JPH0596127U - 自動越流ゲート装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 越流ゲートを用いて一定の取水量を得る簡素
な構造とし、高い取水性能と低い建設・維持コストとを
両立させた自動水門を提供する。 【構成】 導水経路１の両側に並列したフロート槽４
Ｌ，４Ｒに収容した延長形状のフロート５Ｌ，５Ｒと、
これらの中央部の間に接続した越流ゲート３と、越流ゲ
ート３をガイドする取水口２に取り付けられた案内枠及
び垂直溝４４Ｌ，４４Ｒとからなる自動越流ゲート装
置。導入水位を基準としたゲート天端の位置が一定とな
り取水量が一定となる。フロートの底面形状や分室構造
により越流ゲート３を安定した直立状態に維持し、スム
ーズな昇降を可能として導入水位に対する追随性を高め
た。導入水位が所定水位以上に上昇し越流ゲート３が取
水口２を封鎖すると、フロート５Ｌ，５Ｒが浮止め４５
に当接して上昇が停止する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、河川や発電設備、灌漑施設への導水路などで用いられる可動水門に 関し、特に導水量を一定に保持するための自動式の越流ゲート（オーバーフロー ゲート）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、河川から取水して発電設備などに水を供給する場合、その導水経路の途 中に取水口を設けることにより取水量の調整が行われている。この取水口では、 取水量調整手段としてフロートに機械要素を介して連動する引上げ式又は旋回式 のゲートや電動制御式のゲートなど、取水量を自動的に調節できる装置が設けら れる場合もある。しかし、山間の奥地に設けられる場合や小水門を多数設置する 場合には、点検、整備及び動力を要することをきらい、実際には手動の可動ゲー トや角落し（角材の装着本数により流量を調節する越流ゲート）が設置されるこ とが多い。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

上述したように、従来の導水経路に設置される取水用ゲートでは、フロートを 用いた自動式ゲートがゲート開口調整用の複雑な機械要素及び水位や水量の検出 部分を必須の構成とし、さらに電動制御式のゲートではゲート駆動装置及び各種 センサのほかに電力供給も必要となる。そして、これらの複雑な設備を山間地に 建設し、これらを故障なく維持管理することは、手動ゲートや角落しを人手によ り調整する以上の負担となる場合が多い。さらに小規模の取水設備においては、 河川や貯水池などの水供給源の水位が所定範囲内に収まっている状況において一 定の取水量が確保されれば充分であり、複雑な構成を以て水位調整や逆流防止措 置などを講ずる必要もない。 そこで、本考案は上記問題点に鑑み、動力を必要としない簡素な構造でかつ耐 久性が高く、所定の上流水位範囲内において一定の取水量を確保することのでき る自動ゲート装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

上記課題を達成するために本考案が講じた手段は、 導入水位に伴い昇降するフロートに連動する越流ゲートを備えた自動越流ゲー ト装置であって、 導水経路( 1)の両側に導水方向に並行して形成され、導入水位の供給された左 右のフロート槽（4L, 4R）と、これらのフロート槽（4L，4R）内にそれぞれ収容 され導水方向に延長した形状のフロート（5L，5R）と、及び両フロート（5L，5R ）の略中央部分の間に接続され導水経路( 1)を横断する越流ゲート( 3)と、この 越流ゲートを昇降自在に支持するゲート案内手段(21,44L,44R)とを設けるもので ある。 この場合、フロート（5L，5R）の形状及び構造としては、越流ゲート( 3)が接 続された中央部(50)に最大喫水を有し、その中央部(50)から導水方向の前後に向 かい略対称に喫水を減少させた底郭形状、及びその中央部(50)に対し略対称でそ れぞれ浮力調整用材料の導入口(51a,51b,52a,53a) を備えた複数の分室(51,52,5 3)構造を採用することが望ましい。 また、越流ゲート( 3)に面接する取水口( 2)を設ける場合には、この取水口( 2)の開口上下幅を越流ゲート( 3)の上下幅よりも小さくするとともに越流ゲート ( 3)が該取水口( 2)を封鎖する位置を上限とする上昇制限手段(45)を設けること が好ましい。 以上の自動越流ゲート装置において、越流ゲート( 3)に連動して昇降し、越流 ゲート( 3)の天端高を基準とした導入水位を計測するための量水目盛り(36)を越 流ゲート( 3)から上流側に離隔した位置に設けると効果的である。

【０００５】

【作用】

かかる手段によれば、導入水位の高低に伴いフロート槽に収容されたフロート が昇降するので、これに固着されている越流ゲートの天端高と導入水位との差が 常に一定状態となり、取水量が一定となる。越流ゲートは、その左右両側に設置 されかつ導水方向に延長した形状のフロートにより水平が保持されるとともに導 水方向に回動することなくゲート案内枠に沿って昇降するから、越流ゲートの直 立安定性が得られ、導入水位の変動にスムーズに追従できる。 対称的に喫水が前後に減少した底郭形状及び対称的な分室構造を備えたフロー トとする場合には、フロート槽内の水面揺動に対する越流ゲートの安定性をさら に向上させることができる。また、フロートの各分室に浮力調整のための流動物 （水や砂など）を導入口から注入することにより、フロートの姿勢ひいては越流 ゲートの姿勢を正すことができるとともにフロートの喫水を調整することができ る。 また、越流ゲートに面接し、越流ゲートの上下幅よりも小さい上下幅の開口を もつ取水口を設けた場合には、導入水位が高まると越流ゲートが取水口を完全に 塞ぐ状態となり、上昇制限手段が越流ゲートをこの封鎖位置に留めるので、導入 水位が一定以上で取水が停止される。 越流ゲートに連動する量水目盛りの設置は導入水位と越流ゲートの天端との差 を視認可能とするので、越流ゲートが導入水位に正常に追随しているかを目視で きる。

【０００６】

【実施例】

次に、添付図面を参照して本考案の実施例を説明する。 図１は本考案に係る自動越流ゲート装置の実施例の構造を示す平面図であり、 図２は図１に示すII−II面に沿って切断した様子を示す矢視図である。この自動 越流ゲート装置は、河川１０を横断して形成された堰堤１１の上流側側部に設け られており、河川１０の水を引込んだ導水経路１の先において形成された、中央 に取水口２をもつ胸壁２３、この胸壁２３の前面側で導水経路１の両側に並行し て形成されたフロート槽４Ｌ，４Ｒ、そして、フロート槽４Ｌ，４Ｒに収容され たフロート５Ｌ，５Ｒとこれらの間に取り付けられた越流ゲート３とから大略構 成される。 堰堤１１の自動越流ゲート装置側には、導入水位調整用の角落し１１ａと導入 部に堆積した土砂を流下させるための排砂門１１ｂが形成されている。これらの 上部側面に導水口が設置され、この下部には土砂流入防止用の角落し１２、上部 にはゴミの通過を妨げるスクリーン１３が取付けられている。導水口を通過した 水は、混入した土砂を沈降させるとともに水面の揺動を鎮めるための前段槽１４ に入り、そのまま自動越流ゲート装置に導入される。なお、この前段槽１４の底 面には導水口から導水経路１に沿って導水溝１４ａが形成されている。なお、１ ５は既設の角落し、６はフロート槽４Ｌから水平管６ａを通して垂直管６ｂ内に 導かれた導入水位を測定する自記水位計、７は点検口である。

【０００７】 前段槽１４に流入した水は導水経路１に流入するが、同時にその左右両側の前 面板４１Ｌ，４１Ｒに形成された開口を通してフロート槽４Ｌ，４Ｒに出入りし 、フロート槽４Ｌ，４Ｒ内の水位を導水経路１と同一に保つ。このフロート槽４ Ｌ，４Ｒは導水方向に長い矩形平面をもつコンクリート製の水槽で、それらの内 側の側面壁４３Ｌ，４３Ｒはそのまま導入経路１の側壁となっている。通水管４ ２がこの側面壁４３Ｌ，４３Ｒの下部を通過して左右のフロート槽４Ｌ，４Ｒを 連結しており、導入水の流速が偏って左右のフロート槽４Ｌ，４Ｒの水位に差が 生ずることを防止する。この通水管４２は後述する取水口２の下流側に設けても よいが、水位の均衡を応答性良く保つ観点からは前面板４１Ｌ，４１Ｒ近傍に設 けることが望ましい。フロート槽４Ｌ，４Ｒの上部には、導入水位が規定値以上 に上昇した場合、越流ゲートの上昇を所定高さで止めるためにフロート５Ｌ，５ Ｒの上面に当接する浮止め４５が前後の２か所に取り付けられている。この浮止 め４５の代わりに越流ゲート３の上端に当接する停止部材を設けて、フロート５ Ｌ，５Ｒと越流ゲート３との接続をスプリングなどの弾性部材を介して行い、停 止部材が越流ゲート３の上昇を停止させる水位以上に導入水位が上昇した場合に は、フロート５Ｌ，５Ｒの上昇は許容する構造としてもよい。

【０００８】 胸壁２３は、左右のフロート槽４Ｌ，４Ｒの後端側から途中で下流側側面壁を 兼ねて前方に伸び、中央の導入経路１の部分において越流ゲート３に平行な面を もつコンクリート壁で形成されており、その平行面には矩形の開口形状をもつ取 水口２を備えている。この部分の詳細を図１のIII −III 面に沿って切断した様 子を示す図３を参照して説明する。取水口２の周囲には、後述する越流ゲート３ を支持するために案内枠２１が取り付けられており、この案内枠２１は垂直方向 に延長した左右の昇降ガイド２１Ｌ，２１Ｒ、取水口２の上端及び下端を保護す る水平枠２１Ｕ，２１Ｄからなり、これらはＬ型断面の鋼材で形成されている。 また、取水口２下端の水平枠２１Ｄの上端面には断面コ字状の鋼材からなる調節 板２２が取り付けられ、この着脱により取水口２の開口下端を上下できるように なっている。この調節板２２は複数枚連接して取り付けるか、あるいは調節板の 高さを必要に応じて変更できるようにスライド式にしてもよい。

【０００９】 図４には左右同形（若しくは対称形）のフロート５Ｌ，５Ｒと越流ゲート３と が一体となった可動部分の正面図を示す。この可動部分は、左右のフロート５Ｌ ，５Ｒを越流ゲート３が連結するかたちになっており、越流ゲート３は、支持ビ ーム３１の下に、支持枠３２、この支持枠３２の裏面側に取り付けられたスキン プレート３５、及びスキンプレート３５の上端表面側に取り付けられた水切り板 ３４が下垂する構造である。水切り板３４の上方には開口部３３が形成され、こ の部分を通して水が手前から取水口２の下流側に流れ落ちるようになっている。 この水切り板３４近傍の拡大断面図を図５に示す。また、図６に示すように、こ の越流ゲート３に、前方に水平に伸びる支持板３７を介して量水板３６を取り付 ける。この量水板３６には水切り板３４の天端高さを基準とした目盛りを付し、 越流高さを視認できるようになっている。量水板３６は、越流ゲート３の近傍で は水位が低下するので、導入経路１内の上流側でなるべく離れた位置に設けるこ とが正確な計測の観点から望ましい。 図７にはフロート５Ｌ，５Ｒの側面図及び平面図を示す。このフロート５Ｌ， ５Ｒは、導水方向に延長した矩形平面を備え、越流ゲート３の連結する中央部の 対称面５０に対し前後に面対称に形成されたステンレススチール製の函体である 。その上面はほぼ平坦であるがその底面は喫水が中央部から前後端に向かうに従 って減少するように対称形の斜面となっている。また、函体内部は中室５１、前 室５２及び後室５３からなる分室構造となっており、この分室構造も対称面５０ に対して前後対称となっている。これらの各分室には、フロート５Ｌ，５Ｒの姿 勢制御のために水、砂などを注入するための導入口５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５ ３ａが設けられている。 以上説明した可動部分は、図１又は図２に示すように、フロート５Ｌ，５Ｒが 左右のフロート槽４Ｌ，４Ｒ内に収容される一方で、支持ビーム３１が側面壁４ ３Ｌ，４３Ｒの後端と胸壁２３との間に形成された垂直溝４４Ｌ，４４Ｒを通し て取水口２周囲の案内枠２１の前面側にくるように配置される。

【００１０】 次に、図８乃至図１０を参照して本実施例の自動越流ゲートの動作を説明する 。図８は導入水位が設計水位範囲（取水量一定を確保した導入水位の変動範囲） 内にある場合の越流ゲート３の位置を示す。ここでフロート５Ｌ，５Ｒと越流ゲ ート３とは相互に固定されているので、導入水位如何に拘わらずフロート５Ｌ， ５Ｒの喫水線（すなわち導入水位）と越流ゲート３の天端高さとの差ｄは一定で ある。したがって下流側の水位が異常に上昇しない限り、取水口２を通過する水 量は一定に保持される。差ｄの値は、導入口５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５３ａか ら水や砂などを入れてフロート５Ｌ，５Ｒの喫水線位置を変更することにより調 節することができる。なお、引上げ式のゲートやラジアルゲートなどとは異なり 、本実施例では越流ゲートであるために導入水位が上下しても通過断面における 水圧は常時一定であるから、流速検出値を帰還させて流量制御を行うなどの複雑 な機構なしで取水量の変動を抑えることができる。 この場合、越流ゲート３の昇降は昇降ガイド２１Ｌ，２１Ｒ及び垂直溝４４Ｌ ，４４Ｒに沿って行われるが、延長形状、底郭形状、及び左右一対のフロート５ Ｌ，５Ｒにより越流ゲート３の直立状態が安定的に維持されるので、簡素な構造 であるにも拘わらず導入水位に対する追随性が高い。この簡素な構造は建造コス トの低減と維持管理の容易及び耐久性の向上を招来するから、高い（一定）取水 性能と低い建造・維持コストとを相両立させるものとなる。

【００１１】 図９は設計水位以下に導入水位が低下した場合の様子を示すもので、越流ゲー ト３の天端が取水口２の下端以下に下がる（水位ａ）と通過断面は次第に小さく なるから取水量は漸減し、導入水位自体が取水口２の下端よりも低下する（水位 ｂ）と取水量はゼロになる。したがって、取水量一定を維持できる導入水位の下 限値及び取水停止に至る導入水位の値は、取水口２の下端位置に依存する。そし て、この下端位置は上述の調節板２２の着脱によって変更することができる。な お、この取水量の減少又は取水停止状態にあっても導入水位が設計水位範囲内に 戻れば、自動的に図８に示す取水量一定の状態に復帰する。

【００１２】 図１０は河川の増水などにより導入水位が設計水位範囲以上に上昇した場合の 様子を示すもので、越流ゲート３はフロート５Ｌ，５Ｒの上昇に伴って上昇し、 ある水位になると取水口２を完全に封鎖する。そして、この封鎖状態においてフ ロート５Ｌ，５Ｒの上面が浮止め４５に当接するので、導入水位がそれ以上上昇 しても、この封鎖状態すなわち取水停止状態は継続する。このようにして、本実 施例では所定の設計水位範囲を越えると取水量が漸減し、さらに高い水位以上に なると取水量がゼロになる。したがって、洪水などの増水時に大量に流される土 砂、流木その他のごみが導入経路１に侵入すること、及びそれらが取水口を通し て下流側に流れおちることを防止できる。この場合にも、導入水位が低下すれば 再び自動的に取水量一定状態に復帰することはもちろんである。 設計水位範囲は、河川の水位変化の実際に応じて種々変更することが可能であ り、極端な場合には、取水口２を設けることなく開渠構造（すなわち取水口２上 端がない状態）にして、導入水位が上昇しても常に取水量を一定状態に保持でき るようにすることも可能である。 なお、本考案に係る自動越流ゲート装置は、上記実施例におけるフロート槽と 胸壁に対応する部分を鋼材、鉄、又はステンレススチールなどの材料からなる一 体の函体構造にすることもできる。この函体構造を工場内で予め形成しておき、 建設現場まで運搬して定置する工法によれば、工期の短縮や建造コストの低減を 図ることができる。

【００１２】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案は導水経路の両側に並行して一対の延長形状のフ ロートを配置し、これらのフロート間に固着された越流ゲートにより取水量を調 整することを特徴とするので、以下の効果を奏する。 フロートに連動する越流ゲートを採用したので簡単な構造にも拘わらず、 導入水位に影響されずにしかも流量検出をしないで取水量を一定に保持できる。 また、一対のフロートを越流ゲート両側に配すること、及びフロートを導水方向 に延長した形状とし、それらの中央部間に越流ゲートを取り付けることにより、 越流ゲートの直立安定性とスムーズな昇降特性が得られ、水位に対する追随性が 向上するから、取水量の精度と応答性が高くなる。したがって、高い取水性能と 低い建造・維持コストとを両立させることができる。 フロートにおける対称的な底郭形状及び分室構造は、さらなる越流ゲート の直立安定性向上と越流ゲートの姿勢調整を可能として取水量の安定性を高める とともに、フロートの喫水調整による取水量の変更を可能にする。 取水口の開口上下幅を越流ゲートの上下幅以下とし、越流ゲートの上昇制 限手段を設けた場合には、取水口を越流ゲート自体で封鎖することによって所定 の導入水位以上で取水量を漸減させ、取水停止状態とすることができる。この取 水停止機能は、洪水時の増水状況で土砂や流木などの流入及び下流側への通過を 防止する。 量水板を取り付けると、装置動作の正常又は異常状態を一目で読み取るこ とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る自動越流ゲート装置の実施例の構
造を示す平面図である。

【図２】図１のII−II線に沿って切断した状態を示す断
面図である。

【図３】（ａ）は図１のIII −III 線に沿って切断した
状態を示す部分断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿
って切断した状態を示す部分断面図である。

【図４】同実施例の可動部分の全体構成を示す正面図で
ある。

【図５】越流ゲートの水切り板近傍の構造を示す拡大断
面図である。

【図６】越流ゲートに量水板を取り付けた状態を示す断
面図である。

【図７】（ａ）はフロートの構造を示す側面図、（ｂ）
は同平面図である。

【図８】通常の導入水位範囲における自動越流ゲート装
置の動作を説明するための説明図である。

【図９】導入水位が異常に低下した場合における自動越
流ゲート装置の動作を説明するための説明図である。

【図１０】導入水位が異常に上昇した場合における自動
越流ゲート装置の動作を説明するための説明図である。

【主要符号の説明】

１−導水経路 ２−取水口 ２１−案内枠
３−越流ゲート ３６−量水板 ４Ｒ，４Ｌ−フロート槽 ４５
−浮止め ５Ｌ，５Ｒ−フロート ５１−中室 ５２−前室 ５３−後室 ５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５３ａ−導入口

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 導水経路の両側に導水方向に並行して形
   成され導入水位の供給された左右のフロート槽と、該フ
   ロート槽内にそれぞれ収容され導水方向に延長した形状
   の一対のフロートと、両フロートの略中央間に接続され
   該導水経路を横断する越流ゲートと、該越流ゲートを昇
   降自在に支持するゲート案内手段とを備えたことを特徴
   とする自動越流ゲート装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記フロートは、前
   記越流ゲートが接続された中央部に最大喫水をもち、該
   中央部から導水方向の前後に向かい略対称に喫水の減少
   する底郭形状と、該中央部に対し導水方向の前後に略対
   称でそれぞれ浮力調整用材料の導入口を備えた複数の分
   室構造とを有することを特徴とする自動越流ゲート装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記越流ゲートに面
   接する取水口を備えており、該取水口は前記越流ゲート
   の上下幅より小さな開口上下幅を有し、前記越流ゲート
   の該取水口封鎖位置を上限とする上昇制限手段を備えた
   ことを特徴とする自動越流ゲート装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３の何れか１項にお
   いて、前記越流ゲートに連動して昇降し前記越流ゲート
   の天端高を基準とした水位を計測するための量水目盛り
   を、前記越流ゲートから上流側に離隔した位置に設けた
   ことを特徴とする自動越流ゲート装置。