升船池的制作方法

本发明是水利工程的船闸。

背景技术：

当前，全球水坝的船闸主要有三种，一是最常见的多级船闸，安全可靠，但通航时间慢；二是升船机，通航时间稍快，但限制了大型船舶通航；三是翻坝机，安全可靠性低，也限制了大型船舶通航。

技术实现要素：

为了解决当前船闸存在的一种或几种不足，如通航时间慢、安全可靠性低、大型船舶不能通航问题，本发明一种升船池，船舶在一个直接连通上下游闸门的可封闭主水池中，利用河流落差、进水系统、排水系统，就可快捷、安全可靠的实行通航，其关键技术是主水池底部有大量、均匀分布、水孔垂直向上、既可出水又可排水的“密集水孔”方案，如果上游高水位的水通过主水管从主水池底部的“密集水孔”喷出大量、均匀的细水柱，直接遇到下游最低通航水位的深水，其冲击力大幅度衰减，不会冲出水面，因为向上的压强均匀，水面上升过程中，不会产生危险船舶的强水流，从而使船舶随着水面缓慢、平稳上升；如果主水池内高水位的水被“密集水孔”分流出大量、均匀的细流，汇合到主水管排出，主水池内的水向下的压强是均匀的，水面下降过程中，也不会产生危险船舶的强水流，从而使船舶随着水面缓慢、平稳下降。

本发明解决不足所采用的技术方案是升船池，主要包括5部分：主水池、进水系统、排水系统、排沙系统和检修系统。

1.主水池

在水坝中，有一个直接连通上游闸门和下游闸门的主水池，其规格长宽要适度大于此河流通航的最大船舶。

主水池底部设备，类似城市景观大型喷泉，有大量、均匀分布、水孔垂直向上、既可出水又可排水的密集水孔，这些密集水孔处于同一水平面，呈点阵型或其他型。所有密集水孔，通过分支水管，互联互通，形成一个四通八达的整体水管网。所有分支水管，通过一条或多条主水管以“三通”形式，一端连通到与主水池相连的上游闸门外的上游候船室的底部，另一端连通到与主水池相连的下游闸门外的下游候船室的底部。

所述的所有密集水孔，其直径、形状、分布形式，要通过计算及实验确定，其标准以确保主水池利用水落差把上游高水位的水喷进主水池直至到与上游水落差消失过程中，和把主水池内上游高水位的水排出到下游直至到与下游水落差消失过程中，其水面都能缓慢、平稳上升或下降，且不会产生危险船舶的强水流。密集水孔的设计，还要考虑防止碎石吸入。

所述的所有分支水管，其直径、内膛线时针方向数量、互通互联形式，要通过计算及实验确定，其与底部的距离还要考虑防止被泥沙淤积。

所述的所有主水管，其直径、内膛线时针方向数量、与分支水管连通形式，要过计算及实验确定。

主水池底部附近有一个控制室，内部是所有主水管配有的两个总阀门，一是控制主水池和上游水之间流通流量的总阀门——主水池总阀门，二是同时控制主水池和上游水、下游水之间流通流量的总阀门——主水池密集水孔总阀门。这两个总阀门除检修抽水使用外，一直是开启状态。如果有多条同功能的主水管，应用电子机械同时控制所有主水管——总阀门。

如果水坝处河流水落差太大，可再设一个二级主水池，其底部要低于主水池底部一个梯度。

2.进水系统

主水池以一道上游闸门相隔的上游候船室，其底部的密集水孔、分支水管、主水管与主水池的相同，不同之处是此处的上游密集水孔的水孔方向要向下，防止碎石自然吸入。

上游候船室底部附近的上游控制室，与主水池控制室相同，不同之处是此处只有一个上游总阀门，用于控制把上游水利用水落差流进主水池的流通流量。

在关闭上游闸门、上游总阀门且主水池与下游同低水位的情况下，再依次关闭下游闸门(主水池以此门隔开下游候船室及航道)、下游总阀门后，确保封闭主水池，缓慢打开上游总阀门，上游水利用水落差，依次通过上游密集水孔，上游分支水管，上游主水管，主水池分支水管，主水池密集水孔后喷出，流进主水池，直到与上游水落差消失后，再依次关闭上游闸门，上游总阀门。在这个过程中，下游拖船从下游把船舶顶进主水池并退出后，船舶随着主水池水面一起缓慢、平稳上升，后再由上游拖船驶入并拖出，完成向上航行。

进水系统的上游密集水孔排水，可以形象的比喻成，把一个底部扎满针眼的大塑料盆，装满水后，其水平面平稳的下降。

进水系统的主水池密集水孔喷出的大量、均匀的细水柱，可以形象的比喻成，把多个住宅卫生间的花洒喷头，其出水面垂直向上，放到充满水的浴缸底部，打开阀门后，其水平面平稳上升。

从主水池密集水孔中喷出的每一个细水柱，直接遇到下游最低通航水位的深水，其冲击力大幅度衰减，不会冲出水面，这从军用步枪普通子弹在水中行程很短的常识中可以验证。

3.排水系统

与主水池以一道下游闸门相隔的下游候船室，其底部的密集水孔、分支水管、主水管与主水池的相同。

下游候船室底部附近的下游控制室与主水池控制室相同，不同之处是此处有3个总阀门和1个排水泵：下游总阀门，控制把主水池水利用水落差排到下游的流通流量；下游密集水孔总阀门，同时控制着和主水池、排水泵之间的流通流量，除检修抽水外，一直是开启状态；排水泵及其总阀门，可利用排水泵及其相关闸门、检修门、总阀门，分别把主水池的、下游候船室的水排到下游检修门外的下游航道，以便检修其底部水网，排水泵阀门除此使用外，一直是关闭状态。

在关闭下游闸门、下游总阀门且主水池与上游同高水位的情况下，再依次关闭上游闸门(主水池以此门隔开上游候船室及航道)、上游总阀门后，确保封闭主水池，缓慢打开下游总阀门，主水池水利用水落差，依次通过主水池密集水孔，主水池分支水管，下游主水管，下游分支水管，下游密集水孔后喷出，流进下游候船室及航道，直到与下游水落差消失后，再依次关闭下游闸门，下游总阀门。在这个过程中，上游拖船从上游把船舶顶进主水池并退出后，船舶随着主水池水面一起缓慢、平稳下降后，再由下游拖船驶入并拖出，完成向下航行。

4.排沙系统

升船池系统的上游候船室的、主水池的、下游候船室的底部，如果有影响系统的泥沙，其解决办法，主要是靠水落差的自然冲力冲刷。

当上游候船室的底部有泥沙时，关闭相关的上游检修门、上游闸门、上游总阀门、下游总阀门，打开下游闸门、下游检修门后，必要时用排水泵抽出主水池的水，打开上游闸门排沙洞，利用水落差，把泥沙冲刷到主水池及下游候船室、下游航道。

当主水池的底部有泥沙时，采用同样上述原理，把泥沙冲刷到下游候船室及下游航道。

当下游候船室的底部有泥沙时，采用同样上述原理，先利用水落差把此室的水面上升，接近上游高水位后，再打开下游检修门排沙洞，把泥沙排冲刷到下游航道。

上游检修门排沙洞，用于特殊情况下，把泥沙向上游航道冲刷出。

5.检修系统

当要检修上游候船室的、主水池的、下游候船室的底部水管网，先利用水落差，排出其水后，再用排水泵，组合使用所有主水管的总阀门，把水通过排水泵排水管排到下游航道。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明示意图的侧视图；

图2为本发明示意图的俯视图；

图3为船舶向上航行示意图的侧视图；

图4为船舶向下航行示意图的侧视图。

图中：1.上游检修门，2.上游候船室，3.上游闸门，4.主水池，5.下游闸门，6.下游候船室，7.下游检修门，8.上游密集水孔，9.上游分支水管，10.上游控制室，11.上游总阀门，12.上游主水管，13.主水池控制室，14.主水池总阀门，15.主水池密集水孔总阀门，16.主水池分支水管，17.主水池密集水孔，18.下游主水管，19.下游控制室，20.下游总阀门，21.下游密集水孔总阀门，22.下游分支水管，23.下游密集水孔，24.排水泵，25.排水泵总阀门，26.排水泵排水管，27.上游检修门排沙洞，28.上游闸门排沙洞，29.下游闸门排沙洞，30.下游检修门排沙洞。

具体实施方式

船舶利用升船池通过水坝，现将向上航行、向下航行分别说明。

在航运期间，所有的上游检修门、下游检修门是开启状态，主水池控制室的两个总阀门是开启状态，下游控制室的下游密集水孔是开启状态、排水泵总阀门是关闭状态，所有的排沙洞是关闭状态。

【实施例1】船舶向上航行的步骤

在关闭上游闸门(3)、上游总阀门(11)的情况下，再缓慢开启下游总阀门(20)后，直至主水池(4)水平面与下游水平面无落差后，再进行操作。

1.开启下游闸门(5)，下游拖船从下游把船舶顶进主水池并退出后，再依次关闭下游闸门(5)，下游总阀门(20)；

2.缓慢开启上游总阀门(11)，利用水落差，上游高水位水依次通过上游密集水孔(8)，上游分支水管(9)，上游主水管(12)，主水池分支水管(16)，主水池密集水孔(17)后喷出，流进主水池(4)，直到与上游水落差消失，在这个过程中，船舶随着主水池水面一起缓慢、平稳上升；

3.开启上游闸门(3)，上游拖船驶入并把船舶拖出主水池(4)后，完成向上航行。

【实施例2】船舶向下航行的步骤

在关闭下游闸门(5)、下游总阀门(20)的情况下，再缓慢开启上游总阀门(11)后，直至主水池(4)水平面与上游水平面无落差后，再进行操作。

1.开启上游闸门(3)，上游拖船从上游把船舶顶进主水池(4)并退出后，再依次关闭上游闸门(3)，上游总阀门(11)；

2.缓慢开启下游总阀门(20)，利用水落差，主水池(4)高水位水依次通过主水池密集水孔(17)，主水池分支水管(16)，下游主水管(18)，下游分支水管(22)，下游密集水孔(23)后喷出，流进下游候船室(6)，直到与下游水落差消失，在这个过程中，船舶随着主水池水面一起缓慢、平稳下降；

3.开启下游闸门(5)，下游拖船驶入并把船舶拖出主水池(4)后，完成向下航行。