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船闸(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、通讯设备。引航道内设有导航建筑物和靠船建筑物等。

船闸的闸室是固定在一个位置,用注入或排除来控制闸室内的水位高度[1];这不同于直接运载只升降的活动沉箱(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。

船闸用来使河流更易航行,或使运河贯通水平面有落差的航线。气闸的设计理念和船闸类似。

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

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)。南朝宋景平年间公元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。北宋乔维岳于雍熙年间公元984年在西河(今淮安淮阴间)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”。

欧洲,1375年在荷兰出现了半船闸。1481年在意大利出现了船闸[2]

分类

  • 海船闸
  • 河船闸

如果河流有一段用作航行的河道要通过急流、堰、水坝等障碍物,因为水位在障碍物前后有大的落差,该河道须安装船闸。

在河流的大型航道改进工程中,堰、船闸会一同用上。堰会增加浅滩河道的水深,船闸则会建在堰体的缺口或人口开挖航道的下游处(以绕过堰体或者浅滩河道)。经过这样的改进工程后,该河道就成为正式的“航道”了(例如 考尔德和海伯航道)。航道最底部的船闸分隔开有潮汐和没有潮汐的航道。有时一条河为了完全不受潮汐影响,直接在河口建“海闸”(防潮闸)。

愈先进的航道,愈需要更多船闸。

为绕过迂回曲折河道的较长的人工开挖航道,在其上游入口处通常会加装防洪闸。

人工开挖河道越长,河道开始端至结尾间的水位落差越大。所以需要更多附加的船闸。这种河道的作用就像运河一样了。

  • 运河船闸

初期的运河横跨乡下地方的小屋,要环绕不少小山丘,甚至绕道而行。当工程师愈来愈雄心壮志地想克服这种困难,船闸更变得重要。因为船闸能使运河无需绕道,只需调校水面面即可使船只航行,既省时也省建筑费。后来,建筑技术提升,建筑师更乐于使用这类附加建筑物以方便航行,例如隧道、沟渠、堤坝等;甚至更技术复杂的小船升降机、运河斜面。不过,船闸的建造依然继续以作为此等解决方法的补充,在当今航道中仍有重要地位。

视频

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船闸工作原理
参观巴拿马运河新船闸

参考文献