打开主菜单
英格蘭的運河閘。
荷蘭 Grave 市的運河堰和閘混合體。

船閘(navigation lock),使船舶通过航道中有集中水位落差河段的一种通航建筑物。船闸由闸室(lock chamber)、闸首(lock head)、输水系统、引航道等组成。在闸首上设有工作闸门、检修闸门、船闸阀门、启闭机械及信号、通讯等设备。引航道内设有导航建筑物和靠船建筑物等。

船閘的闸室是固定在一個位置,用注入或排除水來控制闸室内的水位高度;这不同于直接運載船隻升降的活動沉箱(caisson lock),垂直升船机(boat lift)、倾斜升船机(canal inclined plane)。如三峡大坝垂直升船机就是在一个3万多吨的大水箱内承载船舶,整个水箱被垂直升降。

船閘用來使河流更易航行,或使運河貫通水平面有落差的航線。气闸英语Airlock的設計理念和船閘類似。

按照船闸的纵向排列的闸室数目可分为单级船闸和多级船闸。按照船闸的横向平行排列的闸室数目可分为单线船闸、双线船闸和多线船闸。

历史编辑

秦始皇三十三年(公元前214年)凿灵渠。公元前219年,灵渠上设置陡门,构成了“单门船闸”(又称“半船闸”flash lock)。南朝景平年间公元423年,在扬子津(今扬州市扬子桥)附近河段上建造了两座斗门,顺序启闭两座斗门,船舶就能克服集中水位落差而上下行。北宋乔维岳雍熙年间公元984年在西河(今淮安与淮阴间)上修建了西河闸,设有上下两个闸门,闸室长76米,闸门上有输水装置。这就是中国历史上有名的西河闸,是现代船闸的雏型。

复闸的修建,是从唐代开始的。《宋史河渠志》记载,唐代宝历初年,观察使李渤曾在灵渠建立斗门,用以解决漕舟航运问题。沈括梦溪笔谈》中记载记载了北宋仁宗天圣年间仪征运河废埭建复闸

“天圣中,监真州排岸司、右侍禁陶鉴始议为复闸节水,以省舟船过埭之劳。是时工部郎中方仲荀、文思使张纶为发运使、副,表行之,始为真州闸。岁省冗卒五百人,杂费百二十五万。运舟旧法,舟载米不过三百石。闸成,始为四百石。其后所载浸多,官船至七百石,私船受米八百余囊,囊二石。自后北神、召伯、龙舟、茱萸诸埭,相次废革,至今为利”。

在欧洲,1375年在荷兰出现了半船闸。1481年在意大利出现了船闸。

應用分类编辑

海船闸编辑

河船闸编辑

如果河流有一段用作航行的河道要通過急流、堰、水壩等障礙物,因為水位在障礙物前后有大的落差,該河道須安裝船閘。

在河流的大型航道改進工程中,堰、船閘會一同用上。堰會增加浅滩河道的水深,船閘則會建在堰体的缺口人口开挖航道的下游处(以繞過堰体或者浅滩河道)。經過這樣的改進工程後,該河道就成為正式的「航道」了(例如 考尔德和海伯航道英语Calder and Hebble Navigation)。航道最底部的船閘分隔開有潮汐和沒有潮汐的航道。有時一條河為了完全不受潮汐影响,直接在河口建「海閘」(防潮闸)。

愈先進的航道,愈需要更多船閘。

  • 为繞過迂迴曲折河道的较长的人工开挖航道,在其上游入口处通常會加裝防洪閘。
  • 人工开挖河道越長,河道开始端至結尾間的水位落差越大。所以需要更多附加的船閘。這種河道的作用就像運河一樣了。

運河船闸编辑

初期的運河橫跨鄉下地方的小屋,要環繞不少小山丘,甚至繞道而行。當工程師愈來愈雄心壯志地想克服這種困難,船閘更變得重要。因為船閘能使運河無需繞道,只需調校水面面即可使船隻航行,既省時也省建築費。後來,建築技術提升,建築師更樂於使用這類附加建築物以方便航行,例如隧道、溝渠、堤壩等;甚至更技術複雜的小船升降機運河斜面。不過,船閘的建造依然繼續以作為此等解決方法的補充,在當今航道中仍有重要地位。

基本建造和操作编辑

每一個船閘都必須三個元素:

  • 一個連接運河上下端的防水空間。體積要至少足夠裝一隻大船。防水空間的所在位置要固定,但其水平面可以變化。
  • 一道在防水空間後端的水閘(通常是一對尖的「半個水閘」組成)。水閘開啟時船隻可進出。
  • 一組用來清空或注滿防水空間的船閘齒輪。這通常是簡單的活門(傳統上應是用人手以捲繞齒捧和小齒輪機械裝置舉起一個平坦嵌板),使水能排入或排出防水空間。大型船閘或會用上泵。

運作船閘的原理很易明瞭。舉個例:如果一隻小船向下遊航行,而船閘已經注滿水:

  1. 入口閘開啟,小船駛入。
  2. 入口閘關閉。
  3. 開啟一道活門以從防水空間排出水,使小船的位置下降。
  4. 出口閘開啟,小船離開。

備註:

  • 如果船閘是空的,小船要先等待船閘注滿水,為時約 5 - 10 分鐘。
  • 如果小船要向上游駛,整個程序要調轉來做。
  • 整個過程大概為時 10 - 20 分鐘,取決於船閘的體積、是否和小船能配合。
  • 接近船閘的船隻「甲」如還看到另一隻船「乙」從對面駛過來,通常會很高興。因為「乙」剛剛才駛離船閘,船閘仍停留在「甲」要駛入船閘的水平面,所以「甲」無需等待船閘重新定位。這大約節省 5 - 10 分鐘。(這不適用於樓梯式船閘。樓梯式船閘的操作比較快,如果同時有兩隻船或以上一起使用。)
 
運河船閘的操作程序:
1-3. 小船駛入空的船閘;
4.  底部船閘關閉,底部 paddle 關閉,頂部 paddle 開啟,船閘開始注水;
5.  船閘在注水中,正在提升小船到較高的水平面。

詳細資料和術語编辑

簡單來說,這部分會描述船閘的基本類型。简化的船閘模型是在闸室的兩端各有一對闸门(即闸首),簡單載物架和。

Rise编辑

闸室内水位升降高度。通常为2-3米。

水平河段(pound/level)编辑

船闸之间的水平的河段。长度可以是0到几十公里。对于运河来说,其水位落差集中在了船闸,因此除了船闸的运河河段几乎都是水平的。水平河段一般用于调蓄水,以保证运河船闸的用水。可分为

  • 高处蓄水(summit pound):在运河高程最高处的蓄水,可保证各级船闸的耗水;
  • 低处蓄水(sump pound):在运河高程最低处的蓄水,需要排泄到其它河流、水体中
  • 旁侧蓄水(side pound):在运河船闸旁侧的蓄水,用于保障船闸用水后相邻河段的水位不会有大的波动。典型的如英国布里斯托尔附近的Caen Hill船闸
     
    Caen Hill 运河河段的每个船闸都配有旁侧蓄水

闸室编辑

如果闸室的水位与上游河段相同,则称闸室是满的;如果闸室的水位与下游河段相同,则称闸室是空的。

底槛(Cill)编辑

 
法國巴黎Canal Saint-Denis的 Cill 暴露於 Pont de Flandre 船閘上

底槛是船闸的上闸首处的闸门下方的地基部分。底槛与其上的闸门一起构成了闸室在上游一侧的水密壁。通常,与底槛上的闸门相比,底槛朝闸室突出一段。因此,在闸室排空时,闸室内的传播要小心不要有部分船艄位于底槛上方,以免闸室水位下降时船艄搁浅在底槛上。为此,在闸室靠近闸首的侧壁顶部都要鲜明的标出底槛向闸室突出的范围,提醒船舶不要占用此一范围停船。

底槛的朝向闸室一侧一般用橡木或其它材料包覆作为护壁,以免船舶进出时撞坏底槛。

閘门编辑

在闸首,要安装闸门用来挡水、密封闸室的两端。近代,船闸的闸门通常是橡木、榆木制品,但现代多用钢制。船闸的闸门一般为“人字闸门”(metre gate),朝向上游方向开闭。当人字闸门关闭时,两扇门叶在闸室的中心线合龙,形成一个朝向上游方向凸出的“V”字形。其优点一是当闸门两侧水位不同(只可能是上游一侧水位高于下游一侧),那么在水压作用下人字闸门不能打开。仅当门两侧水位相同,才能开启人字闸门。另一个优点是两侧水位不同时,在水压作用下人字闸门会被越压越紧,有利于水密。

闸室的上闸首的闸门较矮,一般只需满足运河的通航水深。而下闸首的闸门较高,是闸室上下游的水位落差再加上运河的通航水深,相当于整个闸室的高度。上闸首的底槛要允许足够吨位的船只通航。

平衡樑编辑

 
闸首展示平衡梁升降机构,可见齿条已经被制动杆卡住定位
 
奧地利de:Wiener Neustädter Kanal中已有200年歷史的升降机构。

平衡梁(balance beam)是用于人力开启船闸闸门时的省力杠杆。同时也抵消了闸门的部分重量,使得闸门在水中可以更轻快的开启。

闸门水阀编辑

闸门水阀(paddle,slacker, clough, wicket ),是安装在闸首,用于从上游方向向下游方向放水的阀门。打开上闸首水阀,可以向闸室充水;打开下闸首水阀,可以从闸室向下游排水。

升降机构编辑

升降机构(winding gear或paddle gear)用于控制闸门水阀的开闭。闸门水阀的上端与一个齿条(rack)相连。在地面上该齿条与一个齿轮(pinion)相扣。使用轱辘(windlass)转动这个齿轮,可以把齿条上下移动,带动闸门水阀提起或落下。在地面上可以用一个制动杆(pawl )卡住齿条,使得闸门水阀的状态不变。

絞盤编辑

"Turning" a lock编辑

變化编辑

特殊情況编辑

Lock flights编辑

 

梯形船閘编辑

 

雙重船閘编辑

Stop locks编辑

Drop locks编辑

防洪船閘编辑

防洪水閘编辑

双向船閘编辑

河口船閘编辑

潮汐船閘编辑

特大型船閘编辑

Hiram M. Chittenden 船閘编辑

歷史和發展编辑

水壩和堰编辑

Flash locks编辑

Staunch编辑

Pound lock编辑

水的運用编辑

設計编辑

抽、吸编辑

節約用水的水池编辑

取代品编辑

斜面升船机编辑

海上鐵路编辑

垂直升船机编辑

Somerset and Camden编辑

Falkirk编辑

Anderton 和 Strépy-Thieu编辑

中国船闸编辑

船闸名称 所在河流 闸室数量 闸室长度(米) 闸室宽度(米) 闸室门槛水深(米) 标题文字 标题文字 标题文字 标题文字
长洲水利枢纽三线四线船闸 珠江 2 340 34 5.8 示例 示例 示例 示例
贵港航运枢纽二线船闸 珠江 1 280 34 5.8 示例 示例 示例 示例
西津航运枢纽二线船闸 珠江 1 280 34 5.8 示例 示例 示例 示例
桂平航运枢纽二线船闸 珠江 1 280 34 5.6 示例 示例 示例 示例
葛洲坝水利枢纽一号船闸 长江 1 280 34 5.5 示例 示例 示例
葛洲坝水利枢纽二号船闸 长江 1 280 34 5 示例 示例 示例 示例
三峡水利枢纽双线五级船闸 长江 10 280 34 5 示例 示例 示例 允许的最大吃水只有4.3米
长沙综合枢纽双线船闸 湘江 2 280 34 4.5 示例 示例 示例 示例
王甫洲枢纽船闸 汉江 120 12 2.5 示例 示例 示例 示例
示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例
示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例
示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例
示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例
示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例
示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例
示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例
示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例
示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例
示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例
示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例
示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例
示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例
示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例
示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例
示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例
示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例
示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例
示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例
示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例
示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例 示例

綜合系統:三峽工程编辑

三峽工程是中國一項多用途水利工程。

以「船閘可接受的船隻體積」而命名的專有名詞编辑

船隻體積受船閘限制。在部分運河因此而興起一些標準船隻體積的叫法,並以其運河命稱命名。如:巴拿马型巴拿馬運河最大)、en:Seawaymax(聖勞倫斯航道最大)。

參考编辑