船閘

船閘 ship lock

利用向兩端有閘門控制的航道內灌、泄水，以升降水位，使船舶能克服航道上的集中水位落差的廂形通航建築物。

又稱“廂船閘”。由閘室、閘首、閘門、引航道及相應設備組成。船隻上行時，先將閘室泄水，待室內水位與下游水位齊平，開啟下游閘門，讓船隻進入閘室，隨即關閉下游閘門，向閘室灌水，待閘室水面與上游水位相齊平時，打開上游閘門，船隻駛出閘室，進入上游航道。下行時則相反。

中國是建造船閘最早的國家。秦始皇三十三年(公元前214年)鑿靈渠，設置陡門，又稱斗門（今名閘門），用以調整斗門前後的水位差，使船舶能在有水位落差的航道上通行。這種陡門構成單門船閘，簡稱單閘，又稱半船閘。南朝宋景平年間(公元423～424年)，在揚子津（今江蘇省揚州市揚子橋）河段上建造了兩座陡門，順序啟閉這兩座陡門，控制兩陡門間河段的水位，船舶就能克服水位落差上駛或下行。宋朝雍熙年間（公元984～987年）在西河(今江蘇省淮安至淮陰間的運河)建造兩個陡門，間距50步（約合76米），陡門上設有輸水設備，這就是中國歷史上有名的西河閘，是現代船閘的雛型。在歐洲，單閘在12世紀首次出現於荷蘭。1481年義大利開始建造船閘。20世紀后，在美國、蘇聯和西歐各國，由於河流的開發和航運的發展，船閘的數量逐漸增多，技術上也不斷改進。目前最大的內河船閘長360米，寬34.5米，檻上水深5米，可通過2萬噸級的頂推船隊。世界上最大的船閘——三峽船閘，三峽船閘修建於三峽大壩左側的山體中。船閘總長6442米。其中上游引航道2113米，下游引航道2708米，船閘主體段1621米。船閘主體段閘首和閘室分南北兩線，都是在山體岩石中開挖出來的。每線船閘主體段由6個閘首和5個閘室組成，每個閘室長280米、寬34米，閘室坎上最小水深5米。三峽船閘可通過萬噸級船隊，設計單向年通過能力5000萬噸。在6月16日試通航的三峽工程雙線5級船閘，是目前世界上規模最大的船閘。

船閘由閘首、閘室、輸水系統、閘門、閥門、引航道等部分以及相應的設備組成。

將閘室同上下游航道隔開的擋水建築物，分上閘首和下閘首。閘首上設有工作閘門、檢修閘門、輸水系統、閘門和閥門的啟閉設備等。閘首通常採用整體式鋼筋混凝土結構，邊墩和底板剛性連接在一起。

由船閘的上、下閘首和兩側的閘牆圍成的空間。閘牆上設有系船柱、浮式系船環等，供船舶在閘室內停泊時系纜用。過閘船舶在閘室中隨著閘室內水面升降而升降。閘室一般採用圬工或鋼筋混凝土結構。閘牆和閘底板有剛性連接在一起的整體式結構和不連接在一起的分離式結構兩種。

供閘室灌水和泄水的設施。輸水系統的灌泄水時間應 盡量短，並滿足過閘船舶停泊平穩的要求。船閘的灌泄水時間一般為10～15分鐘。過閘船舶的停泊平穩情況，通常以閘室灌泄水過程中水流對過閘船舶的作用力，即過閘船舶的系船纜繩所受拉力的大小為衡量指標，其容許值一般為船舶排水量（以噸計）的1/600～1/2000。輸水系統的基本形式有兩種：①集中輸水系統。閘室灌水、泄水分別通過設在上、下閘首內的輸水廊道在閘首處集中進行，又稱頭部輸水系統；②分散輸水系統。閘室灌水、泄水由輸水廊道通過沿著閘室長度分佈於閘室底板或閘牆內的出水口進行。輸水廊道上設有輸水閥門。水頭（船閘上下游的最大水位落差）在15米以內的船閘，一般採用集中輸水系統；水頭較大時多用分散輸水系統。

包括工作閘門和輸水閥門。工作閘門　是設在上、下閘首上的活動擋水設備。在閘首前後水位齊平時啟閉，運轉較為頻繁，要求操作靈活，啟閉迅速。常用的門型有人字閘門、平板升降閘門、橫拉閘門、扇形閘門（又稱三角閘門）等，以人字閘門應用最廣。輸水閥門設在輸水廊道上，用來控制灌泄水時的流量。它是在水壓力作用下開啟的，要求結構簡單，啟閉力小，操縱方便。常用的門型有平板提升閥門、蝴蝶閥門和反向弧形閥門。在現代船閘上多設有防撞裝置，以加快船舶的進閘速度，防止船舶碰撞閘門。

連接船閘和主航道的一段過渡性航道，分上游引航道和下游引航道，其平面形狀和寬度、水深要能使船舶安全迅速地進出閘室。引航道進出口處水流流向與流速要能滿足船舶安全進入和駛出的要求，並防止泥沙由於迴流的作用而淤積在引航道上。對於大型船閘，這兩者通常要進行模型試驗來研究確定。引航道內一般設有導航建築物和靠船建築物。導航建築物多為不透水的導航牆，緊靠閘首布置，用以保證船舶安全進出閘室。靠船建築物供等待過閘的船舶停靠用。

船舶過閘上行時，通過輸水系統的調節，使閘室水面與下游水位齊平，打開下閘門，船舶由下游引航道駛入閘室，隨即關閉下閘門，由輸水系統從上游向閘室灌水，待閘室中的水面上升到與上游水位齊平時，開啟上閘門，船舶即由閘室駛出。船舶下駛時的過閘程序則相反。

船閘一般由設在閘首邊墩上的中心控制室集中管理。通過電氣閉塞裝置遠距離操縱閘門和閥門啟閉。在有的船閘上，還將指揮船舶航行的信號裝置同閘門、閥門的操縱設備聯繫在一起，以實現過閘程序的自動化。

船閘按照所處位置可分為海船閘、河船閘和運河船閘。船閘根據沿船閘軸線方向的閘室數目可分為單級船閘、雙級船閘和多級船閘（又稱單室船閘、雙室船閘和多室船閘），以單級船閘使用最廣。水頭最大的單級船閘是蘇聯額爾齊斯河上水頭為42米的烏斯季卡緬諾戈爾斯克船閘。級數最多的多級船閘是蘇聯卡馬河上的六級船閘。船閘根據同一樞紐中布置的船閘數目可分為單線船閘、雙線船閘和多線船閘。通常情況下一個樞紐一般只布置一個船閘，即單線船閘。過閘運量較大時，可布置雙線船閘或多線船閘，通常待運量增加后再陸續增建。目前線數最多的船閘是萊茵河上荷蘭境內的福耳克臘克四線船閘。

除普通船閘外，還有一種省水船閘。省水船閘是在船閘閘室的一側或兩側建有貯水池，暫時貯存閘室泄水時泄出的部分水量，待閘室需要灌水時，再將貯存的水灌入閘室，以節省過閘用水量。省水船閘一般建造在水源不足的地區，目前建造較少，主要為聯邦德國所採用。

在水位集中跌落的情況下（例如，建造閘、壩處），用以保證通航的水利工程建 築物。利用河水灌溉農田，或者利用水力推動水力發電機進行工作時需要在河流上修建攔河壩，用以提高水位。這樣，河水被大壩隔斷，上下游的水位差較大，航船無法通過。於是人們就利用連通器的原理，在運輸頻繁的江河上，在大壩的旁邊修建了船閘。主要由閘室及上下游閘首所組成，閘室的兩端設置閘門，用以與上下游隔開。當船下行時，先將閘室充水，待室內水位與上游相平時，將上游閘門開啟，讓船隻進入閘室。隨即關閉上游的閘門，閘室放水，待其降至與下游水位相平時，將下游閘門開啟，船隻即可出閘。上行時與上述過程相反。船閘須設有專門充水、放水系統及操縱閘門的設備。根據地形以及水位差的大小，船閘可做成單級或多級的。

中國是建造船閘最早的國家。秦始皇三十三年（前214）所興建的靈渠上陡門就是利用單閘首上的閘門以調整門前後的水位差，達到船舶克服水位差實現通航。宋代雍熙年間在西河（今江蘇淮安至淮陰間的運河）建造了設有輸水設備的陡門，是現代船閘的雛形。荷蘭於12世紀建造了單門閘，14世紀義大利開始建造船閘。進入20世紀，在美國、德國、前蘇聯和中國等國家都建有大量現代化船閘。內河船閘尺度已達閘室長度360米、閘室寬34.5米、門檻水深5米。中國最大的船閘是三峽船閘，閘室長6400米、寬38.5米、門檻水深114米。

船閘是由設有閘門和閥門的閘首、放置船舶的閘室、導引船舶入閘室的上游及下游引航道、為閘室灌水與泄水的輸水系統，以及閘門與閥門的啟閉機械和控制系統組成。船舶自下游引航道向上遊行駛過閘的程序是利用輸水系統使室水位與下游引航道中的水位齊平，打開下閘首閘門，船舶駛入閘室，關閉下閘首閘門，向閘室灌水至水位與上游引航道水位齊平，打開上閘首閘門，船舶駛入上游引航道。船舶自上游引航道駛向下游引航道時，其程序相反操作。

船閘按其在軸線上的布置數量可分為單級船閘、雙級船閘和多級船閘；按并行的軸線數可分為單線船閘、雙線船閘和多線船閘。船閘級數決定於水頭（上、下游水位差）大小。前蘇聯在額爾齊斯河上興建的烏斯季卡緬諾戈爾斯克船閘單級船閘水頭達42米。船閘每級水頭大小決定於船閘輸水系統水力學等條件，以及布置上的要求。級數最多的船閘為俄羅斯的卡馬河卡馬樞紐中的雙線6級船閘。船閘線數取決於客貨運量大小及貨種多少。