JPH0420042B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業の利用分野） 本発明は、袋状起伏堰の半自動制御装置に関す
るものである。

（従来技術） 河川を横断して設置した布引ゴム製等の袋状の
堰体内に、水または空気を注入して起立させ、ま
たは、これを排出して倒伏させる、いわゆる袋状
起伏堰は、構造が簡単で、塗装を要せず、また、
動力がなくても、容易に倒伏せしめられるため、
予備電源の必要がないので、近来、鋼製の水門に
かわつて広く用いられている。

しかしながら、従来の製品は、堰体上流の水位
を調節出来ないので、倒伏に至らない小洪水時に
おいて浸水の被害をもたらし、また、水位の変化
に従つて、絶えず取水門の開度を調節する必要が
あり、なお倒伏時においては、不要の貯水が一気
に放水されるので下流域に人為的な災害をもたら
す虞れがあつた。さらに、導水樋管により洪水を
堤内側に導き、浮体により弁を作動せしめる方法
であるので、導水樋管の設置が必要であり、また
機械的方法にともなう故障の心配がある等の問題
があつた。

（発明の目的） したがつて、この発明は、水位調節が可能で、
水位の検知を堤外側で行う事により導水樋管が不
要であり、しかも一切の機械的方法によらない方
法により制御する、さらに便利な制御装置を提供
しようとするものである。

（発明の構成） 前記目的を達成するために本発明の制御装置は
河川を横切る方向に設置されるアウターチユーブ
４とインナーチユーブ５とからなる堰体１と、堰
体上流河川に開口し、堰体下流河川にサイフオン
１０を介して開口する流水路を形成する制御装置
室３とからなり、前記制御装置室３は、過給気防
止槽１１と、排気槽１２と、制御槽１３と、逆流
防止槽１４と、給水槽１５を包含し、前記過給気
防止槽１１および排気槽１２は、インナーチユー
ブ５に送気する装置と連通し、排気槽１２は堰体
下流河川に開口する非常サイフオン３２ａと接続
し、かつ放気管２９を介して大気に通じ、排気槽
１２と給水槽１５は逆流防止槽１４と送水管３１
を介して連通し、導気管１９を介して大気に通ず
る制御槽１３と、給水槽１５とは給気管２２によ
り連通し、アウターチユーブ４と連通するサイフ
オン１０の頂部に接続されたブレーカ２４の他端
の鋸状開口部２４ａが給水槽１５内に開口し、給
水槽１５内が導水管２５を介して、制御装置室３
内の流水中に連通したことを特徴とする。

（実施例） 本発明は、袋状起伏堰の半自動制御装置に関す
るものである。図中、河床を0.00とし、堰体１の
越流水の高さを1.00とし、各要素の高さをこれら
の高さに対する比として表わした。堰体１は全長
にわたつて河川を横断し、その端部を金具でもつ
て河床に固着されたアウターチユーブ４およびこ
れに内蔵された気密構造のインナーチユーブ５か
ら成つている。送気装置２は、送風機およびこれ
を駆動する原動機から成り、堤内に配置されてい
る。制御装置室３は、概略堰体上流河川に開口
し、最終的にサイフオンを介して堰体下流河川口
開口する流水路で、堰体位置の護岸内にある。

アウターチユーブ４内に一端を開口する通水管
６の他端は、制御装置室３の下流端近くの水中に
開口している。インナーチユーブ５の内部は、通
気管７および送気管８により送気装置２に通じて
いる。通水管６の下流側開口部の直上流に制御装
置室３を横断して通水板９があり、この通水板９
には河床附近の高さに小面積の通水口９ａ、所定
の堰上水面附近に非常水口９ｂを有する。制御装
置室３の下流端には、サイフオン１０があり、こ
のサイフオン１０は、堰体下流河川の河床附近に
開口するが、水理学的にサイフオンを構成し得る
構造で、そのクレストは、堰上水面より僅かに低
い。その他、制御装置室３内には、河床より低い
位置から水面上まで貫通する過給気防止槽１１
と、水底付近に配置した排気槽１２および制御槽
１３と、水面付近に配置した逆流防止槽１４およ
び給水槽１５があり、これらはいずれも密閉状態
にされている。

過給気防止槽１１内には、分岐した通気管７の
一端が上方より垂下し河床高さ付近で開口してい
る。また、通気管７のこの開口部より低い位置の
側面に補水管１６の一端が開口し、他端は上方に
延びその先端は堰の起立時の設計水位より僅かに
下方に開口している。この通気管７の開口部およ
び補水管１６の開口部高さはインナーチユーブ５
内の起立時の気圧に対抗する水圧を得るようにさ
れている。過給気防止槽１１の頂面には逃気管１
７および警笛１８が接続され、いずれも他端は空
中に開口している。逃気管１７の径は、過給気防
止槽１１内の空気に圧力が加わり、これにより、
適正な風量が警笛を通過するように適当に定めら
れる。

制御槽１３の頂面には、他端が空中に開口する
導気管１９が連結され、その途中に点検弁２０が
設けられている。同槽１３内には、起立すべき河
川水位（0.20）に下端が合致し、側方を密閉さ
れ、頂面に通気膜２１ａを有する給気枠２１が設
けられ、この頂面に接続する給気管２２の上端は
給水槽１５内の頂面近くに開口している。通気膜
２１ａは、布製で両面とも空気に接触している時
は良好な通気性を示し、一面が水に接触している
時はその表面張力により、通気を阻む材料が張設
されており、通気膜の能力に応じて、給気枠の高
さはなるべく大きく定められる。また同槽内に
は、上記通気膜２１ａより僅かに高く上方に開口
し、給気枠２１の下端より、内上面が僅かに低い
位置から反転して上昇し、給気管２２より僅かに
高い上端を有するＵ字管２３がある。給水槽１５
の仕切板１５ａの上端は、給気管２２のそれより
僅かに低い。仕切板１５ａの右側の区画の所定の
堰上水面の高さには、ブレーカー２４の鋸状開口
部２４ａが開口し、給気管２２の上端と同じ高さ
に、小径の吸気口２４ｂが開口し、他端はサイフ
オン１０の頂面に開口しており、鋸状開口部と同
区画の底面から導水管２５が分岐し、下端は拡径
して起立すべき水位以下の水中に開口している。
ブレーカー２４の頂部附近からは、小径の吸水管
２６が分岐し、他端は注水管２７の頂部に開口し
ている。注水管２７の一端は給水槽１５の右側の
区画の堰上水面以下の部分に下向に開口し、その
他端は水位調節中において、サイフオン１０の発
生する負圧により吸い上げられる水面より十分に
高く、倒伏時において、吸い上げられる水面より
低い位置に内下面を定めるため頂部を経由して、
反転し、制御槽１３内の給気枠２１の下端より低
い位置に下向に開口する。

また、排気槽１２の側面には分岐された通気管
７の一端が開口し、給気枠２１と同一の構造の排
気枠２８が内蔵され、これに放気管２９が接続
し、他端は空中に開口している。その途中、十分
に低い位置、すなわち、インナーチユーブ５内の
気圧がもつとも弱い場合における排気開始時にお
ける放気管２９内の水面より低い位置から給水管
３０が分岐し、他端は逆流防止槽１４内の上部に
開口し、その底面附近に開口する送水管３１は、
給気枠２１の下端より低い位置を通つてから反転
上昇して、給水槽１５内の左側区画内の底面より
相当上に給水管３０と同じ高さをもつて、開口し
ている。これら両開口部は給気管２２のそれより
も排気槽１２等を水封するに要する水量を貯水す
る分だけ低いが、給気枠２２の上端は注水管２７
の上端を基準にし、給水槽１５の頂面およびＵ字
管２３を考慮して、なるべく高く定められる。

排気枠２８の上下位置は、給水管３０の上端
と、インナーチユーブ５内の気圧を考慮して決定
される。

また、安全装置として、排気槽１２の底部に、
給水管３０に比し十分に大きな非常サイフオン３
２ａが開口し、給水管３０の上端と同じ高さのク
レストを経て、堰高の略半分の高さから、再度上
向きに転じて、最下端内上面より、高く、堰体下
流河川内に上向に開口し、出口附近に小さな排水
口３２ｂがある。放気管２９と非常サイフオン３
２ａの排気槽側は給水管３０とほゞ同じ高さと径
を有する贈気管３２ｃにより連通し、非常サイフ
オン３２ａの出口側上端には、同じく小さな始動
管３２ｄが開口し、他端は所定の高さに開口し、
その上方と側方は笠金物３２ｅによつて塞がれ、
一体となつて、この部分にも、サイフオンを構成
している。また、通水板９の直上流に開口し、こ
れを貫通する排泥管３３の他端はサイフオン１０
の下流側内部に開口している。

なお、送気管８の操作に適当な位置から非常排
気管３４が分岐し、途中、非常排気弁３５を介し
て他端は空中に開口している。さらに、通気管７
と送気管８の接続点と過給気防止構１１の間の通
気管７に強制起立弁３６が設けてある。

その他塵芥、および堆砂堆泥対策として制御装
置室３の上流側入口には、下端に通水断面を確保
し、河川護岸面をほゞ一致する位置にあつて、水
面上まで遮蔽する遮蔽板３７があり、その下流に
は河床から堰高の略半分の高さに達する遮泥板３
８がある。また給水槽１５の左側区画の右端底面
に洗滌弁４０を設けた洗滌管３９がある。

次に、作用について説明する。先ず起立機能か
ら説明する。起立開始時においては、過給気防止
槽１１および排気槽１２内は満水となつている
が、この事については後に述べる。したがつて、
送気装置２を運転することによりインナーチユー
ブ５内に送気し、気圧が高まると、過給気防止槽
１１内へ通気管７の開口部から空気が水圧に抗し
て、噴出し、水中を気泡となつて上昇し、逃気管
１７および警笛１８を通じて大気中に放出され
る。その際、警笛１８が警報を発し、送気装置２
の運転は停止される。これによつて、河川の流水
は堰止められ、遮泥板３８上を越流し、通水口９
ａおよび通水管６を経てアウターチユーブ４内に
流入し、インナーチユーブ５の浮力により、堰頂
と上流河川水位の上昇が続けられる。上流水位が
所定に近ずくと、サイフオン１０のクレストから
越流が生じ、一方、一連の流水路は通水口９ａ位
置において狭窄されているので、起立のために使
用し得る堰体内水位は上流水位より僅かに低い
が、アウターチユーブ４およびインナーチユーブ
５の周長は十分に大きくしてあるので上流水位は
所定の高さに達する。

次に水位調節機能について説明する。上流水位
が所定の高さになると、サイフオン１０内の空気
は、流水により連続して排出され、給水槽１５内
はブレーカー２４によつて空気連行を生じて負圧
になる。空気は導気管１９から補給されるが導水
管２５から供給される水により、鋸状開口部２４
ａが半ば水没し狭窄されるので、サイフオン１０
への空気供給は制限され、サイフオン１０内は負
圧となり、サイフオン作用を生じ、排水量が増加
し、通水管６の開口部の水位、すなわち、堰体内
水位が抑えられて、水位の上昇は停止し、水位は
所定の高さに保たれる。したがつて、流量が減少
し、水位が下り過ぎた場合には、この狭窄は緩和
され、流量が増加し、水位が上り過ぎた場合は狭
窄が強化され、上流水位は自動的に一定に保たれ
る。また、流量が多い場合合には堰体内水位が著
しく低い事は勿論であるが、その際、サイフオン
１０が空気を吸い込み過ぎて、サイフオンが切断
されると、通水管６を通ずる堰体への流入量が増
加し、上流水位が急速に上昇し、一方、サイフオ
ン１０のクレスト上の越流が生せず、水位調節機
能が損われる恐れがある。しかしながら、そのよ
うな場合には、水位の上昇にともなつて非常通水
口９ｂから越流を生じ、サイフオン１０のクレス
ト上の越流を生じ、直ちに水位調節機能を回復す
る。また、これと同時に通水管６に比して通水口
９ａ、ひいてはサイフオン１０の通水能力を大き
くする事は勿論である。

次に、洪水により、自動的に倒伏する機能につ
いて説明する。洪水時には、上記の水位調節機能
により、堰頂は自動的に低下するが、遂にはイン
ナーチユーブ５は、アウターチユーブ４を介して
河床に接触する。この状態に達するともはや水位
調節機能は失われ、僅かに上流水位が上昇し、鋸
状開口部２４ａが水没するが、吸気口２４ｂは小
さいのでサイフオン１０内は負圧となり、ブレー
カー２４および吸水管２６を通じて注水管２７に
伝達され、吸い上げられた水が制御槽１３内に注
水され、給気枠２１が水没し、給水槽１５内は一
切外界から遮断され、一方、同槽内の空気は吸気
口２４ｂから吸引され排出されるので、負圧とな
り、導水管２５および給水管３０からの給水によ
り、給水槽内の水面が上昇し、吸気口２４ｂの上
端に達し、以後、ブレーカー２４内の水面が上昇
して、一連のサイフオンが形成され、給水槽１５
からの排水量は激増する。しかしながら導水管２
５の口径は十分に小さいので、給水槽１５内の圧
力は著しく低下し、同時に、放気管２９内の水面
と排気槽１２内の水圧が低下し、インナーチユー
ブ５内の空気圧により、一気に排気槽２８の下端
まで押し下げられ、排気が開始される。この際、
給水管３０内に存在していた空気は逆流防止槽１
４内に吸引され、移動するので、同槽内の水面
は、給水管３０の上端より僅かに低くなり、この
分だけ放気管２９内の水面は、給水槽１５内の水
頭より高くなるが、僅かな高低差になるよう逆流
防止槽１４の水平面積は大きくしてあるので支障
はない。

また排気開始と同時に、給水槽１５内の水は、
放気管２９内に逆流しようとするが、排気開始時
における給水槽１５内の水頭よりも給水管３０の
上端は高くしてあるので、逆流はこの部分で阻止
される。勿論、排気枠２８、放気管２９、および
給水管３０内の水の一部は、排気槽１２内に排気
開始と同時に再び落下し、排気枠２８の下端は水
没するが、すでに通気膜２８ａは両面とも空気に
接触し、通気性を回復しているので、この部分を
通じて排気は継続され、またサイフオン１０のサ
イフオン作用により、強制的に堰体内の水は排出
されるので、堰体は完全に倒伏する。

次に、倒伏状態中における各部分の状況につい
て説明する。上記において説明したとおり、制御
槽１３内の水は、河川水との間に、倒伏時におい
てサイフオンを形成し、両水面は連動しているの
で、河川水位が所定の起立すべき水位まで減水す
ると給気枠２１の下端から空気が吸い込まれ、給
水槽１５内の水は負圧から解放されて排気槽１２
内に移動し、また、過給気防止槽１１内も倒伏時
に満水となつた水が補水管１６の上端まで減つて
いるので、インナーチユーブ５内は、外界から遮
断され、なお、給気枠２１の通気膜２１ａはすで
に通気性を回復しているので、起立のための準備
は一切完了する。もし、倒伏中に、非常サイフオ
ン３２ａのクレスト以上の増水があれば、すでに
排気槽１２内は直接に河川水によつて満水となつ
ているので、余分の水は非常サイフオン３２ａを
通じて排出される。この状態、すなわち、起立準
備完了の状態のまゝ起立させず、再度増水し、給
気管２２の上端より、水位が高くなれば、これか
ら制御槽１３内に水が侵入する。その際給気管２
２の下端が水没すると管内の空気は、流出のため
の通路がふさがれて残る。しかし、給水槽１５内
の水は導水管２５、および排泥管３３を介して河
川に通じているので、再度減水すると負圧にな
り、給水管２２内の水面は吸い上げられ、その
際、給水槽１５内の水面は給気管２２の上端より
僅かに低くなるが、仕切板１５ａのクレストは給
気管２２の上端より低くしてあるので、給気管２
２内の空気は給水槽１５に満遍なく拡がり、その
高低差は僅かである。したがつて、河川水位が給
気枠２１の下端より僅かに低くなれば制御槽２１
内の水は給気管２２の上端から給水槽１５内の水
面上に溢れ、導水管２５を通つて排出され、制御
槽１３内の水面は低下し、給気枠２１の通気膜は
通気性を回復し、同時に給水槽１５内の水は負圧
から解放されるが、すでに排気槽１２等は満水状
態にあるので非常サイフオン３２ａを通じて排出
され、再度起立準備も完了する。

次に、自動安全機能について説明する。上記に
おいて説明した装置が正常に作動せず、上流水位
が上昇した場合には、先ず、笠金物３２ｅ内に水
が侵入するが排水口３２ｂは、下流河川の水面上
にあるので内外水位は同一である。したがつて、
上流水位が始動管３２ｄの上端まで達すると非常
サイフオン３２ａの出口側に水が流れ込み、非常
サイフオン３２ａの出口から排出されるが排水口
３２ｂは小さいので出口は水没し、外気から遮断
され、また流水によつて空気が排出されるので、
安全装置３２内は全て負圧となり、笠金物３２ｅ
内の水面は盛上つて流入するため、非常サイフオ
ン３２ａ内の空気は急速に排除されて、サイフオ
ンを形成し、放気管２９内の水面が低下し、自動
倒伏の場合と同様に排気が開始される。これと同
時に、笠金物３２ｅ内は贈気管３２ｃにより大気
圧となるので、サイフオンは切断され、始動管３
２ｄは非常サイフオン３２ａに比して小さく、且
その取付位置は、サイフオンのクレストより、出
口側にあるので排気槽１２内に水が侵入する事は
ない。また導水管２５を通ずる水の浸入も仕切板
１５ａによつて阻止され正常に排気が継続され
る。これによつて、上流水位が遮泥板３８のクレ
スト以下となると、制御室３内への流入水はな
く、一方、排泥管３３により排出されるので、堰
体内の水は通水管６、通水口９ａおよび排泥管３
３を通じて、下流河川内に排出されるので、堰体
上においては、内水圧より外水圧が強くなり、完
全に排水され、倒伏する。

次に、洪水時以外に、人為的に倒伏させる場合
の装置の機能について説明する。起立状態におい
て、人為倒伏弁２０を閉じればサイフオン１０内
が外気から遮断されるので、注水管２７から制御
槽１３内へ注水され、倒伏する事は勿論である。
この場合における装置の各部分に生ずる現象は、
洪水により倒伏する場合と全く同じであるから常
時、簡便に各部分の機能を総合的に点検できる。
したがつて、人為的に倒伏させる場合には、なる
べく人為倒伏弁２０を用いる事が好ましいが、こ
れらの各装置の全てが異常となり、緊急を要する
時は非常倒伏弁３５を開けば倒伏する事は勿論で
ある。

また、倒伏中において堰体上へ土砂が堆積し、
正常に起立させ難い場合には強制起立弁３６を閉
じ、気圧をにらみながら半ば起立させ、或る程度
堰上げてから緊急倒伏弁３５を開いて倒伏させる
事を繰返せば、自然の流水を利用して堆砂を排除
できる。

次に、塵芥および装置内への堆砂の堆泥に対す
る対策について説明する。浮遊している塵芥につ
いては、遮蔽板３７により、制御装置室３内への
侵入が防止され、河川の流水によつて運ばれる。
堆砂については遮泥板によつて侵入を阻止される
が、より微粒子の堆積については、保水管１６の
開口部は水底から離れており、また、導水管２５
の直下には排泥管３３が開口し、常時、大きな水
位差によつて清掃されている。また倒伏開始時に
おける注水管２７から制御槽１３に対する注入さ
れる水は、水位調節中において静水状態にあり、
沈澱により、土砂を含んでおらず、また倒伏中に
おいて導水管２５から吸引される水は先ず、土砂
の含有量が少くなるよう下部が拡大され、流速を
少くしてあり、また、吸引された土砂はブレーカ
ー２４へ直行し、なお、給水槽１５内に残された
土砂は、起立準備完了時に洗滌され、導水管２５
から排水される。しかし、上記説明のとおり、洪
水時には河川水が、排気槽１２内には直接流入
し、給水槽１５内には間接的に流入する。したが
つて、排気槽１２内は、もつとも堆泥を生じ易い
ので清掃する必要があるが、放気管２９の出口か
ら注水すれば容易に清掃し得る。また給水槽１５
については、これに開口する各管の開口部は、底
面から相当に高くし、堆泥を許容し得る構造にし
てあり、また洗滌弁４０を開いて、導水管１９か
ら注水すれば容易に堆混を排除できる。その際、
制御槽１３内の洗滌も同時に行われ、また同槽に
流入する水は、いずれも清水であるのでこれで十
分である。

（効果） このように本発明にかゝる制御装置は、何等の
機械的部分を有しないので、構造が簡単で、故障
が少く、安価である許りか、送気時においては自
動的に過給気状態を防止して堰体を保護しながら
警報を発し、起立中においては、河川流量の如何
にかゝわらず、自動的に一定の水位を保持し、洪
水時においては、自動的に倒伏し、さらに常時に
おいては、人為的に倒伏させ、その状態を保持さ
せる事が出来、しかも、これによつて大部分の装
置の機能を簡便に点検できて、甚だ便利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の概略説明図、第２図はそ
の平面図である。 １…堰体、２…送気装置、３…制御装置室、４
…アウターチユーブ、５…インナーチユーブ、１
０…サイフオン、１１…過給気防止槽、１２…排
気槽、１３…制御槽、１４…逆流防止槽、１５…
給水槽、１９…導気管、２２…給気管、２４…ブ
レーカー、２４ａ…鋸状開口部、２５…導水管、
２９…放気管、３１…送水管、３２ａ…非常サイ
フオン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 河川を横切る方向に設置されるアウターチユ
   ーブ４とインナーチユーブ５とからなる堰体１
   と、堰体上流河川に開口し、堰体下流河川にサイ
   フオン１０を介して開口する流水路を形成する制
   御装置室３とからなり、前記制御装置室３は、過
   給気防止槽１１と、排気槽１２と、制御槽１３
   と、逆流防止槽１４と、給水槽１５を包含し、前
   記過給気防止槽１１および排気槽１２は、インナ
   ーチユーブ５に送気する装置と連通し、排気槽１
   ２は堰体下流河川に開口する非常サイフオン３２
   ａと接続し、かつ放気管２９を介して大気に通
   じ、排気槽１２と給水槽１５は逆流防止槽１４と
   送水管３１を介して連通し、導気管１９を介して
   大気に通ずる制御槽１３と、給水槽１５とは給気
   管２２により連通し、アウターチユーブ４と連通
   するサイフオン１０の頂部に接続されたブレーカ
   ２４の他端の鋸状開口部２４ａが給水槽１５内に
   開口し、給水槽１５内が導水管２５を介して、制
   御装置室３内の流水中に連通したことを特徴とす
   る袋状起伏堰の半自動制御装置。