中国船闸历史与发展趋势

中国船闸历史与发展趋势

张昭流晶

重庆交通⼤学 重庆 400000

摘要：船闸对于我国充分利用和保护水资源具有至关重要的作用，本文首先介绍了船闸的类型、工作原理、特点，然后结合我国各地区船闸的不同应用情况，在节能减排的基本方针的指引下，分析我国船闸的发展趋势。

关键词：船闸，历史，发展趋势

一、引言

船闸的建设与保障生活工业用水、农植物灌溉以及航运系统的发展息息相关。我国是最早建设船闸的国家，最远可追溯至公元前214年，秦始皇下令开灵渠，设斗门。通过斗门，可以实现对水位差的调节，方便船舶在水位具有落差的航道上正常通航。宋朝时修建的标志性船闸--西河闸，已经初步具备了现代船闸的雏形。现代社会，船闸作为通航建筑物的一种，无论是在天然河道，还是在运河，其发挥的保障民生、促进经济增长的作用，越来越显著。为了进一步发挥船闸的作用价值，有必要研究船闸的发展趋势。

二、船闸的定义和特点

我国有关船闸的建造历史悠久，尤其在内河航运方面产生了巨大的经济价值，想要了解船闸在我国的发展历程以及未来发展趋势，需要对船闸的基本建造条件、工作原理等内容进行深入了解，这也有助于因地制宜，根据不同的地质条件开展船闸建造和升级改造工作。

船闸属于通航建筑物，当帮助船舶克服集中水位落差而产生的一种水工建筑物。船闸和升船机的作用相当，但如果条件允许，则基本上选择建设船闸。从船闸的具体构成看，可分为上下闸首、闸室以及引航道三大功能区及各类机械设施设备。

相较于升船机，船闸具有四方面的特点：其一，船闸可分为挡水系统和输水系统，前者包括上下闸首、闸门、闸室，后者包括可以实现闸室水位升降的水梯，从而实现克服水位落差的问题，保障船舶顺利通航；其二，利用船闸通航所需的时间比利用升船机所需时间更多；其三，过闸时需要以充沛的水资源作为依托，因此对建造地河流以及运河的水量具有较高要求；其四，从长期角度看，船闸整体运营费用较低。

根据世界各国以及我国目前积累的实践经验可知，在选择建造船闸时应当考虑水头的大小，当水头在40米以下时船闸是解决通航问题的最好解决方法，当水头高于40米但低于70米时，需要对是否适合建造船闸进行评估，一旦水头高于70米，则通常放弃建设船闸。

三、船闸的组成

船闸主要由四部分构成：其一，闸室，具体指的是由上闸首、两侧闸室墙、下闸首所形成的内部可供船舶停靠的空间。为了降低输水与泄水中对船舶稳定及安全性造成影响，确保实现船舶在水位变化时的安全，闸室内侧还设置有系泊设备和其他辅助设施。其二，闸首，其作用在于阻隔闸室与引航道的水流，闸首的位置不言而喻，且船闸至少包括上闸首以及下闸首，在多级船闸中，还包括中闸首。闸首内部的设施可分为以下三部分：首先是直观可见的、用于挡水的工作闸门，其次是通过注水、泄水调节水面高度的输水系统，最后是操作机械、检修闸门、交通桥等设备设施。其三，引航道，连接主航道以及闸首间的航道，设置此类通道的目的在于引导船舶高效、有序、安全地进出闸室，引航道内同样建有发挥导航和系泊作用的建筑物。其四，为了实现船闸的正常运行，除了上述三大部分外，系船设备、信号指引设备、安全防护设备以及检修设备等，都必不可少。

四、工作原理

船闸的具体工作原理可细分为上行作业和下行作业。上行作业指的是当船舶需要从低水位航行至高水位河段时，需要开启下闸门，船舶进入闸室，下闸门关闭，输水系统开始注水，直至与上游水位持平，接着上闸门开启，船舶航行至上游的引航道。同理，船舶从上游河道进入下游河道时，船闸进行下行作业，输水系统会先向闸室内注水，待水位与上游水面保持齐平后，上闸首开启，船舶进入闸室，随后闸室内开始泄水，直至水面再次与下游河段持平，开启下闸首，船舶途径引航道驶入下流河域。

五、我国船闸的类型

根据不同的地质条件、水文条件、规模大小、具体功能等内容，船闸的分类种类众多，简单概述如下：

从船闸的位置来看，分为内河船闸以及海船闸。前者只建造于内陆河流、运河的船闸，其平面尺度通常较小且其承受的水头多为单一方向，例如长洲水利枢纽船闸、葛洲坝水利枢纽船闸、三峡水利枢纽船闸等；后者指的是建设在封闭式海港、海运河或者入海河口的船闸，相较于内河船闸，其平面尺度大、水深大，可承受双向水头，无上下闸首之分，例如我国天津港复线船闸。

从船闸纵轴的闸室级数角度看，有单级船闸和多级船闸之分。目前我国水头最高的单级船闸是广西大藤峡水利枢纽船闸，从实际应用效果看，单级船闸的过闸较短，具有较强的通过能力，从管理效果角度看，建筑物及附属设施设备较为集中，方便运维人员进行管理，且闸门、阀门、起重等装置数量有限，设备运行可靠性更高；单级船闸占地少，不需要过多的场地。除了上述优势外，单级船闸的耗水量较大，且对水头以及输水系统具有较高的要求。三峡船闸属于典型的多级船闸，且为连续五级双线船闸，规划设计阶段，如果由于技术限制、地形限制以及水量限制等，可以修建多级船闸，具体可细分为设中间渠道的多级船闸以及连续多级船闸。

从并列的闸室数量角度看，可以分为单线船闸以及多线船闸。顾名思义，单线船闸指的是仅有一条航线的船闸，例如我国的淮安船闸，就是单级、三线船闸；而多级船闸指的是横向有两个及以上水浪的闸室的船闸。

按照船闸的使用特点，还可以分为：其一，设有中间闸首的单机船闸，例如位于涟水的水符庙船闸。其二，广室船闸，即闸首的宽度小于闸室宽度的船闸，无论是对称式、反对称式还是锁式，此类船闸的闸首和闸门都极易遭受船舶碰撞，为降低碰撞事故发生次数，越来越多的研究集中在对导航墩的科学合理设计方面。其三，井式船闸，其主要应用于水头较高、地质条件较好的区域，其最大的特点在于船舶是从胸墙下进出闸室，著名的前苏联的石山口船闸以及我国三峡船闸都属于井式船闸。其四，省水船闸，德国在省水船闸的研究与应用具有较高的水平，我国此类研究起步于上世纪60年代，当河流水量有限，可以在闸室的一侧或双侧建造蓄水池，春天湖船闸、乌江银盘船闸的建成为我国省水船闸的应用打下了坚实的基础。

六、我国船闸的发展趋势

无论是何种类型的船闸，打造智慧交通已经成为交通运输行业高速发展、有效缓解各类资源以及降低环保压力的重要手段，船闸作为水上要塞的重要组成部分，其智慧程度将直接决定着航区以及流域经济的发展潜力。为了不断提升船闸的智慧能力，需要全方位提升智能监控技术、通信技术、传感器技术等等，加强船闸一体化管理，从做精做细的角度不断反思和改进调度管理模式，切实将管理模式以及现代科技相结合，打造集成化、高效化、智能化的船闸通航管理服务体系将是我国船闸的必然发展方向。

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