CN115450191A - 一种节能节水的通行航道及其船闸通行方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航道建设的技术领域，其公开了一种节能节水的通行航道及其船闸通行方法，节能节水的通行航道包括设置在河道内的至少一个船闸枢纽，船闸枢纽内设置有船只跃级通道，船只跃级通道内沿河道内水的流动方向等间距依次设置有开闭阀板Ⅰ、开闭阀板Ⅱ和开闭阀板Ⅲ，船闸枢纽内设置有用于将船闸枢纽下游一侧的水提升到船闸枢纽上游一侧的提水泵群组，提水泵群组在船闸枢纽内与船只跃级通道分离设置。本发明不仅能够通过储水来实现缺水、少水流域内船只的通航，而且通过改进的船闸通行方法，能够有效减小了为实现船只通航而造成的水资源浪费。

Description

一种节能节水的通行航道及其船闸通行方法

技术领域

本发明涉及航道建设的技术领域，特别是指一种节能节水的通行航道及其船闸通行方法。

背景技术

在落差达到4/10000左右的水道内，如果没有可行的方案管控水流流速，水流速度会达到1.5m/s左右，按照满足三级航道通航要求的水位线3.2m，按照河道断面计算，河道的水流量在一年内将是一个巨大的数值，在我国长江以北的广袤区域内，很多河流是无达到该水量要求的，因此难以实现通航。即使有的河段在雨季可以暂时通航，在雨水淡季无法保证通航用水量。而北方腹地的大部分区域，有大批大宗货物需要运输，通江达海的需求十分迫切。

为解决上述问题，人们建立大运河，打通南北、东西水运航道，实现了部分河道通航。然而，上述办法还是停留在依托自然河流、依托自然水系的基础上的航道建设，没能彻底解决航运通道通航问题，特别是没有解决大型货轮的通航问题。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种节能节水的通行航道及其船闸通行方法，通过航道的建设能够有效解决现有技术中缺水、少水流域内难以实现船只通航的问题，并且其通过改进的船闸通行方法能够有效降低船只通行时的水资源浪费。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种节能节水的通行航道，包括设置在河道内的至少一个船闸枢纽，船闸枢纽内设置有船只跃级通道，船只跃级通道内沿河道内水的流动方向等间距依次设置有开闭阀板Ⅰ、开闭阀板Ⅱ和开闭阀板Ⅲ，船闸枢纽内设置有用于将船闸枢纽下游一侧的水提升到船闸枢纽上游一侧的提水泵群组，提水泵群组在船闸枢纽内与船只跃级通道分离设置。

进一步的，所述提水泵群组通过管道能够将所述船闸枢纽附近的水库和河流内的水输送至船闸枢纽上游的一侧。

进一步的，所述船闸枢纽两侧的水平面的高度差为(3~15)±0.5m。

进一步的，所述河道沿岸建设有为所述提水泵群组供电的太阳能发电站或核能发电站，保证提水泵群组的正常运行。

一种节能节水的通行航道的船闸通行方法，包括船只在所述船只跃级通道的上行通过方法和下行通过方法；

上行通过方法包括以下步骤：

S1.1：开闭阀板Ⅰ、开闭阀板Ⅱ处于关闭状态，开闭阀板Ⅲ处于开启状态，船只由船闸枢纽的下游方向进入开闭阀板Ⅱ和开闭阀板Ⅲ之间；

S1.2：关闭开闭阀板Ⅲ；

S1.3：开启开闭阀板Ⅱ，船只进入开闭阀板Ⅰ和开闭阀板Ⅱ之间；

S1.4：关闭开闭阀板Ⅱ；

S1.5：开启开闭阀板Ⅰ，船只穿过船只跃级通道并进入船闸枢纽的上游一侧；

S1.6：保持开闭阀板Ⅰ处于开启状态并保持开闭阀板Ⅱ、开闭阀板Ⅲ处于关闭状态，开启的开闭阀板Ⅰ等待下一次下行船只的通行。

进一步的，所述下行通过方法包括以下步骤：

S2.1：开闭阀板Ⅰ处于开启状态，开闭阀板Ⅱ、开闭阀板Ⅲ处于关闭状态，船只由船闸枢纽的上游方向进入开闭阀板Ⅰ和开闭阀板Ⅱ之间；

S2.2：关闭开闭阀板Ⅰ；

S2.3：开启开闭阀板Ⅱ，船只进入开闭阀板Ⅱ和开闭阀板Ⅲ之间；

S2.4：关闭开闭阀板Ⅱ；

S2.5：开启开闭阀板Ⅲ，船只穿过船只跃级通道并进入船闸枢纽的下游一侧；

S2.6：保持开闭阀板Ⅲ处于开启状态并保持开闭阀板Ⅰ、开闭阀板Ⅱ处于关闭状态，开启的开闭阀板Ⅲ等待下一次上行船只的通行。

本发明的有益技术效果在于船闸枢纽能够将河道分割成两段或多段，船只跃级通道可供穿越船闸枢纽的船只通过，同时分割成两段及多段的河道具有更强的储水能力，人们可以根据河道内上下游水量的实际情况，适时开放船闸，保证河道内船只的正常航行；同时，本发明的船闸通行方法相较于传统的通行方法能够有效节水25%-50%，大大减少了水资源的浪费，进一步保证了河道的正常通行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明中开闭阀板Ⅰ、开闭阀板Ⅱ和开闭阀板Ⅲ在船只跃级通道内的示意图。

图中，1、河道；2、船只跃级通道；31、开闭阀板Ⅰ；32、开闭阀板Ⅱ；33、开闭阀板Ⅲ；4、提水泵群组；10、船闸枢纽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

参照图1和图2，一种节能节水的通行航道，包括设置在河道1内的至少一个船闸枢纽100，船闸枢纽100内设置有船只跃级通道2。船闸枢纽100能够将河道1分割成两段或多段，船只跃级通道2可供穿越船闸枢纽100的船只通过，同时分割成两段及多段的河道1具有更强的储水能力，人们可以根据河道1内上下游水量的实际情况，适时开放船闸，保证河道1内船只的正常航行。

船只跃级通道2在一个船闸枢纽100内设置至少一个，船只跃级通道2能够方便船只越过船闸枢纽100，保证船只在河道1内的正常航行。船只跃级通道2内沿河道1内水的流动方向等间距依次设置有开闭阀板Ⅰ31、开闭阀板Ⅱ32和开闭阀板Ⅲ33。

开闭阀板Ⅰ31、开闭阀板Ⅱ32和开闭阀板Ⅲ33能够实现在船闸枢纽100内的开启和关闭。开闭阀板Ⅰ31、开闭阀板Ⅱ32和开闭阀板Ⅲ33对河道1内的水能够起到一定的阻挡和储存的作用，能够避免河道1内水的随意流动，减少水的流失，起到一定的保水和节水的作用。

船闸枢纽100两侧的水平面的高度差为(3~15)±0.5m，这就使得船闸枢纽100能够在船闸枢纽100的上游一侧储存大量的水，当船闸枢纽100下游一侧的水不足以支撑船只通行的时候，开启开闭阀板Ⅰ31、开闭阀板Ⅱ32和开闭阀板Ⅲ33，使船闸枢纽100上游一侧、高水位的水流至船闸枢纽100下游一侧、低水位的一侧，进而提升船闸枢纽100下游一侧的水位，保证河道1内船只的正常航行，解决了船只通航的问题。

船闸枢纽100内设置有用于将船闸枢纽100下游一侧的水提升到船闸枢纽100上游一侧的提水泵群组4，同时，通过管道，提水泵群组4也能够将船闸枢纽100附近的其他水库或河流里面的水输送至船闸枢纽100的上游一侧，保证船闸枢纽100上游一侧的正常通航。提水泵群组4是由多台提水泵组成的群组，提水泵群组4在船闸枢纽100内与船只跃级通道2分离设置。

当船闸枢纽100上游一侧的水不足以支撑船只通行的时候并且船闸枢纽100下游一侧拥有较多储水时，开启提水泵群组4，提水泵群组4能够将船闸枢纽100下游一侧的水输送至船闸枢纽100上游的一侧，提升船闸枢纽100上游一侧的水位，保证船闸枢纽100上游一侧船只的正常航行，解决了船只通航的问题；

当船闸枢纽100上游一侧的水不足以支撑船只通行并且船闸枢纽100下游一侧储水不足以弥补船闸枢纽100上游一侧的时候，开启提水泵群组4，提水泵群组4能够通过管道将附近水库或其他河流的水抽送至船闸枢纽100上游的一侧，提升船闸枢纽100上游一侧的水位，同时，也可通过开闭阀板Ⅰ31、开闭阀板Ⅱ32和开闭阀板Ⅲ33保证船闸枢纽100下游一侧的水位，进而实现船只在河道内的正常航行。

本发明通过设置的船闸枢纽100，将河道1内的水分隔成几段，避免河道1内水的随意外流，具有保水和储水能力；船只跃级通道2内设置的开闭阀板Ⅰ31、开闭阀板Ⅱ32和开闭阀板Ⅲ33对河道1内的水也具有一定的阻隔作用，同时只需要控制开闭阀板Ⅰ31、开闭阀板Ⅱ32和开闭阀板Ⅲ33的开合即可实现船只在船闸枢纽100两侧的通行，非常便利，不影响船只在河道1内的正常航行。而且，只有船只越过船闸枢纽100时，才对开闭阀板Ⅰ31、开闭阀板Ⅱ32和开闭阀板Ⅲ33进行开合，减少了水的自然流动，避免造成水资源的浪费，进一步强化了船闸枢纽100的蓄水能力，非常是和在缺水流域的河道1内建设。

同时，提水泵群组4能够将船闸枢纽100下游一侧的水提升到船闸枢纽100上游一侧，并且也能够将其他水库或河流里面的水输送至船闸枢纽100的上游一侧，保证船闸枢纽100上游一侧水量的充足，进而保证了船闸枢纽100上下游两侧的水量充足，保证船只在河道内的正常通行。

更进一步的，在河道1的沿岸可建设太阳能发电站或核能发电站为提水泵群组4供电，保证提水泵群组4的正常运行。

实施例2：

本实施例是实施例1中的节能节水的通行航道的船闸通行方法，包括上行通过方法和下行通过方法。

上行通过方法包括以下步骤：

S1.1：开闭阀板Ⅰ31、开闭阀板Ⅱ32处于关闭状态，开闭阀板Ⅲ33处于开启状态，船只由船闸枢纽100下游的方向进入开闭阀板Ⅱ32和开闭阀板Ⅲ33之间；

S1.2：关闭开闭阀板Ⅲ33；

S1.3：开启开闭阀板Ⅱ32，船只进入开闭阀板Ⅰ31和开闭阀板Ⅱ32之间；

S1.4：关闭开闭阀板Ⅱ32；

S1.5：开启开闭阀板Ⅰ31，船只穿过船只跃级通道2并进入船闸枢纽100的上游一侧；

S1.6：保持开闭阀板Ⅰ31处于开启状态并保持开闭阀板Ⅱ32、开闭阀板Ⅲ33处于关闭状态，开启的开闭阀板Ⅰ31等待下一次下行船只的通行。

当有船只上行需要从河道1下游越过船闸枢纽100的时候，船只从开启着的开闭阀板Ⅲ33进入开闭阀板Ⅱ32和开闭阀板Ⅲ33之间，之后关闭开闭阀板Ⅲ33并打开开闭阀板Ⅱ32，开闭阀板Ⅰ31与开闭阀板Ⅱ32之间的高水位会逐渐降低，同时开闭阀板Ⅱ32与开闭阀板Ⅲ33之间的低水位会逐渐上升，进而使得位于船只跃级通道2内的船只升起，之后将船只行驶到开闭阀板Ⅰ31与开闭阀板Ⅱ32之间，然后关闭开闭阀板Ⅱ32并开启开闭阀板Ⅰ31，使得开闭阀板Ⅰ31与开闭阀板Ⅱ32之间的水位再次上升至高水位，之后将船只从开闭阀板Ⅰ31的上游方向驶出即可。

进一步的，下行通过方法包括以下步骤：

S2.1：开闭阀板Ⅰ31处于开启状态，开闭阀板Ⅱ32、开闭阀板Ⅲ33处于关闭状态，船只由船闸枢纽100的上游方向进入开闭阀板Ⅰ31和开闭阀板Ⅱ32之间；

S2.2：关闭开闭阀板Ⅰ31；

S2.3：开启开闭阀板Ⅱ32，船只进入开闭阀板Ⅱ32和开闭阀板Ⅲ33之间；

S2.4：关闭开闭阀板Ⅱ32；

S2.5：开启开闭阀板Ⅲ33，船只穿过船只跃级通道2并进入船闸枢纽100的下游一侧；

S2.6：保持开闭阀板Ⅲ33处于开启状态并保持开闭阀板Ⅰ31、开闭阀板Ⅱ32处于关闭状态，开启的开闭阀板Ⅲ33等待下一次上行船只的通行。

当有船只下行需要从河道1上游越过船闸枢纽100进入河道1下游的时候，船只从开启着的开闭阀板Ⅰ31进入开闭阀板Ⅰ31和开闭阀板Ⅱ32之间，之后关闭开闭阀板Ⅰ31并打开开闭阀板Ⅱ32，开闭阀板Ⅰ31与开闭阀板Ⅱ32之间的高水位会逐渐降低，同时开闭阀板Ⅱ32与开闭阀板Ⅲ33之间的低水位会逐渐上升，进而使得位于船只跃级通道2内的船只下降，之后将船只行驶到开闭阀板Ⅱ32与开闭阀板Ⅲ33之间，然后关闭开闭阀板Ⅱ32并开启开闭阀板Ⅲ33，使得开闭阀板Ⅱ32与开闭阀板Ⅲ33之间的水位回落至低水位，之后将船只从开闭阀板Ⅲ33的下游方向驶出船闸枢纽100即可。

传统的船闸放行船只，一般只会在通行通道内设置两块阀板，两块阀板均处于关闭状态，当船只上行时，靠近河道1下游一侧的阀板开启，船只从河道1下游行驶至两块阀板之间，之后关闭靠近河道1下游一侧的阀板并开启靠近河道1上游一侧的阀板，河道1上游一侧的水流入两块阀板之间，并使两块阀板之间的水位提升至河道1上游一侧的水平，之后将船只驶出船闸枢纽100即完成船只在船闸枢纽100的上行，同理，船只下行的时候，只需要将船只驶入两块阀板之间，之后关闭河道1上游一侧的阀板并开启河道1下游一侧的阀板即可。

对于传统的船闸放行船只来说，船只在上行的时候，河道1上游一侧的水会储存至两块阀板之间，并不会造成水的流失，只有船只下行的时候才会向下游排水，所以假设传统的船闸放行船只完成一次船只的上行和下行需要排出的水为10，即需要两块阀板之间的储水为10、船闸上游一侧向下游一侧的注水量也为10。

对于本实施例来说，船只上行的时候，开闭阀板Ⅰ31、开闭阀板Ⅱ32和开闭阀板Ⅲ33未动作之前，由于开闭阀板Ⅱ32和开闭阀板Ⅲ33之间的水位与船闸枢纽100低水位一侧等高，开闭阀板Ⅰ31与开闭阀板Ⅱ32之间水位与船闸枢纽100高水位一侧等高，所以开闭阀板Ⅱ32与开闭阀板Ⅲ33之间储水为0，而开闭阀板Ⅰ31与开闭阀板Ⅱ32之间的储水为10，船只进入开闭阀板Ⅱ32和开闭阀板Ⅲ33之间后，开闭阀板Ⅲ33关闭，开闭阀板Ⅱ32开启，开闭阀板Ⅰ31与开闭阀板Ⅱ32之间的水流至开闭阀板Ⅱ32和开闭阀板Ⅲ33之间的区域，使得原先开闭阀板Ⅰ31与开闭阀板Ⅱ32的高水位下降至原先的一半，然后船只驶进开闭阀板Ⅰ31与开闭阀板Ⅱ32之间，之后关闭开闭阀板Ⅱ32，此时开闭阀板Ⅰ31与开闭阀板Ⅱ32之间的储水为5，之后开启开闭阀板Ⅰ31，船闸枢纽100高水位一侧会重新向开闭阀板Ⅰ31与开闭阀板Ⅱ32之间注水，直至开闭阀板Ⅰ31与开闭阀板Ⅱ32之间水位与船闸枢纽100高水位一侧等高，注水量为5，使得开闭阀板Ⅰ31与开闭阀板Ⅱ32之间的储水重新为10，此时开闭阀板Ⅱ32和开闭阀板Ⅲ33之间储水为5；

当船只下行的时候，船只先进入开闭阀板Ⅰ31与开闭阀板Ⅱ32之间，之后开闭阀板Ⅰ31关闭、开闭阀板Ⅱ32开启，此时开闭阀板Ⅰ31与开闭阀板Ⅱ32之间、开闭阀板Ⅱ32与开闭阀板Ⅲ33之间储水均为7.5，水位均会变为原先开闭阀板Ⅰ31与开闭阀板Ⅱ32之间水位的0.75倍，之后关闭开闭阀板Ⅱ32并开启开闭阀板Ⅲ33，最后船只驶出船闸枢纽100，从船闸枢纽100的上游方向向下游方向的排水为7.5；

当船只再次上行的时候，船只进入开闭阀板Ⅱ32与开闭阀板Ⅲ33之间后，开启开闭阀板Ⅱ32并关闭开闭阀板Ⅲ33，此时开闭阀板Ⅰ31与开闭阀板Ⅲ33之间的水位会是船闸枢纽100高水位一侧的0.375倍，开闭阀板Ⅰ31与开闭阀板Ⅱ32之间、开闭阀板Ⅱ32与开闭阀板Ⅲ33之间储水均为3.75，船只驶进开闭阀板Ⅰ31与开闭阀板Ⅱ32后，关闭开闭阀板Ⅱ32并开启开闭阀板Ⅰ31，船闸枢纽100高水位一侧会向开闭阀板Ⅰ31与开闭阀板Ⅱ32之间注水6.25，同时开闭阀板Ⅰ31与开闭阀板Ⅱ32之间水位会与船闸枢纽100高水位的一侧等高；

当船只再次下行的时候，船只进入开闭阀板Ⅰ31与开闭阀板Ⅱ32之间后，开启开闭阀板Ⅱ32并关闭开闭阀板Ⅰ31，此时开闭阀板Ⅰ31与开闭阀板Ⅲ33之间的水位会是船闸枢纽100高水位一侧的0.6875倍，开闭阀板Ⅰ31与开闭阀板Ⅱ32之间、开闭阀板Ⅱ32与开闭阀板Ⅲ33之间储水均为6.875，船只驶进开闭阀板Ⅱ32与开闭阀板Ⅲ33后，关闭开闭阀板Ⅱ32并开启开闭阀板Ⅲ33，开闭阀板Ⅱ32与开闭阀板Ⅲ33之间会向船闸枢纽100低水位一侧排水6.875。

由上可知，相较于传统通行方法的固定排水与注水来看，本实施例的排水趋势是逐渐减小的，按照排水来算，节水率在25%以上并逐渐增大，而本实施例的注水趋势是逐渐增大的，按照注水来算，节水率在50%以下并逐渐减小，综合来看，本实施例与传统的船闸放行相比，节水率在25%-50%之间。

本实施例中，通过控制开闭阀板Ⅰ31、开闭阀板Ⅱ32和开闭阀板Ⅲ33的启闭顺序实现船只在船闸枢纽100的通行，相较于传统的两块启闭阀板来说，在船只通过船闸枢纽100的时候能够节水25%-50%，大大减少了水资源的浪费，使得船只在河道1的正常通行得到进一步保证。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种节能节水的通行航道，其特征在于：包括设置在河道(1)内的至少一个船闸枢纽(100)，船闸枢纽(100)内设置有船只跃级通道(2)，船只跃级通道(2)内沿河道(1)内水的流动方向等间距依次设置有开闭阀板Ⅰ(31)、开闭阀板Ⅱ(32)和开闭阀板Ⅲ(33)，船闸枢纽(100)内设置有用于将船闸枢纽(100)下游一侧的水提升到船闸枢纽(100)上游一侧的提水泵群组(4)，提水泵群组(4)在船闸枢纽(100)内与船只跃级通道(2)分离设置。

2.根据权利要求1所述的节能节水的通行航道，其特征在于：所述提水泵群组(4)通过管道能够将所述船闸枢纽(100)附近的水库和河流内的水输送至船闸枢纽(100)上游的一侧。

3.根据权利要求2所述的节能节水的通行航道，其特征在于：所述船闸枢纽(100)两侧的水平面的高度差为(3~15)±0.5m。

4.根据权利要求3所述的节能节水的通行航道，其特征在于：所述河道(1)沿岸建设有为所述提水泵群组(4)供电的太阳能发电站或核能发电站，保证提水泵群组(4)的正常运行。

5.一种权利要求1-4任意一项的节能节水的通行航道的船闸通行方法，其特征在于：包括船只在所述船只跃级通道(2)的上行通过方法和下行通过方法；

上行通过方法包括以下步骤：

S1.1：开闭阀板Ⅰ(31)、开闭阀板Ⅱ(32)处于关闭状态，开闭阀板Ⅲ(33)处于开启状态，船只由船闸枢纽(100)的下游方向进入开闭阀板Ⅱ(32)和开闭阀板Ⅲ(33)之间；

S1.2：关闭开闭阀板Ⅲ(33)；

S1.3：开启开闭阀板Ⅱ(32)，船只进入开闭阀板Ⅰ(31)和开闭阀板Ⅱ(32)之间；

S1.4：关闭开闭阀板Ⅱ(32)；

S1.5：开启开闭阀板Ⅰ(31)，船只穿过船只跃级通道(2)并进入船闸枢纽(100)的上游；

S1.6：保持开闭阀板Ⅰ(31)处于开启状态并保持开闭阀板Ⅱ(32)、开闭阀板Ⅲ(33)处于关闭状态，开启的开闭阀板Ⅰ(31)等待下一次下行船只的通过。

6.根据权利要求5所述的节能节水的通行航道的船闸通行方法，其特征在于：所述下行通过方法包括以下步骤：

S2.1：开闭阀板Ⅰ(31)处于开启状态，开闭阀板Ⅱ(32)、开闭阀板Ⅲ(33)处于关闭状态，船只由船闸枢纽(100)的上游方向进入开闭阀板Ⅰ(31)和开闭阀板Ⅱ(32)之间；

S2.2：关闭开闭阀板Ⅰ(31)；

S2.3：开启开闭阀板Ⅱ(32)，船只进入开闭阀板Ⅱ(32)和开闭阀板Ⅲ(33)之间；

S2.4：关闭开闭阀板Ⅱ(32)；

S2.5：开启开闭阀板Ⅲ(33)，船只穿过船只跃级通道(2)并进入船闸枢纽(100)的下游；

S2.6：保持开闭阀板Ⅲ(33)处于开启状态并保持开闭阀板Ⅰ(31)、开闭阀板Ⅱ(32)处于关闭状态，开启的开闭阀板Ⅲ(33)等待下一次上行船只的通行。

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