JP2021050466A - 水路用スライドゲート及び調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水路の水位及び流量を精度よく制御する。【解決手段】水路内の水位及び流量の少なくとも一方を調整する水路用スライドゲート１００は、水路を流れる水流に交差するように設けられ、水路の少なくとも一部を塞ぐ扉体１０を備えている。扉体１０は、その上端１０ａ及びその下端１０ｂが、それぞれ独立して上下方向に可動である。【選択図】図１

Description

本発明は、水路用スライドゲート及び調整方法に関する。

水路に設置して水路内の水位及び下流へ送配する流量を制御するゲートとして、特許文献１〜５に記載されたゲートが知られている。特許文献１〜４には、水路内の水位や水圧に応じて自動で稼働する無動力式ゲートが記載されている。特許文献５には、手動式のスライドゲートが記載されている。

実全昭６３−１３０５３０号公報 特開２００２−０２１０５２号公報 特開平１−２８０１１４号公報 特開２０１０−１８５１８３号公報 実全平２−０５４８３６号公報

特許文献１〜４に記載されたような無動力式のゲートでは、制御可能な流量や水圧の範囲が設定される。これにより、期別及び旬別の流量の変化が著しい農業用水路では、少流量時に一時的に制御不能になる場合がある。また、既存の無動力式のゲートは、水路内の水位や水圧に応じて自動で稼働するが、情報通信技術を活用した遠隔制御には不向きである。

また、特許文献５に記載されたような手動式のスライドゲートでは、ゲートの下端から流下させるオリフィスと、ゲートの上端から越流させる堰の機能とのいずれかの機能を用いて水位及び流量を制御する。オリフィスは流下量が大きく、下流へ放流する流量が多い場合に適するが、少流量の調整には不向きである。また、オリフィスは、ゲートの扉体全体を上下させるため、大きな動力が必要である上に、ゲート全体も大型となる。堰は、水路内における貯留の効果が大きく、下流へ放流する流量が少ない場合に適するが、ゲート上流に土砂が堆積してしまうという問題がある。

これまでは、供給者側（例えば、土地改良区等）の判断により送水を行う、供給主導型の水管理が実施されてきた。昨今の農業分野では、農家の減少や農地集積の進展によって大規模な企業的農業経営体が成長しており、作物品種が多様化している。これに伴い、水需要が複雑化しており、水需要に応じた送配水の実現のような、きめ細やかな水管理の必要性が生じている。また、こうした課題に対して、発展の著しい情報通信技術を活用して、農業用水の需要を考慮した需要主導型の送配水システムの構築が求められている。

本発明の一態様は上記課題を解決するためになされたものであり、水路の水位及び流量を精度よく制御可能な水路用スライドゲート及び調整方法を実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、以下の態様を含む。
１） 水路内の水位及び流量の少なくとも一方を調整する水路用スライドゲートであって、前記水路を流れる水流に交差するように設けられ、前記水路の少なくとも一部を塞ぐ扉体であって、その上端及びその下端が、それぞれ独立して上下方向に可動である扉体を備えた、水路用スライドゲート。
２） 前記扉体は、前記上端の少なくとも一部に、上下方向に開閉可能な堰板を含む切り欠き部を有している、１）に記載の水路用スライドゲート。
３） 前記扉体の前記上端を上下方向に駆動する上端駆動部と、前記扉体の前記下端を上下方向に駆動する下端駆動部とをさらに備えた、１）又は２）に記載の水路用スライドゲート。
４） 前記上端駆動部及び前記下端駆動部を遠隔制御する制御部をさらに備えた、３）に記載の水路用スライドゲート。
５） 前記制御部は、前記水路の水位及び流量の少なくとも一方に基づいて前記上端駆動部及び前記下端駆動部を制御する、４）に記載の水路用スライドゲート。
６） 前記扉体を、前記水路を流れる水流に交差する方向に複数設けた、１）から５）のいずれかに記載の水路用スライドゲート。
７） 前記水路は農業用水路である、１）から６）のいずれかに記載の水路用スライドゲート。
８） 水路内の水位及び流量の少なくとも一方を調整する調整方法であって、水路を流れる水流に交差するように設けられ、当該水路の少なくとも一部を塞ぐ扉体であって、その上端及びその下端が、それぞれ独立して上下方向に可動である扉体の、上端及び下端を、上下方向にそれぞれ独立して稼働して、前記水路内の水位及び流量の少なくとも一方を調整する調整工程を包含する、調整方法。

本発明の一態様によれば、扉体の上端及び下端がそれぞれ独立して上下方向に可動であるので、扉体の下端からの放流を制御するオリフィスの機能と、扉体の上端からの越流を制御する堰の機能との両方の機能を同時に利用することで、水路の水位及び流量を精度よく制御可能である。

本発明の一実施形態に係る水路用スライドゲートの概要を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る水路用スライドゲートを設置する水路を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る水路用スライドゲートの設置形態の例を説明する図である。

〔水路用スライドゲート〕
以下、本発明の一実施形態について、図１〜３を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る水路用スライドゲートの概要を示す模式図である。図２は、本発明の一実施形態に係る水路用スライドゲートを設置する水路を説明する図である。図３は、本発明の一実施形態に係る水路用スライドゲートの設置形態の例を説明する図である。

水路用スライドゲート１００は、水路内の水位を調整すると共に、水路用スライドゲート１００の上流から下流へ流れる水の流量を調整するものである。水路用スライドゲート１００は、水路内を流れる水流に交差するように設けられ、水路の少なくとも一部を塞ぐ扉体１０を備えている。扉体１０の上端１０ａ及び下端１０ｂは、それぞれ独立して上下方向に可動である。水路用スライドゲート１００は、扉体１０を支持する支持体に設けられたレールに沿って、ローラー等を介さずに扉体１０を上下に動かすことで、水路の水位及び流量を制御するものである。

扉体１０は、上端１０ａの上下方向の稼働と、下端１０ｂの上下方向の稼働とを同時に行うことができるように構成されている。水路用スライドゲート１００は、扉体１０の下端１０ｂを上下方向に稼働することで、扉体１０の下端１０ｂの下側からの水の放流を制御するオリフィスとして機能する。また、水路用スライドゲート１００は、扉体１０の上端１０ａを上下方向に稼働することで、扉体１０の上端１０ａの上からの水の越流を制御する堰として機能する。

このように、水路用スライドゲート１００は、オリフィス及び堰の複合型の水位及び流量制御ゲートである。水路用スライドゲート１００は、オリフィス及び堰の機能を複合することで、より精度よく水位及び流量を調整することができる。また、水路用スライドゲート１００は、制御量の大小に関わらず正確かつ効率的に水位及び流量を調整することができる。さらに、水路用スライドゲート１００は、維持管理上、堰に基づく浮遊物を流下させる機能と、オリフィスに基づく土砂の堆積を低減する機能との両方を有する。

扉体１０は、図１に示すように、上端１０ａの少なくとも一部に、上下方向に開閉可能な堰板１２を含む切り欠き部１１を有していることが好ましい。水路用スライドゲート１００は、堰板１２を上下方向に開閉させることによって、切り欠き部１１からの水の越流を調整する。水路用スライドゲート１００は、切り欠き部１１を有することによって、切り欠き部１１の開口の大きさを調整するのみで水の越流を調整することができる。したがって、扉体１０自体の高さを調整する場合と比較して、動力が小さくてすむ。また、水路用スライドゲート１００は、切り欠き部１１により少量の水の流れも制御することができるので、より精度よく水位及び流量を調整することができる。

切り欠き部１１は、上端１０ａの一部を切り欠くように設けられていればよく、その位置は、上端１０ａの中央近傍であることが好ましいが、扉体１０のいずれかの側端側に偏っていてもよい。切り欠き部１１の大きさは、適宜設定可能であるが、扉体１０の下端１０ｂを上方向に最大限動かした場合に開口するオリフィスの大きさの半分程度から同程度までの大きさであってもよい。切り欠き部１１は、その水平方向の長さが鉛直方向の長さよりも長いことが好ましい。すなわち、切り欠き部１１は、横長で浅い開口形状であることが好ましい。これにより、越流量の制御がしやすく、より精度よく水位及び流量を調整することができる。

なお、扉体１０は、切り欠き部１１を有する構成以外に、例えば、その平面が対向するように重ねられた２枚の板状体により構成されていてもよい。この場合、２枚の板状体の重なり量が変化するようにそれぞれを面方向にスライドすることで、扉体１０の上端及び下端をそれぞれ上下方向に動かすことができる。このような構成によれば、扉体１０の上端を上下方向に動かした場合に下端の位置は変わらない。同様に、扉体１０の下端を上下方向に動かした場合に上端の位置は変わらない。すなわち、扉体１０の上端及び下端の稼働の独立性がより高い。

また、扉体１０は、その平面が対向するように重ねられた２枚の板状体により構成され、上側に位置する板状体の上端に、図１に示すような堰板１２を有する切り欠き部１１が設けられていてもよい。この場合、下側に位置する板状体を面方向にスライドすることで扉体１０の下端を上下方向に動かす。また、堰板１２を上下方向に動かすことで扉体１０の上端を上下方向に動かす。これにより、扉体１０の下端を上下方向に動かした場合に上端の位置は変わらない。同様に、堰板１２を動かして扉体１０の上端を上下方向に動かした場合に下端の位置は変わらない上に、動力が小さくてすむ。

水路用スライドゲート１００は、扉体１０の上端１０ａを上下方向に駆動する第１駆動部（上端駆動部）１３と、扉体１０の下端１０ｂを上下方向に駆動する第２駆動部（下端駆動部）１４とをさらに備えていてもよい。第１駆動部１３は、堰板１２を上下方向に動かす開閉機構１６に動力を与えて堰板１２を開閉させる。第２駆動部１４は、扉体１０の下端１０ｂを上下方向に動かす開閉機構１７に動力を与えて扉体１０を開閉させる。これにより、水路内の水位及び流量に関わらず扉体１０を開閉することができ、また、手動で扉体を開閉する必要がない。第１駆動部１３及び第２駆動部１４は、例えば、バッテリが搭載されたモータであり得る。

水路用スライドゲート１００は、第１駆動部１３及び第２駆動部１４を遠隔制御する制御部１５をさらに備えていてもよい。制御部１５は、水路用スライドゲート１００の設置場所から離れた場所から第１駆動部１３及び第２駆動部１４を制御して、扉体１０及び堰板１２を駆動させる。これにより、水位及び流量を調整するために人が水路まで行く必要がなく、ゲート管理者の労力を低減することができる。また、情報通信技術を活用して制御部１５を制御することで、遠隔から用水需要に応じた制御が可能であり、期別及び旬別の水需要のみでなく、日単位で変動する農家の細かな水需要に対応することができる。

制御部１５は、ユーザからの給水の要求や供給停止の要求等に応じて、第１駆動部１３及び第２駆動部１４による扉体１０及び堰板１２の開閉駆動を制御してもよい。これにより、需要主導型の送配水システムの構築を実現できる。また、制御部１５は、予めデータベースに登録された水需要情報に基づいて、扉体１０及び堰板１２の開閉駆動を制御してもよい。水需要情報には、例えば、作物品種、生育ステージ及び天候に応じた過去の水需要に関する情報が含まれ得る。

また、制御部１５は、水路の水位及び流量の少なくとも一方に基づいて第１駆動部１３及び第２駆動部１４を制御してもよい。制御部１５は、例えば、水位又は流量変化を検出するセンサによる検出結果に応じて、第１駆動部１３及び第２駆動部１４を制御する。これにより、期別及び旬別の水位又は流量変化や、水路区間における場所別の水位又は流量変化に応じて扉体１０及び堰板１２の開閉駆動を適切に制御することができる。

制御部１５は、例えば、下流において大流量の水が必要な場合には、下端１０ｂを上方向に稼働して扉体１０を開き、水路の底から水を流下させるように、第１駆動部１３を制御する。また、制御部１５は、例えば、下流において少流量の水が必要な場合には、堰板１２を開いて下方向に稼働し、堰板１２上の水を越流させるように、第２駆動部１４を制御する。さらに、制御部１５は、下流に流す水を大流量から少流量に調整する際には、扉体１０の開きを小さくして堰板１２の開きを大きくするように、第１駆動部１３及び第２駆動部１４を制御する。なお、制御部１５は、水路内の水位及び流量をリアルタイムで検出した検出結果に基づいて、扉体１０及び堰板１２の開閉駆動を制御してもよい。水路用スライドゲート１００は、上流あるいは下流の水位及び流量に基づく制御を可能とし、水路区間に応じた制御方法の選択が可能である。

水路用スライドゲート１００は、農業用水路に設けられることが好ましい。水路用スライドゲート１００は、期別及び旬別の流量の変化が著しい農業用水路であっても、好適に水位及び流量を調整することができる。図２に示すように、農業用水路は、幹線水路１０１から水路１０２及び１０３のような複数の支線水路に水を分配して、支線水路の下流に存在する圃場１０４まで送配水する水路である。水路用スライドゲート１００は、矢印に示す幹線水路１０１の上流から下流に向かって複数設けられてもよい。幹線水路１０１に水路用スライドゲート１００を複数設ける場合、支線水路毎に設けることが好ましい。これにより、幹線水路１０１を流れる水の水位及び流量だけでなく、支線水路に分配される水の水位及び流量も精度よく調整することができる。

幹線水路１０１と水路１０２又は１０３との分岐位置にも水路用スライドゲート１００を設けてもよい。水路用スライドゲート１００ｅは、水路１０２内の水位及び流量を調整する。水路用スライドゲート１００ｆは、水路１０３内の水位及び流量を調整する。水路１０２及び水路１０３に分配された水は、それらの下流に存在する圃場１０４に送られる。また、水路１０２及び水路１０３内にさらに水路用スライドゲート１００を設けてもよい。

幹線水路１０１に設けられた水路用スライドゲート１００ａ〜１００ｄ、並びに、支線水路との分岐に設けられた水路用スライドゲート１００ｅ及び１００ｆの、それぞれの制御部１５は、ユーザから入力された又はデータベースに予め登録された水需要情報に基づいて、扉体１０及び堰板１２の開閉駆動を遠隔制御する。水路用スライドゲート１００ｂ及び１００ｅの制御部１５は、さらに水路１０２内の水理情報に基づいて、扉体１０及び堰板１２の開閉駆動を遠隔制御してもよい。同様に、水路用スライドゲート１００ｃおよび１００ｆの制御部１５は、さらに水路１０３内の水理情報に基づいて、扉体１０及び堰板１２の開閉駆動を遠隔制御してもよい。

このように、水需要情報と支線水路内の水理情報との両方に基づいて水路用スライドゲート１００を制御することによって、需要主導型の制御を可能にすると共に、送配水をより精度よく調整することができる。その結果、水を必要とする場所への用水到達時間を短縮することができる。また、余水放流を防ぐことにより、節水にも寄与し得る。

水路用スライドゲート１００は、図３の状態１００１に示すように、水路を流れる水流に交差する方向に水路を塞ぐように１つ設けることで、水路内の水位及び流量を調整することができる。また、状態１００２に示すように、水路用スライドゲート１００を、水路を流れる水流に交差する方向に並べて複数設けてもよい。これにより、その下流に流れる水を分水することができる。その結果、例えば、一方の水路用スライドゲート１００はオリフィスとして機能させ、他方の水路用スライドゲート１００は堰として機能させるというように、より複雑な水位及び流量の調節が可能である。また、水管理における自由度が向上する。

〔水位調整方法〕
本発明に係る調整方法は、水路内の水位及び流量の少なくとも一方を調整する調整方法であって、水路を流れる水流に交差するように設けられ、当該水路の少なくとも一部を塞ぐ扉体であって、その上端及びその下端が、それぞれ独立して上下方向に可動である扉体の、上端及び下端を、上下方向にそれぞれ独立して稼働して、前記水路内の水位及び流量の少なくとも一方を調整する調整工程を包含する。

本発明に係る調整方法は、上述した本発明に係る水路用スライドゲート１００を用いた調整方法の一態様である。したがって、本発明に係る調整方法の詳細は、上述した本発明に係る水路用スライドゲート１００の説明に準じる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、農業分野に利用することができる。

１０ 扉体
１０ａ 上端
１０ｂ 下端
１１ 切り欠き部
１２ 堰板
１３ 第１駆動部（上端駆動部）
１４ 第２駆動部（下端駆動部）
１５ 制御部
１００ 水路用スライドゲート

Claims (8)

1. 水路内の水位及び流量の少なくとも一方を調整する水路用スライドゲートであって、
   前記水路を流れる水流に交差するように設けられ、前記水路の少なくとも一部を塞ぐ扉体であって、その上端及びその下端が、それぞれ独立して上下方向に可動である扉体
   を備えた、水路用スライドゲート。
2. 前記扉体は、前記上端の少なくとも一部に、上下方向に開閉可能な堰板を含む切り欠き部を有している、請求項１に記載の水路用スライドゲート。
3. 前記扉体の前記上端を上下方向に駆動する上端駆動部と、前記扉体の前記下端を上下方向に駆動する下端駆動部とをさらに備えた、請求項１又は２に記載の水路用スライドゲート。
4. 前記上端駆動部及び前記下端駆動部を遠隔制御する制御部をさらに備えた、請求項３に記載の水路用スライドゲート。
5. 前記制御部は、前記水路の水位及び流量の少なくとも一方に基づいて前記上端駆動部及び前記下端駆動部を制御する、請求項４に記載の水路用スライドゲート。
6. 前記扉体を、前記水路を流れる水流に交差する方向に複数設けた、請求項１から５のいずれか１項に記載の水路用スライドゲート。
7. 前記水路は農業用水路である、請求項１から６のいずれか１項に記載の水路用スライドゲート。
8. 水路内の水位及び流量の少なくとも一方を調整する調整方法であって、
   水路を流れる水流に交差するように設けられ、当該水路の少なくとも一部を塞ぐ扉体であって、その上端及びその下端が、それぞれ独立して上下方向に可動である扉体の、上端及び下端を、上下方向にそれぞれ独立して稼働して、前記水路内の水位及び流量の少なくとも一方を調整する調整工程を包含する、調整方法。

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