JP2799057B2 - 堰放流量制御方法 - Google Patents

堰放流量制御方法

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、河川に設けられた堰における放流量の制御
方法に係り、特にオーバーフローゲートで微調整を行
い、アンダーフローゲートで粗調整を行う堰に好適な堰
放流量制御方法に関する。
〔従来の技術〕
河川堰では、河川の利用及び安全管理のために流量制
御が行われる。第3図は堰の流量調節機構を主とした構
造を示したもので、堰1のポケットへの流入口2からの
流入量Qinに応じて放流口3からの放流量Qoutが制御さ
れる。この制御は、オーバーフローにより流量を微調節
する微調整ゲート41及びアンダーフローにより流量を粗
調整する粗調整ゲート42の各開度制御により行われる。
この従来の制御方法の例は特開昭64−14621号に記載の
ように、第4図(a)に示すものである。即ち、総目標
放流量Qmが同図のように時間とともに増大した場合、微
調整ゲートの目標放流量Qmfで総目標放流量Qmをフォロ
ーし、Qmfが最大値Qmfm(微調整ゲート最大可能放流
量)になったときこれを粗調整ゲートの目標放流量Qmr
に移して微調整ゲートの目標放流量Qmfは0とし、再び
総目標放流量Qmの変化をQmfでフォローする。また逆に
総目標放流量Qmが時間とともに減少するときは第4図
(a)の時間軸を逆にたどった制御を行う。
〔発明が解決しようとする課題〕
粗調整ゲートは微調整ゲートに比べ構造が大きいか
ら、ある大きさの目標放流量の変化を与えたときにその
変化に対応してゲート開度が実際に変化するまでに要す
る時間は粗調整ゲートの方が短い、このため、従来の制
御方法のように2つのゲート間で目標放流量のシフトを
瞬時に行うと、粗調整ゲートの方がそのシフトに対応し
てゲート開度変化を完了した時点には微調整ゲートの方
はまだ開度変化の途中にあり、その変化の完了が遅れ
る。この結果下流への過渡的な過放流や放流不足が発生
し、下流の河川敷内の畑、ゴルフ場等の施設、ならびに
中洲での釣り人等に対して危険を与える可能性があり、
同時にこの過渡的な過放流や放流不足は制御そのものを
不安定として堰上下流の水位変動の原因にもなるという
問題があった。また目標放流量のゲート間のシフト時に
は微調整ゲートは常にその最大放流量に相当する大きさ
の開度変化を行うのでゲートそのものの機械的摩擦が大
きくなり、特に出水時においてはこのシフトに伴う大き
な開度変化が繰り返して多数回行われるから、微調整ゲ
ートの機械的摩擦が大きな問題となっていた。
本発明の目的は、微調整ゲートと粗調整ゲートの間の
放流量のシフトに伴う下流への過放流や放流不足を防止
して制御の安定性及び下流での安全性を向上でき、また
微調整ゲートの機械的摩擦を低減することのできる堰放
流量制御方法を提供するにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的は、総目標放流量の増大(または減少)に
伴って粗調整ゲートの目標放流量は一定のまま微調整ゲ
ートの目標放流量を増大(または減少)させて総目標放
流量の変化を実現する第1制御モードと、第1制御モー
ドによる制御を続けて微調整ゲートの目標放流量がその
最大可能放流量(または0放流量=最小可能放流量)に
到達すると、今度は微調整ゲートの目標放流量を減少
(または増大)させるとともに2つのゲートの目標放流
量の変化が総目標放流量の変化と一致するように粗調整
ゲートの目標放流量を増大(または減少)させるところ
の第2制御モードと、第2制御モードによる制御を続け
て微調整ゲートの目標放流量が0放流量(または最大可
能放流量)に到達すると再び上記第1制御モードによる
制御を実行する、という制御を繰り返すことにより達成
され、また、微調整ゲートの最大可能放流量を、総目標
放流量が大きくなるのに従って小さく設定する機構を設
けることにより達成される。
〔作用〕
第1制御モード及び第2制御モードの実行中はむろ
ん、その2つのモードの切り換え時においても各ゲート
の目標放流量の不連続な変化は生じないから、ゲート開
度が目標放流量変化に追従するに要する時間のゲート間
の差による放流量の制御乱れは発生せず、安定な制御と
下流での安定性を向上できる。また、各ゲートの目標放
流量が不連続変化をしないことから、各ゲートの動作量
が従来に比べ小さくなり、ゲートの機械的摩擦を低減す
ることができる。さらに、出水時に総目標放流量が大幅
に増大したとき、微調整ゲートの最大可能放流量を総目
標放流量の増大に伴って小さく設定することにより、微
調整ゲートの開度変化は小さくなって流量調整は粗調整
ゲート主体となることから、微調整ゲートの機械的摩擦
を一層低減できる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を説明する。第5図は本発明
の方法を適用した堰制御システムの一実施例を示すブロ
ック図で、微調整ゲート41及び粗調整ゲート42は第3図
に示したものとする。これらの堰の上流水位HU及び下流
水位HLは堰上流水位計51及び堰下流水位計52により検出
され、堰制御システム8内のフィルタ回路81へ入力さ
れ、ここでノイズ成分を除去される。次の制御量算出回
路82は、堰上流水位HUを入力し、この値が予め定められ
た堰上流水位維持領域[HS](水位の予め定められた範
囲H1〜H2をこのように略記する)から外れた場合に、堰
上流水位HUを上記の維持領域[HS]内へもどすための目
標放流量Qmを算出する。また現在放流量算出回路87は、
ノイズ除去された上流及び下流水位HU,HLと後述する各
ゲートの開度計71,72出力から現在の放流量Qoutを算出
し、微調整ゲートの最大可能放流量Qmfmはその決定回路
87で決定される。目標放流量配分回路83は、決定回路87
で決定された最大可能放流量Qmfm、現在放流量Qoutに応
じて、総目標放流量Qmを微調整ゲート41の目標放流量Qm
fと粗調整ゲート42の目標放流量Qmrに配分する。粗調整
ゲート放流制御部84及び微調整ゲート放流制御部85は各
目標放流量Qmr及びQmfと、各ゲートの開度信号から各ゲ
ート42及び41のゲート駆動装置62及び61へのゲート制御
信号を求める。
次に上記実施例の動作を説明する。第5図において、
まず制御量算出回路82は、堰上流水位計51で検出されフ
ィルタ回路81でノイズ除去された堰上流水位HUが、予め
設定された堰水位維持領域[HS]内にある場合は、制御
不要であるので総目標放流量Qmを出力しない。上流から
の流入量Qinの増加により堰上流水位HU信号が堰水位維
持領域[HS]の上限H2を越えると、堰上流水位HUを堰水
位維持領域[HS]内へ戻すための制御量ΔQを求め、現
在放流量Qoutへ加算して総目標放流量Qm指令とし、目標
放流量配分回路83へ送出する。この総目標放流量Qmが入
力されると、目標放流量配分回路83はまず微調整ゲート
の最大可能放流量決定回路86に対して計算開始の指令S
を送る。
第2図は微調整ゲートの最大可能放流量決定回路86の
処理を示すもので、目標放流量Qmの0から堰の最大放流
量までの間の値に対して出水対応係数K=0〜1を予め
定めておき、これを微調整ゲート倒伏流量(微調整ゲー
トが完全に開となったときのこのゲートを流れる流量)
に乗ずることにより各流量範囲ごとの微調整ゲート最大
可能放流量の表を作成する。
第1図は本発明の特徴とする目標放流量配分回路83で
の流量配分方法を示すフローチャートで、最大可能放流
量決定回路86による各流量に対する微調整ゲートの最大
可能放流量の表作成が終わると、まずステップ101にて
ゲート放流方向の切り換え時流量Q0=0,Q1,・・・・を
第2図の処理で作成した表を参照して求める。これは、
上記作成した表の、微調整ゲート最大可能放流量Qmfmを
切り換える流量を第4図(b)に示すようにQ0,Q2,Q4,
・・・・とし、これらの中間点の流量をQ1,Q3,・・・・
としたものである。次のステップ102では、入力された
総目標放流量Qmが求めた切り換え放流量のQ2nとQ
2n+1(nは整数)の間にあるときを正配分方向、Q2n+1
とQ2n+2の間にあるときを逆配分方向と定める。そして
この結果に応じてステップ103で分岐し、正配分のとき
はステップ104にて粗調整ゲートの目標放流量Qmrを現在
の粗調整ゲート放流量で一定(ゲート開度を変えない)
とし、微調整ゲートの目標放流量を総目標放流量Qmの変
化にフォローさせる。即ち、 Qmr=一定、 Qmf=Qm−Qmr とする。また逆配分のときはステップ105にて、微調整
ゲートの目標放流量Qmfをそのときの最大可能放流量Qmf
mから総目標放流量Qmに従って減少するようにし、粗調
整ゲートの目標放流量Qmrは全流量が総目標放流量Qmと
なるようにする。即ち、 Qmf=Qmfm−Qm Qmr=Qm−Qmf とする。第4図(b)の下部に示したQmに対するQmf,Qm
rの折線特性は以上の配分方法を示している。
各ゲートへの目標放流量の配分が終わると、各ゲート
の放流制御部84,85は配分された目標放流量Qmf,Qmrと現
在のゲート開度Pf,Prから必要なゲート起動信号df,drを
作成し、これによってゲート駆動装置61,62を制御して
各ゲートの放流量がその目標値Qmf,Qmrとなるようにす
る。
ひきつづき流入量Qinが増加し、堰上流水位HUが堰水
位維持領域[HS]の上限を越えると、再び目標放流量Qm
が増加される。この様子は第4図(b)で横軸を時間t
として見、縦軸を目標放流量Qmとして見た図で示されて
おり(時間に比例してQmが増加する場合)、微調整ゲー
トは開方向(正配分時)、閉方向(逆配分時)を繰り返
して両ゲートともその目標放流量、従って開度の不連続
な変化なしに流量制御が行われ、ゲート開閉時間の相違
による制御の乱れやゲート摩擦が防止できる。流入量Qi
nが時間とともに減少するときも同様であり、第4図
(b)で時間軸を逆にした制御特性となるだけで上記の
効果は変わらない。また、総目標放流量Qmの増大に伴っ
て微調整ゲートの最大可能放流量Qmfmが小さくなるよう
にすることにより、出水時の流入量Qinの大幅増加に伴
う微調整ゲート開閉動作量を減らすことができるから、
これによってもゲートの機械的摩擦を防止できる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、微調整ゲートと粗調整ゲート間の放
流量切り換えを連続的に行うことにより全放流量の過放
流あるいは放流不足が防止できて信頼性・安全性が向上
するとともに、ゲート開閉動作量が減少することにより
ゲートの機械的摩擦量を減らせるという効果があり、ま
た、放流量の増大に伴って微調整ゲートの開閉範囲を少
なくすることによって出水時の頻繁な開閉による機械的
摩擦量を減らせるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の特徴とするゲート放流量配分処理法の
一実施例を示すフローチャート、第2図は微調整ゲート
最大放流量決定処理を示す図、第3図は堰及びゲートを
示す図、第4図(a)及び(b)は従来方法及び本発明
の方法の放流量制御特性を示す図、第5図は本発明の方
法を適用した堰制御システムの一実施例を示すブロック
図である。 1……堰、41……微調整ゲート、42……粗調整ゲート、
83……目標放流量配分回路、86……微調整ゲート最大放
流量決定回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−135613(JP,A) 特開 昭50−114842(JP,A) 特開 平3−247811(JP,A) 特開 平3−25114(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G05D 9/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】堰上流側の水位検出値から総目標放流量を
    定め、該総目標放流量を堰に設けられた粗調整用の第1
    ゲートと微調整用の第2ゲートに配分し、該配分した各
    目標放流量となるように上流第1及び第2ゲートのゲー
    ト開度を制御する堰放流量制御方法において、上記総目
    標放流量が増大(又は減少)しているときに該増大(又
    は減少)に伴って上記第1ゲートの目標放流量は一定の
    まま上記第2ゲートの目標放流量の変化が上記総目標放
    流量の変化と等しくなるように制御する第1制御モード
    と、該第1制御モードの状態で上記総目標放流量の増大
    (又は減少)が続いて上記第2ゲートの目標放流量がそ
    の最大(又は最小)可能放流量に到達するとそれ以後は
    上記第2ゲートの目標放流量が上記総目標放流量の増大
    (又は減少)と同じ速さで減少(又は増大)しかつ上記
    第1ゲート及び第2ゲートの目標放流量の和が上記総目
    標放流量となるように制御する第2制御モードとを、該
    第2制御モードの続行により上記第2ゲートの目標放流
    量がその最小(又は最大)可能放流量に到達したとき再
    び上記第1制御モードに移るようにして繰り返し実行す
    ることを特徴とする堰放流量制御方法。
  2. 【請求項2】制御第2ゲートの最大可能放流量が前記総
    目標放流量が大きくなる程段階的に小さい値となるよう
    に設定する最大可能放流量設定手段を設けたことを特徴
    とする請求項1記載の堰放流量制御方法。
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