专利名称:隔膜防咸省水船闸的制作方法
本发明属于防止船舶通过海船闸时，海水入侵河道的一种防咸省水方法和设施。
一般海船闸由闸室、河侧闸门、海侧闸门、沟通河道与闸室、闸室与海的输水廊道所组成，利用输水廊道调节闸室中水位进行通航。这种海船闸在船只过闸时，造成海水入侵，使得船闸河侧的淡水逐渐咸化，污染水源，并使得两岸土地盐碱化，影响工农业生产和人民生活，同时伴有大量的河水经船闸流入海中，造成淡水损失。因此，解决海船闸防止海水入侵，减少淡水损失，就成为一个很重要的问题。
目前，从国外实际使用和已研究的防咸方法来看，比较有效的工程设施和方法有1.积咸坑法利用海水比重大的特点，在淡水侧靠近船闸处挖一深坑，并与涵洞把深坑与海相连通，利用重力或用水泵将积咸坑中的咸水排回大海。由于咸、淡水在积咸坑中混合，排除咸水时将大量的淡水也同时排出，要想提高防咸效果，须损失大量淡水。如果想使防咸效率达95%，淡水损失就会达140%～180%。
2.气幕法气幕法是在闸首外底部设置有孔管道，利用压缩空气从管孔升起的气泡产生一种密度小而向上的水流，这种水流可以减少或延迟水平水流的交换。这种方法目前在荷兰广泛使用，防咸效率可达到50%，而淡水损失也为50%。
3.完全置换法(国外最先进的方法)即利用咸淡水比重的不同而自然分层现象，采用一些工程措施轮流将闸室中的水完全置换。以法国马迪克船闸的模型试验为例，该法的防咸效率可达95%，淡水损失为15%～30%，而在法国的工程实践中淡水损失竟达35%，防咸效率达75%，而且使用这种方法工程造价很高。
总的来看，目前国外在海船闸上采取的防咸工程设施还存在着或是防咸效果低，或是耗淡水多，或是工程造价过高等缺点。
本发明是为了提高海船闸过闸时的防咸效果，减少淡水损失，降低工程造价而设计的一种用隔膜来防咸省水的船闸。
本发明的要点是在通常型式的海船闸闸室中，设置一层不透水的隔水膜，在海船闸的闸门上设有溢流口，闸室中设有沉浮式护舷，在河侧和海侧分别建立泵站，隔水膜可以把海水与河水分开，在调节水位和船舶过闸的过程中海水与河水不相混合，海水流回大海，河水流回河道。
本发明的一个实施例是通过一个可通行3000～5000吨船舶，长180米，宽22米，深9.7米的海船闸的 1/20 的比例模型进行的。
图1是隔膜防咸省水船闸示意图。
图2是图1所示沉浮式护舷13示意图。
图3是图1所示橡胶隔水膜16工作状态图。
本海船闸的组成如图1所示，它由闸室1、闸墙2、河侧闸门3、海侧闸门4、河侧输水廊道5、海侧输水廊道6、河侧输水廊道闸门7、海侧输水廊道闸门8、河侧泵站9、海侧泵站10、河侧水泵廊道11、海侧水泵廊道12、沉浮式护舷13、橡胶隔水膜16组成。
沉浮式护舷13沿闸墙2排列，沉浮式护舷13背船的一侧装有滑环14，它套在固定在闸墙2上的滑轨15上，沉浮式护舷13可沿滑轨15上浮或下沉。
沉浮式护舷13是一个密封的浮体，其一实施例如图2所示，它由上箱体17、下箱体18连接成一整体。上箱体上装有排水管19、在两箱之间的两端各有一连通管20使上下两个箱体相通。下箱体上装有进排水管21，两个箱体之间向闸墙的一面用钢板焊在一起，在向船的一面盖一层钢纲22，在沉浮式护舷上装有夹紧橡胶隔水膜16的紧固夹件23，沉浮式护舷的两端有进排气管24，各节沉浮式护舷之间的进排气管用软管相连，最后通向气泵。沉浮式护舷13的向船侧的表面装有防撞护舷材25。
在闸门内设置一张橡胶隔水膜16，在闸室的两端用螺栓并加密封件将橡胶隔水膜锚固于图3所示闸底板26和闸墙2上，橡胶隔水膜的另外两边用紧固夹件23夹在沉浮式护舷13上，橡胶隔水膜的表面附有护膜块体，以保护橡胶隔水膜不被附着于海船壳表面的水生物损坏。
在河侧闸门3，海侧闸门4上各设置数孔溢流口，并在溢流口上设有可开启关闭的溢流小闸门。
本发明的工作过程如下1.船舶由海入河的过程船舶由海入闸后，关闭海侧闸门4，并将闸门上的溢流口全部开启，然后由河侧泵站9抽河水经河侧水泵廊道11，河侧输水廊道5充于橡胶隔水膜16下，河水顶托橡胶隔水膜上升如图3-A所示，将橡胶隔水膜上原存海水经海侧闸门4上的溢流口排回大海。当原存海水基本上都排回大海后，关闭海侧闸门4上的溢流口并用辅助水泵通过设在沉浮式护舷上的排水管道19把橡胶隔水膜上的残存海水也抽回大海。然后再将沉浮式护舷13中的压缩空气经进排气管24排出，水即从进、排水管21进入沉浮式护舷(13)，当沉浮式护舷沉入水面以下时，橡胶隔水膜16开始下沉，同时橡胶隔水膜下的河水从沉浮式护舷13和闸墙2之间转移到橡胶隔水膜上，如图3-B所示。当橡胶隔水膜充分下沉到闸底之后，再经进、排气管24向沉浮式护舷内充压缩空气，沉浮式护舷又上升到水面，如图3-C所示。接着再用设在河侧闸门3上的溢流小闸门将闸室内水位调到与河水齐平，这时就可以开启河侧闸门3，船舶出闸室1进入河道。
上述过程中由河侧泵站向橡胶隔水膜下充河水的过程，也可改为由河侧泵站先把河水泵入较高的中间水池，然后使池水自流到橡胶隔水膜下。
2.船舶由河入海的过程船舶由河入闸后，首先关闭河侧闸门3，其余的操作过程和船舶由海入河的过程相似，不同的是把船舶由海入河过程中用河侧泵站抽河水，改为用海侧泵站10抽海水，经海侧水泵廊道12，海侧输水廊道6充于橡胶隔水膜16下，海水顶托隔水隔上升，使橡胶隔水膜上的河水经河侧闸门3上的溢流口排回河道。接着使海水从橡胶隔水膜下转移到橡胶隔水膜上。再用海侧闸门4上的溢流口调节闸室水位与海水位齐平，最后开启海侧闸门4，船舶由闸室1进入大海。
从上述过程可知，在船舶经过海船闸时，海水与河水能赖于橡胶隔水膜分开，海水流回大海，所以能防咸;闸内河水又能排回河道，所以又节约了淡水。本发明通过比例模型试验所测得的防咸效率为94%以上，而淡水损失仅为5%～7%。另外，比其他防咸设施节省投资，国外建造一完全置换法的防咸船闸，工程费接近于同类普通船闸的2.5倍，如果用本隔膜防咸方法建闸，仅比同规模普通船闸增加投资30%左右。而且此种方法还可以用于已有海船闸的改造。
对比文献1.马迪克港船闸的咸水入侵问题(法P·Monadier)交通部天津水运工程科学研究所 科技译文8202号曹祥明译自“La Houille Blanche”No.2/3-1981;P121-1272.海船闸防咸试验研究及工程设施考察报告交通部船闸防咸技术小组 1983·4·3.出国参观考察报告荷兰筑港技术 77-2交通部科技情报研究所交通部赴荷兰筑港技术考察组 1977·1·4.Ships induced river estuary salinity reduction-by replacing sea salt water in lock chamber with higher level estuary water79-B4675B/07 su-600241-B 141276lengd gidroproekt
权利要求
1.一种船舶经过海船闸的方法，当船舶过闸时，将闸室内水位分别调节到与海、河水位齐平，而后分别开启海，河侧闸门[4]、[3]使船舶通过海船闸，进入河道(大海)，其特征是在所说的闸室内用一层隔水膜将海水与河水截然分开，在船舶由海(河)入河(海)的过闸过程中，当船进入闸室后，先将闸室内隔水膜上的海(河)水排回水海(河道)，而后使隔水膜下的河(海)水转移到隔水膜上，再调节水位，使船舶进入河道(大海)。
2.一种按照权利要求
1所说的船舶过闸方法，其特征是所说的使隔水膜上的海(河)水排回大海(河道)的方法是当船舶入闸后，关闭海(河)侧闸门，向隔水膜下充河(海)水，使隔水膜上升，将隔水膜上的海(河)水顶托回大海(河道)。
3.一种按照权利要求
1、2所说的船舶过闸方法，其特征是所说的使隔水膜下的河(海)水转移到隔水膜上的方法是使隔水膜充分下沉到闸底板上，原充于隔水膜下的河(海)水就转移到隔水膜上。
4.一种适用于权利要求
1～3的海船闸设施，它包括有闸室〔1〕、闸底板〔26〕、闸墙〔2〕、海侧闸门〔4〕、海侧廊道〔6〕、海侧廊道闸门〔8〕、河侧闸门〔3〕、河侧廊道〔5〕、河侧廊道闸门〔7〕，其特征是在所说的闸室〔1〕内设置有一张整块的隔水膜〔16〕，并沿所说的闸墙〔2〕设置沉浮式护舷〔13〕，在所说的河、海侧闸门〔3〕、和〔4〕上设置溢流小闸门，并设有与所说的海侧输水廊道〔6〕相连接的海侧水泵廊道〔12〕和海侧泵站〔10〕、与所说的河侧输水廊道〔5〕相连接的河侧水泵廊道〔11〕和河侧泵站〔9〕。
5.一种按照权利要求
4所述的海船闸设施，其特征是所说的沉浮式护舷〔13〕为一密封的中空浮体，其上部有压缩空气进、排气管〔24〕，其下部设有进、排水管〔21〕，在浮体上设有一排水管〔19〕。
6.一种按照权利要求
4、5所述的海船闸设施，其特征是所说的沉浮式护舷〔13〕上设有连续的夹持隔水膜的紧固夹件〔23〕。
7.一种按照权利要求
4～6所述的海船闸设施，其特征是所说的沉浮式护舷〔13〕的向船面装有防撞护舷材〔25〕，向闸墙面设有滑环〔14〕。
8.一种按照权利要求
4所述的海船闸设施，其特征是在所说的闸墙〔2〕上设有固定的滑轨〔15〕。
9.一种按照权利要求
7、8所述的海船闸设施，其特征是所说的沉浮式护舷〔13〕向闸墙面的滑环〔14〕套在所说的固定在闸墙〔2〕上的滑轨〔15〕上。
10.一种按照权利要求
4所述的海船闸设施，其特征是在所说的隔水膜〔16〕上附有很多护膜块体。
11.一种按照权利要求
4所述的海船闸设施，其特征是把所述的隔水膜〔16〕的两端用螺栓加密封件紧密锚固于闸室两端的闸底板〔26〕和闸墙〔2〕上，隔水膜的另两边连续夹持在所说的沉浮式护舷〔13〕的紧固夹件〔23〕上。
12.一种按照权利要求
4所述的海船闸设施，其特征是所说的河、海侧闸门〔3〕、〔4〕上开有溢流口，溢流口上设有溢流小闸门。
13.一种按照权利要求
4所述的海船闸设施，其特征是所说的闸室和泵站之间也可再设一中间水池，中间水池的水位需高于闸室内最高水位，中间水池与泵站之间，中间水池与闸室之间都要有管路相通。
专利摘要
一种隔膜防咸省水船闸，属于防止船舶通过海船闸时，海水入侵河道的一种防咸省水方法和设施，它是在通常型式的海船闸闸室中设置一张隔水膜，把海水与河水分开，在船舶进出闸过程中，海水与河水不相混合，海水流回大海，河水流回河道，从而解决了防咸问题，又避免了淡水的损失。本发明在1/20比例模型试验中测得的防咸效率高达94％以上，而淡水损失仅为5％～7％，比用其他防咸设施投资低，而且还可以用于已有海船闸的改造。
文档编号E02C1/00GK85100032SQ85100032
公开日1985年9月10日 申请日期1985年4月1日
发明者唐云芳, 谷剑秋, 刘森培 申请人:天津大学, 交通部第一航务工程勘察设计院天津市橡胶工业研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan