船閘，是用以保證船舶順利通過航道上集中水位落差的廂形水工建筑物。船閘是應(yīng)用最廣的一種通航建筑物，多建筑在河流和運(yùn)河上。為克服較大的潮差，也建筑在入海的河口和海港港池口門處。

簡(jiǎn)介

船閘 ship lock

利用向兩端有閘門控制的航道內(nèi)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筑物。

又稱“廂船閘”。由閘室、閘首、閘門、引航道及相應(yīng)設(shè)備組成。船只上行時(shí)，先將閘室泄水，待室內(nèi)水位與下游水位齊平，開啟下游閘門，讓船只進(jìn)入閘室，隨即關(guān)閉下游閘門，向閘室灌水，待閘室水面與上游水位相齊平時(shí)，打開上游閘門，船只駛出閘室，進(jìn)入上游航道。下行時(shí)則相反。

詳解

發(fā)展簡(jiǎn)況

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(shè)置陡門，又稱斗門（今名閘門），用以調(diào)整斗門前后的水位差，使船舶能在有水位落差的航道上通行。這種陡門構(gòu)成單門船閘，簡(jiǎn)稱單閘，又稱半船閘。南朝宋景平年間 - 公元423——424年，在揚(yáng)子津（今江蘇省揚(yáng)州市揚(yáng)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(yùn)河建造兩個(gè)陡門，間距50步（約合76米），陡門上設(shè)有輸水設(shè)備，這就是中國歷史上有名的西河閘，是現(xiàn)代船閘的雛型。在歐洲，單閘在12世紀(jì)首次出現(xiàn)于荷蘭。1481年意大利開始建造船閘。20世紀(jì)后，在美國、蘇聯(lián)和西歐各國，由于河流的開發(fā)和航運(yùn)的發(fā)展，船閘的數(shù)量逐漸增多,技術(shù)上也不斷改進(jìn)。目前最大的內(nèi)河船閘長(zhǎng)360米，寬34.5米，檻上水深5米，可通過2萬噸級(jí)的頂推船隊(duì)。世界上最大的船閘——三峽船閘,三峽船閘修建于三峽大壩左側(cè)的山體中。船閘總長(zhǎng)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,都是在山體巖石中開挖出來的。每線船閘主體段由6個(gè)閘首和5個(gè)閘室組成,每個(gè)閘室長(zhǎng)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(jí)船隊(duì),設(shè)計(jì)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(jí)船閘,是目前世界上規(guī)模最大的船閘。

結(jié)構(gòu)

船閘由閘首、閘室、輸水系統(tǒng)、閘門、閥門、引航道等部分以及相應(yīng)的設(shè)備組成。

閘首

將閘室同上下游航道隔開的擋水建筑物，分上閘首和下閘首。閘首上設(shè)有工作閘門、檢修閘門、輸水系統(tǒng)、閘門和閥門的啟閉設(shè)備等。閘首通常采用整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，邊墩和底板剛性連接在一起。

船閘

由船閘的上、下閘首和兩側(cè)的閘墻圍成的空間。閘墻上設(shè)有系船柱、浮式系船環(huán)等，供船舶在閘室內(nèi)停泊時(shí)系纜用。過閘船舶在閘室中隨著閘室內(nèi)水面升降而升降。閘室一般采用圬工或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。閘墻和閘底板有剛性連接在一起的整體式結(jié)構(gòu)和不連接在一起的分離式結(jié)構(gòu)兩種。

輸水系統(tǒng)

供閘室灌水和泄水的設(shè)施。輸水系統(tǒng)的灌泄水時(shí)間應(yīng)盡量短，并滿足過閘船舶停泊平穩(wěn)的要求。船閘的灌泄水時(shí)間一般為10——15分鐘。過閘船舶的停泊平穩(wěn)情況，通常以閘室灌泄水過程中水流對(duì)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(biāo),其容許值一般為船舶排水量（以噸計(jì)）的1/600——1/2000。輸水系統(tǒng)的基本形式有兩種：①集中輸水系統(tǒng)。閘室灌水、泄水分別通過設(shè)在上、下閘首內(nèi)的輸水廊道在閘首處集中進(jìn)行，又稱頭部輸水系統(tǒng)；②分散輸水系統(tǒng)。閘室灌水、泄水由輸水廊道通過沿著閘室長(zhǎng)度分布于閘室底板或閘墻內(nèi)的出水口進(jìn)行。輸水廊道上設(shè)有輸水閥門。水頭（船閘上下游的最大水位落差）在15米以內(nèi)的船閘，一般采用集中輸水系統(tǒng)；水頭較大時(shí)多用分散輸水系統(tǒng)。

閘門和閥門

包括工作閘門和輸水閥門。工作閘門是設(shè)在上、下閘首上的活動(dòng)擋水設(shè)備。在閘首前后水位齊平時(shí)啟閉，運(yùn)轉(zhuǎn)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(yīng)用最廣。輸水閥門設(shè)在輸水廊道上，用來控制灌泄水時(shí)的流量。它是在水壓力作用下開啟的，要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(xiàn)代船閘上多設(shè)有防撞裝置，以加快船舶的進(jìn)閘速度，防止船舶碰撞閘門。

引航道

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(jìn)出閘室。引航道進(jìn)出口處水流流向與流速要能滿足船舶安全進(jìn)入和駛出的要求，并防止泥沙由于回流的作用而淤積在引航道上。對(duì)于大型船閘，這兩者通常要進(jìn)行模型試驗(yàn)來研究確定。引航道內(nèi)一般設(shè)有導(dǎo)航建筑物和靠船建筑物。導(dǎo)航建筑物多為不透水的導(dǎo)航墻，緊靠閘首布置，用以保證船舶安全進(jìn)出閘室?？看ㄖ锕┑却^閘的船舶?？坑?。

船舶過閘程序

船舶過閘上行時(shí)，通過輸水系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，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?cè)腴l室，隨即關(guān)閉下閘門，由輸水系統(tǒng)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(shí)，開啟上閘門，船舶即由閘室駛出。船舶下駛時(shí)的過閘程序則相反。

船閘一般由設(shè)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(yuǎn)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(hào)裝置同閘門、閥門的操縱設(shè)備聯(lián)系在一起，以實(shí)現(xiàn)過閘程序的自動(dòng)化。

分類

船閘按照所處位置可分為海船閘、河船閘和運(yùn)河船閘。船閘根據(jù)沿船閘軸線方向的閘室數(shù)目可分為單級(jí)船閘、雙級(jí)船閘和多級(jí)船閘（又稱單室船閘、雙室船閘和多室船閘），以單級(jí)船閘使用最廣。水頭最大的單級(jí)船閘是蘇聯(lián)額爾齊斯河上水頭為42米的烏斯季卡緬諾戈?duì)査箍舜l。級(jí)數(shù)最多的多級(jí)船閘是蘇聯(lián)卡馬河上的六級(jí)船閘。船閘根據(jù)同一樞紐中布置的船閘數(shù)目可分為單線船閘、雙線船閘和多線船閘。通常情況下一個(gè)樞紐一般只布置一個(gè)船閘，即單線船閘。過閘運(yùn)量較大時(shí)，可布置雙線船閘或多線船閘，通常待運(yùn)量增加后再陸續(xù)增建。目前線數(shù)最多的船閘是萊茵河上荷蘭境內(nèi)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(cè)或兩側(cè)建有貯水池，暫時(shí)貯存閘室泄水時(shí)泄出的部分水量，待閘室需要灌水時(shí)，再將貯存的水灌入閘室，以節(jié)省過閘用水量。省水船閘一般建造在水源不足的地區(qū)，目前建造較少，主要為聯(lián)邦德國所采用。

用途

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筑物。利用河水灌溉農(nóng)田，或者利用水力推動(dòng)水力發(fā)電機(jī)進(jìn)行工作時(shí)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。于是人們就利用連通器的原理，在運(yùn)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(shè)置閘門，用以與上下游隔開。當(dāng)船下行時(shí)，先將閘室充水，待室內(nèi)水位與上游相平時(shí)，將上游閘門開啟，讓船只進(jìn)入閘室。隨即關(guān)閉上游的閘門，閘室放水，待其降至與下游水位相平時(shí)，將下游閘門開啟，船只即可出閘。上行時(shí)與上述過程相反。船閘須設(shè)有專門充水、放水系統(tǒng)及操縱閘門的設(shè)備。根據(jù)地形以及水位差的大小，船閘可做成單級(jí)或多級(jí)的。

各國船閘特點(diǎn)

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(diào)整門前后的水位差，達(dá)到船舶克服水位差實(shí)現(xiàn)通航。宋代雍熙年間在西河（今江蘇淮安至淮陰間的運(yùn)河）建造了設(shè)有輸水設(shè)備的陡門，是現(xiàn)代船閘的雛形。荷蘭于12世紀(jì)建造了單門閘，14世紀(jì)意大利開始建造船閘。進(jìn)入20世紀(jì)，在美國、德國、前蘇聯(lián)和中國等國家都建有大量現(xiàn)代化船閘。內(nèi)河船閘尺度已達(dá)閘室長(zhǎng)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(zhǎng)6400米、寬38.5米、門檻水深114米。

建造特點(diǎn)

船閘是由設(shè)有閘門和閥門的閘首、放置船舶的閘室、導(dǎo)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(tǒng)，以及閘門與閥門的啟閉機(jī)械和控制系統(tǒng)組成。船舶自下游引航道向上游行駛過閘的程序是利用輸水系統(tǒng)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?cè)腴l室，關(guān)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?cè)肷嫌我降?。船舶自上游引航道駛向下游引航道時(shí)，其程序相反操作。

船閘按其在軸線上的布置數(shù)量可分為單級(jí)船閘、雙級(jí)船閘和多級(jí)船閘；按并行的軸線數(shù)可分為單線船閘、雙線船閘和多線船閘。船閘級(jí)數(shù)決定于水頭（上、下游水位差）大小。前蘇聯(lián)在額爾齊斯河上興建的烏斯季卡緬諾戈?duì)査箍舜l單級(jí)船閘水頭達(dá)42米。船閘每級(jí)水頭大小決定于船閘輸水系統(tǒng)水力學(xué)等條件，以及布置上的要求。級(jí)數(shù)最多的船閘為俄羅斯的卡馬河卡馬樞紐中的雙線6級(jí)船閘。船閘線數(shù)取決于客貨運(yùn)量大小及貨種多少。

沈括作品

原文

淮南①漕渠②，筑埭③以畜水，不知始于何時(shí)，舊傳召伯埭④謝公⑤所為。按李翱⑥《來南錄》，唐時(shí)猶是流水，不應(yīng)謝公時(shí)已作此埭。天圣⑦中，監(jiān)真州排岸司⑧右侍禁陶鑒始議為復(fù)閘節(jié)水，以省舟船過埭之勞。是時(shí)工部⑨郎中⑩方仲荀、文思使張綸為發(fā)運(yùn)使、副，表行之，始為真州閘。歲省冗卒五百人、雜費(fèi)百二十五萬。運(yùn)舟舊法，舟載米不過三百石。閘成，始為四百石船。其后所載浸多，官船至七百石；私船受米八百余囊，囊二石。自后，北神、召伯、龍舟、茱萸諸埭，相次廢革，至今為利。余元豐中過真州，江亭后糞壤中見一臥石，乃胡武平為《水閘記》，略敘其事，而不甚詳具。

注釋

①淮南：宋代設(shè)有淮南東路和淮南西路，即今江蘇、安徽的長(zhǎng)江以北、淮河以南地區(qū)。

②漕渠：可作漕運(yùn)用的渠道。一說這里指邗溝，即江蘇淮安至儀征的一段古運(yùn)河。

③埭（dài）：壩。

④召（shào）伯埭：在今江蘇揚(yáng)州邵伯鎮(zhèn)。

⑤謝公：即謝安，東晉時(shí)任宰相。

⑥李翱：人名，字習(xí)之，唐時(shí)進(jìn)士，曾任國子博士、史館修撰等職。

⑦天圣：宋仁宗趙禎年號(hào)（1023—1032年）。

⑧排岸司：掌管河渠水利的官員。

⑨工部：封建時(shí)代中央官制六部之一，掌管營(yíng)造工程。

⑩郎中：漢代以后，中央六部都設(shè)司，各司長(zhǎng)官稱郎中。

文思使：掌管文思院的官員。宋代置文思院，掌管手工藝制造。

冗卒：多余的士卒。

石（dàn）：古代計(jì)量單位，一百二十斤為一石。

浸：漸漸。

囊：袋。

囊二石：每袋裝兩石。

相次廢革：先后廢棄不用了。

糞壤：這里指污泥。糞：穢土，污泥。

胡武平：即胡宿，字武平，曾任揚(yáng)子尉、知湖州、樞密副使、太子少師等。

譯文

淮南的漕運(yùn)水道，采用修筑水壩來蓄水的辦法，也不知是從什么時(shí)候開始的，傳說召伯埭是東晉時(shí)謝安所修筑的。但是查閱李翱《來南錄》的有關(guān)記載可知，唐朝時(shí)召伯埭那兒還是暢通的河流，因此不可能在謝安時(shí)就修筑起了這座水壩。宋仁宗天圣年間，監(jiān)管真州的排岸司右侍禁陶鑒才開始提議修建復(fù)閘來調(diào)節(jié)水位落差，以解決船只通過水壩的困難。當(dāng)時(shí)工部郎中方仲荀和文思使張綸擔(dān)任正、副發(fā)運(yùn)使，上表請(qǐng)求朝廷推廣這種做法，于是才修建了真州復(fù)閘。每年可節(jié)省五百名差役、一百二十五萬雜費(fèi)。按照老的船運(yùn)方法，每條船裝米不超過三百石。復(fù)閘修成后，一開始可以裝載四百石。后來裝載量逐步增加，官船可以達(dá)到七百石；私家船只可以裝到八百多袋，每袋重二石。從此以后，北神、召伯、龍舟、茱萸等水壩都相繼廢除舊制改用新法，水運(yùn)的便利作用直到今天還在發(fā)揮。我曾于元豐年間路過真州，在江亭后面的污泥中發(fā)現(xiàn)了一塊倒地的石碑，那上面刻的是胡武平所撰的真州《水閘記》，很簡(jiǎn)略地記述了建閘的事情，不過不夠詳細(xì)具體。

出處

《夢(mèng)溪筆談》包括《筆談》、《補(bǔ)筆談》、《續(xù)筆談》三部分?！豆P談》二十六卷，分為十七門，依次為“故事、辯證、樂律、象數(shù)、人事、官政、機(jī)智、藝文、書畫、技藝、器用、神奇、異事、謬誤、譏謔、雜志、藥議”。《補(bǔ)筆談》三卷，包括上述內(nèi)容中十一門?！独m(xù)筆談》一卷，不分門。全書共六百零九條（不同版本稍有出入），內(nèi)容涉及天文、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、地質(zhì)、地理、氣象、醫(yī)藥、農(nóng)學(xué)、工程技術(shù)、文學(xué)、史事、音樂和美術(shù)等。在這些條目中，屬于人文科學(xué)例如人類學(xué)、考古學(xué)、語言學(xué)、音樂等方面的，約占全部條目的18%；屬于自然科學(xué)方面的，約占總數(shù)的36%，其余的則為人事資料、軍事、法律及雜聞?shì)W事等約占全書的46%。就性質(zhì)而言，《夢(mèng)溪筆談》屬于筆記類。從內(nèi)容上說，它以多于三分之一的篇幅記述并闡發(fā)自然科學(xué)知識(shí)，這在筆記類著述中是少見的?！秹?mèng)溪筆談》詳細(xì)記載了勞動(dòng)人民在科學(xué)技術(shù)方面的卓越貢獻(xiàn)和他自己的研究成果，反映了我國古代特別是北宋時(shí)期自然科學(xué)達(dá)到的輝煌成就。

作者

沈括（公元1031——1095年），字存中，號(hào)夢(mèng)溪丈人,北宋杭州錢塘縣（今浙江杭州）人，漢族。1歲時(shí)南遷

至福建的武夷山、建陽一帶，后隱居于福建的尤溪一帶。公元1063年（仁宗嘉祐八年）進(jìn)士。神宗時(shí)參與王安石變法運(yùn)動(dòng)。公元1072年（熙寧五年）提舉司天監(jiān)，次年赴兩浙考察水利、差役。公元1075年（熙寧八年）出使遼國，駁斥遼的爭(zhēng)地要求。次年任翰林學(xué)士，權(quán)三司使，整頓陜西鹽政。后知延州（今陜西延安），加強(qiáng)對(duì)西夏的防御。1082年（元豐五年）以宋軍于永樂城之戰(zhàn)中為西夏所敗，連累被貶。晚年在鎮(zhèn)江夢(mèng)溪園撰寫了《夢(mèng)溪筆談》。

作者成就

《船閘》選自《沈括·夢(mèng)溪筆談·官政二》沈括北宋科學(xué)家、改革家。晚年以平生見聞，在鎮(zhèn)江夢(mèng)溪園撰寫了筆記體巨著《夢(mèng)溪筆談》。一位非常博學(xué)多才、成就顯著的科學(xué)家，我國歷史上最卓越的科學(xué)家之一。精通天文、數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、地質(zhì)學(xué)，氣象學(xué)、地理學(xué)、農(nóng)學(xué)和醫(yī)學(xué)；他還是卓越的工程師、出色的外交家。

沈括的科學(xué)成就是多方面的。他精研天文，所提倡的新歷法，與今天的陽歷相似。在物理學(xué)方面，他記錄了指南針原理及多種制作法；發(fā)現(xiàn)地磁偏角的存在，比歐洲早了四百多年；又曾闡述凹面鏡成像的原理；還對(duì)共振等規(guī)律加以研究。在數(shù)學(xué)方面，他創(chuàng)立「隙積術(shù)」（二階等差級(jí)數(shù)的求和法）、「會(huì)圓術(shù)」（已知圓的直徑和弓形的高，求弓形的弦和弧長(zhǎng)的方法）。在地質(zhì)學(xué)方面，他對(duì)沖積平原形成、水的侵蝕作用等，都有研究，并首先提出石油的命名。醫(yī)學(xué)方面，對(duì)于有效的藥方，多有記錄，并有多部醫(yī)學(xué)著作。此外，他對(duì)當(dāng)時(shí)科學(xué)發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)的情況，如畢畢升發(fā)明活字印刷術(shù)、金屬冶煉的方法等，皆詳為記錄。