JP2640493B2 - 自動起伏堰 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、河川、排水路等から用水を取水するために
流水を堰止め、しかも、洪水時においては自動的に倒伏
することのできる自動起伏堰に関する。

（従来の技術） 従来の自動転倒堰は、第６図に示すように、河岸に揺
動自在に設けた扉体50を油圧シリンダ（駆動手段）51に
よって押し上げ起立させたものである。洪水時には、油
圧シリンダ51をオフにして水圧の力で自然に倒伏させる
ようにしている。

この装置の欠点は流水によって堰の下流側に負圧を生
じ砂が吸引されてその反対側に堆積し、倒伏が妨げられ
る事、また、水圧に対抗する押力が油圧シリンダ51に集
中するので、力を分散させる桁が必要となり工費が高く
なること、等である。

この問題を解決したゴム引布製起伏堰が最近普及して
来た。これは第７図に示す通り、河床に金具52で固着さ
れた可撓性の袋体53を堰体としたものである。この装置
は、袋体53内に空気または水を封入して起立させ、これ
らを排出することによりゴム堰を倒伏せしめるものであ
る。しかしながら、空気または水の封入、あるいは排出
に動力を使用すること、また、上流水位が流量によって
異なるので取水量が一定しないことが問題となってい
た。また本装置の問題点として、布が転石やガラス等に
よって破損するので、この補修工事費が嵩むということ
である。

このため、たとえば特公昭53-23024号公報には第８
図、第９図に示される自動起伏堰が提案されている。こ
れ等の図を参照して説明すると、河川に設けられた堰は
２つの扉体からなり、上流54側に平板状の上流扉55、下
流56側に先端を下方に向けて折曲した下流扉57が位置し
ている。また、上流扉55の上流端および下流扉の下流端
を支点としてそれぞれ回動自在に設けられ、互いの扉体
先端には噛合可能な突起が形成され液密に接合してい
る。また、この堰の河床には、２つの扉体が倒伏時に収
納される凹部58が穿設され、しかも、倒伏時に上流水位
と下流水位に落差を生じるように上流の河床は下流の河
床よりも高く設けられている。

一方、この堰を迂回して、ベンチュリー部59a,サイフ
ォン部59bを有する通水路59が堰の上流と下流とを連通
し、途中、ベンチュリー部59aに堰内部と連通する開口
があけられている。また、堰下流側の水中に連通管60の
一端を開口し、該連通管60は水面付近で２つに分岐し
て、第１の開口端を上流の水面付近に下向きに位置し、
第２の開口端をサイフォン部59bの頂部と連通させてお
り、サイフォン部59bの頂部は堰高時の上流水位とほぼ
同じ高さに設けてある。

この堰が倒伏時には、河床の段差により堰上を越流す
る速さは大きく、このときの流水と堰内の圧力水頭の差
により堰は起立する。また、上記第１の開口端が水位の
上昇により塞がり、しかもサイフォン部59bの頂部に水
が達するとサイフォン作用がおき、ベンチュリー部59a
に開口した管より堰内の水が下流に放出され、堰は低く
なる。そして、第１の開口端が水面から離れると、空気
が流入して第２の開口端にも空気が入り、サイフォン作
用が停止し、再び堰が起立しはじめ、自動的に上流水位
Ａを保っている。なお、図中61は堰を過剰負圧より保護
する連通管である。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記第８図、第９図に示される堰では
起立するのに河床以下の低い位置にベンチュリー部を設
けて水頭圧を得る必要があり、しかも下流水位を低くし
てサイフォン部に空気を流入するために、河床に上流と
下流の大きな段差をつけてベンチュリー管内の流速を大
きくする必要があった。さらに段差をつけるために上流
河川の河床を上げる施工を行なった場合には、洪水の疎
通に支障を来たすので、実用化に困難であった。

また、如何に大きな段差を設けても、例えば感潮河川
等にあって、下流河川の水深が大きい場合には、サイフ
ォン部に空気を吸入してベンチュリー部との圧力差によ
り起立させる事は不可能であり、また、感潮河川等にお
いては、サイフォンの空気排出作用が困難であるから、
水位調節作用も不可能であり、しかも、下流水位を基準
として倒伏させる仕組みになっているので、感潮河川や
下流河川が改修された場合には、適期に堰が倒伏しない
という問題点が生じる。

本発明は、上記の事を改良して、ベンチュリー部を有
する通水路の取付け作業を容易にし、下流水位に影響す
ることなく倒伏、起立を行える自動起伏堰を提供するこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために、河床に凹状に
設けた収納室の下流端を支点として、先端を下方に向け
て折曲し下面にフロートを装着してなる下流扉を回動自
在に設け、前記収納室の上流端を支点として、平板状の
上流扉を回動自在に設け、 前記上流扉と前記下流扉とを組み付け形成した堰の上
流側河川と下流側河川とを、複数の導流板を有する流入
口、静水池、ベンチュリー管および主サイフォンを介し
て連通し、前記ベンチュリー管の狭窄部と前記収納室と
を連通し、前記主サイフォンの頂部と上流水位を設定す
る密閉された水位検知槽とを、管状の水位検知ブレーカ
ーを介して連通し、 前記静水池と前記堰を越流する水位を検知するための
越流深検知槽とを連通する注水口を穿設し、該越流深検
知槽と下流とを越流深検知サイフォンで連通し、該越流
深検知サイフォンの頂部と前記堰の起立状態の堰頂部近
傍の上流側河川内とを管状の越流深検知ブレーカーで連
通し、前記越流深検知槽の底部と前記水位検知槽とをそ
れぞれ導気管、落水管を介して連通し、前記水位検知槽
を前記導気管と吸気管を介して大気に開口し、 前記静水池と堰の下流河川とを吸気装置を介して連通
し、該吸気装置と前記水位検知ブレーカーおよび越流深
検知ブレーカーをそれぞれ水位検知用排気管と越流深検
知用排気管を介して連通し、前記主サイフォンが河床下
に穿設された導流溝内に臨んで開口してなることを特徴
とする自動起伏堰である。

また、上流扉の先端にフラップを回動自在に設けると
共に該フラップと上流扉の上面との間に扇形のチューブ
体を接合し、貯水槽がそれぞれ通気管を介して水位検知
槽と連通し、また、補水装置を介して静水池と連通し、
通水管を介して前記チューブ体内と連通したことを特徴
とする。

（作用） 本発明は、上記示したように堰の上流・下流の河床に
段差をつけずに構成するものであるので、堰の倒伏状態
からは、下流扉に設けられたフロートによって起立する
ことができる。フロートによっても堰が起立できない場
合には、上流扉の先端の外側に上流扉と平行かつ直角な
状態までの間において回動自在に設けたフラップを用
い、堰を起立させる。このとき、ベンチュリー管の負圧
ひいては流速には何等の制限はない。

さらに、吸気装置のベンチュリー部を利用して、サイ
フォン系統内の空気が排出され、堰頂部の越流深によっ
て間接的に主サイフォンが制限される。

そして、フロート、もしくはフラップによって起立し
た堰は、河川を堰止め、上流水位を高く、下流水位を低
くして堰体に働く内圧を高く、外圧を低くして起立させ
られる。そして、フラップ高さは十分大きくされ得る構
成であるから、河川水位が相当に高くても、起立は可能
である。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図ないし第３図に基いて
説明する。

第２図に示される勾配のほとんどない河床に河川に横
断して収納室１が凹設され、収納室１の上部には二つの
扉体からなる堰が設けられている。扉体の一方の下流扉
２は先端部を下方に曲げた形状を呈し、収納室１の下流
端を支点として回動自在に設けられ、扉体の他方の上流
扉３は平板状を呈し、この先端部を下流扉２の上面に接
触させ、収納室１の上流端を支点として回動自在に設け
られている。また、下流扉２の先端上面と上流扉３の先
端下面にそれぞれ噛合可能な係合片4,4aが固着され、下
流扉２の起立位置に関係なく収納室１は閉塞される。下
流扉２には先端部下面に起立用のフロート５が取付けら
れている。

また、上流扉３の先端には後述するフラップ６が軸支
され、上面に回動自在に装着され、数室に区切られたチ
ューブ７が介挿されている。

堰の上流の河川の側壁に流入口８が穿設されて箱状の
静水池９に連通し、静水池９にベンチュリー管10の一端
が開口し、他端は主サイフォン11と接続されている。主
サイフォン11の開口端は下流の河床に凹設した導流溝12
に臨んでいる。この構成により堰を迂回する側流が形成
される（第１図）。また、ベンチュリー管10は連通管13
を介して収納室１内と連通している。

主サイフォン11の頂部には管状の水位検知ブレーカー
14の一端が接続、開口され、その他端は保持すべき上流
河川の水位（以下、上流水位という）を決定する水位検
知槽15の水面に臨んで開口されており、その開口端周縁
は鋸状に形成されている。水位検知槽の上部は閉塞さ
れ、下方は側壁が一部除かれ静水池９と通じている。ま
た、その近傍に堰を越流するときの水深を検知するため
の箱状の越流深検知槽16が設けられ、小径の注水口17を
介して静水池９と連通しており、しかも越流深検知サイ
フォン18を介して下流河川と連通している。越流深検知
サイフォン18の頂部には管状の越流深検知ブレーカー19
が開口され、その他端は、下流扉２の頂部近くの上流側
河川内に開口されている。水位検知槽15の頂部には導気
管20の一端が開口され、この導気管20に人為倒伏弁21が
取付けられ、ここから二つに分岐されている。分岐され
た一方は落水管20aであり越流深検知槽16内の底部近く
に開口され、他方は吸気管20bであり分岐点よりＵ字形
に形成し分岐点以上の高さの大気中に開口されている。

なお、水位検知ブレーカー14には水位検知用排気管22
が分岐され、越流深検知ブレーカー19には越流深検知用
排気管23が分岐され、これらは、後述する吸気装置24の
ベンチュリー部24bの頂板に開口されている。

水位検知槽15の頂部には通気管25の一端が開口し、他
端は貯水槽26の頂部に開口されている。そして、貯水槽
26の底面には通水管27の一端が開口され、その他端は上
流扉２に沿って設けたチューブ７内に開口している。ま
た、貯水槽26の頂部には、後述する補水装置と連絡し、
静水池９内の河床以下水中部と連通している。

次に構成の詳細について第４図および第５図を参照し
て説明する。収納室１の中は、上流扉３が、その構造の
基幹となる基板3aの先端のゴムから成る止水部3bにおい
て下流扉２と接触するようにその巾は、下流扉２の高さ
に比して十分に大きくされている。収納室１の深さは、
倒伏状態において下流扉２の背面の平面部分が水平とな
るようにされている。

下流扉２の上流側の折曲部分の半径は、倒伏状態にお
いて、上流扉３内にフラップ６とチューブ７が収納され
て且、起伏する時に、基板3aの先端以外の腹面が、下流
扉２の頂部に接触され止水部3bが下流扉２から離れる事
がないよう十分に大きくされ、その頂部の彎曲部の半径
は、水流によって、キャビテーションを生ぜず、一方、
基板3aの腹部と接触しない形状にされ、上流面の勾配は
回動自在の支持部分とその上面を結ぶ線に直角にされて
いる。

上流扉３の長さは、倒伏状態において、係合片4aが下
流扉２の背面の平面上に出るようにされている。また、
上流扉３の下端近くの下面に、密閉されたダクト3cが全
堰頂に亘って取り付けられ、これに、通水管27が開口さ
れ、ダクト3cの頂板を兼ねる基板3aには、全堰頂に亘っ
て導水孔3dが明けられている。基板3aの上方は、仕切板
3eにより密閉されて、小さな間隙がチューブ７の固着部
分の背面まで形成されて、仕切板3eの端部に通水孔3fが
導水孔3dに準じて明けられチューブ７内と連通されてい
る。仕切板3eの背面のフラップ６に覆われない部分は、
フラップ６の背面と等しい平面をもって、化粧板3gが上
流扉３の回動基部側に取り付けられ、その上端は、斜め
に折曲げられて、仕切板3eの背面に固着されている。

フロート５の大きさは、倒伏の終了時において、堰の
上下流の水位差が殆んど無くなった場合においても、止
水ゴム、等の抵抗を排して、完全に倒伏し得るよう、十
分に小さくされている事は勿論である。本発明において
は、従来技術とは異なり、河床上に堰が突出していない
ので、洪水中において、半ば起立する虞がなく、専ら、
倒伏の終了時において完全に倒伏する事に配慮すれば十
分であり、また、上記のとおり、導流板と導流溝を用い
て、倒伏終了時の側流の強さが大きくされ、ベンチュリ
ー管を用いて収納室１内の水圧を低くし、外圧と内圧の
差によって倒伏するようにされているので、下流扉２の
軸に働く浮力と、自重によるモーメントは、ベンチュリ
ー管によって生ずる負圧の大きさに応じて、浮力による
モーメントの方が大きくされている。

フラップ６は、中空のフラップ軸受6a,6bが基板3aと
フラップ板6cに交互に固着され、これにフラップ軸6dが
通され回動自在に支持されている。フラップ軸受6aの両
側端には、第４図に示すとおり、突起が突出され、相互
に噛合う事によって、フラップ板6cの姿勢が上流扉３の
基板3a等に平行な状態から直角な状態の間に制限され
る。フラップ軸受6aの孔の径は、中央において、やや小
さくされ、フラップ軸6dは高張力鋼が用いられ、その嵌
合は緩くされる。フラップ板6cの先端にはゴム板が装着
されフラップ板6cの重さは十分大きくされ、その寸法
は、その先端が河床上に堆積した土砂に触れないよう、
上流扉３の基板3aより十分に小さくされている。

チューブ７は、可撓性の数室から成るが外側の表面を
除いて接合されて一体とされ、両側が、フラップ６の腹
面と上流扉３の仕切板3eの背面に固着され、各室間には
無数の孔が穿たれて、いずれも、通水孔3fに連通されて
いる。

流入口８は、下端が河床よりやや高くされ、高さが低
く巾が大きくされて、その断面積は主サイフォン11等に
比して十分に大きくされ、多数の導流板8aが鉛直に、斜
め上流に向けて固着されている。

静水池９は、諸装置が開口されている下流部分と、空
中から底面近くまでを区画する防塵壁29、底面から河床
のやや下方までを区画する防砂堰30を備えた上流部分と
に大別できる。

ベンチュリー管10の開口部の下方は掘込まれて、予備
池砂槽31が形成され、ベンチュリー管10は、開口部から
底板が緩い上り勾配にされ、狭窄部は底板と頂板とがほ
ぼ水平となり、狭窄部の側方に収納室１に通ずる連通管
13が開口されている。狭窄部の下流側は、頂板が緩い上
り勾配に形成され、断面が十分に拡大され、他端は主サ
イフォン11の上流側に開口される。主サイフォン11のク
レストは上流水位よりやや低くされ、その下流端は、方
向が水平に変換されて、導流溝12内に突出して開口さ
れ、その高さは、上端が河床よりやや低く、下端が導流
溝12の底面より、やや高くされ、導流溝12の底面は緩い
勾配でもって上下流の河床と接続されている。上記の連
通管13の他端は安全装置32を介して収納室１内に開口さ
れ、水位検知ブレーカーの鋸状の開口部の高さは4cm内
外である。注水口17の高さは、堰が起立すべき水位よ
り、やや低くされ、越流深検知サイフォン18の断面は注
水口17に比して十分に大きくされ、そのクレストの高さ
は、上流水位よりやや低くされ、下流端は、導流溝12の
側壁内に突出せずに開口している。

越流深検知ブレーカー19の河川内の開口位置は、倒伏
すべき越流水深に達した状態において下流扉２の最高位
部の附近で、越流深がなく、堰が完全に起立した状態に
おいて下流扉２の外側になる部分とされ、その高さは上
流水位より、倒伏すべき時の越流水深の三分の一だけ低
くされる。吸気管20bは可撓管が使用され、その分岐点
の高さは、越流深検知サイフォン18のクレストより十分
に低く、越流深検知ブレーカー19の開口部より十分に高
くされ、その上部は、支持環を通されて、ストッパーが
調節自在に装着され、最低部分の高さを自由に選択し得
るようにされている。なお、選択に際しては、堰が起立
と倒伏を繰り返さないよう、十分に低くされるべき事は
勿論である。

吸気装置24は、静水池９に箱状の流入槽24aを備え、
開口する上端の高さは、上記の堰が倒伏され、フラップ
６が起立された状態における、その上端よりやや高くさ
れている。そして、一端が流入槽24aの側面に開口し、
他端が下流河川内に開口する通路（前述したベンチュリ
ー管10と類似したもの）を形成させている。上記通路
（以下、ベンチュリー管という）は頂板の勾配が変化さ
れて断面が狭搾されてベンチュリー部（狭搾部）24bが
形成され、ベンチュリー部24bは左右に仕切られ、それ
ぞれに前述した水位検知用排気管22等が接続されるよう
になっている。また、水位検知用排気管22等の開口部が
適当な深さで水没するよう、ベンチュリー管の底板がベ
ンチュリー部24bから河川内の開口まで適当に傾けられ
て出口の下端が高くされている。

貯水槽26の下端は、堰を起立させるべく、フラップ６
が起立された状態における、上流河川の最高の水位、す
なわち、洪水後、自動的に起立する場合における上流河
川の水位よりも十分に高くされ、その上端は、堰上げる
べき上流水位よりも十分に低くされる。補水装置29は、
下方が静水池９内に開口された補水管29a、これの上方
が底面に開口し密閉された補水槽29bおよび補水槽29bの
上方に開口する注水管29cから成り、注水管29cの下方
は、第３図に示すとおり、貯水槽26の頂面よりやや下方
に突込んで開口され、その突込まれた深さと、堰上げる
べき上流水位と、注水管29cの上端の開口部の高低差は
ほぼ等しくされる。安全装置32は、連通管13の途中に介
在され、その形状は第５図に示すとおり、サイフォン状
でその開口部の高さは、堰が自動的に起立される時の河
川水位よりも十分に高くされ、開口部の反対側の背面の
堰が、ほぼ完全に起立された状態において、倒伏される
時の静水池９と収納室１内の水頭差の半分以上、開口部
より低くない位置に数個の小径の排気孔32aが穿たれ、
そのクレストの高さは、排気孔32aより、上記の水頭差
以上、十分に高くされ、クレストの左右の断面は等しく
されている。

また、ベンチュリー管10、連通管13等が堰の起立と倒
伏に支障のないように十分に大きくされている事は勿論
である。

次に作用について説明する。まず、ベンチュリー管10
と、吸気装置24の作用について説明する。両者ともに、
断面は狭搾された後に漸次拡大されているので、狭搾部
と下流側開口部の間の損失水頭は極めて小さく、しかも
上流側も漸次縮少され、狭搾部は十分に小さくされてい
るので、狭搾部の速度水頭は極めて大きく、したがっ
て、狭搾部の圧力水頭は極めて低いので、前者は、収納
室１内の圧力を低下させ、後者は、サイフォン系統の空
気を吸出する作用がある。

次に、水位調節作用について説明する。既に説明した
如く、流入口８には導流板8aが斜め上流に向けて装着さ
れているので、静水池９内の水位はピトー管の原理によ
って上流河川の水位より高くなる事は勿論である。堰が
起立している状態においては、流入口８の開口部の河川
の流速は極めて小さいので、静水池９内の水位は、ほ
ぼ、上流河川の水位と等しく、また、後に詳しく説明す
るが、起立している状態においては水位検知槽15内は、
大気に連通されているので、同槽内の水位もほぼ上流河
川水位に等しい。

また、堰体は、その構成からして、収納室１内の水頭
が上流水位と等しければ、起立し、低くなれば倒伏す
る。

したがって、上流河川の水位が所定の高さに達すれ
ば、水位検知ブレーカー14の鋸状の開口部が半ば水浸さ
れ、一方、主サイフォン11系統内の空気は絶えず、吸気
装置24により排出されているので水位検知ブレーカー14
の開口部の水没の度合いに応じて、主サイフォン11内の
負圧が調節され、そのサイフォン作用が制御されて、ベ
ンチュリー管10内を通過する水流が調節されて、その狭
搾部の圧力を介して収納室１内の水頭が制御されて、堰
頂の高さが調節され、ひいては、上流河川の水位が調節
される。

その際、越流深が大きい程、堰頂が低くなる必要があ
り、したがって、水位検知ブレーカー14の開口部の水没
の度合いが大きくされる必要があるが、その開口部の形
状は鋸状とされ、しかも、その高さは4cm程度に過ぎな
いので、越流深による上流水位の差は極めて僅かであ
り、実用上、支障も来す事は全くなく、また、上記の水
位調節作用は、開口部が鋸状であるので間欠的ではな
く、連続的であり、上流水位は、常時、ほぼ一定に自動
的に調節され、河川の流量の変化によって、一々、取水
門を操作する必要がない。たとえば、上流に水力発電所
があって、時間的に放流量が変化する場合等においては
最適である。

また、吸気装置24が用いられており、その高さは自在
であるから、感潮河川等にあって、下流河川の水位が高
く、主サイフォン11の排気作用が不可能な場合でも水位
調節作用が行われ、下流水位が高いときでも堰は起立す
ることができる。

次に倒伏作用について説明する。上記のとおり、本実
施例においては、上流水位がほぼ一定に保持されている
が、堰頂上の水位は、水理学上の原理によって上流水位
よりも越流深の三分の一だけ低いので、洪水になって越
流深が所定の値に達すれば、越流深検知ブレーカー19の
河川内の開口部が空中に露出され、越流深検知サイフォ
ン18内のサイフォン作用が破壊されて、その排水作用が
停止される。

一方、注水口17から、越流深検知槽16内に水が流入し
て、同槽内と落水管20a内の水位が上昇し、また、落水
管20aと吸気管20bの分岐点の高さは越流深検知サイフォ
ン18のクレストより十分に低くされているので、上記の
分岐点から水が吸気管20b内に侵入して、導気管20、ひ
いては、水位検知槽15内が大気から遮断され、主サイフ
ォン11への空気の供給が全面的に停止される。これによ
り、同サイフォン内にサイフォンが形成され、ベンチュ
リー管10を通過する水量が増加して、その狭搾部の圧力
が低下して、収納室１内の水が排出されて堰体が倒伏
し、上流水位が低下する。

その際、水位検知槽15内と貯水槽26内は負圧となって
いるので、水面は低下せず、むしろ水位検知ブレーカー
14と通気管25内に水が吸い上げられた状態となり、この
状態は、次に起立が開始されるまで続くが、倒伏の最終
状態に近くなれば堰の上下流の河川の水位差は少なくな
り、遂には無くなる。

ところで、流入口８には多数の導流板8aが斜め上流に
向けて取付けられているので、ピトー管の原理によっ
て、静水池９内の水位は、少しではあるが、河川水位よ
り高く、また、主サイフォン11が導流溝12内に突出し
て、水流に直角に突出して開口されているので、主サイ
フォン11の開口部の水頭は、河川水位より少し低くな
る。また、ベンチュリー管10内の水流が継続され、ベン
チュリー管10により、収納室１内の圧力水頭が河川より
も、ベンチュリー管10と主サイフォン11の開口部の水頭
差の数倍も低くされて、堰体に大きな内外水圧差が働く
ので、下流扉２の軸に対する下流扉２と上流扉３の自重
によるモーメントよりフロート５の浮力によるモーメン
トを大きくする事が出来、後に説明する起立時における
問題点が解決され、また、倒伏も、越流深に基いて開始
されるので、河川の幅、深さが改修のため異なっても、
適期に堰は倒伏される。

次に倒伏状態における作用について説明する。洪水に
よる倒伏中におけるベンチュリー管10は、防塵壁29と防
砂堰30によって、塵芥、土砂を遮ぎることができ、ベン
チュリー管10の開口は予備池砂槽31の上方に位置するの
で、土砂による閉塞を防ぐことができる。なお、水位検
知用排気管22の吸気装置24内の開口部は流入槽24aと、
ベンチュリー部24bの開口部に囲われて水没されている
ので主サイフォン11のサイフォン作用は倒伏中において
も継続される。また、ベンチュリー管10の作用によって
収納室１内の圧力が低くされ、洪水中に堰が起立する事
が防止されている。

洪水が増加して河川の流速が大きくなると、ベンチュ
リー管10の作用が過大となって、堰体が折損される虞が
あるが、河川と収納室１内の圧力水頭差が過大になれ
ば、安全装置32の開口部は倒伏直後から水没され続けて
いるので、静水池９内の水が安全装置32を介して流入さ
れ、ベンチュリー管10の狭搾部に供給され、水理学上の
合流の損失を生じて、連通管13内の圧力が高まり、堰体
の折損が防止される。また、静水池９内と収納室１内の
水頭差がもっとも大きくなるのは、越流深が殆んどな
く、堰が、ほぼ完全に起立している状態において、上流
水位が高くなって水位調節のために倒伏する場合である
が、後に改めて説明するように起立中において、安全装
置32内の所要の空気量が失われる事はなく、また安全装
置32のクレストと排気孔32aの高低差は、上記の水頭差
以上とされているので、水位調節中と倒伏途中において
安全装置32が作動して堰全体の機能が損われる事はな
い。また、フラップ６はそれ自体が重くされ、フラップ
が開こうとすれば、補水装置28内の水面が上昇してチュ
ーブ７内の圧力が低下し、チューブ７内の圧力がフラッ
プ６の開動作の抵抗体となり、倒伏中にフラップ６が流
水の力によって、起立させられる事はない。

次に起立の作用について説明する。

吸気管20bは可撓管とされ、ストッパーは、調節自在
とされているので、任意に起立水位を選択する事が出
来、また、取水開始前において、水路の点検を行う必要
があり、或は、土砂と塵芥が多いために、起立時におい
てフラップ６が完全に閉じるよう看視する必要がある場
合には、吸気管20bの下端を低くして置いて、自動で起
立させないようにする事も出来るが、自動の場合には、
河川の水位が低くなり、人為の場合には、人為的に吸気
管20bが引き上げられて、その下端が河川の水位より高
くなると、これから空気が侵入し、一気に、上方の負圧
となっている導気管20内に上昇し、その中の水は落水管
20aを通って落下し排出され、主サイフォン11に空気が
供給されて、サイフォン作用が破壊される。

そして、吸気管20bの下部に残留していた水は、空気
と連行して霧散され、主サイフォン11等は、完全に大気
に連通され、ベンチュリー管10を通過する水流が消失し
て、収納室１内の水圧が瞬時に高くなる。引き続いて、
導流板8aの作用により、収納室１の内圧が、扉体に働く
外水圧よりも高くなり、また、倒伏時における導流板8a
と、主サイフォン11の開口部の作用と、これを増巾する
ベンチュリー管10の作用によって、フロート５が大きく
されているので、上記の作用のみで起立が開始される場
合が多い。

起立の補助的手段として用いるフラップ６の作用につ
いて説明する。

上記の主サイフォン11と同時に、貯水槽26内も大気に
連通され、その際、注水管28cが貯水槽26内に突込んで
開口されているので、通気管25に吸い上げられていた以
上の水が補水装置28を介して排出され、大部分の水は通
水管27および上流扉３の内部を通じて、チューブ７内に
落下してチューブ７が膨らみ、その圧力によってフラッ
プ６が半ば起立され、後は水圧によって、完全に起立さ
れ、軸受6aと6bの突起部が噛み合って直立状態が保持さ
れ、流水が堰止められる。これにより、上流は高く、下
流は低くされ、上流河川の水が流入口８から連通管13を
通じて、収納室１内に導入され、扉体に働く水圧が内圧
は高く、外圧は低くされて、堰の起立が開始される。

その際、上流扉３はそれ自身が十分に重くされ、ま
た、フラップから閉じる方向の力を与えられ、一方、下
流扉２はフロート５を装着しているので、上流扉３の止
水部3bは下流扉２の表面に密着され、上流扉３は下流扉
２によって持上げられる状態となっているので、収納室
１内の水が流出する事はない。また、最初は堰と上流河
川の水位が一緒になって上昇するが、連通管13等が十分
に大きくされているので、終りには、堰の起立の方が先
行する。

堰が起立することにより、上下流扉の係合片が噛み合
わされて、静止され、上流水位の上昇が続けられ、その
前に、フラップ６の起立後、仕切板3eの背面に流水によ
って運ばれて来た土砂等は、上流扉の傾斜が大きくな
り、化粧板3gの先端は斜めに折曲げられているので落下
され、上流水位の上昇にともなって、チューブ７にかか
る水圧が増加し、チューブ７の外側の水が貯水槽26内に
押し戻されて外側の凸面は凹面に変り、さらに上流水位
が上昇して、水がフラップ６の背面にまわれば、貯水槽
26の上端は十分に低くされ、倒伏時において通気管25内
に吸入されていた余分な水は起立開始時に、補水装置28
により排出されているので、フラップ６の背面に働く水
圧が貯水槽26から受ける腹面の水圧より大きくなり、フ
ラップ６に押されて、再び、チューブ７の外側は凸面と
され、チューブ内は空にされて伸展され、上流扉３内に
収納され、フラップ６に隠蔽される。その際、フラップ
の先端の一部に塵芥があっても、先端はゴムとされ、
且、水圧に押されるので、全体としては、フラップは完
全に倒伏される。

次に、越流深検知ブレーカー19の開口部が水没され、
吸気装置24により、越流深検知サイフォン18内が負圧に
されて、その中にサイフォンが形成されて、吸気管20b
に水が侵入する以前に越流深検知槽16内の排水が開始さ
れ、上流水位が所定の高さに達すれば、水位検知ブレー
カー14の開口部が半ば水没して、水位調節が開始され、
越流深が増加するに従って堰頭が低くなって、河川の流
量が定常流となって堰体は静止される。

次に、起立直前からの安全装置32の状態について説明
する。安全装置32の開口部は、起立時の河川水位より、
やや高くされているので、起立開始前において、必ず空
気が安全装置32内に侵入し、クレストと開口部の高低差
は、完全起立状態から倒伏する場合における収納室１と
静水池９の水頭差の半分以上とされ、クレストの左右の
断面は等しくされているので、必ず十分な空気量が得ら
れる。起立開始途中においては収納室と静水池の水頭差
がないので、クレストの左右の水面はほぼ等しい。倒伏
終了後において、ベンチュリー管10の作用により、収納
室１内の負圧が大きくなれば、全部の空気が開口部の反
対側に移動され余積のために、余分に貯えられていた空
気は、排気孔32aから排出され、収納室１と静水池９の
水頭差は所定の値に抑えられる。

次に、洪水以外の場合、管理上の理由によって人為的
に倒伏される場合の作用について説明する。

人為倒伏弁21を閉じることは、洪水になって吸気管20
b内に水が侵入するのと何等変りはないので堰は倒伏
し、倒伏状態を維持する。このとき、安全装置32の開口
部が水没していない時には、安全装置から空気が侵入し
て、ベンチュリー管10に供給されて、その過剰な能力が
消耗される。

ところで、起立の作用の説明に戻ると、上記のとお
り、起立するのに、河床の段差は、一切必要がないので
従来技術の対応の問題点が解決され、また、倒伏時にお
いて、導流板8a、主サイフォン11の開口部およびベンチ
ュリー管10が使用されて、倒伏し易くされて、フロート
５が大きくされているので、堰の上下流の水位差は、必
要がないか、或は、あっても、極く僅かで済み、しか
も、フラップ６は、堰高の半分以上もあるので、感潮河
川等にあって、起立時における河川水位が非常に高い場
合でも、堰体を容易に起させる事が出来る。以上によ
り、前記従来技術における問題点が全て解決されること
になる。

また、実用化され、普及されている第６図に示した従
来技術の問題点についても、本発明の装置では流線形で
あって、砂を巻き込む事なく、容易に倒伏し得る。ま
た、油圧シリンダ、河川横断方向の桁は一切使用しない
ので工費は減らすことができる。さらに堰の起立、倒伏
には水圧を利用し動力を用いず、管理費用がかからな
い。上流水位が、自動的に、ほぼ一定に保持されて、取
水量を一定にすることができるようになった。本発明に
かかる堰本体は、無論鉄製でありチューブ７は河床に接
触せず、起立途中を除けば、フラップ６によって隠蔽さ
れているので堅固な構造となり、耐久性も向上するもの
である。

（発明の効果） 本発明は、以上のように構成するものであるので、堰
の倒伏、起立は一切の人為的動力や操作を必要とせず、
河川の自然力を利用しており、しかも堰本体に起立する
性質をもたせているので感潮河川であってもその働きに
支障をきたすことはない。また、上流水位の調節も容易
である。さらに、上流扉にフラップを設けたことにより
一層起立し易く信頼性のある作動をし、またこのときに
要する水量は極めて少なく、起立水位と起立の指示の要
否の選択も簡単である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる自動起伏堰の平面図、 第２図は自動起伏堰の水路の断面図、 第３図は自動起伏堰の作動要部の断面図、 第４図はフラップ装着の場合の自動起伏堰の詳細を示す
断面図、 第５図は安全装置の詳細を示す断面図、 第６図は従来の転倒堰の概要を示した断面図、 第７図は従来のゴム引布製起伏堰の概要を示した断面
図、 第８図は従来の起伏堰の平面図、 第９図は第８図の作動要部の断面図である。 １……収納室 ２……下流扉 ３……上流扉 ５……フロート ６……フラップ ９……静水池 10……ベンチュリー管 11……主サイフォン 14……水位検知ブレーカー 15……水位検知槽 16……越流深検知槽 18……越流深検知サイフォン 19……越流深検知ブレーカー 20……導気管 20b……吸気管 22……水位検知用排気管 23……越流深検知用排気管 24……吸気装置 27……通水管

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】河床に凹状に設けた収納室の下流端を支点
   として、先端を下方に向けて折曲し下面にフロートを装
   着してなる下流扉を回動自在に設け、前記収納室の上流
   端を支点として、平板状の上流扉を回動自在に設け、 前記上流扉と前記下流扉とを組み付け形成した堰の上流
   側河川と下流側河川とを、複数の導流板を有する流入
   口、静水池、ベンチュリー管および主サイフォンを介し
   て連通し、前記ベンチュリー管の狭窄部と前記収納室と
   を連通し、前記主サイフォンの頂部と上流水位を設定す
   る密閉された水位検知槽とを、管状の水位検知ブレーカ
   ーを介して連通し、 前記静水池と前記堰を越流する水位を検知するための越
   流深検知槽とを連通する注水口を穿設し、該越流深検知
   槽と下流とを越流深検知サイフォンで連通し、該越流深
   検知サイフォンの頂部と前記堰の起立状態の堰頂部近傍
   の上流側河川内とを管状の越流深検知ブレーカーで連通
   し、前記越流深検知槽の底部と前記水位検知槽とをそれ
   ぞれ導気管、落水管を介して連通し、前記水位検知槽を
   前記導気管と吸気管を介して大気に開口し、 前記静水池と堰の下流河川とを吸気装置を介して連通
   し、該吸気装置と前記水位検知ブレーカーおよび越流深
   検知ブレーカーをそれぞれ水位検知用排気管と越流深検
   知用排気管を介して連通し、前記主サイフォンが河床下
   に穿設された導流溝内に臨んで開口してなることを特徴
   とする自動起伏堰。
2. 【請求項２】上流扉の先端にフラップを回動自在に設け
   ると共に該フラップと上流扉の上面との間に扇形のチュ
   ーブ体を接合し、貯水槽がそれぞれ通気管を介して水位
   検知槽と連通し、また、補水装置を介して静水池と連通
   し、通水管を介して前記チューブ体内と連通したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自動起伏堰。