超高水头船闸 本发明属于通航建筑物领域，即船闸。
在已建成的高水头单级、梯级船闸中，输水阀门和阀门段廊道普遍存在空化。气蚀和振动等现象，为此船闸在设计时一般用降低阀门高程、改变廊道体型、通气和快速开门等方式来减免空蚀和振动，但这些措施往往难以同时达到理想统一的指标，如快速开门可减免空蚀，但闸室的出流能量增大，故需缩小阀门尺寸来限制流量，但却又相应地延长了输水的时间，因此一系列交叉制约的因素极大地限制了船闸水头的增高。
本发明的目的是提供一种适应水头高、闸室级数少、输水流量大和管理维修方便以及既能采用快速输水、又能限制出流能量、既能保证输水时间、又能保证运行安全的超高水头船闸。
本发明的目的是这样实现的：一种高水头船闸，包括引航道、闸首、闸室和输水系统；闸首内设有工作闸、阀门、检修闸、阀门及启闭机和辅助设备，其特征在于：
a：超高水头船闸的闸室20是由带闸门的上闸首2与两侧闸墙18以及带闸门组11的下闸首12环绕组成的挡水建筑物；闸门组11是由多道闸门排列组成的，每道闸门的顶部设有胸墙16，尾闸门11b也可不设胸墙，在闸门组关门之后便形成了一个个封闭的闸门井15，在闸门井的底部没有长孔道8，在顶部的闸墙壁上设有溢水孔口24a，闸门组按水梯型式布置，水级的划分是根据船闸的总水头除以闸门的道数来确定的，闸门组中各闸门的启闭均为同步运行，闸门井与闸室的充、泄水同时运行；
b：闸门井输水系统的布置型式为：在闸墙18的底边设置一条长孔道8，孔道的头部与上游引航道1相通，腰部与闸门井底15相通，尾部与下游引航道14相通，在孔道的头部设有进水阀门25，腿部则与溢水孔道24b的尾端相通，并在溢水孔道的中部和底部分别设有排水阀门27，排水阀门按从上至下的开门顺序运行，在长孔道的鹅颈段8b和淹没段8c中分别设有消能井4b，消能井的底面与鱼钩形孔道8a钩尖上的壶咀26相通，在壶咀口边上竖立由导流管63a围成的圆形导流栅63b，导流栅位于消能井之中并与井面的高度相同，消能井的底侧面为转向孔口8d；调压井4a位于淹没段孔道，长孔调压井4e位于排水段孔道，并在长孔调压井中设有分段隔墙17a；
c：闸室输水系统的布置型式为：在两侧闸墙18的底部各设置一条主长廊道6，廊道的头部与上游引航道1相通，腰部与闸底19相通，尾部与下游引航道14相通，在胸部与腿部中分别串联输水主阀门3、9，调压井4a和调压平门7，分支阀门5、10和泄水泄13以及并联的分支廊道22，在分支廊道中分别设置了分支阀门和瓶口21，瓶口燕尾与分流隔墙17b的头部衔接，输水弧门之后均为突扩坑64b的体型，调压井分别位于弧门前后，调压井还可与弧门井4c或平门井4d分别合并成为一个井，其井中的平门或弧门均可辅助主门输水，调压井与廊道呈十字交叉相通，其井底穿过廊道的突出尾段为井坑64a，在井坑和扩坑的表面上均按水流向平铺导流栅63b，并与廊道的壁面平齐，导流栅的厚度和层数随扩坑的加深而增加，在调压井的底口面上平铺导流管63a，泄水池13位于主长廊道的尾部，在泄水池的顶部边壁上设有溢水孔道口24a，并在溢水孔道24b的顶部设有多孔竖井4；
d：船闸的输水方式为：局部的单个阀门采用快速开启，整体的阀门组采用间隙开启；正常输水的程序为：先快速开启两边的主阀门3、9，间隙后再快速或调节开启两边的首支阀门5a、10a，间隙后再调节和快速开启两边的尾支阀门5b、10b；单边和安全输水的程序为：保持单个阀门的快速开启方式，相应地延长阀门组的间隙开启时间；事故关门的处理程序为：按输水的反向程序依次关闭各道阀门；单道阀门的双边输水方式为：变速开启，单边输水方式为：快速开启；
e：船闸的充水主阀门3为偏心点弧形阀门，它是由与双支臂30头部连接的弧形门叶33和尾部连接的支铰轴28组成地扇形状钢结构弧门，弧门面板33a弧线和动、静侧止水32a、32b弧线的圆心点29均在Q点上形成偏心点弧形阀门；弧门的顶止水34是用Z形压板45a将P形橡胶47b贴压在顶板33b上组成，C形橡胶47a镶入Z形压板槽内并用螺丝43固定，C形橡胶的齿口含住P形橡胶的P头，口唇上留有过水孔57；弧门的侧止水32是用L形压板45b将双P形橡胶47c贴压在侧板33c上组成，L压板脚顶住P头32a，双P形橡胶的前一组P头与面板33a平齐，在关门后P头便与衬护垫50紧压而构成静侧止水32b，开门时P头便与衬护逐渐脱离，另一P头的正面粘贴塑料条48,P头背面用胶粘剂51粘接在侧板33c上，这样P头在与边墙衬护49始终紧压后构成了动侧止水32a；
f：船闸的充水支阀门5为底偏线弧形阀门，它是由与双支臂30头部连接的弧形门叶33和尾部连接的支铰轴28组成的扇形状钢结构弧门，弧门静侧止水32b弧线的圆心点29在Q点上，而动侧止水32a弧线和面板33a弧线的圆心点28均在O点上，这样面板下段弧线在向静侧止水弧线收缩交汇于门底后便形成了底偏线61弧形阀门；弧门的顶止水34是由一块橡胶板56的一边粘贴在下内弧板55a顶部和另一边的同一面及向粘贴在面板33a顶部上组成的翻卷止水装置，上内弧板的顶面装有板弹簧60，板弹簧上装有压纹滚轮62，橡胶板的长度为：L=X+M+N，门楣弧线比下内弧板略向弧内突出，这样关门后门楣，双层橡胶板和面板便紧压在一起，即间隙u＜0，开门后则u＞0，若水头反向时则u始终都小于零，并且上内弧55b下内弧和外弧板55c的弧长都相等(注：下内弧板为1/2门叶弧长)，橡胶板的压面为柔软层38b并与面板相贴，反面为光滑耐磨层38a并刻印有网格，橡胶板两边的柔软层比耐磨层略向外宽出：弧门的侧止水32是用两块平压板45d分别将两条P形橡胶47d按前后顺序贴压在侧板33c上组成，靠面板前一组P形橡胶的P头顶面与面板平齐，P头正面与橡胶板的柔软层38b平齐，P头尾断面与顶角P形橡胶47e平齐并粘接，这样关门后P头与衬护垫50紧压构成静侧止水32b，开门时P头与衬护逐渐脱离，后组P形橡胶的P头尾断面与顶角橡胶平齐并粘接，方头和顶角P形橡胶47d、47e的P头均粘贴塑料条48，顶角橡胶在顶板33b上固定，这样P头在与边墙衬护49始终紧压后构成动侧止水32a；弧门的底止水31是用两块平压板45d将L形橡胶47g的腿和脚分别贴压在底板33d和面板33a上组成，L形橡胶腿厚脚薄，其脚与腿的尖角a略小于门叶的尖角a；
g：船闸的泄水主阀门9为单偏心点弧形阀门，它是由与双支臂30头部连接的弧形门叶33各尾部连接的支铰轴28组成的扇形状钢结构弧门，弧门面板33a弧线和侧止水32弧线的圆心点29均在Q点上，形成单偏心点弧形阀门；弧门的顶止水34是由一块平压板45d将P形橡胶47b贴压在面板33a顶部组成，门楣46上面的扩坑64b按竖向铺设导流栅63b；弧门的侧止水32是用平压板将P形橡胶47b贴压在侧板33c上组成，P头的尾断面与顶止水橡胶34用转角橡胶47f呈Y形衔接封闭转角处，并在P头的非迎水面粘贴塑料条48，这样关门后P头迎水面与衬护垫50紧压而止水，开门时塑料条与边墙衬护49紧压而止水。
h：船闸的泄水支阀门10为侧偏线弧形阀门，它是由与双支臂30头部连接的弧形门叶33和尾部连接的支铰轴28组成的扇形状钢结构弧门，门叶两侧的静止水线32b由门顶至门底逐渐向面板33a的中垂线收缩而产生门侧偏斜线58，并同时与衬护偏斜线59对应平行而构成侧偏线弧形阀门；弧门的顶止水34分为静动顶止水结构，静顶止水是用平压板45d将P形橡胶47b贴压在面板33a顶部组成，在关门后P头与门楣46紧压封水，开门后P头与门楣随即脱离；弧门的动顶止水又分为挤压止水和弹压止水，挤压止水是用T形压板45c将P形橡胶47b贴压在门楣下段组成，开门时P头的背面与面板挤压止水，关门时P头的正面与面板转压；弹压止水位于门楣中部，它是用数片重叠的板弹簧60的一头镶入门楣槽内另一边用螺栓43a固定在门楣护板上组成，板弹簧的尾部与面板33a始终紧压面向下弯曲；弧门的侧止水32是用L形压板45b将双P形橡胶47c贴压在侧板33c上组成，双P形橡胶的前一组P头顶面面板33a平齐，P头背面用胶粘剂51粘接在侧板33c上，P头正面粘贴塑料条48，塑料条上薄下厚直到与边墙衬护49面平行，这样P头始终与边墙衬护紧压而构成动侧止水32a，另一P头的尾断面与顶止水橡胶34用转角P形橡胶47f呈Y形衔接封闭转角处，这样在关门后P头与衬护偏斜线59紧压构成静侧止水32b，开门时P头便与衬护逐渐脱离；
i：弧形阀门3、5、9、10的启闭装置是由门叶33顶部连接的吊耳35、与吊耳铰接的吊杆36，与吊杆联接的活动接头40，与活动接头联接的活塞杆41组成，当活塞杆升降时，门叶便围绕水平支铰轴28上、下转动；弧门的启闭机室23设置在闸墙18腰部的挡水墙板42内，吊杆采用皮筒38翻卷封水，皮筒的下口包封吊杆，并用下箍37a固定，皮筒上口包封在挡水墙板内固定的锥形套管39上，并用上箍37b固定，在锥形套管内应预留一段皮筒的M段，锥形套管与皮筒的锥度吻合，皮筒的外层为光滑耐磨层38a内层为柔软层38b，皮筒的长度为：L=X+M+N，皮筒X段内包罩的吊杆部分缠绕或罩上胶带套53，皮筒下口与上口的比值为D/d＞1，且水压越大比值则愈小，皮筒的锥度比值愈大则活塞杆左右摆动的角度a大，大锥度皮筒的上口厚度B要大于下口厚度b，同时皮筒下口为向内翻卷后再包封吊杆或活塞杆上的活动套管54，皮筒上口的断面形状也可为非圆形状；
j：弧形阀门3、5、9、10的止水橡胶47和压板45在门叶33上用螺栓43a固定时，螺栓头用孔帽盖44a罩位，帽盖的四周用点焊固定，用沉头螺钉43b固定时，螺钉头用帽盖片44b盖住，帽盖的四周用胶粘剂51固定，锥端螺钉43c直接固定在带有螺孔52的压板上，其相应的橡胶孔为锥孔，但锥端螺钉只与门叶板顶紧即可；橡胶板上的小孔和锥孔可用电热杆烫铬孔，但定位大孔则禁用烫铬孔和烫扩孔。
由于在船闸的下闸首设置了多道闸门及胸墙，使超高水头被有效地分解为相对较低的水头，因而保证闸门及胸墙能够在较低的水头条件下安全运行。由于在输水系统中加设了竖井，分支廊道和阀门，瓶口，壶咀和泄水池，这样既能保持廊道口的面积，又达到了限流的效果，同时既降低了廊道的流速，又满足了排气消能的要求，使弧门的工作条件得到了极大的改善。由于采用了局部快速开启和整体间隙开启的输水方式，因而既有效地控制了闸室的初始流量又保证了输水的时间。由于采用了偏心点，偏侧线弧形阀门，完善了止水结构，使弧门在开启时止水能与边墙自动脱离，因而避免了止水橡胶的压缩磨损，同时动止水又满足了运行止水的要求，以此减免了门顶，门侧缝隙射流造成的空蚀和振动。由于启闭机降至闸墙的中部，因而节省了吊杆的长度，减轻了弧门的重量，同时又增加了启闭机对弧门的控制能力。超高水头船闸与分散单级船闸，连续梯级船闸和升船机在同样超高水头条件下的定性分析如表1。
下面结合附图和实施例对本发明作出详细的描述：
图1是本发明的总体布置平面示意图。
图2是图1的A-A断面图。
图3是图2的C点延长图。
图4是图1的B-B断面图。
图5是图1的L点示意图。
图6是图5的偏心原理图。
图7是图5的D点放大图。
图8是图5的E-E断面图。
序号 项目 单级船闸梯级船闸 升船机 超高船闸
1 船闸线数 单 单 单 单
2 闸室级数 较少 多 单(少) 单(少)
3 船闸规模 大 大 小 大
4 工作水头 较高 很高 超高
5 过坝时间 长 很长 短 较长
6 船舶周转 较快 慢 快 较快
7 通过能力 大 较小 小 大
8 管理范围 分散 分散 集中 集中
9 通航保证率 高 低 低 高
10 技术难度 较大 很大 极大 大
11 故障 少 多 很多 较多
12 安装检修 较简单 复杂 极复杂 较复杂
13 船闸管理 较复杂 极复杂 很复杂 较复杂
14 动力消耗 多 很多 少 较多
15 营运费用 较高 高 很高 较低
16 投资费用 很大 巨大 巨大 较大
图9是图5的局部放大示意图。
图10是图9的另一实施例。
图11是图1的M点示意图。
图12是图11的F点放大图。
图13是图11的G点放大图。
图14是图1的N点示意图。
图15是图14的H点放大图。
图16是图15的J-J断面图。
图17是图1的P点示意图。
图18是图17的K向面图。
图19是图17的R点放大图。
图中，1、上游引航道，2、上闸首，3、充水主阀门，4、竖井，4a、调压井，4b、消能井，4c、弧门井，4d、平门井，4e、长孔调压井，5a、充水首支阀门，5b、充水尾支阀门，6、主长廊道，7、调压平门，8、长孔道，8a、鱼钩形孔道，8b、鹅颈段孔道，8c淹没段孔道，8d、转向孔口，9、泄水主阀门，10a、泄水首支阀门，10b、泄水尾支阀门，11a、下闸首首闸门，11b、下闸首尾闸门，12、下闸首，13、泄水池，14、下游引航道，15、闸门井，16、胸墙，17a、分段隔墙，17b、竖隔墙，18、闸墙，19、闸底，20、闸室，21、瓶口，22、分支廊道，23、启闭机室，24、溢水孔，24a溢水孔口，溢水孔道，b25、进水阀门，26、壶嘴，27、排水阀门，28、支铰轴，29、偏心点，30、支臂，31、底止水，32、侧止水，32a、动侧止水，32b、静侧止水，33、门叶，33a、门叶面板，33b、门叶顶板，33c、门叶侧板，33d、门叶底板，34、顶止水，35、吊耳，36、吊杆，37a、下箍，37b、上箍，38、皮筒，38a、耐磨层，38b、柔软层，39、锥形套管，40、活动接头，41、活塞杆，42、隔水墙板，43a、螺栓，43b、螺钉，43c、锥端螺钉，44a、孔帽盖，44b、帽盖片，45a、Z形压板，45b、L形压板，45c、T形压板，45d、平压板，46、门楣，47a、C形橡胶，47b、圆头P形橡胶，47c、双P形橡胶，47d、方头P形橡胶，47e、顶角P形橡胶，47f、转角P形橡胶，47g、L形橡胶，48、塑料条，49、边墙衬护，50、衬护垫，51、胶粘剂线，52、螺孔，53、胶带套，54、活动套管，55a、下内弧板，55b、上内弧板，55c、外弧板，56、橡胶板，57、过水孔，58、门侧偏斜线，59、衬护偏斜线，60、板弹簧，61、底偏线，62、压纹滚轮，63a、导流管，63b、导流栅，64a、井坑，64b、扩坑，O、支铰轴心点，Q、圆心点，b、厚度或压缩量，u、间隙，L、长度，X、翻卷段，M、过渡段，N、固定段。
超高水头船闸是由引航道、闸首、闸室和输水系统四个基本部分及相应的设备组成。其中闸室20是由带闸门的上门首与两侧闸墙18以及带闸门组11的下闸首12环绕组成的挡水建筑物。
下闸首的闸门组是由多道闸门按顺序排列组成，每道闸门的顶部均设有胸墙18，尾闸门11b也可不设胸墙。在闸门组关门之后便形成了一个个封闭的闸门井15，在闸门井的底部设有长孔道8，在顶部的闸墙壁上设有溢水孔24孔口，在长孔道中设有进水、排水阀门25、27。闸门井随闸室的充水面开启进水阀门25同时充水，但其水面上升的速度始终要略小于闸室水面上升的速度，在闸门井的水位达到溢水孔时，便关闭进水阀门，此时多余的充水便从溢水孔道口排出。同样闸门井随闸室的泄水而开启泄水阀门27同时泄水，但其水位下降的速度也始终略小于闸室水位下降的速度，在闸门井与闸室下游引航道14的水位基本平齐后，同步开启下闸首的各道闸门，同样各道闸门的关闭也是同步运行，这样多道闸门与单道闸门相比其启闭运行的时间是完全相同的。
闸门组的各道门按水梯型式布置，水级的划分是按船闸总水头的高度除以闸门的道数来确定，首闸门11a及胸墙16为全水头的高度，其余各道闸门及胸墙的高度依次递减，这样船闸的总水头虽高但被各个闸门所分解后，单个闸门及胸墙的水头压力就成倍地降低了，所以下闸首的闸门组的布置是一个非常实用和安全的方案。
闸门井输水系统的布置型式为：在闸墙18的底边设置一条长孔道8，孔道的头部与上游引航道1相通，腰部与闸门井底15相通，尾部与下游引航道14相通，在孔道的头部设有进水阀门25，腿部则与溢水孔道24b的尾端相通，并在溢水孔道的中部和底部分别设有排水阀门27，排水阀门按从上至下的开门顺序运行，在长孔道的鹅颈段8b和淹没段8c中分别设有消能井4b，消能井的底面与鱼钩形孔道8a钩尖上的壶咀26相通，在壶咀口边上竖立由导流管63a围成的圆形导流栅63b，导流栅位于消能井之中并与井面的高度相同，消能井的底侧面为转向孔口8d；调压井4a位于淹没段孔道，长孔调压井4e位于排水段孔道，并在长孔调压井中设有分段隔墙17a；消能运行：由于进水阀门设在上游，在阀门开启时，长孔道鹅领段内有一大段为空气，因此初始水流可视为从渠流进入管流的衔接流动过程。
在加设了消能井之后，高速水流或挟带空气的射流在经过鱼钩段孔道调顺之后，便涌向壶咀口，并垂直向上喷出，从壶咀口喷出的水流在导流管的大致约束下，水柱外围的弱射流便会通过导流管之间缝隙涌向井壁，然而在重力作用下，便很快顺着井壁流向井底；水柱中心的强射流在达到一定高度后，由于边沿的射流逐层脱离，并且自身的惯性能量也逐渐减弱，因此在重力的作用下，也最终沿着导流管的缝隙而涌向井壁。并随即流进转向孔口。
在水流喷射的过程中，挟带大量空气的水流也顺势把其中的空气排射出去。在水流进入淹没段的消能井时，由于转向孔口比壶嘴口的面积要大，所以淹没段孔道的流速因过水面积增大而减小，因水流在消能井中耗能而减小，这样淹没段孔道就开成了流量大而流速小的理想流态，而这种流态既满足了孔道的水流条件，也满足了闸门井的充水要求。
调压运行
长孔调压井主要设在泄水段孔道，由于排水阀门设在溢水孔道的中部和底部，所以开门前孔道内仍有一大段为空气，当挟气水流经过长孔调压井时，一部分水流被导流栅所约束而继续保持管流的形式，而另一部分水流则穿过顶面的导流管缝隙而在井内形成渠流的形式，所以在调压段内的水流具有半管流和半渠流的双重流态，并且水流进入调压段后，由于水体四周扩胀而使流速减缓，同时也增加了孔道的压力，这样就有利于将挟气水流中的大量空气从敞开的井中排出。
闸室输水系统的布置型式为：在两侧闸墙18的底部各设置一条主长廊道6，廊道的头部与上游引航道1相通，腰部与闸底19相通，尾部与下游引航道14相通，在胸部与腿部中分别串联输水主阀门3、9，调压井4a和调压平门7，分支阀门5、10和泄水泄13以及并联的分支廊道22，在分支廊道中分别设置了分支阀门和瓶口21，瓶口燕尾与分流隔墙17b的头部衔接，输水弧门之后均为突扩坑64b的体型，调压井分别位于弧门前后，调压井还可与弧门井4c或平门井4d分别合并成为一个井，其井中的平门或弧门均可辅助主门输水，调压井与廊道呈十字交叉相通，其井底穿过廊道的突出尾段为井坑64a，在井坑和扩坑的表面上均按水流向平铺导流栅63b，并与廊道的壁面平齐，导流栅的厚度和层数随扩坑的加深而增加，在调压井的底口面上平铺导流管63a，泄水池13位于主长廊道的尾部，在泄水池的顶部边壁上设有溢水孔道口24a，并在溢水孔道24b的顶部设有多孔竖井4；
船闸运行与灌水过程：一、同步开启下闸首12的闸门组11，船舶由下游引航道14进入闸室20内系缆。二、同步关闭闸门组。三、同步快速开启两边的充水主阀门3，上游1的水流即刻进入主长廊道6并与竖井4中的水体一起经过主阀门流入门后竖井，再经瓶口21减流和隔墙17a分流后进入主廊道流入闸底19，此时主门前的竖井水位急剧下降，门后竖井的水位迅速上升，闸室的水位逐渐上升。四、间隙一段时间待闸室的水位达到一定厚度后，同步快速开启两边的首支阀门，水流经首支阀门5a瓶口和隔墙由分支廊道22转入主长廊道流入闸底，此时竖井的位急剧下降，闸室的水位上升迅速。五、间隙待闸室的水位上升到相应的高度后，同步调节开启两边的尾支阀门5b，水流经尾支阀门，分支廊道转入主长廊道流入闸底，此时闸室的水位迅速上升，其上升的速度可超过5m/s若大型船闸其输水量将会超过1000m
3/s。六、当闸室与上游的水位相差几米时，关闭尾、首支阀门以降低超灌的水头。七、待闸室与上游的水位平齐后开启上闸首闸门2，船舶由闸室驶入上游引航道1。
船闸运行与泄水过程：一、船舶由上游引航道进入闸室内系缆，关闭上闸首闸门。二、同步快速开启两边的泄水主阀门9，闸室的水流进入主长廊道和竖井的水体一起经过主阀门和竖井，再经过呈半开的首支阀门10a流进泄水池13，此时闸室的水位逐渐下降，主阀门前竖井的水位急剧下降，泄水池的水位迅速上升。三、间隙、待泄水池的水位到达溢水孔口24时，同步调节开启两边的首支阀门10a，主长廊道的水流量增大，泄水池的水体经溢水孔道排入下游14，此时闸室的水位下降迅速。四、间隙，待闸室与泄水池的水位接近时，同步快速开启两边的尾支阀门10b，泄水池的水体经尾支阀门、主长廊道排入下游，此时闸室和泄水池的水位迅速下降。五、待闸室与下游的水位相差几米时，关闭首支阀门以降低超泄水头，六、同步开启下闸首闸门组，船舶由闸室驶下游引航道。
根据船闸运行和输水过程，其输水方式主要归纳为：局部的单个阀门采用快速开启，、支门工作条件较好时则采用调节开启，整体的阀门组采用间隙开启。正常输水的程序为：先快速开启两边的主阀门3、9、间隙后再快速或调节开启两边的首支阀门5a、10a、间隙后再调节或快速开启两边的尾支阀门5b、10b。
单边和安全输水的方式为：保持单个阀门的快速开启方式，相应地延长阀门组的间隙开启时间，例如：快速开启主阀门后，若分支阀门不再开启，也能完成输水的全过程，但输水时间会相当长，故对于阀门间隙开启的时间并不要求那么严格准确，所以容易控制和掌握。
事故关门的处理程序为：按输水反向程序依次关闭各道阀门。
单道阀门的双边输水方式为：变速开启(即先快后慢)，单边输水方式为：快速开启。
输水条件：输水阀门的工作条件随着水头的增高而趋向恶化，目前改善阀门工作条件最有效的措施就是增加阀门的负压力，其“常用”的措施主要有：一、降低阀门段廊道高程，因为阀门的淹没水深越大，则门后压力的增加就越多，但当水头超高后，要求的淹没水深大多，故由于受到工程条件等限制难以满足。二、采用快速开门对提高门后压力有效，由于快速开门(tv=1min)缩短了低压区历时，降低了压力脉动，因而改善了工作条件，但对于高水头、大流量而言快速开门很难满足闸室的停泊条件。三、缩小廊道口面积主要是为快速开门创造条件，但当水头超高后，需要缩小的尺寸太多面影响输水时间。四、采用门楣和门后通气对减免门顶空化和减弱门底空化有利，但当阀门的淹没水深太多时，难以满足理想和稳定的通气量，若增加和扩大掺气孔则会引起闸室的水流乱和阀门系统过大的振动和脉动。五、改变阀门后的廊道体型、即采用顶扩、底扩和全扩体型对门后有增压的效果，但大多体型目前还在试验阶段，并且在理论上的结论还比较模糊。六、采用正向弧形阀门较反向弧形阀门提高门后压力，因为正弧门比反弧门的淹没水深要小，且泄流较顺，门底的切割作用小，门支臂为受压结构故受力单纯，而且支臂，支铰连接和埋件的结构易于处理等，但正弧门要有足够的淹没水深，并能够绝对地保证空气不会从门井卷入廊道时才能采用。
综合上述的门后增压措施、各有优劣，在船闸水头相应较低时这些措施对门后增压有显著的效果，但当水头超高后即使全部合并起来使用也不能完全满足阀门的工作条件和船闸的综合指标，所以超高水头船闸还必须采用以下的“双调”措施：
1、保持相应的廊道断面面积，因为在水头超高后若廊道口的面积过小，虽对满足其它条件有利，但影响了船闸的输水时间，并且只有保持一定的廊道口面积，才有降低廊道流速的条件。
2、设置收缩瓶口。因为在水头超高后，在输水的初期到中期，廊道内的流速极高而且壁面的磨蚀也会加重，若采用瓶口减流，则能够将最高流速从廊道转移到瓶口段，以便廊道的压力提高。
3、采用分支廊道和分支阀门。当廊道的流速降低后，流量也必然减少而影响输水时间，采用分支廊道和阀门则可以便廊道的流量按要求增加，而不使流速增加过大。
4、降低廊道高程，即较大幅度地降低廊道高程，并保持阀门相应的高程对于增加的工程量并不大，但对廊道的增压极有利，廊道高程的降低一般按廊道段流速越高降低高程越大的要求选用。
5、改变廊道体型，主要是阀门段的廊道体型。根据廊道口面积越小，其淹没水深越大的原则，阀门段廊道口保持较大的过水面积，阀门才能保持相应的高程，若阀门前后廊道口的面积增大后，其阀门的尺寸不一定要随之增大，但当阀门尺寸过小时，则会形成门前和门后的突收和突扩体型，而这种体型容易发生空化，所以在突收和突扩的扩坑上面都应铺设导流栅以限制体型，并与廊道壁面平顺，以此便形成了似扩非扩的约束体型，这样既保证了主流的顺畅，又防止了跌坎空化，同时还满足了门后的增压。
6、设置调压井，可以调节廊道的压力，但调压井应有足够的淹没水深。位于弧门前的调压可以降压运行，位于弧门后的调压井则可以增压运行。若加设瓶口或分支阀门后则调压就更方便。但调压井的底口面应加设导流管，以限制井水位的下降幅度过大同时在井坑上面应铺设导流栅，以满足调压井的进、泄水口的水流更为平顺和均匀。
7、增设泄水池，因为泄水池有利于船闸充、泄水时间的平衡，由于在泄水时，廊道和阀门的增压有赖于闸室水位的下降，所以泄水时间自然比充水时间相对延长，而泄水池的加设则使泄水条件比充水时更优越，因为泄水池远比闸室水位上升的速度要快得多，同时泄水池的平压水位也极大改善了廊道和首支阀门的水流条件。
从上述“双调”的措施中可以看出，输水系统经过重新调整后对局部而言：弧门前的井压(注“井压”指水头高度加上淹没水深高度的总水压力)虽与水头的压力相同，但开门后井压急剧下降并且水压在门前的分布也比较均匀。其二，门后井压虽与弧门高程有关，但只要淹没水深足够，加上有开缝率(注：“开缝率”指导流管或栅条的等距缝隙面积与总面积的百分比)较大的导流管所限制，所以开门时井水位的下降甚微，并随着开度的增大井压的上升较稳定，因而对调整门后压力的总平衡具有促进作用；如降低压力脉动等。其三，门后采用突扩体型(包括侧扩)，即可大幅度地增加扩值(注：“扩值”指弧门面积比廊道过水面积的扩散比值)，并用开缝率适中的导流栅护面，所以门后压力会因此而分布均匀。简之、弧门的压力变化特征可以概括为：“门前井压剧减且均匀，门后井压逐增且稳定，扩值很大且均匀”。
就整体而言：对于超高水头、超大流量，在又增加了分支廊道和瓶口之后，不但可以有效地控制廊道内的超大流量和保证相应地输水时间，并且还能满足闸室的停泊条件。
调压过程：根据阀门段布置及增、减压条件，位于弧门前的井压虽与上游的水压相同，而与下游的压差极大，因而开门时，井内的水体首先向下游补给，致使井水位急剧下降，其下降的高度可超过总水头的3/5甚至更多，所以单凭门前的降压就足以大大地改善阀门段的水流条件。
调压井水位下降的幅度，与调压井的进水口与调压平门的尺寸和泄水口与弧门的尺寸比值等有关，即平门尺寸越小(注：一般指开度越小)，或弧门开度越大、或开门速度越慢，或保持局部开启的时间越长，或井底口导流管的开缝率越大则井水位下降的幅度就越大，反之。所以调压井只要设计合理，其井水位下降的幅度是完全可以控制的。
然而门前的降压虽然可观，但在开门初始或小开度时门前的降压并不大，因而仍有产生空化的条件。故在门后采用突扩体型，并用导流栅护面后，门后的扩值虽增大、但压力分布较均匀，这样就有利于防止小开度时的空化。同时开度扩大后，由于门前的降压随之增大，所以门后压力的上升也就很快了，并且门前的降压和门后的增压又是同时进行的，因而阀门在达到一定开度之后(注：不是大开度更不是全开)，阀门前后的压差便会在较短的时间内提前达到相应的平衡，而这种平衡对于改善阀门段的水流条件具有巨大的作用。
在门后设置调压井之后，弧门便形成了“门前井压剧减，门后井压稳增”的压力分布，这样开门时不但便门后压力的上升加快，而且压力上升更趋稳定。同时弧门前后均设调压井，也极有利于改善弧门的抗振条件：即小开度时，门前井压虽下降不大，但流量较小，所以门叶承压面虽大，但脉动压力较小；大开度时，虽流量增大，但门前井压下降极大，且前后压差缩小，所以门叶承压面虽小，但脉动压力仍然增加不大，故此增强了弧门的抗振能力。
设置分支廊道和瓶口之后，由于门前井压本来就下降很快，或门后增压已经很多，同时再加上瓶口的限流；或壅水，因而开门后门前井压的下降就更快，或门后的增压就更多。所以无论瓶口加设在门前或门后，水流压差的缩小时间都会很短。
实际上用调压平门或分支弧门也可代替瓶口的作用，并且还可省去分支廊道，即将平门或支门保持到与瓶口过流量相应的开度，然后开启主门，其水流状态与上述的结果也是相似的。
根据运行过程看出，串联在同一廊道中的主、支弧门谁先开启其结果都是大同小异，并且即使再串联几道支门其结果仍然相同，但从整体上来看，支门越多则分担总水头的动水压力就越小，即单道弧门的动水压力越小。
输水阀门：当船闸的水头超高后，一般形式的止水结构已难以道应高水头的运行要求，易于损坏而造成止水早期失效，同时阀门的门顶和门侧的缝隙射流也是造成空蚀和激振的重要因素，因此在廊道无门槽的情况下布置弧门特别是正向弧门的止水结构较为困难，但合理完善的止水结构不但有利于阀门的消蚀减振，同时也是输水安全的关键因素。
船闸的输水阀门主要为偏心点弧形阀门，它与目前已在使用的偏心铰弧形阀门具有完全相同的作用，即弧门在开启时都能使门侧止水32b与边墙自动脱离，而不损伤止水结构，但偏心铰弧门配有C和O两个铰心点，当弧门开启时活塞杆41首先将O铰点提升到Q点，即O点绕C点旋转到Q点，然后再由另一活塞杆在r点将Orf扇形提升转动到QRr的位置，而使门侧止水与边墙自动脱离。
偏心点弧形阀门只有一个铰心O，但门侧弧线32b的心点并不在O点而是直接取在Q点上、Q点的确定是在of线段上取g点，g点与f点的距离越大则O点与Q点的偏距越远，再以or线为半径(og线也可)分别在r点和g点上画短弧交于Q点，即取为偏心点，再以Q点为圆心以or为半径画弧与or和og两线相交即构成ogr扇形，门楣及顶上的内弧板55弧线的圆心点用O和Q两点均可，但O和Q两点存在差别。
偏心点弧门转动时仍以O为支铰轴心，用活塞杆在r点提升，使org扇形转动到OFG的位置，同样也能使门侧止水与边墙脱离。但由于偏心弧门只用了一个铰心O便同时起到了两个铰心O和Q的作用，因而支铰结构与普通弧门毫无差别，所以它均能适用于所有的弧形阀门，而偏心铰弧门由于受到两个铰心的限制，所以只限于较小型的正向弧形阀门。
船闸的充水主阀门3为偏心点弧形阀门，它是由与双支臂30头部连接的弧形门叶33和尾部连接的支铰轴28组成的扇形状钢结构弧门。弧门面板33a弧线和动、静侧止水32a、32b弧线的圆心点29均在Q点上形成偏心点弧形阀门。弧门的顶止水34是用Z形压板45a将P形橡胶47b贴压在顶板33b上组成，C形橡胶47a镶入Z形压板的槽内并用螺丝43b固定，C形橡胶的齿口含住P形橡胶的P头，口唇上留有过水孔57。一般弧门的顶止水仅用P形橡胶，但在高速水流的冲击下P头极易产生撕裂，断裂和变形翻卷失效，而采用C形橡胶护住P头则可极大地减小水冲压力，由于C形橡胶具有柔软性，C口唇上留有过水孔，所以不会影响P头的止水。弧门的侧止水32是用L形压扳45b将双P形橡胶47c贴压在侧扳33c上组成，L压扳脚顶住P头32a，双P形橡胶的前一组P头与在扳33a平齐在关门后P头便与衬护垫50紧压构成静侧止水32b，开门时P头便与衬护逐渐脱离。另一P头的正面粘贴塑料条48，P头的背面用胶粘剂51粘接在侧板33c上，这样P头在与边墙衬护49始终紧压后构成动侧止水32a。
弧门的边侧止水在水头相对较低时，用橡胶压缩止水，基本上可以满足止水要求，但当水头超高后，则需要很大的太缩量才能满足压缩运行的止水要求，但过大的压缩量会造成橡胶与衬护的严重磨损而出现早期失效，所以弧门关门后的静侧止水和开门时的动侧止水应当分开设置，即静侧止水用橡胶最佳，而动侧止水用带塑料条的橡胶最好，因为塑料条(如聚四氟乙烯)的摩擦系数极小，这样布置其一可以减小橡胶和衬护的磨损，其二可以减少启闭力，其三动侧止水的紧压缩运行极有利于减小弧门的侧向振动。
船闸的泄水主阀门9为单偏心点弧形闸门，它是由与双支臂30头部连接的弧形门叶33a和尾部连接的支铰轴28组成的扇形状钢结构弧门。弧门面扳33a和侧止水32弧线的圆心点29均在Q点上，而形成单偏心点弧形阀门。弧门的顶止水34是由一块平压扳45d将P形橡胶47b贴压在面板33a顶部组成，门楣46上面的扩坑64b按竖向铺设导流栅63b，这样便可减免门顶空化。弧门的侧止水32是用平压板将P形橡胶47b贴压在侧板33c上组成，P头的尾断面与顶止水橡胶34用转角橡胶47f呈Y形衔接封闭转角处，并在P头的非迎水面粘贴塑料条48，这样关门后P头的迎水面便与衬护50紧压而呈静止水，开门时塑料条则与边墙衬护49紧压而呈动止水。
船闸的泄水支阀门10为侧偏线弧形阀门，它是由与双支臂30头部连接的弧形门叶33和尾部连接的支铰轴28组成的扇形状钢结构弧门，门叶两侧的静止水线32b由门顶至门底逐渐向面板33a的中垂线收缩而产生门侧偏斜线58，并同时与衬护偏斜线59对应平行而构成侧偏线弧形阀门，弧门的顶止水34分为静，动顶止水是用平压板45d将P形橡胶47b贴压在面板33a的顶部组成，这样止水结构是一船弧门最常用的顶水水结构，在关门后P形橡胶的P头与门楣46紧压而止水，开门后P头随即与门楣脱离。弧门的动顶止水又分为挤压止水和弹压止水，挤压止水是用T形压板45c将P形橡胶47b贴压在门楣下段组成，其P头正面与面板33a呈轻压状态，在开门时P头正面随摩擦拉力和水压推力而翻卷但随即被T形压板的T脚挡住了P头而构成了翻挤压缩的动顶止水，在关门时P头便随面板的摩擦拉力而翻回复原。因此P头的压缩磨损主要是在开门时出现，另外P无论在弧门关闭时或半开时均具有静顶止水的效果。弹压止水位于门楣中段，它是用数片重叠的板弹簧60的一端镶入门楣槽内，另一边用螺栓43a固定在门楣板上组成，板弹簧的尾部与面板33始终紧压而向下弯曲。布置弹压止水主要是减小水压对挤压止水过大的压缩磨损，因为在无水压时P头背在与面板的压缩摩擦力并不是很大，其原因是P颈段可向后伸展，但当水压很大时P头颈段被T形压板的负压所吸贴，所以使P头背面的压缩磨损加重。而板弹簧由于增加了T形压板的水压力，故挤压止水的压缩磨损极小。弧门的侧止水32是用L形压板45b将双P形橡胶47c贴压在侧板33c上组成，L压板脚顶住P头32a，与面板33a平齐的一组P头其背面用胶粘剂51粘接在侧板33c上，P头的正面粘贴塑料条48、塑料条上薄下厚并与边墙衬护49面平行，这样P头始终与边墙衬护紧压而构成动侧止水32a，另一P头的尾断面与转角P形橡胶47f和顶止水橡胶34在门顶转角处呈Y形衔接封闭，这样关门后P头与衬护偏斜线59紧压构成静侧止水32b，开门时P头与衬护逐渐脱离。
船闸的充水支阀门5为底偏线弧形阀门，它是由与双支臂30头部连接的弧形门叶33和尾部连接的支铰轴28组成的扇形状钢结构弧门。弧门静侧止水32b弧线的圆心点29在Q点上，而动侧止水32和面板弧线33a的圆心点28均在O点上，这样面板下段弧线在向静侧止水弧线收缩交汇于门底之后而形成底偏线61弧形阀门。弧门的顶止水34是由一块橡胶板56的一边粘贴在下内弧板55a顶部上和另一边的同一面反向粘贴在面板33a顶部上组成的翻卷止水装置。正是下内弧板的顶面装有板弹簧60，板弹簧上装有压纹滚轮62，橡胶板的长度为：L=X+M+N，门楣弧线比下内弧板略向弧内突出，这样关门后门楣，双层橡胶板和面板便紧压在一起，即间隙u＜o，开门后则u＞o为底偏线弧形阀门若水头反向时则u始终都小于零，并且上内弧55b，下内弧和外弧55c板的弧长都相等(注：下内弧板为1/2门叶弧长)，橡胶扳的正面为柔软层38b并与面板相贴，反面为光滑耐磨层38a并刻印有网格，橡胶板两边的柔软层比耐磨层略向外宽出。弧门的侧止水32是用两块平压板45d分别将两条P形橡胶47d按前后顺序贴压在侧板33c上组成，与面板平齐的一组P形橡胶的P头正面与橡胶板的柔软层平齐，P头尾断面与顶角橡胶47e平齐并粘接，这样关门后P头与衬护垫50紧压构成静侧止水32b、开门时P头与衬护垫逐渐脱离。后组P形橡胶的P头尾断面与顶橡胶平齐并粘接，方头和顶角橡胶47d、47e的P头均粘贴塑料条48，顶角橡胶在顶板33b上固定，这样P头在与边墙衬护49始终紧压后构成动侧止水32a。弧门的底止水31是用两块平压板45d将L形橡胶47g的腿和脚分别贴压在门叶底板33d和面板33上组成，L形橡胶腿厚脚薄，其腿与脚的夹角a略小于门叶的夹角d。反弧门的底止水一般采用平板橡板贴压在门叶底板上并向外伸出10mm左右以利压缩止水，当弧门在小开度时，胶皮与底坎之间的缝隙射流容易造成弯矩作用而使橡皮拉长变为L形，同时在关门时受摩阻力而使橡皮拖拉而弯曲成L形，因此直接采用L形橡胶则L脚可使受弯曲的脚随时弹回，因而提高了橡胶耐水流冲击的强度，由于L脚和压板贴压在已经收缩的底偏线面板上，所以不会碰撞门楣。
弧形阀门3、5、9、10的启闭装置是由与门叶33顶部连接的吊耳35与吊耳铰接的吊杆36与吊杆联接的活动接头40，与活动接头联接的活塞杆41组成。当活塞杆升降时，门叶便围绕水平支铰轴28上、下转动。弧门的启闭机室23设置在闸墙18腰部的挡水墙板42内，吊杆采用皮筒38翻卷封水，皮筒下口包封吊杆，并用下箍37a固定，皮筒上口包封在挡水墙板内固定的锥形套管39上，并用上箍37b固定，在锥形套管内预留一段皮筒的M段，锥形套管与皮筒的锥度吻合，皮筒的外层为光滑耐磨层38a，内层为柔软层38b，皮筒的长度为：L=X+M+N，其中X为翻卷段，等于吊杆升降高度的1/2,M为过渡段，N为固定段。皮筒X段内包罩的吊杆部分应缠绕和套入胶带套53，皮筒下口与上口的比值为：D/d＞1、且水压越大比值越小，皮筒的锥度比值越大则活塞杆左右摆动的角度a就越大，大锥度皮筒的上口厚度B要大于下口厚度b，同时皮筒下口为向内翻卷后再包封吊杆或活塞杆上的活动套管54，皮筒上口的断面形状也可为非圆形状。船闸的启闭机室一般设在闸面，但当水头增加后那么吊杆也随之加长，同时随着阀门高程的降低也要加长，这样两头加长便形成了超长吊杆，吊杆加长后其杆径也必然增加，那么吊杆加上阀门其总重量也就增大了，最后促使启闭机的容量增大，例如三峡船闸的3号闸首阀门其吊杆的长度近80m若采用皮筒封水至少可以减掉30m长的吊杆，甚至更多。皮筒止水若u＜o时则可耐几百米的深水压力，并且承受运行振动的条件较好。由于启闭机的故障率较多，所以启闭机室需有相应的检修空间和通道，并设置活动接头，以方便随时拆装。
弧形阀门3、5、9、10的止水橡胶47和压板45在门叶33上用螺栓43a固定时，螺栓头用孔帽盖44a罩住，帽盖的四周用点焊固定，用沉头螺钉43b固定时，螺钉头用帽盖片44b盖住，帽盖用胶粘剂51固定，锥端螺钉43c直接固定在带有螺孔52的压板上，其相应的橡胶孔为锥孔，但锥端螺钉只与门叶板顶紧好可，以保持压板与橡胶板在门叶上的双面的平行和止水橡胶的贴压均匀，橡胶板上的小孔和锥孔可用电热杆烫烙孔，但定位大孔则禁用烫烙孔和烫扩孔。
船闸的水头若小于5米时为低水头船闸，在5-15米时属于中水头船闸，在大于15米时属于高水头船闸，当超过40米的“临界水头”时，则属于超高水头船闸，但目前的船闸其水头一般在达到30米左右时，闸室便进行分级，构成连续的梯级船闸或带中间水渠的分散单级船闸。
而超高水头船闸在超过“临界水头”后则不需进行闸室的分级，但船闸若有省水要求或水头特超高时，闸室则可以进行有限地分级，这样既可以节省投资，又可满足船舶快速过坝的指标。所以超高水船闸特别适用于高坝的通航，其大型船闸的水头可超过80米以上，小型船闸的水头可超过120米以上，若以三峡五级船闸为例与同规模的单级和分散二级的超高水头船闸相比，按单向上行过坝，每通过一次船舶其综合指标如表2所示：
过闸用水单级船闸按双向过闸率的1.8除算，(18)指平均速度。
由于三峡五级船闸的中间级闸室在双边输水时空化数较低，单边输水时会发生空化，并且至今尚无改进的有效措施，但若采用超高水头船闸中的局部输水布置方式可解决空
序号 项目 单位 五级船闸 二超高船闸 单超高船闸
1 船闸线数 线 双 双 单
2 闸室级数 级 5 2 1
3 闸室有效尺寸 m2 280×34 280×34 120×18
4 闸室水面尺寸 m2 10438 10000 2340
5 总水头 m 113 113 113
6 单级水头 m 22.6 56.5 113
7 工作水头 m 45.2 56.5 113
8 阀门水深 m 26 26 26
9 廊道水深 m 26 28 30
10 吊杆长度 m 78 38 38
11 闸门道数 道 6 6 4
12 闸门启闭 次 12 4 2
13 船舶系缆 次 5 2 1
14 阀门道数 道 6 8 6
15 输水次数 次 6 4 3
16 最大输水量 m3/s 634 1000 300
17 过闸用水 万m3 23.6 31.5 13.56
18 升降速度 m/min 2.17 2.7 4
19 输水时间 min 10.42 21 28
20 过坝进间 h 3 2 0.85
化问题，例如在正弧门前设竖井，或反弧门前竖井和导流栅等，便可提高空化数，并使工作水头提高到49.5米，以利减小补水厚度和更加方便地运行，所以超高水头船闸也适用于相对较低的高水头单级或梯级船闸。
超高水头船闸的闸门井和闸室的输水系统可适用于中、高坝电站的导流，泄流和排沙孔道，特别是在孔道较短时，也能有益地布置消能系统，若消能井按阶梯形式布置，则水流消能可按要求达到90％以上。
超高水头船闸的输水阀门，即偏心点，侧偏线弧形阀门，可代替偏心铰弧形阀门，并适用于高坝电站的中孔，底孔泄流阀门和排沙阀门。
由于连续船闸的过闸管理复杂，过坝时间太长，工程量巨大，并且通航保证率低，可靠度差，故障多，所以自七十年代以来除多瑙河的《铁门双线连续二级船闸》建成后，国外未见再兴建的连续梯级船闸，并且未来规划中的船闸，则重点研究的是设中间水渠的船闸，然而由于空化、气蚀、振动和水锤等船闸水力学问题难以解决，所以船闸基本上还是限制在“临界水头”以内，而超高水头船闸以其简单、系统的输水理论，解决了高水头的消能，排气和控制输水流量等关键性技术问题，使船闸的适应水头具有突破性的提高。