使上一級船閘向上一級省水池泄水至水位齊平，之后關閉上一級的水池閥門，打開輸水閥門和下一級的水池閥門，使上一級船閘向下一級省水池泄水至水位齊平，之后關閉輸水閥門，打開下一級的閘室閥門，使下一級省水池向下一級船閘泄水至水位齊平，之后關閉下一級的水池閥門，打開輸水閥門和上一級的水池閥門，使上一級省水池向下一級船閘泄水至水位齊平，之后關閉輸水閥門、上一級的水池閥門和下一級的閘室閥門，重復上述操作直至完成所有連續(xù)船閘之間的輸水。

8、作為優(yōu)化，在完成上一級船閘朝向下一級船閘的輸水后，若出現(xiàn)上一級船閘的運行水頭高于下一級船閘的運行水頭情況，則打開上一級的水池閥門、輸水閥門和下一級的水池閥門，使上一級省水池向下一級省水池泄水，之后關閉上一級的水池閥門和輸水閥門，下一級省水池再向下游泄水，關閉下一級的水池閥門；若出現(xiàn)上一級船閘的運行水頭低于下一級船閘的運行水頭情況，則打開上一級的水池閥門、輸水閥門和下一級的水池閥門，使上一級省水池向下一級省水池泄水，關閉輸水閥門和下一級的水池閥門，上游再向上一級省水池內補水后關閉上一級的水池閥門。

9、相比現(xiàn)有技術，本發(fā)明船閘通過輸水涵洞向下一級船閘輸水，輸水涵洞與通航航道互為獨立系統(tǒng)，輸水過程對通航航道無影響，不影響通航條件。同時該輸水控制方法的補溢水過程基本與船閘充泄水過程相互獨立，對船閘運行效率的影響小。

技術特征：

1.一種高壩通航船閘分級整體布置結構，包括連續(xù)多級船閘，相鄰兩級船閘之間設置有分別與其連通的通航航道，其特征在于：各級船閘的一側分別布置有與其并行的省水池，各級船閘與其對應的省水池之間設置有分別與其連通的連接涵洞，連接涵洞分別對應船閘和省水池的一側設置有閘室閥門和水池閥門，相鄰兩級連接涵洞之間設置有分別與其連通的輸水涵洞，輸水涵洞內設置有輸水閥門，位于第一級的連接涵洞連接有與上游水庫連通的充水涵洞，充水涵洞內設置有充水閥門，位于最后一級的連接涵洞連接有與下游航道連通的泄水涵洞，泄水涵洞內設置有泄水閥門，輸水涵洞與連接涵洞的連接處、充水涵洞與連接涵洞的連接處和泄水涵洞與連接涵洞的連接處分別位于對應的閘室閥門與水池閥門之間的位置。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種高壩通航船閘分級整體布置結構，其特征在于：所述充水涵洞遠離其對應所述連接涵洞的一端延伸設置有至少兩條分別與所述上游水庫連通的前分支涵洞，所述泄水涵洞遠離其對應連接涵洞的一端延伸設置有至少兩條分別與所述下游航道連通的后分支涵洞，前分支涵洞內安裝有所述充水閥門，后分支涵洞內安裝有所述泄水閥門，所述充水涵洞的過水面積大于兩倍前分支涵洞的過水面積，所述泄水涵洞的過水面積大于兩倍后分支涵洞的過水面積。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種高壩通航船閘分級整體布置結構，其特征在于：所述輸水閥門包括前置閥門和后置閥門，前置閥門的安裝位置靠近于上一級的所述連接涵洞，后置閥門的位置靠近于下一級的所述連接涵洞，所述輸水涵洞內且位于后置閥門前方的位置安裝有事故閥門，所述輸水涵洞的一側且靠近于事故閥門的位置設置有聯(lián)通豎井，聯(lián)通豎井與位于事故閥門前方的所述輸水涵洞連通。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種高壩通航船閘分級整體布置結構，其特征在于：所述省水池的大小和所述船閘的大小一致。

5.一種使用權利要求1至4中任意一項所述一種高壩通航船閘分級整體布置結構進行輸水的方法，其特征在于：在上一級船閘朝向下一級船閘進行輸水時，打開充水閥門和上一級的閘室閥門，完成從上游向上一級船閘的充水，之后關閉充水閥門，打開上一級的水池閥門，使上一級船閘向上一級省水池泄水至水位齊平，之后關閉上一級的水池閥門，打開輸水閥門和下一級的水池閥門，使上一級船閘向下一級省水池泄水至水位齊平，之后關閉輸水閥門，打開下一級的閘室閥門，使下一級省水池向下一級船閘泄水至水位齊平，之后關閉下一級的水池閥門，打開輸水閥門和上一級的水池閥門，使上一級省水池向下一級船閘泄水至水位齊平，之后關閉輸水閥門、上一級的水池閥門和下一級的閘室閥門，重復上述操作直至完成所有連續(xù)船閘之間的輸水。

6.根據(jù)權利要求5所述的連續(xù)船閘整體布置結構，其特征在于：在完成上一級船閘朝向下一級船閘的輸水后，若出現(xiàn)上一級船閘的運行水頭高于下一級船閘的運行水頭情況，則打開上一級的水池閥門、輸水閥門和下一級的水池閥門，使上一級省水池向下一級省水池泄水，之后關閉上一級的水池閥門和輸水閥門，下一級省水池再向下游泄水，關閉下一級的水池閥門；若出現(xiàn)上一級船閘的運行水頭低于下一級船閘的運行水頭情況，則打開上一級的水池閥門、輸水閥門和下一級的水池閥門，使上一級省水池向下一級省水池泄水，關閉輸水閥門和下一級的水池閥門，上游再向上一級省水池內補水后關閉上一級的水池閥門。

技術總結
本發(fā)明公開了一種高壩通航船閘分級整體布置結構，包括連續(xù)多級船閘，相鄰兩級船閘之間設有分別與其連通的通航航道，各級船閘的一側分別布置有省水池，各級船閘與其對應的省水池之間設有分別與其連通的連接涵洞，連接涵洞分別對應船閘和省水池的一側設有閘室閥門和水池閥門，相鄰兩級連接涵洞之間設置有分別與其連通的輸水涵洞，輸水涵洞內設置有輸水閥門，位于第一級的連接涵洞連接有與上游水庫連通的充水涵洞，充水涵洞內設置有充水閥門，位于最后一級的連接涵洞連接有與下游航道連通的泄水涵洞，泄水涵洞內設置有泄水閥門。本發(fā)明還公開使用上述結構進行輸水的方法，輸水涵洞與通航航道互為獨立系統(tǒng)，輸水過程對通航航道無影響。

技術研發(fā)人員：王召兵,王蛟,倪自強,陳亮,王多銀,張緒進,陳明,李學義,許燦亮,吳新月,廖述嘉
受保護的技術使用者：重慶交通大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19