为三峡大坝设计一个新船闸

为三峡大坝设计一个新船闸

五级船闸存在四大问题：一是船只过坝时间太长，二是结构复杂造价高，三是五级简单串联，但安全却大大降低，四是长远来看不能满足长江航道运输需要。
五级船闸存在的另一个小问题是船只过坝时水资源浪费很大，影响发电。
建高速公路，用于人货翻坝，更说明五级船闸存在问题。但并非高明之举。
鉴于以上原因，有必要为三峡大坝再造一个新船闸。
下面是三峡大坝一个新船闸方案，虽然不可能是最好，但至少要比五级船闸更优。
这种船闸应叫做“井”式船闸，或者叫做“洞”式船闸。他的基本思路是，一级过坝，一条闸洞，两道闸门，或者三道闸门。
两道闸门或三道闸门是指在闸室下面朝下游方向建一条闸洞，在闸洞里设置两道或三道闸门，闸室上游与常规船闸结构相同。
如果采用两道门结构，一道人字门，一道单扇整体门，整体门可用浮力来控制。如果采用三道门结构三道门都采用人字门结构，各承担三分之一水落差的压力。
下面是详细的说明
五级船闸的核心问题是船只过坝时间太长。分析船只过坝的过程，会发现一条船过坝，要等待闸门开启与关闭五六次，船只移动五六次，上升或下降五次，还要等待同行的船只。大部分时间用在等待和移动上。如果是一级船闸，船只过坝只等待两次开门，一次关门，两次移动一次上升或下降，时间会大大减少。
如何实现一级船闸过坝，不可能制造一个一百多米高的闸门，实际上也没必要制造那么高的闸门，可以把闸室建成“井”式结构。“井”底朝下游方向建一通道，称之为“闸洞”。船只通过闸洞出入闸室。闸洞的横载面按照过万吨轮船要求的最大面积设计，33*30平方米足够。
因为大坝水位落差太大，一道闸门承受不了那么大的压力。必须在闸洞内设置两道门或三道门、甚至四道门。如果设计成三道门或四道门，全部门都采用“人”字门。如果设计成两道门，外面一道“人”字门，里面一道设计成整体门。整体门可以竖直型放置，也可平行放置。按照闸门结构形式的不同，形成几种不同的船闸，简单的示意图如下。


具体的运行过程不再细述，相信各位一看就会明白。下面重点说明两个问题：
1、采用三道门结构时（如图三道门），当闸室内蓄满水，每道闸门所承受的压力是这道闸门前后水位差所产生的压力，调整水位使三道闸门所承受的压力相等，即每道闸门承受三分之一总压力。三峡大坝最大水位差是113米，每道闸门承受37.7米水柱产生的压力。如果这样的水位落差还是太大，不易设计和施工，可采用四道闸门，每道闸门所承受的压力是28.25米水柱产生的压力，设计和施工容易多了。
2、采用两道门（如图两道门）必须要把闸道里面设计成整体门，只有整体门才能承受巨大的压力。而与之相配套的人字门有两个作用，一是它本身承受大约30米的水柱压力，二是调整闸室闸道内的水位，协助控制整体门的关闭与开启。整体门设计成空心，整体比重与水接近，能浮在水中，外加很小的力，可控制其沉到水底或浮在水面。整体门可竖直安装或水平安装。采用竖直安装，在竖直方向上设置滑道（如图两道门1），当闸门沉于水底，闸门处于完全开启状态，可过船只，当闸门浮于水面，且人字门关闭，水面上升到一定位置，整体门完全封闭闸道，闸门就处于关闭状态，闸室内水位上升，整体门封闭会更加严密。采用水平安装，可在靠近闸道与闸门密封面一端设置在水平方向可稍有移动的转动柱（如图两道门2），整体门可以转动柱为中心转动90度，当闸门处于水平状态，闸门完全开启，当闸门浮于水面，人字门关闭，水面上升到一定位置，整体闸门处于竖直状态，闸门处于完全关闭状态，同样闸室内水位上升，整体门封闭会更加严密。整体门的开启与关闭都需要一个较小外力，起导向作用。或把整体门里面设计一个类似潜水艇浮沉的装置，用减小或增加浮力来控制整体门的开启与关闭。
几种结构都有优缺点，可能两道门水平安装结构更好一些。
下面是几个疑问点
1、采用多道人字门结构时，人字门四边都要密封（常规人字门只须左右下三边密封），这样的结构设计和施工是否可行。
2、一级船闸，闸室高度接近120米，蓄水放水，闸室壁可否能保持稳定。
3、两道门结构，人字门承受大约30米水柱的压力，整体闸门须承受83米的水柱的压力，巨大的压力要传递到闸道内壁上，保证闸道的稳定性非常重要。
一级船闸，直接蓄水、直接放水，对水的浪费是巨大的，而且蓄水放水过程对设施的破坏性也是巨大的。可采用多级小型发动机组加调节蓄水池的办法解决这个问题。
按一个小时到一个半小时过一次船闸，发动机组总发电量大约为15到20万千瓦。
三峡工程总工程师张超然和尹庭伟在《科学研究在三峡工程建设中的应用》里讲到，三峡船闸在初步设计时，研究过带调节水池的单级“井”式船闸方案。但未详述，也不知道此方案的具体细节是什么？希望了解的朋友能介绍一下那个带调节水池的单级“井”式船闸方案，并说明一下那个方案为何未被选中。以上船闸方案可能与“井”式方案相似，但绝对不会完全相同。欢迎各位评断。zhslin699@sohu.com
（附件word文挡里有简单示意图）