超高船舶降水位过桥法是一种用来帮助船舶通过净空高度不足桥梁的新颖方法，它通过降低船舶过桥时所处水面的水位来暂时增加桥梁的净空高度，从而使吨位较大的船舶有可能通过原来无法通过的桥梁。 桥梁设计和建造者都知道，设计和建造一座桥梁时，不仅需要考虑桥梁二岸之间的交通问题，还必需考虑桥梁所处水域的通航问题，桥梁建得矮些，可节约大量建筑材料和建桥费用并可缩短建桥时间，但却会阻碍较大船舶的通过，使桥下水域通航能力受到限制;桥梁建得高些，可使通航能力得到较大发挥，但桥的造价将大大增加，尤其在地形不宜建高桥的地方，建造高桥，不仅造价大、技术难度增加、占用过多土地、还会破坏该地区整体环境的和谐和美观，因此如何妥善处理桥梁高度和通航能力这对矛盾便成为建桥决策过程中一个十分重要的具有战略意义的关键问题，万一决策失误，尤其将桥梁高度定低了，桥梁一旦建成，生米煮成熟饭，后果将会十分严重，有可能对该水域整个上游地区经济的发展带来长期重大损失，而且还很难补救。
这样的例子是存在的，例如，一个比较典型的例子是，1968年建成的我国南京长江大桥，钢梁至水面的净空高度只有24m，仅能通航3000吨以下的船舶，这个标准在当时还是比较高的，但进入80年代以后，随着改革开放形势的发展，大批吨位较大的海轮需要进入长江，由于无法从桥下通过，因此无法越过南京进入南京以上的沿江重要港口：芜湖、九江、武汉等地，极大地阻碍了长江流域的开发和对外开放，不解决这个矛盾，长江流域经济地发展将受到严重制约。
目前，解决船舶无法通过净空高度不足桥梁的一般方法是，将一孔桥梁建成活动桥，超高船舶需要过桥时，打开活动桥，便可让它通过，如果在建桥时，有意采用建活动桥方法来解决这对矛盾，显然是可行的也不会出现什么问题，但如果要在桥梁建成之后，再来把它改为活动桥，则工程将会十分艰巨和浩大，尤其对大型桥梁，而且改建期间还需较长时间中断桥面交通，这在桥面交通十分繁忙的情形下是难以接受的。
采用活动桥方法虽然可以解决桥高和通航能力的矛盾，但它存有三个缺点：一是结构复杂;二是使用不便;三是现有几种形式的活动桥（旋转桥、开启桥、直升桥、拉开桥等）在它们处于开启状态时，桥面交通将全部中断，二岸之间的交通将受到影响。
除了增加桥高和建活动桥这二个办法可以解决船舶的通航问题之外，还有没有别的办法可以解决这对矛盾呢？有没有可能在不建高桥和不中断桥面交通的情况下也能让较大吨位的超高船舶从桥下通过呢？
乍一看来，这件事似乎是没有可能办到的，确实如此，用常规方法是不可能办到的，但如果我们能够超越常规思路去寻找，将会发现，天无绝人之路，办法还是有的，而且还不难实现。
既然不能增加桥梁的高度，要使超高船舶从桥下通过，显然，唯一的可能是看看有没有办法降低桥梁下面水面的高度（水位）。人类目前还没有能力降低整个桥梁所处水域（河流、湖泊、海洋）水面的水位，即使有此能力，仅仅为了船舶过桥，如此大动干戈，显然是划不来的;但只在船舶过桥的一段短暂的时间内，设法降低船舶所处的一个小区域水面的水位，人类目前却是有能力办到的，如果有此需要，为此付出一定的代价也是值得的。
如果我们能够找到降低船舶过桥时所处水面水位的办法，桥梁该部分的净空高度便可暂时得到增加，当增加的幅度足够时，超高船舶便可以从桥下通过，因此关键问题是如何去寻找能够暂时降低船舶过桥时所处水面水位的具体办法，如能找到，我们便可为解决桥高和通航能力这对矛盾找到一条新路和一种新方法，其意义显然十分重大，本专利主要探讨这方面的问题。
本专利的目的是，提出采用一种新颖的降水位过桥法来帮助超高船舶通过净空高度不足的桥梁，并提供几种具体的超高船舶降水位过桥法供感兴趣的人士参考和选用。
下面我们结合图1-图12来作详细描述：
图1单节固定式超高船舶降水位过桥船闸外貌示意图;
图2带出入闸的3节固定式超高船舶降水位过桥船闸外形结构示意图;
图3带多出入闸的3节固定式超高船舶降水位过桥船闸外貌示意图;
图4带下快速排水舱的单节固定式超高船舶降水位过桥船闸结构和工作原理示意图;
图5带双侧快速排水舱的单节固定式超高船舶降水位过桥船闸结构和工作原理示意图;
图6带下快速排水舱的单节漂浮式超高船舶降水位过桥船闸外形结构示意图;
图7带下快速排水舱的单节伸缩式超高船舶降水位过桥船闸结构和工作原理示意图;
图8固定式超高船舶降水位过桥水道外形结构示意图;
图9用强力抽水机群排水的降水位水面水道发生器结构和工作原理示意图;
图10用巨形快速排水箱排水的降水位水面水道发生器结构和工作原理示意图;
图11超高船舶降水位过桥渡轮;
图12供船舶过桥用的桥下隧道河。
本专利提供的超高船舶降水位过桥法有五种，介绍如下：
（1）超高船舶降水位船闸过桥法
本法在桥下设置一个降水位船闸供超高船舶过桥使用，是一种最简单的降水位过桥法。船闸是一条二端带有闸门的封闭水道，闸门打开时，闸内水位与周围水域一致，闸门关闭后，通过向外抽、排水或向内灌水，闸内水位可低于或高于周围水域水位。船闸不是一件新东西，早已广泛应用在造船厂、码头、水库、阶梯河等处，这里，我们把它移用来帮助超高船舶过桥，使它增加一种新的用途。
用来帮助超高船舶过桥的船闸有一个特点，即闸内水位只需低于不必高于周围水域的水位，因此它只需向外抽水和排水，不必向里灌水，它的周壁可不必太高，只需略高于周围水面;另外，为了使船舶能够快速过桥，希望闸内水位下降的速度尽可能快，故要求船闸需有较强的抽、排水能力;还有一点在建船闸时也应该考虑到，船闸是一个体积很大的水工建筑，除非建桥时将它和桥梁融为一体作整体造型设计，否则将它随便附设在一座已建成的桥梁下面将会破坏桥梁的整体造型和美观，且会成为一个自嘲的标志，因此，为了不影响桥梁的整体外貌和美观及避免成为人们议论的一个话题，如果可能的话，最好能将船闸造成隐蔽形式，即，当它不工作时，使它尽可能隐藏在水中，不易被人发现，只在工作时（船舶过桥时）才让它显露出来。
考虑到以上这几点要求，我们设想了图1-图7这几种降水位过桥船闸，逐一介绍如下：
图1是一种最简单最基本的单节固定式降水位过桥船闸，平时闸门2、3打开，非超高船舶可自由通过，当超高船舶驶入后，先让它停下，将2、3关闭，用抽水机迅速向外排水，或打开排水门用管道向附近低洼地排水（假如附近有此地形可利用的话），当闸内水道1的水位下降到足以使船舶通过时，停止排水，开船过桥，然后打开2、3、1的水位上升，船舶便可由闸内开出。这种简单船闸，除非抽、排水能力很强，水位下降速度比较慢，船舶过桥需花较长时间。如需多艘双向航行的超高船舶同时过桥。可将船闸加宽加长;
图2为一种带出入闸的3节固定式降水位过桥船闸，平时闸门4、5打开，6、7关闭，事先将中间过桥闸1的水位降至低水位，船舶进入闸2后（假定船舶由右向左过桥），关闭4，打开6，2水位自动迅速与1持平，仍处较低水位，船舶便可过桥，过桥后，关闭6、5，打开7、3、1水位自动持平，船驶入3后，关闭7后再打开5，船便可驶出船闸，这种3节船闸，因可事先降低闸1的水位，故不必具有很强的抽、排水能力，船舶也能用较快速度过桥，缺点是闸门开关次数较多;
图3为一大型带多出入闸的3节固定式降水位过桥船闸，事先用置于8中的抽、排水装置将闸1中的水位降至比所有超高船舶均能过桥所需的低水位还低的水位，并保持这个低水位，它二端各有3个出入闸2、3、4和5、6、7，因此它可供多艘双向航行的不同时刻到达的超高船舶随时过桥，过桥步骤与图2相同;
图4为一带下快速排水舱的单节固定式降水位过桥船闸，事先将排水舱2中的水抽出，船舶入闸1后关闭二端闸门，然后打开1下部多个排水门，让水快速流入2中，1中水位迅速下降，下降幅度足够时，停止排水，让船舶过桥出闸。为了增加隐蔽性，它的周壁可涂上与水色相同的颜色。这种船闸可在现场建造也可在造船厂里建造，造好用拖轮拖至桥下沉入水中立即便可使用;
图5为一带双侧快速排水舱的单节固定式降水位过桥船闸，适用于水深较浅地方，它的排水舱2置于闸1下方二侧，工作原理与图4相同，为增加隐蔽性，它的周壁上方露出水面的那一截周边3可用透明材料来制作。这种船闸也可在造船厂建造;
图6为一种带下快速排水舱的单节漂浮式降水位过桥船闸5。固定式船闸的周壁必需高于桥梁所处水域的最高水位，当水位低时，周壁将有一大截露出水面，为使船闸的周壁在任何水位下均只有一小截露出水面以增加隐蔽性，可将周壁做成漂浮形式，漂浮式船闸的周壁由二部份组成：上部浮框1和下部与之相连的伸缩式周壁2，伸缩式周壁可采用折叠风葙式或套筒式等伸缩形式，调节浮框1的浮力使它漂浮在水面仅露出它上面的一小截透明周边4，为减少浮框前后左右摆动，可在浮框长边二侧下部安装二排定位柱8，将它们插入下座上的二排定位筒9中，使它仅能沿上下方向运动，6、7为装在1上的出入闸门;
图7为一种带下快速排水舱的单节伸缩式降水位过桥船闸，这是一种隐蔽性能最好的过桥船闸，它没有闸门，平时完全潜藏在水下，没有露出水面的部分，当超高船舶驶入它上方后，通过向外抽水使浮框1的浮力增加，它带动下面与之相连的伸缩式周壁2向上浮动，一直到透明边框6露出水面将船舶围在闸内后停止抽水，然后打开闸下部的多个排水门快速向排水舱3排水，闸内水位下降到船舶可以过桥时停止排水，开船过桥，过桥后，通过向浮框1灌水减少浮框的浮力使浮框和伸缩式周壁下沉，直至原位，船舶便可驶出闸外，浮框的定位方法与图6相同，用定位柱4插入定位筒5的方法来实现，这二种船闸也都可在现场建造或在船厂建造;
（2）超高船舶降水位水道过桥法
降水位水道如图8所示，它与降水位船闸的区别是，前者二端没有闸门，仅有一个较小的出入口2，2的宽度比船略宽，它的门栏3离水面的高度略大于船舶最大吃水，宽度与门栏离水面高度可做成固定也可设计成可调以适应不同吨位的船舶（因出入口越小降水位耗能越小），在水道二侧下方安装二排强力抽水机4，工作时，它们向外快速排水，当排水速度比从二端入口流入的水速快时，水道1内的水位便下降，平衡时，可达一固定低水位，超高船舶经它过桥需减速（因入口小）但可不停航，这是它比降水位水闸优越的地方，缺点是需有很强的抽排水能力，否则无法降水位;如附近有可利用的低洼池，可不用抽水机排水，可将水排至低洼池，这时降水位可不消耗能源;如需要，它的周壁也可做漂浮式或伸缩式;它也可在现场建造或在造船厂建造;
（3）超高船舶降水位水面过桥法
降水位水面法是一种有点“神奇”的方法，此法在水面上形成一个无固体周壁围着的比周围水面水位低的降水位水道供超高船舶过桥使用。乍一看来，这种现象是不可能存在的，的确如此，在水面静止的情况下是不会发生这种现象的，但在动态情形下，只要满足一定的条件，这种现象便有可能发生。人们也许都曾见过这样一个现象：一盆水或一潭水从底部一个洞口流走时，有时洞口中央上方一个小区域的水面会比四周的略低一些（无此经验者，可以在洗手池中做个试验看看），这现象启发我们，如果我们能够做到，从四面八方流入水面某一区域的水在它们还未流入此区域填满此区域之前便被迅速从某条通道中排走，则此区域的水面将会低于四周围的水面，利用此原理，我们可以制造一种形如图9（b）所示的降水位水面水道发生器，把它放入图9（a）桥下水中，可在桥下水域产生一条降水位水面水道供超高船舶过桥使用。降水位水面水道发生器的形状为一有二层侧壁的长方形盆，外侧壁1高于内侧壁2，2围着的区域为降水位水面水道区域3，内长方形盆的短边有一门栏4，它离水面的高度需大于船舶最大吃水，以便船舶进出，发生器不工作时，3上方水面的水位与周围水域一致，工作时，开动置于外侧壁下方二排强有力抽水机5将从四面八方流入1-2侧壁之间的水通过管道6迅速排至远方水流中，当排水速度大于进入1-2之间的进水速度时，3上方的水位将会下降，最低可降至内侧壁2的顶部，发生器可在船舶未进入3区前也可在进入3区后开动，超高船舶利用此降水位水面水道过桥可不减速不停航，犹如在一条向下弯曲的二旁以水为提的河中河里航行一样，径直从桥下穿过;为适应桥下水域水位的变化，可将发生器内，外侧壁或整个发生器造成漂浮式或高度可调形式，使它离水面的高度在任何水位下均能保持不超过它的有效工作范围;发生器也可不用强力抽水机群来排水，改为向位于其下方的事先抽空或排空的巨型排水箱排水，如图10所示;如果桥梁附近有可供利用的低洼地或地势更低的河流、湖泊，则可向这些地方排水，这时，可不用水泵、不用排水箱、不消耗能源便能达到产生降水位水面水道的目的;如低洼地、河流、湖泊的容水能力很大，则可持续不停地在水面上形成一条低水位水道，达到最理想情形;
（4）超高船舶降水位渡轮过桥法
降水位渡轮是一种本身具有动力可在水面上航行的移动式船闸，闸内水位可调，整个渡轮的吃水可调，它携带驶入其中的超高船舶，通过以上二种调节来降低超高船舶的高度，使它能够过桥，其工作情形如图11所示。这种渡轮可在造船厂建造，可开赴任意地点，故具有极大灵活性;
（5）超高船舶桥下隧道河过桥法
有些桥梁（如便桥、浮桥等）离水面很近，支撑桥面的支柱、浮墩、桥墩等排得很密或连成一体，以上降水位过桥法无法使用或不宜采用（如一些历史名桥），这时可采用图12所示的桥下隧道河来帮助船舶过桥。桥下隧道河有一密封凵形河道1，下侧带左、右二个快速排水舱2，凵形河道二边2个向上伸起的船舶升降通道各有一个可上下移动的密封罩3和4，它们可移出水面。过桥方法如下：假如船由右向左过桥，先将3升出水面，令船从门5驶入河道，关闭5后由1向2迅速排水，1中水位下降，船跟着下降，下降至船可以过桥时（81位置）停止排水，令船开过桥至4下方，将原在水中的4升出水面并打开门6，河水经6流入1使1水位上升，船随着上升，当1水位与河持平时船舶（82位置）便可驶出门6，然后将3、4沉入水中，故平时不工作时，隧道河可全部隐藏在水中;如不需要隐蔽性能，3、4可伸出水面做成固定形式。
有些历史名桥或特大型桥不能拆掉和改为活动桥（如工程太大），又不适宜在它下面建造各种上述过桥设施，影响它的外观，这时可采用一种不从桥下过桥的间接过桥法-运河绕道降水位过桥法，此法利用桥梁附近的合适地形，建造一条可供超高船舶航行的运河，使船舶能从桥的一方沿此运河驶至另一方，这时，如果还必需在运河上建桥才能不中断陆路交通，而运河桥的净空高度仍然不够的话，则可在运河桥下建造过桥设施（如降水位水闸、降水位水道等），此法可避免对原桥及其周围环境作任何变动，在不得已的情况下，也是一种可以考虑采用的超高船舶过桥法。
本专利介绍的各种超高船舶降水位过桥法，原理都很简单，一看即明，也不难实施，但因笔者没有条件进行大型水工模型试验，对其中比较新颖的降水位水道法和降水位水面法还未进行过试验验证，故为慎重起见，有意实施此二法者，希望先进行水工模型试验和小规模应用试验，成功后才可在桥梁处实地使用，以免造成浪费。
本专利介绍的这些超高船舶过桥法，不仅可用来解决已建净空高度不足桥梁的通航问题，也可供新建桥梁使用，如能用于新桥，有可能大大节约建桥费用和建桥时间，故希引起桥梁建设部门的兴趣，组织力量进行试验，以确定它的可行性和经济效益，一旦得出肯定结论，则可考虑在今后的桥梁建设中加以应用。
最后，笔者想谈一个也许有点过分大胆的想法，供有关人士参考：如果降水位水面法能够试验成功，是否可以把它应用于南京长江大桥，通过采用这种新的过桥技术来解决超高船舶无法通过它的困难，把被世人普遍认为的它建低了这个严重缺点颠倒过来变成为它的优点，变坏事为好事，变被动为主动，使它一跃反而成为开创解决桥梁通航能力新路子的一个开路先锋;
古代圣经“旧约全书”中有一个“大海让路”的神奇传说，传说摩西率领希伯来人摆脱埃及人奴役出逃埃及时，海水突然分开两边，为他们让出了一条路。这个传说似乎是绝对不可信的，不过据《夸克》杂志近日报导（见1994、4、13《世界科技译报》），日本九州大学理工学院上野照刚教授领导的一个研究小组，在进行磁场对生物影响的研究中惊奇地发现了一个奇怪的现象，在强磁场作用下，水槽中的水被一分为二，中间留下了一条空隙，把水分成了二半。这一现象启示我们，让“大海让路”不是没有可能的。本专利探讨的降水位水道和降水位水面法只不过是通过建造水工建筑采用机械方法让“大海让路”的一个初步尝试，是十分原始和低级的方法，今后我们应更大胆地去探索让“大海让路”的更高级更先进的方法，争取将来有一天能用人类的力量来实现“摩西的传说”，让大自然更好地为人类服务;