JP3234874B2 - 転倒ゲート装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、河川の取水堰に設
けられる転倒ゲートに関し、特に転倒ゲート本体とは別
体に設けた転倒板により河川の増水を感知して、転倒ゲ
ート本体を倒伏させるようにした転倒ゲート装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、河川から農業用水を取水する方法
として、頭首工によるものがある。これは取水位を確保
するために、河川に取水堰を設け、堰上げた水を取水口
より用水路を経由して取水する方法である。この頭首工
の設備は、取水口、取水堰及び沈砂池、放水路等の附帯
施設、操作設備、受配電設備等の管理施設により構成さ
れるのが一般的である。頭首工の規模は、河川の大き
さ、形状、水量はもとより、取水量や取水方法によって
も異なり、特に中小規模の頭首工では前記の設備を全部
備えているとは限らない。中には単に取水堰に取水口や
用水路を取り付けただけの簡易なものもある。

【０００３】頭首工は、利水上の点からは河川から農業
用水を確保し、治水上の点からは洪水時に河川の流水を
安全に流下できるように取水堰の放水路にゲートを設
け、これを開閉することにより水量の調節を行うことが
できるようにされている。したがって、ゲートの開閉を
必要な時期に的確に行うことが、頭首工の機能を大きく
左右する。このようなゲート装置としては、扉体を上下
に開閉する方式のものや、回転させる方式のものがあ
り、人力あるいは電力を動力として開閉するようにされ
ている。

【０００４】とくに、山間部には、台風や洪水時に土石
流が発生しやすい水深の浅い河川がある。このような河
川における比較的小規模な頭首工では、その上流で土石
流のような自然災害が発生すると、砂礫や流木が流水と
一緒に取水堰に一気に流れ込み、取水堰全体にわたって
その天端まで堆積してしまい、その結果、流水は取水堰
を越えて流れるので貯水不能となり、また、取水堰の上
流に設けた取水口もそれに続く用水路も同様に埋塞して
しまい貯水不能になるという問題があった。

【０００５】このため、土石流が発生して砂礫が流水と
一緒に取水堰に流れ込み、流水が取水堰の天端を越流し
始める時機に合わせてゲートを倒伏させ、取水堰内に堆
積した砂礫等を激しく流下する水と一緒に放水路から排
出させれば取水堰の埋塞を防止することができる。すな
わち、ゲート装置は、ゲートを適切な時機にかつ確実に
倒伏させることが重要な機能となっており、この倒伏の
時機を逸すると、頭首工としての機能を回復するため
に、砂礫等の除去に多大な費用と時間を要するばかりで
なく、除去作業期間中は河川の汚濁原因となる。

【０００６】ところが、小規模な頭首工にあっては、ゲ
ートを手動で開閉することが多く、倒伏させるべき時機
が深夜であったり暴風雨や洪水の最中である場合、時機
を逸するという不都合な事態が発生している。そこで、
このような事態を防止するため、河川の増水によるゲー
トの倒伏の時機を感知して自動的にゲートの倒伏を行う
装置が種々開発されている。例えば、河川等の水位の変
化に伴うフロートの浮き沈みを利用して倒伏時機を検知
するようにしたものがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フロー
ト方式による装置には、次のような欠点がある。 （１）装置の構成が複雑であり、とくに精密な機構の場
合、機械部分の発錆や潤滑油の固着によって作動不能に
なることがある。 （２）フロートを収納している容器内に河川の浮遊物が
侵入したり砂礫が堆積して、作動不能になることがあ
る。 （３）フロートの動きが徐々に変化する場合は、フロー
トからゲートの開閉手段への信号伝達力が弱くなり、応
答性が低下して作動不能になることがある。 （４）フロートを収納している容器に水を取り入れる手
段として導水路を設けることがある。この場合、土石流
が発生すると、導水路に砂礫や流木が流れ込んで埋塞し
てしまい増水を感知できなくなる。本発明は、上記のよ
うな従来の問題点を解決するものであり、河川が増水し
て取水堰の天端を越流するような状況になると、これを
水圧信号として即時に感知して、ゲートの倒伏を迅速か
つ確実に行うことができる転倒ゲート装置を提供するこ
とを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため本発明では、取
水堰の放水路に転倒ゲート本体を起伏可能に設置した転
倒ゲート装置において、前記転倒ゲート本体とは別体に
起立及び倒伏可能に設けられ設定水圧を受けて倒伏する
転倒板と、該転倒板に離脱可能に設けられたロープ係止
手段と、該ロープ係止手段と前記転倒ゲート本体との間
に連結された保持ロープと、一端が前記転倒ゲート本体
に連結され他多が前記取水堰の川岸側に延在する起伏ロ
ープとを備え、前記ロープ係止手段を、前記転倒板の倒
伏動作に伴い該転倒板から離脱するようにしたことを特
徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の基本的な構成は、取水堰
の放水路である一部区間の切欠き部に転倒ゲート本体が
設けられ、転倒ゲート本体の扉体に取り付けられた支軸
を中心として、扉体を回転させて開閉する定軸回転式の
転倒ゲート装置を採用する。すなわち、本発明の転倒ゲ
ート本体は、取水堰の一部を切欠いた切欠き溝部又は凹
部水路に起伏可能に設け、転倒ゲート本体の上部側に
は、転倒ゲート本体を起伏させるための起伏ロープと、
転倒ゲート本体を起立状態に保持する保持ロープとを連
結する。そして、起伏ロープの端末はウインチ等で引っ
張ることができるように川岸側に延在させる。また、保
持ロープの端末はロープ係止手段に連結する。このロー
プ係止手段は、転倒板に形成した収納保持部（本実施例
ではケース９）に固定及び離脱可能に設け、転倒板の倒
伏動作により、ロープ係止手段の固定が解除されるよう
にする。

【００１０】上記転倒板にロープ係止手段を固定セット
した後、転倒ゲート本体に連結した起伏ロープの端末は
予め解放状態にしておく。この設定状態で、例えば、河
川の増水により高い水圧を受けて転倒板が倒伏動作を開
始したとする。すると、転倒板が所定の角度傾いたと
き、ロープ係止手段は転倒板から離脱する。ロープ係止
手段が転倒板から離脱すると、保持ロープの張力、つま
り転倒ゲート本体を起立した状態に保持しておく保持力
がなくなるため、転倒ゲート本体は水圧により倒伏する
ようになり放水路が開放される。尚、倒伏した転倒ゲー
ト本体は、起伏ロープの端末をウインチ等で引っ張るこ
とにより起立状態に戻すことができる。このように、本
発明の装置は、転倒ゲート本体の起立状態を保持する保
持ロープをロープ係止手段に連結し、ロープ係止手段を
転倒板に離脱可能に結合したものである。転倒板の起立
状態でロープ係止手段を結合セットし、取水堰を越流す
る水圧で転倒板が倒伏動作するときに、ロープ係止手段
を離脱させて保持ロープの張力を緩ませ、これにより転
倒ゲート本体が確実に開かれる。

【００１１】

【実施例】以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説
明する。本実施例の概略の構成は、図１に示すように、
河川の水を堰止めるコンクリート製の取水堰１と、取水
堰１の天端面に設けられた転倒板２と、取水堰１に設け
た流下方向に向かって傾斜を付けた放水路である凹部水
路（切欠き部）３に設けられた転倒ゲート本体４と、転
倒ゲート本体４を起伏させる起伏ロープ６と、転倒ゲー
ト本体４を起立状態に保持する保持ロープ７とからなっ
ている。保持ロープ７の端末はボックス８に連結され、
ボックス８は転倒板２に固着されたケース９に摺動可能
に収納されている。尚、矢印Ｗは取水堰１の上流側から
下流側に向かって流れる水流の方向を示している。

【００１２】転倒ゲート本体４は、河川の水流から圧力
を受ける扉体１０を有し、扉体１０の下端部は、蝶板１
１、１２により凹部水路３底面に起伏可能に取り付けら
れている。凹部水路３の閉鎖、開放は転倒ゲート本体４
の起立方向、倒伏方向への回転動作により行われる。扉
体１０の後面側（図１の手前側）と凹部水路３の間に
は、倒伏時の衝撃を緩和するためにショックアブソーバ
１３が装着されている。このショックアブソーバ１３に
より、扉体１０は大きな水圧を受けても瞬時に倒伏する
ことはなく、扉体１０の損傷を防止することができるよ
うにされている。

【００１３】扉体１０の上面端部には、転倒ゲート本体
４を起立状態に保持する保持ロープ７の一端が連結され
ている。起伏ロープ６の他端側は、案内シーブ１４、１
５、１６、１７を経て取水堰１の川岸側に延び、川岸側
のチェーンブロック又はウインチ（図示せず）等に連結
可能とされている。したがって、倒伏状態の転倒ゲート
本体４を起立させるには、起伏ロープ６をウインチ等に
より川岸の方向Ｆに引っ張り、転倒ゲート本体４を起立
状態まで回動させればよい。また、保持ロープ７の他端
側は案内シーブ１８を経て転倒板２側に延び、ボックス
８に止着されている。尚、５は取水堰１の手前側天端面
の一部を示す。

【００１４】図１及び図２において、１９は複数のアン
カーボルト２０により取水堰１の天端面に固定されたベ
ースプレートで、ベースプレート１９のケース９に応じ
た箇所には支柱２１が立設されている。ベースプレート
１９の支柱２１よりも下流側位置には、転倒板２が一対
の蝶番２２により起伏可能に取り付けられている。転倒
板２を倒伏、起立させるには、これを下流側、上流側の
方向に回動させればよい。転倒板２の後面側（図１の手
前側）にはゴム製の緩衝材２３が固着され、転倒板２の
倒伏時にベースプレート１９から受ける衝撃の緩和が図
られている。転倒板２の下端には前記ケース９が固着さ
れ、ケース９は支柱２１側に延出している。ケース９の
形状は支柱２１側を開口部とする断面コ字状で、ケース
９の下面部には支柱２１に係合するＵ字状係合溝２４が
形成されている。

【００１５】ケース９内には直方体型のボックス８が装
着され、転倒板２が起立姿勢から約９０度倒伏すると、
両部材８、９が倒伏方向に約９０度の範囲で回動するよ
うになっている。ボックス８の具体的構造は、図３に示
すように、四角筒状の枠体２５よりなり、上下面の広い
中央領域は中空部とされている。ボックス８の内部に
は、一対の支持軸２６が水流方向Ｗと同方向に対向配置
され、一対の支持軸２６の間にはローラ２７が回転自在
に軸支され、かつ支持軸２６の両端には抜け止め防止用
のストッパ２８が固定されている。また、ボックス８の
転倒ゲート本体４側の外側面には、通し穴２９を有する
アイプレート３０が設けられ、通し穴２９には保持ロー
プ７の他端部が連結されている。そして、ローラ２７と
アイプレート３０側との間には支柱２１の直径よりも十
分大きい所要寸法の隙間Ｓが設けられている。

【００１６】ボックス８のケース９への装着は、転倒板
２を起立させて行うが、前記支柱２１は、その周側面を
ローラ２７面に係合させて装着する。この場合、ボック
ス８はケース９に対して、支持軸２６と直交する方向に
摺動可能とされている。したがって、転倒板２の倒伏
時、保持ロープ７によりボックス８が引っ張られると、
ボックス８はケース９から抜け出るようになる。その
際、ボックス８が倒伏方向に回動しながら摺動しても、
上記隙間Ｓを設けているために枠体２５が支柱２１と接
触することはない。尚、保持ロープ７の長さは、転倒ゲ
ート本体４が所定の姿勢まで起立して、仮に位置決め固
定されるように設定する。これにより、ボックス８の長
手方向の長さは、支柱２１にケース９を係合可能な長さ
に設定される。したがって、保持ロープ７の緊張を緩め
れば、ボックス８の移動が自由になるので、ボックス８
のアイプレート３０とローラ２７との間に支柱２１を容
易に位置決めすることができる。

【００１７】転倒板２の倒伏時機設定のために、本実施
例では以下の機構が付加されている。すなわち、図４及
び図５に示すように、転倒板２の上流側とベースプレー
ト１９側の双方には、一対のブラケット３１、３２が取
り付けられ、これらの相対応する箇所にはピン穴３３、
３４が設けられている。ピン穴３３、３４には、両端に
通し穴３５、３６を有する鉛製のピン３７が差し込ま
れ、通し穴３５、３６には、１本のピン抜け防止用のワ
イヤ３８が挿通され、ワイヤ３８両端の環部は、鍵３９
をかけて連結されている。

【００１８】ところで、砂礫や流木の多い河川では、転
倒板２の周囲に砂礫や流木が引っ掛かり易いが、これに
よる転倒板２の作動への悪影響を防止する手段が望まれ
る。すなわち、例えば本例では、図６に示すように、ケ
ース９とボックス８前面側（図６の左側）箇所には、ベ
ースプレート１９に沿って前記両部材９、８を保護する
短尺の屈曲板状ガード部材４０が取り付けられ、また、
上記ロープ６、７と各案内シーブ（図示せず）との設置
箇所には、転倒ゲート本体４が倒伏するのに要するボッ
クス８の移動距離Ｌを除いて、複数のアンカーボルト４
１により長尺の断面Ｌ形ガード部材４２が取り付けられ
る。

【００１９】次に、本実施例の作用を説明する。図７に
示すように、ケース９が支柱２１から外れた状態のとき
に、ケース９の内部にボックス８を装着するには、起伏
ロープ６の他端側を引っ張ることにより、ボックス８の
ローラ２７とアイプレート３０の間に支柱２１が挿入さ
れるように位置決めした上で、転倒板２を起立方向に回
動させていけばよい。ボックス８をケース９に装着セッ
トした状態において、起伏ロープ６の他端側を緩める
と、転倒ゲート本体４は起立方向への緊張力から解放さ
れて、自重と水圧により倒伏位置に復帰しようとする。
すると、保持ロープ７の緊張力によって、ボックス８が
保持ロープ側に引っ張られて若干移動し、保持ロープ７
の張力が支柱２１に対して、ローラ２７と直交する水平
方向に働くようになる。そのため、ローラ２７は回転す
ることなく、支柱２１の側面に強く圧着して位置固定さ
れる。このとき転倒板２は起立状態であり、前記ローラ
２７の圧着力により位置固定されているので、圧着力に
見合う以上の倒伏力が転倒板２に作用しない限り転倒板
２は倒伏動作を開始しない。

【００２０】図８に示すように、河川の増水により取水
堰１の天端を越流するようになり、水流による水圧が転
倒板２に作用すると、転倒板２は蝶番２２を支点として
倒伏方向に回動しようとする。さらに、河川が増水して
水圧が高まり、転倒板２の倒伏方向への回動力がローラ
２７の圧着力を上回ると、転倒板２は倒伏を開始するよ
うになる。すると、ケース９内のボックス８も、転倒板
２の倒伏と同方向、つまり上方向側に回転するようにな
る。このため、支柱２１に圧着していたローラ２７が回
転を開始し、やがてローラ２７は支柱２１との係合を解
除し、図７に示すように、ケース９からボックス８が保
持ロープ７側に抜け出す。このボックス８の抜け出しに
より、保持ロープ７緊張状態も解除される。このとき、
転倒ゲート本体４に連結された起伏ロープ６の他端は、
既にボックス８のセット後に解放されている。したがっ
て、保持ロープ７が解放されると、転倒ゲート本体４は
自重による回転モーメントと水圧の作用により倒伏を開
始する。その際、ショックアブソーバ１３により、転倒
ゲート本体４の急激な倒伏動作が防止される。このた
め、保持ロープ７等が解放されて大きく弾性変形するよ
うなこともなく、近くの人間をはねる等の危険を及ぼす
おそれがない。

【００２１】倒伏した転倒ゲート本体４を再び起立させ
るには、まず、ケース９内において、ローラ２７が支柱
２１に係合できる位置まで起伏ロープ６をウインチ等に
より川岸側に引き寄せて、ボックス８の位置を仮に固定
する。次に、図９に示す倒伏状態の転倒板２を起立起動
させて、ボックス８をケース９内に装着した後に、ウイ
ンチ等により起伏ロープ６の引っ張り力を緩める。する
と、転倒ゲート本体４の倒伏方向への力により保持ロー
プ７が緊張し、この緊張力によりボックス８のローラ２
７に支柱２１の側面が圧着して、転倒板２が所定の起立
位置に固定される。転倒板２が固定されたら、起伏ロー
プ６の川岸側の端末を解放すればよい。このように、一
連の設定作業を終了することにより、転倒板２は起立状
態を保って、次回の増水時に備えることができると同時
に、転倒ゲート本体４は凹部水路３を閉鎖して、取水堰
１の貯水を開始する。

【００２２】最後に、転倒板２の倒伏時期の設定につい
て補足説明する。図４において、いま河川の流水が上流
側から転倒板２の前面に当たると、上述したように、転
倒板２には、蝶番２２を中心とする倒伏方向のモーメン
トが発生する。流水から受ける圧力が大きくなり、モー
メントの力がピン３７のせん断力を上回ってピン３７が
切断すると、転倒板２は倒伏方向に回動する。この場
合、転倒板２の倒伏開始時期は、ピン３７のせん断力す
なわちピン３７の大きさ（せん断強度）に依存する。し
たがって、ピン３７の大きさを変えることにより、転倒
板２の倒伏開始時期を自由に変えることができ、誤動作
が防止され安全性が向上する。すなわち、大きさの異な
るピン３７を用いることにより、小規模な洪水時には倒
伏しないように設定したり、流木の衝突や人が誤って触
れたりしても、転倒板２が容易に倒伏しないようにする
ことができる。

【００２３】本発明は、上記実施例に限定されず、下記
のように構成してもよい。 （１）上記実施例では、転倒板２の流水に臨む受圧部
（扉体）を一枚としたが、図１０に示すように、転倒板
２の主受圧部４３の両端にボルト穴４４を複数設けて、
補助受圧部４５又は４６をボルト・ナットで取り付ける
ことにより、転倒板２の水流に対する受圧面積を増加さ
せ、転倒板２の作動感度を調整変更できるようにしても
よい。 （２）転倒ゲート本体４の扉体１０は、コンクリート製
の取水堰１に蝶番１１、１２を配置して取り付けたが、
転倒ゲート本体４側の水密用ゴム板とコンクリートの仕
上がり面が正確でないと水密性の確保が困難となり、転
倒ゲート本体４側の取り付けや土木工事に多くの時間を
要する。そこでこれを解決するために、一体型の枠体を
用意して取り付けてもよい。すなわち、図１１に示すよ
うに、凹部水路３に嵌合可能な、流下方向に傾斜を設け
た底板を有する立体形状の枠体４７に蝶番１１、１２を
取り付け、この蝶番１１、１２に側面水密ゴム４８、４
９及び底面水密ゴム５０を備えた転倒ゲート本体４を取
り付けると共に、後面側にショックアブソーバ１３を取
り付けた、所謂一体型の枠体４７を用意することにより
（図示しないロープ用案内シーブ、角落とし用の溝も取
り付け可能である。）取水堰１の土木工事と並行して据
付工事を行ってもよい。このようにすると、転倒ゲート
本体４の水密性を高めることができるだけでなく、設置
工事時間を大幅に短縮できる。尚、図１２に上下に嵌合
段部５１、５２を有する一体型の枠体４７の構造例を示
す。また、上記実施例では、転倒板２の設置場所を取水
堰１の天端面としたが、転倒板２は取水堰１の上流若し
くは下流側の適当箇所に独立に設置してもよく、あるい
は取水堰１の天端面の一部を切り欠いてこの切り欠き部
に設置してもよい。その他、当然ながら本方式は、取水
堰１の一部若しくは全体が起伏する方式の転倒ゲート装
置であればすべて適用することができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明は以上のように構成したので、以
下の優れた効果がある。 （１）複雑な回転機構が不要となり、構造が簡略化する
ばかりでなく、河川の増水時の水圧を転倒板により直接
感知して転倒ゲート本体を自動的に作動させることがで
き、応答性が向上して転倒ゲート本体の倒伏動作がより
確実に行われるようになる。したがって、利水面からは
取水時に農業用水を確実に確保でき、かつ治水面からは
洪水時に流水を円滑に流下することができる。 （２）公知の感知装置及びゲート開閉装置と比較して、
本発明では転倒ゲート本体の開閉方法と構造が単純であ
るので、施工が容易になり工期の短縮化が図られ、堅牢
な転倒ゲート装置を安価に提供することができる。 （３）越流時の水圧信号を保持ロープより転倒ゲート本
体に伝えて、転倒ゲート本体が適時に倒伏するので、水
路の開放が可及的速やかに行われ、従来のように取水堰
内に砂礫等が堆積することがない。 （４）転倒板を起立させた後は、取水堰の貯水能力を速
やかに回復することができる。したがって、取水堰内に
おける砂礫の除去を必要とせず、河川の清掃作業及び清
浄処理コストを大幅に削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る転倒ゲート装置の全体外観を示す
斜視図である。

【図２】図１の転倒板のケース部分を示す要部斜視図で
ある。

【図３】ボックスの離脱時の状態を示す要部斜視図であ
る。

【図４】転倒板とベースプレートとの間のピン結合部分
を示す要部側面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ線矢視図である。

【図６】ガード部材の設置例を示す要部斜視図である。

【図７】ボックスの離脱移動後の状態を示す要部斜視図
である。

【図８】転倒板の起立状態を示す要部側面図である。

【図９】転倒板の倒伏状態を示す要部側面図である。

【図１０】転倒板の本受圧部と補助受圧部を示す要部斜
視図である。

【図１１】一体型枠体による転倒ゲート本体を示す一部
破断斜視図である。

【図１２】一体型枠体の構成例を示す一部破断斜視図で
ある。

【符号の説明】

１ 取水堰 ２ 転倒板 ３ 凹部水路 ４ 転倒ゲート本体 ５ 取水堰の天端面 ６ 起伏ロープ ７ 保持ロープ ８ ボックス ９ ケース １０ 扉体 １１ 蝶番 １２ 蝶番 １３ ショックアブソーバ １４ 案内シーブ １５ 案内シーブ １６ 案内シーブ １７ 案内シーブ １８ 案内シーブ １９ ベースプレート ２０ アンカーボルト ２１ 支柱 ２２ 蝶番 ２３ 緩衝材 ２４ Ｕ字状係合溝 ２５ 枠体 ２６ 支持軸 ２７ ローラ ２８ ストッパ ２９ 通し穴 ３０ アイプレート ３１ ブラケット ３２ ブラケット ３３ ピン穴 ３４ ピン穴 ３５ 通し穴 ３６ 通し穴 ３７ ピン ３８ ピン抜け防止用のワイヤ ３９ 鍵 ４０ 屈曲板状ガード部材 ４１ アンカーボルト ４２ Ｌ型ガード部材 ４３ 主受圧部 ４４ ボルト穴 ４５ 補助受圧部 ４６ 補助受圧部 ４７ 枠体 ４８ 側面水密ゴム ４９ 側面水密ゴム ５０ 底面水密ゴム ５１ 嵌合段部 ５２ 嵌合段部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02B 7/44 E02B 7/20 105

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】取水堰の放水路に転倒ゲート本体を起伏可
   能に設置した転倒ゲート装置において、前記転倒ゲート
   本体とは別体に起立及び倒伏可能に設けられ設定水圧を
   受けて倒伏する転倒板と、該転倒板に離脱可能に設けら
   れたロープ係止手段と、該ロープ係止手段と前記転倒ゲ
   ート本体との間に連結された保持ロープと、一端が前記
   転倒ゲート本体に連結され他端が前記取水堰の川岸側に
   延在する起伏ロープとを備え、前記ロープ係止手段を、
   前記転倒板の倒伏動作に伴い該転倒板から離脱するよう
   にしたことを特徴とする転倒ゲート装置。