三级四线四分之一互补省水船闸的制作方法

技术领域：

本发明涉及水工建筑物，特别涉及一种船舶通过水坝的船闸。

背景技术：
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省水船闸可分为两大类，第一类是带有省水容器(如省水池、储水池、中间渠道)的船闸，第二类是利用闸室的本身做为省水容器的船闸。由于省水容器的高度有严格地设计要求，一座船闸需要多个高度不同的省水池，省水池成本在几百万元、几千万元，甚至高达几亿元。在工程成本这一方面来说，第二类省水船闸不存在省水容器，具有低成本的优势，免除了省水池成本的优越技术效果。

第二类省水船闸是一线船闸与另一线(或者为多线)船闸之间，以水量互相补充的运行方式，达到省水为目的的船闸。第二类省水船闸在所有的文件中没有一个统一的标准的名称，因此申请人把第二类船闸命名为互补省水船闸，把第二类船闸的技术领域称之为互补省水船闸技术领域。

目前世界上普通使用的省水船闸是带有省水容器的船闸，其省水率极低，举一个例子，以典型的省水率1/2单级带省水池船闸进行说明，有省水池a池、b池，船闸泄水运行时先向省水池泄水，其顺序是先泄向高处的省水池(b池)，再依次泄向低处的省水池(a池)。水泄向b池导致b池水位上升，b池水位上升没有用于需要上升的船舶，白白地浪费了水位的上升，没有起到省水的效果，需要花费创造性劳动解决省水的效果。同样，水泄向a池导致a池水位上升，a池水位上升没有用于需要上升的船舶，白白地浪费了水位的上升，没有起到省水的效果，需要花费创造性劳动解决省水的效果。灌水顺序与泄水时相反，首先将低处的省水池(a池)的水灌入闸室，然后依次将高处的省水池(b池)向闸室灌水。a池的水灌入闸室导致a池水位下降，a池水位下降没有用于需要下降的船舶，白白地浪费了水位的下降，没有起到省水的效果，需要花费创造性劳动解决省水的效果。同样，b池的水灌入闸室导致b池水位下降，b池水位下降没有用于需要下降的船舶，白白地浪费了水位的下降，没有起到省水的效果，需要花费创造性劳动解决省水的效果。本发明技术方案把省水池改成船闸闸室，充分地利用了水位的上升和下降用于船舶的上升和下降，大幅提高了省水效率技术效果。

技术实现要素：
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三级四线四分之一互补省水船闸是指：船闸为4线，每线为3级，4线之间是连通的，4线船闸闸室之间的水是互相排放的，每一个闸室在每一次排水或进水的水位下降或上升是槛上水深水位至闸室高水位的四分之一高度。

本发明的有益效果是，在没有省水池的条件下，首次把三级四线船闸船舶每次通过的耗水量降低到1/12h(h：总水头高度)，大幅度提高省水效率。

本发明的技术方案是：

船闸为4线，每线为3级，a、b、c、d四线船闸并排布置；

4线船闸的第一级闸室之间有一个环形廊道，环形廊道有四个阀门，每两个阀门之间有一个分支，其中一个分支经过一个阀门之后与a1闸室连通；第二个分支经过一个阀门之后与b1闸室连通，第三个分支与c1闸室连通，第四个分支与d1闸室连通；

4线船闸的第二级闸室之间有一个环形廊道，环形廊道有四个阀门，每两个阀门之间有一个分支，其中一个分支经过一个阀门之后与a2闸室连通；第二个分支经过一个阀门之后与b2闸室连通，第三个分支与c2闸室连通，第四个分支与d2闸室连通；

4线船闸的第三级闸室之间有一个环形廊道，环形廊道有四个阀门，每两个阀门之间有一个分支，其中一个分支经过一个阀门之后与a3闸室连通；第二个分支经过一个阀门之后与b3闸室连通，第三个分支与c3闸室连通，第四个分支与d4闸室连通；

每一线船闸的上一级闸室与下一级闸室之间的连通方式和廊道阀门与常规船闸相同；

进水阀门的位置关系及作用与常规三级船闸相同，每一线上游闸室有1个进水阀门；

排水阀门的位置关系及作用与常规三级船闸相同，每一线下游闸室有1个排水阀门；

闸门的位置关系及作用与常规三级船闸相同，每一个闸室有上游闸门、下游闸门；

每一个闸室在每一次排水或进水的水位下降或上升是槛上水深水位至闸室高水位的四分之一高度。

附图说明：

图1至图12是三级四线四分之一互补省水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：a线船闸(a)、b线船闸(b)、c线船闸(c)、d线船闸(d)每一幅图中的位置是相同的，因此只有在图1标出；a线下游闸室a1(a1)，b线下游闸室b1(b1)，c线下游闸室c1(c1)，d线下游闸室d1(d1)，a线中间闸室a2(a2)，b线中间闸室b2(b2)，c线中间闸室c2(c2)，d线中间闸室d2(d2)，a线上游闸室a3(a3)，b线上游闸室b3(b3)，c线上游闸室c3(c3)，d线上游闸室d3(d3)，闸门(z)，水流经过阀门时的流动方向(→)，去上游的船舶一(s)，去下游的船舶二(x)；

水位标记0、01、02、03、04在每一线船闸水相同的，因此每一幅附图中只有在a线船闸标出；下游至上游的总水头高度平均分成12个水位高度；下游闸室有4个水位高度，5个水位标记下游水位(0)、1/4水位(01)、2/4水位(02)、3/4水位(03)、高水位(04)；中间闸室有4个水位高度，5个水位标记槛上水深水位(0)、1/4水位(01)、2/4水位(02)、3/4水位(03)、高水位(04)；上游闸室有4个水位高度，5个水位标记槛上水深水位(0)、1/4水位(01)、2/4水位(02)、3/4水位(03)、上游水位(04)；

a3闸室上游水进水阀门一(1)，b3闸室上游水进水阀门二(2)，c3闸室上游水进水阀门三(3)，d3闸室上游水进水阀门四(4)；a1闸室水排放至下游阀门五(5)，b1闸室水排放至下游阀门六(6)，c1闸室水排放至下游阀门七(7)，d1闸室水排放至下游阀门八(8)；

上一级闸室的水排放至下一级闸室的廊道阀门有阀门九(9)、阀门十(10)、阀门十一(11)、阀门十二(12)、阀门十三(13)、阀门十四(14)、阀门十五(15)、阀门十六(16)；

一线船闸与另一线船闸之间互相排水的廊道阀门有阀门十七(17)、阀门十八(18)、阀门十九(19)、阀门二十(20)、阀门二十一(21)、阀门二十二(22)、阀门二十三(23)、阀门二十四(24)、阀门二十五(25)、阀门二十六(26)、阀门二十七(27)、阀门二十八(28)、阀门二十九(29)、阀门三十(30)、阀门三十一(31)、阀门三十二(32)、阀门三十三(33)、阀门三十四(34)；

环形廊道一(35)，环形廊道二(36)，环形廊道三(37)；

图中的每一个闸室左边视为下游方向，闸室右边视为上游方向，闸室左边的闸门为该闸室的下游闸门(z)，闸室右边的闸门为该闸室的上游闸门(z)。

具体实施方式：

结合图1对三级四线四分之一互补省水船闸的廊道阀门位置关系进行说明：

三级四线四分之一互补省水船闸，船闸为4线，每线为3级，4线之间是连通的，4线船闸闸室之间的水是互相排放的，每一个闸室在每一次排水或进水的水位下降或上升是槛上水深水位至闸室高水位的四分之一高度；

a、b、c、d四线船闸，四线船闸并排布置，a线下游闸室a1，a线中间闸室a2，a线上游闸室a3，b线下游闸室b1，b线中间闸室b2，b线上游闸室b3，c线下游闸室c1，c线中间闸室c2，c线上游闸室c3，d线下游闸室d1，d线中间闸室d2，d线上游闸室d3；

a3闸室上游水进水阀门一1，b3闸室上游水进水阀门二2，c3闸室上游水进水阀门三3，d3闸室上游水进水阀门四4，a1闸室的水排放至下游阀门五5；b1闸室的水排放至下游阀门六6，c1闸室的水排放至下游阀门七7，d1闸室的水排放至下游八8；

a3闸室经过阀门九9与a2闸室连通，a2闸室经过阀门十三13与a1闸室连通，b3闸室经过阀门十10与b2闸室连通，b2闸室经过阀门十四14与b1闸室连通，c3闸室经过阀门十一11与c2闸室连通，c2闸室经过阀门十五15与c1闸室连通，d3闸室经过阀门十二12与d2闸室连通，d2闸室经过阀门十六16与d1闸室连通；

环形廊道一35有阀门二十五25阀门二十六26阀门二十七27阀门二十八28，阀门二十五25阀门二十七27之间环形廊道有一个分支经过阀门二十九29与a1闸室连通，阀门二十五25阀门二十六26之间环形廊道有一个分支经过阀门三十二32与b1闸室连通，阀门二十七27阀门二十八28之间环形廊道有一个分支与c1闸室连通，阀门二十六26阀门二十八28之间环形廊道有一个分支与d1闸室连通；

环形廊道二36有阀门二十一21阀门二十二22阀门二十三23阀门二十四24，阀门二十一21阀门二十三23之间环形廊道有一个分支经过阀门三十30与a2闸室连通，阀门二十一21阀门二十二22之间环形廊道有一个分支经过阀门三十三33与b2闸室连通，阀门二十三23阀门二十四24之间环形廊道有一个分支与c2闸室连通，阀门二十二22阀门二十四24之间环形廊道有一个分支与d2闸室连通；

环形廊道三37有阀门十七17阀门十八18阀门十九19阀门二十20，阀门十七17阀门十九19之间环形廊道有一个分支经过阀门三十一31与a3闸室连通，阀门十七17阀门十八18之间环形廊道有一个分支经过阀门三十四34与b3闸室连通，阀门十九19阀门二十20之间环形廊道有一个分支与c3闸室连通，阀门十八18阀门二十20之间环形廊道有一个分支与d3闸室连通。

结合附图对三级四线四分之一互补省水船闸的工作原理进行说明：

每一个工作循环有12个步聚，12个步聚是：

步聚1)，a3闸室内船舶二x为2/4水位02，b3闸室内船舶二x为槛上水深水位0，c3闸室内船舶一s为上游水位(04)，d3闸室内船舶一s为2/4水位02，a2闸室为2/4水位02，b2闸室为高水位(04)，c2闸室为槛上水深水位0，d2闸室为2/4水位02，a1闸室内船舶二x为2/4水位02，b1闸室内船舶二x为下游水位0,c1闸室内船舶一s为高水位(04)，d1闸室内船舶一s为2/4水位02；阀门全部关闭状态；b1闸室下游闸门z打开，b1闸室内船舶二x离开闸室进入下游；b3闸室下游闸门z打开，b3闸室内船舶二x离开闸室b3闸室进入b2闸室；c1闸室上游闸门z打开，c1闸室内船舶一s离开c1闸室进入c2闸室；c3闸室上游闸门z打开，c3闸室内船舶一s离开闸室进入上游；

步聚2)，a3闸室内船舶二x为2/4水位02，b3闸室为槛上水深水位0，c3闸室为上游水位(04)，d3闸室内船舶一s为2/4水位02，a2闸室为2/4水位02，b2闸室内船舶二x为高水位(04)，c2闸室内船舶一s为槛上水深水位0，d2闸室为2/4水位02，a1闸室内船舶二x为2/4水位02，b1闸室为下游水位0,c1闸室为高水位(04)，d1闸室内船舶一s为2/4水位02；阀门十七17阀门二十20阀门二十一21阀门二十四24阀门二十五25阀门二十八28阀门二十九29阀门三十30阀门三十一31阀门三十二32阀门三十三33阀门三十四34打开状态，其它阀门关闭状态；a3闸室的水经过阀门三十30阀门十七17阀门三十四34排放至b3闸室，c3闸室的水经过阀门二十20排放至d3闸室，b2闸室的水经过阀门三十三33阀门二十一21阀门三十30排放至a2闸室，d2闸室的水经过阀门二十四24排放至c2闸室，a1闸室的水经过阀门二十九29阀门二十五25阀门三十二32排放至b1闸室，c1闸室的水经过二十八28排放至d1闸室；

步聚3)，a3闸室内船舶二x为1/4水位01，b3闸室为1/4水位01，c3闸室为3/4水位03，d3闸室内船舶一s为3/4水位03，a2闸室为3/4水位03，b2闸室内船舶二x为3/4水位03，c2闸室内船舶一s为1/4水位01，d2闸室为1/4水位01，a1闸室内船舶二x为1/4水位01，b1闸室为1/4水位01,c1闸室为3/4水位03，d1闸室内船舶一s为3/4水位03；阀门四4阀门五5阀门九9阀门十六16阀门十七17阀门十九19阀门二十一21阀门二十三23阀门二十五25阀门二十七27阀门三十二32阀门三十三33阀门三十四34打开状态，其它阀门关闭状态；a3闸室的水经过阀门四4排放至a2闸室，a1闸室的水经过阀门五5排放至下游，上游水经过阀门九9排放至d3闸室，d2闸室的水经过阀门十六16排放至d1闸室，c3闸室的水经过阀门十九19阀门十七17阀门三十四34排放至b3闸室，b2闸室的水经过阀门三十三33阀门二十一21阀门二十三23排放至c2闸室，c1闸室的水经过阀门二十七27阀门二十五25阀门三十二32排放至b1闸室；

步聚4)，a3闸室内船舶二x为槛上水深水位0，b3闸室为2/4水位02，c3闸室为2/4水位02，d3闸室内船舶一s为上游水位(04)，a2闸室为高水位(04)，b2闸室内船舶二x为2/4水位02，c2闸室内船舶一s为2/4水位02，d2闸室为槛上水深水位0，a1闸室内船舶二x为下游水位0，b1闸室为2/4水位02,c1闸室为2/4水位02，d1闸室内船舶一s为高水位(04)；阀门全部关闭状态；a1闸室下游闸门z打开，a1闸室内船舶二x离开闸室进入下游；a3闸室下游闸门z打开，a3闸室内船舶二x离开闸室a3闸室进入a2闸室；d1闸室上游闸门z打开，c1闸室内船舶一s离开d1闸室进入d2闸室；d3闸室上游闸门z打开，d3闸室内船舶一s离开闸室进入上游；

步聚5)，a3闸室为槛上水深水位0，b3闸室为2/4水位02，c3闸室为2/4水位02，d3闸室为上游水位(04)，a2闸室内船舶二x为高水位(04)，b2闸室内船舶二x为2/4水位02，c2闸室内船舶一s为2/4水位02，d2闸室内船舶一s为槛上水深水位0，a1闸室为下游水位0，b1闸室为2/4水位02，c1闸室为2/4水位02，d1闸室为高水位(04)；阀门十八18阀门十九19阀门二十二22阀门二十三23阀门二十六26阀门二十七27阀门二十九29阀门三十30阀门三十一31阀门三十二32阀门三十三33阀门三十四34打开状态，其它阀门关闭状态；c3闸室的水经过阀门十九19阀门三十一31排放至a3闸室，d3闸室的水经过阀门十八18阀门三十四34排放至b3闸室，a2闸室的水经过阀门三十30阀门二十三23排放至c2闸室，b2闸室的水经过阀门三十三33阀门二十二22排放至d2闸室，c1闸室的水经过阀门二十七27阀门二十九29排放至a1闸室，d1闸室的水经过阀门二十六26阀门三十二32排放至b1闸室；

步聚6)，a3闸室为1/4水位01，b3闸室为3/4水位03，c3闸室为1/4水位01，d3闸室为3/4水位03，a2闸室内船舶二x为3/4水位03，b2闸室内船舶二x为1/4水位01，c2闸室内船舶一s为3/4水位03，d2闸室内船舶一s为1/4水位01，a1闸室为1/4水位01，b1闸室为3/4水位03，c1闸室为1/4水位01，d1闸室为3/4水位03；阀门二2阀门七7阀门十一11阀门十四14阀门十七17阀门十八18阀门二十一21阀门二十二22阀门二十五25阀门二十六26阀门二十九29阀门三十30阀门三十一31打开状态，其它阀门关闭状态；上游水经过阀门二2排放至b3闸室，b2闸室的水经过阀门十四14排放至b1闸室，c3闸室的水经过阀门十一11排放至c2闸室，c1闸室的水经过七7排放至下游，d3闸室的水经过阀门十八18阀门十七17阀门三十一31排放至a1闸室，a2闸室的水经过阀门三十30阀门二十一21阀门二十二22排放至d2闸室，d1闸室的水经过阀门二十六26阀门二十五25阀门二十九29排放至a1闸室；

步聚7)，a3闸室为2/4水位02，b3闸室为上游水位(04)，c3闸室为槛上水深水位0，d3闸室为2/4水位02，a2闸室内船舶二x为2/4水位02，b2闸室内船舶二x为槛上水深水位0，c2闸室内船舶一s为高水位(04)，d2闸室内船舶一s为2/4水位02，a1闸室为2/4水位02，b1闸室为高水位(04)，c1闸室为下游水位0，d1闸室为2/4水位02；阀门全部关闭状态；b2闸室下游闸门z打开，b2闸室内船舶二x离开b2闸室进入b1闸室；b3闸室上游闸门z打开，去下游的船舶二x进入b3闸室；c1闸室下游闸门z打开，去上游的船舶一s进入c1闸室；c2闸室上游闸门z打开，c2闸室内船舶一s离开c2闸室进入c3闸室；

步聚8)，a3闸室为2/4水位02，b3闸室内船舶二x为上游水位(04)，c3闸室内船舶一s为槛上水深水位0，d3闸室为2/4水位02，a2闸室内船舶二x为2/4水位02，b2闸室为槛上水深水位0，c2闸室为高水位(04)，d2闸室内船舶一s为2/4水位02，a1闸室为2/4水位02，b1闸室内船舶二x为高水位(04)，c1闸室内船舶一s为下游水位0，d1闸室为2/4水位02；阀门十七17阀门二十20阀门二十一21阀门二十四24阀门二十五25阀门二十八28阀门二十九29阀门三十30阀门三十一31阀门三十二32阀门三十三33阀门三十四34打开状态，其它阀门关闭状态；b1闸室的水经过阀门三十四34阀门十七17阀门三十一31排放至a3闸室，d3闸室的水经过阀门二十20排放至c3闸室，a2闸室的水经过阀门三十30阀门二十一21阀门三十三33排放至b2闸室，c2闸室的水经过阀门二十四24排放至d2闸室，b1闸室的水经过阀门三十二32阀门二十五25阀门二十九29排放至a1闸室，d1闸室的水经过阀门二十八28排放至c1闸室；

步聚9)，a3闸室为3/4水位03，b3闸室内船舶二x为3/4水位03，c3闸室内船舶一s为1/4水位03，d3闸室为1/4水位01，a2闸室内船舶二x为1/4水位01，b2闸室为1/4水位01，c2闸室为3/4水位03，d2闸室内船舶一s为3/4水位03，a1闸室为3/4水位03，b1闸室内船舶二x为3/4水位03，c1闸室内船舶一s为1/4水位01，d1闸室为1/4水位01；阀门一1阀门八8阀门十二12阀门十三13阀门十七17阀门十九19阀门二十一21阀门二十三23阀门二十五25阀门二十七27阀门三十二32阀门三十三33阀门三十四34打开状态，其它阀门关闭状态；上游水经过阀门一1排放至a3闸室，d1闸室的水经过阀门八8排放至下游，d3闸室的水经过阀门十二12排放至d2闸室，a2闸室的水经过阀门十三13排放至a1闸室，b3闸室的水经过阀门三十四34阀门十七17阀门十九19排放至c3闸室，c2闸室的水经过阀门二十三23阀门二十一(21阀门三十三33)排放至b2闸室，b1闸室的水经过阀门三十二32阀门二十五25阀门二十七27排放至c1闸室；

步聚10)，a3闸室为上游水位(04)，b3闸室内船舶二x为2/4水位02，c3闸室内船舶一s为2/4水位02，d3闸室为槛上水深水位0，a2闸室内船舶二x为槛上水深水位0，b2闸室为2/4水位02，c2闸室为2/4水位02，d2闸室内船舶一s为高水位(04)，a1闸室为高水位(04)，b1闸室内船舶二x为2/4水位02，c1闸室内船舶一s为2/4水位02，d1闸室为槛上水深水位0；阀门全部关闭状态；a2闸室下游闸门z打开，a2闸室内船舶二x离开a2闸室进入a1闸室；a3闸室上游闸门z打开，去下游的船舶二x进入a3闸室；d1闸室下游闸门z打开，去上游的船舶一s进入d1闸室；d2闸室上游闸门z打开，d2闸室内船舶一s离开d2闸室进入d3闸室；

步聚11)，a3闸室内船舶二x为上游水位(04)，b3闸室内船舶二x为2/4水位02，c3闸室内船舶一s为2/4水位02，d3闸室内船舶一s为槛上水深水位0，a2闸室为槛上水深水位0，b2闸室为2/4水位02，c2闸室为2/4水位02，d2闸室为高水位(04)，a1闸室内船舶二x为高水位(04)，b1闸室内船舶二x为2/4水位02，c1闸室内船舶一s为2/4水位02，d1闸室内船舶一s为槛上水深水位0；阀门十八18阀门十九19阀门二十二22阀门二十三23阀门二十六26阀门二十七27阀门二十九29阀门三十30阀门三十一31阀门三十二32阀门三十三33阀门三十四34打开状态，其它阀门关闭状态；a3闸室的水经过阀门三十一31阀门十九19排放至c3闸室，b3闸室的水经过阀门三十四34阀门十八18排放至d3闸室，c2闸室的水经过阀门二十三23阀门三十30排放至a2闸室，d2闸室的水经过阀门二十二22阀门三十三33排放至b2闸室，a1闸室的水经过)阀门二十九阀门二十七27排放至c1闸室，b1闸室的水经过阀门三十三33阀门二十六26排放至d1闸室；

步聚12)，a3闸室内船舶二x为3/4水位03，b3闸室内船舶二x为1/4水位01，c3闸室内船舶一s为3/4水位03，d3闸室内船舶一s为1/4水位01，a2闸室为1/4水位01，b2闸室为3/4水位03，c2闸室为1/4水位01，d2闸室为3/4水位03，a1闸室内船舶二x为3/4水位03，b1闸室内船舶二x为1/4水位01，c1闸室内船舶一s为3/4水位03，d1闸室内船舶一s为1/4水位01；上游水经过阀门三3排放至c3闸室，b1闸室的水经过阀门六6排放至下游，b3闸室的水经过阀门十10排放至b2闸室，c2闸室的水经过阀门十五15排放至c1闸室，a3闸室的水经过阀门三十一31阀门十七17阀门十八18排放至d3闸室，d2闸室的水经过阀门二十二22阀门二十一21阀门三十30排放至a2闸室，a1闸室的水经过阀门二十九29阀门二十五25阀门二十六26排放至d1闸室。

步聚12)之后闸室水位及船舶的位置关系与步聚1)相同，这时从步聚1)开始，这样循环工作。