省水池重叠高水头船闸

摘要

本发明是省水池重叠高水头船闸。本发明的技术方案是本发明要解决的技术问题是，把大数量的省水池的用地面积缩小到最小程度，大幅降低山地地形修建省水池的困难。本发明的技术方案是，井式船闸技术和省水池重叠技术结合，实行多数量省水池联合运行方式。

说明书

技术领域：

本发明涉及水工建筑物，特别涉及一种超高水头的省水船闸。

背景技术：

目前世界上普遍使用的省水船闸是带有省水池的船闸，其省水率极低，省水率极低的原因是省水池的数量少，一座船闸的一个闸室少数量配置2个或者3个省水池，要想大量提高省水效率就需要修建大数量的省水池联合运行，现有省水池技术都是单层的，不是重叠的，因此大数量的省水池需要占很宽的有高度要求的土地面积，大部分船闸的附近是山地地形，根本没有修建省水池的有利条件。现有技术已经大量出现互补省水船闸技术，但是，这种省水船闸的必要条件是多线船闸联合运行，因此单线单级的船闸是不可以实行互补省水船闸技术的，本发明能解决这个问题。本发明技术方案的有益效果是，把大数量的省水池的用地面积缩小到最小程度，大幅降低山地地形修建省水池的困难，同时大幅提高其省水效率。

本发明适用于4个方面的船闸：适用于100～300米的高水头船闸；适用于山地地形大坝的船闸；适用于需要快速通过的船闸；适用于通航量小、零散通过、通航量变幅大的船闸。我国符合上述4个方面的船闸有向家坝水利枢纽、溪洛渡水利枢纽、白鹤滩水利枢纽、乌东德水利枢纽等其它水利枢纽的船闸，符合上述3个方面的船闸有三峡水利枢纽新修建船闸。

发明内容：

本发明具有5个基本特征：一、单级单线船闸；二、水头100～300米高度的船闸；三、省水池数量10～60座；四、所有的省水池在地面是同一位置，垂直方向重叠；五、井式船闸。根据本发明的特征得出它的名称是：省水池重叠高水头单级单线井式船闸，简称为省水池重叠高水头船闸。

本发明具有3大优点：船舶不需要从一个闸室到另一个闸室，因此船舶通过船闸的时间少；重叠省水池可以是十多个或者几十个省水池联合运行，因此省水效率高；不存在多线船闸联合运行的情况，因此船舶通过船闸的调度难度最低；本发明是唯一能够同时具备上述3大优点的省水船闸。

本发明要解决的技术问题是，把大数量的省水池的用地面积缩小到最小程度，大幅降低山地地形修建省水池的困难。

本发明的技术方案是：

一座船闸只有1个闸室，有10～60个省水池，闸室高度100～300米，省水池高度是闸室高度的1/10～20，闸室和省水池设计为一个整体，闸室在没有闸门的一侧有省水池；第一个省水池的底部与下游水位相同，在第一个省水池的上面有第二个省水池，在第二个省水池的上面有第三个省水池，以此类推；最上面的一个省水池高度要低于上游水位，低于的高度量是一个省水池的高度；省水池的长度与闸室的长度相同，省水池的宽度是闸室宽度的1.2～1.8倍，闸室没有省水池的一侧设计有抵抗高水压的结构；闸室底部低于下游水位，低于的高度量为槛上水深，在闸室低于下游水位的部位有廊道进排水口，进排水口连通垂直廊道，垂直廊道分支有多个阀门，每一个阀门分别与一个省水池连通；

闸室低于下游水位的部位有闸室水排放至下游的下游阀门，闸室有上游进水的上游阀门；闸门与常规井式船闸相同，闸室下游方向的底部有下游闸门，闸室上游方向的上部有上游闸门；

闸室内船舶下降通行时，闸室内的水先泄入最高处省水池；闸室水位与最高处省水池相平时，再泄入下一级省水池；待与泄入的省水池水位相平时，再泄入下一级省水池；以此类推；当闸室内水泄入最下面的省水池与其水位相平时，把剩下的水量泄入下游；这时打开下游闸门，闸室内的船舶离开这时，去上游的船舶进入闸室，关闭闸门；先是最下一级省水池的水泄入闸室，然后上一级省水池的水泄入闸室，以此类推；在最上一级省水池的水泄入闸室之后，闸室内水位与上游水位之间的水量由上游水补给；

现有技术省水池船闸技术，省水池一(11)的位置不修建省水池，因此本发明省水池的水位变化和省水率与常规省水池的变化不同，其省水效果更好。

附图说明：

图1～9是省水池重叠高水头船闸工作原理顺序图；

()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：下游水位(0)，阀门一(1)，阀门二(2)，阀门三(3)，阀门四(4)，阀门五(5)，阀门六(6)，阀门七(7)，阀门(8)，阀门九(9)，阀门(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)，上游水进入闸室的上游阀门(21)，闸室水排放至下游的下游阀门(22)；

上游闸门(23)，下游闸门(24)，闸室内上游水位线(25)，闸室(26)，省水池重叠(27)，闸室的宽度(28)，省水池的宽度(29)，抵抗高水压的结构(30)，垂直廊道(31)，水流经过闸室进出口时的流动方向(→)，水流经过阀门时的流动方向(→)，去上游的船舶(S)，去下游的船舶(X)；

省水池重叠(27)闸室的宽度(28)省水池的宽度(29)抵抗高水压的结构(30)在每一幅图中是相同的，因此只有在图1中标出。

具体实施方式：

结合图1对省水池重叠高水头船闸的组成结构关系进行说明：

1个闸室(26)，10～60个省水池，闸室和省水池为一个整体，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叠，闸室高度100～300米，省水池高度是闸室高度的1/10～60，闸室(26)下游方向的底部有下游闸门(24)，闸室(26)上游方向的上部有上游闸门(23)，闸室在没有闸门的一侧与省水池相连；省水池的宽度(29)是闸室宽度(28)的1.2～1.8倍；闸室(26)在没有省水池、没有闸门的一侧有抵抗高水压的结构(30)；

第一个省水池(11)的底部与下游水位(0)相同，在第一个省水池(11)的上面有第二个省水池(12)，在第二个省水池(12)的上面有第三个省水池(13)，以此类推；最上面的一个省水池(20)高度要低于上游水位(25)，低于的高度量是一个省水池的高度；闸室(26)的底部低于下游水位，低于的高度量为槛上水深；在闸室(26)低于下游水位的部位有廊道进排水口，进排水口连通垂直廊道(31)，垂直廊道(31)分支有多个阀门，每一个阀门分别与一个省水池连通，阀门一(1)与省水池一(1)连通，阀门二(2)与省水池二(2)连通，阀门三(3)与省水池三(3)连通，以此类推；在闸室低于下游水位的部位有闸室水排放至下游的阀门(22)，闸室的上游方向有上游进水阀门(21)。

结合图1～9对省水池重叠高水头船闸的工作原理进行说明：

工作循环是：

第一步，如图1所示，闸室(26)内是去下游的船舶(X)，闸室(26)内为上游水位(25)，上游闸门(23)下游闸门(24)关闭，阀门十(10)打开，其它阀门关闭状态；闸室(26)内的水经过闸室底部进排水口、垂直廊道(31)、阀门十(10)排放至省水池十(20)；

第二步，如图2所示，闸室(26)内的水位与省水池二十(20)的水位相同，这时候关闭阀门十(10)，再打开阀门九(9)，其它阀门状态不变；闸室(26)内的水经过垂直廊道、阀门九(9)排放至省水池九(19)；

第三步，如图3所示，闸室(26)内的水位与省水池九(19)的水位相同，这时候关闭该省水池阀门九(9)，打开下一级省水池阀门八(8)，闸室(26)内的水经过垂直廊道、下一级省水池阀门八(8)排放至排放至该阀门(8)连通的省水池八(18)；

重复第三步相同的方法，闸室(26)内的水排放至省水池与该省水池水位相同时，关闭该省水池阀门，再打开下一级省水池阀门，闸室的水排放至该阀门连通的省水池；闸室(26)内的水按顺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)；

闸室(26)内的水排放至最低位置的省水池一(11)，与该省水池一(11)的水位相同，如图4所示，这时候该省水池阀门一(1)关闭，再打开下游阀门(22)，闸室(26)内的水经过下游阀门(22)排放下游；

如图5所示，闸室(26)内的水排放下游的结果是闸室(26)水位与下游水位(0)相同，这时候下游闸门(24)打开，去下游的船舶(X)离开闸室(26)，去上游的船舶(S)进入闸室(26)，并关闭下游闸门(24)；

如图6所示，闸室(26)内是下游水位，在关闭下游阀门(22)之后再打开阀门一(1)，其它阀门状态不变，省水池一(11)的水经过阀门一(1)排放至闸室(26)；

如图7所示，闸室(26)内水位与省水池一(11)相同时，关闭该省水池阀门一(1)，打开上一级省水池阀门二(2)；省水池二(12)的水经过阀门二(2)排放至闸室(26)；

重复相同的方法，从下至上依次关闭与闸室水位相同的省水池阀门，打开上一级省水池阀门；

如图8所示，在闸室水位与最高位置的省水池十(20)的水位相同时关闭该省水池阀门十(10)，这时上游阀门(21)打开，上游水经过上游阀门(21)进入闸室(26)内；

如图9所示，上游水进入闸室(26)的结果是，闸室水位(25)与上游水位相同，这时上游闸门(23)打开，去上游的船舶(S)离开闸室进入上游；

去下游的船舶进入闸室并关闭上游闸门(23)，这时闸室水位和船舶与第一步相同，又从第一步开始，这样循环工作。