JP2017166128A

JP2017166128A - フラップゲート及びゲート設備

Info

Publication number: JP2017166128A
Application number: JP2016049400A
Authority: JP
Inventors: 大地谷尾; Daichi Tanio; 俊明森井; Toshiaki Mori; 幸男勝田; Yukio Katsuta; 京一仲保; Kyoichi Nakaho
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2016-03-14
Filing date: 2016-03-14
Publication date: 2017-09-21
Anticipated expiration: 2036-03-14
Also published as: JP6625911B2; WO2017159212A1; TW201732121A

Abstract

【課題】漂砂・流砂や流木、瓦礫が堆積する場所や水路にフラップゲートを設置しても、上流側水位の上昇時には水路を開放する一方、下流側水位の上昇時には水路を閉鎖した状態を維持する。【解決手段】搖動軸１２ｂに上端部１２ａを回転自在に支持させて、下部１２ｃを水路の上流方向及び下流方向に搖動自在とし、上流側水位の上昇時には下部１２ｃが下流側に搖動して水路を開放する一方、下流側水位の上昇時には水路の閉鎖状態を維持するゲート本体１２と、ゲート本体１２の下流側の面に、下流側に突出状に設けた箱体１６とを具備する。箱体１６は、底面１６ａを、水路の縦断面方向から見て、ゲート本体１２の下端部から、搖動軸１２ｂ側を中心とする凸湾曲面に形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、上流側水位の上昇時には水路を開放して流水を下流側に流す一方、下流側水位の上昇時には流水が上流側に流れない状態を維持するフラップゲート、及びこのフラップゲートを所定の場所や位置に設置したゲート設備に関するものである。

例えば、河川敷に津波・高潮防潮堤を設置する場合、高潮や津波発生時の寄せ波を河川の上流側に疎通させないようにする一方、洪水時などには河川の下流側に疎通させることが必要である。

そのため、設置する津波・高潮防潮堤は可動式とすることが望ましい。しかしながら、高潮や洪水による漂砂や流砂が堆積したり、津波時に流されてきた漂砂・流砂や流木、瓦礫等が堆積するような河川敷に設置する場合、これらの堆積物が津波・高潮防潮堤の動作を阻害する要因となる。

例えば、自重による落下式ゲートでは、ゲートが前記堆積物の上部に落下することになる。従って、ゲートに想定外の外力が作用するだけでなく、堆積物によって河川敷を閉鎖できなくなる場合もある。

また、特許文献１で開示されたような、基端側を支点として先端側が起立搖動するフラップゲートでは、倒伏状態の平常時に、ゲート本体上に漂砂・流砂や流木、瓦礫等が堆積する。

これらの堆積物は、例えば、設置する地域によっては２m以上の厚さになる。従って、津波の寄せ波が押し寄せてきた時に前記堆積物によってゲート本体が起立できない場合、寄せ波が河川の上流側に疎通するのを阻止することができなくなる。

この問題に対処するため、ゲート本体の起立機構を設置することも考えられる。しかしながら、漂砂・流砂や流木、瓦礫等が堆積した状態のゲート本体を起立するには大規模な起立機構が必要になる。その上、常時、堆積した漂砂・流砂や流木、瓦礫等が起立機構に入り込まないようするための維持管理が必要になる。

その他の方法として、ゲート本体の下部が河川の上流方向や下流方向への搖動自在に吊下げたフラップゲートがある。このフラップゲートは、図７に示すように、上端部に取付けた搖動軸１ａでゲート本体１をカーテンウオール２に回転自在に支持させた構造である。

このフラップゲートの場合、例えば津波の寄せ波が押し寄せてきた時には、ゲート本体１の上流方向への搖動を阻止して、寄せ波４や砂等の堆積物５の上流側への疎通を阻止できる。このゲート本体１の上流方向への搖動の阻止は、図７（ａ）に示すように、ゲート本体１の上流側に設置したストッパ３により行われる。

しかしながら、ゲート本体１は、図７（ｂ）に示すように、砂等の堆積物５によって下流方向に搖動できない。従って、津波の引き波時やゲリラ豪雨の発生時等の上流側から下流側に向かう洪水６は下流側に疎通できない。

特開２０１２−２４１４４９号公報

本発明が解決しようとする問題点は、漂砂・流砂や流木、瓦礫等が堆積する場所や水路にフラップゲートを設置した場合、上流側から下流側に向かう流水を疎通できないという点である。

本発明は、漂砂・流砂や流木、瓦礫等が堆積する場所や水路にフラップゲートを設置しても、流水や前記堆積物の上流側への疎通を防止し、かつ、上流側から下流側に向かう流水の疎通を可能にすることを目的としてなされたものである。

本発明のフラップゲートは、
水路の横断面方向が長手方向となるように配置した揺動軸に上端部を回転自在に支持させて、下部を水路の上流方向及び下流方向に搖動自在となし、上流側水位の上昇時には前記下部が下流側に搖動して閉鎖状態の水路を開放する一方、下流側水位の上昇時には上流側に設けたストッパにより前記水路の閉鎖状態を維持するゲート本体と、
前記ゲート本体の下流側の面に、下流側に突出状に設けた箱体と、を具備し、
前記箱体は、底面を、前記水路の縦断面方向から見て、前記ゲート本体の下端部から、前記搖動軸側を中心とする凸湾曲面に形成したことを最も主要な特徴としている。

上記本発明のフラップゲートでは、下流側の水位が上昇して下流側から上流側に水が流れてきた時、ゲート本体は上流方向への搖動を阻止されて水路の閉鎖状態を維持する。従って、下流側からの流水や下流側に堆積した砂等の堆積物の上流側への疎通を防ぐことができる。

一方、上流側水位の上昇時は、箱体の底面を凸湾曲面としたことにより、下流側に砂等の堆積物が存在してもゲート本体の下流方向への搖動が可能となる。従って、上流側からの流水を下流側に疎通させることができる。

本発明のフラップゲートでは、前記搖動軸から箱体の底面の凸湾曲面までの距離が、ゲート本体の下流側の面から下流側に離れるほど漸次長くなるように形成することが望ましい。このような凸湾曲面とすれば、ゲート本体の下流方向への揺動時、搖動直後から箱体の底面が堆積物の表面から離れ、ゲート本体の下流方向への搖動が円滑に行える。

本発明のフラップゲートは、例えば、河川敷に設置したり、水路を遮断可能な親ゲートの本体開口部に子ゲートとして設置する。これが本発明のゲート設備である。

本発明では、下流側の水位が上昇して下流側から上流側に水が流れてきた時、ゲート本体は上流方向への搖動を阻止されて水路の閉鎖状態を維持する。従って、下流側からの流水や下流側に堆積した砂等の堆積物の上流側への疎通を防ぐことができる。

また、箱体の底面を凸湾曲面としたことにより、上流側水位の上昇時、下流側に砂等の堆積物が存在してもゲート本体の下流方向への搖動が可能となる。従って、上流側からの流水を下流側に疎通させて流水面積を確保することができる。

本発明のフラップゲートを河川敷に設置した本発明のゲート設備の側面図で、（ａ）は平常時、（ｂ）は津波の寄せ波時、（ｃ）は洪水時を示している。（ａ）は図１に示した本発明のゲート設備を河川の下流側から見た斜視図、（ｂ）はゲート本体のカーテンウオールへの取付け部分の拡大断面図である。図１に示した本発明のゲート設備を河川の下流側から見た正面図で、（ａ）は下流側に堆積物がない場合、（ｂ）は下流側に堆積物がある場合を示している。（ａ）は本発明のゲート設備の箱体の下流側側面に堆積物が堆積した場合の側面図、（ｂ）は本発明のゲート設備の箱体の下流側側面への堆積物の堆積に対応する例を示した側面図である。昇降式の親子ゲートの子ゲートを本発明のフラップゲートとした本発明のゲート設備を正面から見た概略図である。横引き式の親子ゲートの子ゲートを本発明のフラップゲートとした本発明のゲート設備を上方から見た概略図である。箱体のない従来のフラップゲートを砂等が堆積する場所に適用した場合の側面図で、（ａ）は津波の寄せ波時、（ｂ）は津波の引き波時、または洪水時を示している。

本発明は、フラップゲートを、漂砂・流砂や流木、瓦礫等が堆積する場所や水路に設置しても、上流側水位の上昇時には水路を開放する一方、下流側水位の上昇時には水路の閉鎖状態を維持することを目的としている。

上記目的を、ゲート本体の下流側の面に、箱体を下流側に突出状に設け、この箱体の底面を、ゲート本体の下端部から、ゲート本体の上端部を支持する揺動軸側を中心とする凸湾曲面に形成することで実現した。

本発明を実施するための形態の一例を、図１〜図３を用いて詳細に説明する。
１１は、本発明のフラップゲートである。本発明のフラップゲート１１は、例えば、門柱１３間に設けたカーテンウオール１４に、ゲート本体１２の上端部１２ａを回転自在に支持させ、下部１２ｃが河川の上流方向及び下流方向に搖動自在としている。

このカーテンウオール１４へのゲート本体１２の支持は、例えば図２に示す例では、ゲート本体１２の上端部１２ａの両側に取付けた搖動軸１２ｂと、カーテンウオール１４に取付けた支持軸１４ａを、リンク２０で繋ぐことで行っている。このようにリンク２０を介してゲート本体１２を支持することで、精度の良い水密性能を確保することができる。

図２中、１５はカーテンウオール１４に取付けた軸受ブラケットである。また、１９ａは前記軸受ブラケット１５の支持軸１４ａの挿通部に設置したブッシュである。また、１９ｂはゲート本体１２の搖動軸１２ｂの両端部に取付けるブッシュである。また、２２ａは前記支持軸１４ａの抜け止めのため、支持軸１４ａの両端に取付けたエンドプレートである。また、２２ｂはゲート本体１２の上端部１２ａに設けた挿入孔に前記ブッシュ１９ｂを取付けた搖動軸１２ｂの両端部を挿入した後、当該挿入孔を塞ぐプレートである。

本発明のゲート設備１０は、前記フラップゲート１１を、ゲート本体１２の下端が河川の平水位よりも上方に位置するように、河川敷に設置したものである。

その際、ゲート本体１２の下部１２ｃの上流側にストッパ１７を設置し、ゲート本体１２の下部１２ｃが河川の上流側に搖動するのを阻止して、下流側にのみ搖動自在となるようにする。

そして、本発明では、ゲート本体１２の河川の下流側の面１２ｄに、下流側に突出状に箱体１６を取付けている。この箱体１６は、例えば、河川が流れる方向と平行な直線上の位置から見た底面形状を、前記搖動軸１２ｂ側を中心とする凸湾曲面としている。

図１〜図３に示した実施例では、箱体１６の底面形状を円弧とし、その底面１６ａの河川の上流側端部１６ｄがゲート本体１２の下流側の面１２ｄの下端と一致するように取付けている。この箱体１６の底面１６ａは、例えば図１（ａ）に示すように、前記底面１６ａの河川の下流側端部１６ｂが堆積物５に埋没しないようにする。

前記箱体１６は、その内部に例えば浮力体が詰め込まれ、箱体１６を取付けたゲート本体１２に、洪水時、水圧によって下流方向に搖動する方向のモーメントが作用するようにしている。

ところで、ゲート本体１２の回転半径ｒ1は、防護しようとする津波や高潮の高さによって決定される。一方、箱体１６の底面１６ａの半径ｒ2は設計上、調節することが可能である。本実施例の場合、図１（ａ）に示すように、搖動軸１２ｂの中心からゲート本体１２の先端までの距離が前記回転半径ｒ1となる。また、ゲート本体１２の閉鎖状態時における、搖動軸１２ｂと支持軸１４ａを通って上下方向に延びる線上の１点から箱体１６の底面１６ａまでの距離が前記半径ｒ2となる。

図１〜図３に示す実施例では、前記回転半径ｒ1より前記半径ｒ2を大きくし、搖動軸１２ｂから箱体１６の底面１６ａまでの距離が、ゲート本体１２の下流側の面１２ｄから下流側に離れるほど漸次長くなるようにしている。

このようにすれば、ゲート本体１２の河川の下流方向への揺動時には、図１（ｃ）に示すように、搖動直後から箱体１６の底面１６ａが堆積物５の表面から離れて土圧が減少し、ゲート本体１２の搖動が円滑に行える。

本発明では、ゲート本体１２の下流側の面１２ｄに箱体１６を取付けるので、ゲート本体１２の重心位置が箱体１６側に寄る。従って、ゲート本体１２には、常時、門柱１３、カーテンウオール１４、及びストッパ１７に押し付ける方向のモーメントが作用し、ゲート本体１２の水密性能がさらに良くなる。

図１〜３中、１８は、門柱１３、カーテンウオール１４、ストッパ１７の下流側の面に配置された水密ゴムを示す。この水密ゴム１８により前記ゲート本体１２の上流側の面１２ｅと、門柱１３、カーテンウオール１４、ストッパ１７の下流側の面との間を水密状態に保つ。

上記構成の本発明のゲート設備１０では、例えば津波が発生して寄せ波４が押し寄せてきた時には、図１（ｂ）に示すように、ゲート本体１２はストッパ１７によって平常時の鉛直に保持された状態を維持する。従って、寄せ波４や堆積物５の上流側への疎通を防ぐことができる。

一方、津波の引き波やゲリラ豪雨の発生等の上流側から下流側に向かう洪水６に対しては、箱体１６の底面１６ａの凸湾曲面により、図１（ｃ）に示すように、下流側に堆積物５が存在してもゲート本体１２は下流方向への搖動が可能になる。従って、洪水６を下流側に疎通させて流水面積を確保することができる。

本発明は、前記の例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

例えば、漂砂・流砂や瓦礫等の堆積物５の厚さは設置する河川によって変化する。堆積物５の厚さが数mにも及ぶ場合、図４（ａ）に示すように、ゲート本体１２や箱体１６の下流側側面１６ｃ上に堆積物５が堆積する。この場合、ゲート本体１２の河川の下流方向への揺動に支障をきたすことが考えられる。

従って、堆積物５の厚さが数mにも及ぶ河川敷に設置する場合は、図４（ｂ）に示すように、カーテンウオール２にゲート本体１２や箱体１６の下流側側面１６ｃを覆うカバー体２１を設置すればよい。

また、本発明のゲート設備１０は、上記で説明した津波・高潮防潮堤として河川敷に設置する場合に限らず、砂等が堆積する水路に設置してもよい。

この場合、図５に示すような、昇降機３１によって昇降する親ゲート３０の本体開口部に設ける子ゲートを本発明のフラップゲート１１としたゲート設備１０とする。或いは、図６に示すような、レール３２上を移動する親ゲート３０の本体開口部に設ける子ゲートを本発明のフラップゲート１１としたゲート設備１０とする。このようなゲート設備１０の場合、堆積物により親ゲート３０を作動できなくても本発明のフラップゲート１１は作動することができる。

また、上記実施例では、カーテンウオール１４にゲート本体１２の上端部１２ａを回転自在に取付けているが、門柱１３にゲート本体１２の上端部１２ａを回転自在に取付けてもよい。

また、箱体１６の底面１６ａの凸湾曲は、当該底面１６ａが堆積物５の上を円滑に滑ることができるのであれば、上記実施例で説明した円弧に限らず、楕円、インボリュート曲線、サインカーブの一部などであってもよい。

また、図１〜４に示した実施例では、リンク２０を介してゲート本体１２を支持しているが、図６のように、リンクを介することなく直接に、カーテンウオール１４又は門柱１３にゲート本体１２の上端部１２ａを回転自在に取付けてもよい。

５堆積物
１０ゲート設備
１１フラップゲート
１２ゲート本体
１２ａ上端部
１２ｂ揺動軸
１２ｃ下部
１３門柱
１４カーテンウオール
１４ａ支持軸
１６箱体
１６ａ底面
１６ｂ下流側端部
１６ｃ下流側側面
１７ストッパ
２０リンク
２１カバー体
３０親ゲート

Claims

水路の横断面方向が長手方向となるように配置した揺動軸に上端部を回転自在に支持させて、下部を水路の上流方向及び下流方向に搖動自在となし、上流側水位の上昇時には前記下部が下流側に搖動して閉鎖状態の水路を開放する一方、下流側水位の上昇時には上流側に設けたストッパにより前記水路の閉鎖状態を維持するゲート本体と、
前記ゲート本体の下流側の面に、下流側に突出状に設けた箱体と、を具備し、
前記箱体は、底面を、前記水路の縦断面方向から見て、前記ゲート本体の下端部から、前記搖動軸側を中心とする凸湾曲面に形成したことを特徴とするフラップゲート。
前記箱体は、前記搖動軸から前記底面の凸湾曲面までの距離が、前記ゲート本体の下流側の面から下流側に離れるほど漸次長くなるように、底面を形成したことを特徴とする請求項１に記載のフラップゲート。
前記ゲート本体及び前記箱体の上方部を覆うカバー体を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のフラップゲート。
請求項１〜３の何れかに記載のフラップゲートを河川敷に設置したことを特徴とするゲート設備。
請求項１〜３の何れかに記載のフラップゲートを、水路を遮断可能な親ゲートの本体開口部に子ゲートとして設置したことを特徴とするゲート設備。