JP3500508B2

JP3500508B2 - 制水用複合ゲート

Info

Publication number: JP3500508B2
Application number: JP04979494A
Authority: JP
Inventors: 国和荒ケ田; 浩勝内田
Original assignee: Hokoku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Hokoku Kogyo Co Ltd
Priority date: 1994-02-23
Filing date: 1994-02-23
Publication date: 2004-02-23
Anticipated expiration: 2019-02-23
Also published as: JPH07233517A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、河川、排水路等に設置
するゲートにおいて、複数のゲート（堰）を使用してそ
の上流水位を無人、無動力で一定に制御するようにした
制水用複合ゲートに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、河川、排水路等の水路に横断して
設けたローラーゲートまたはスルースゲートは高さ調節
をした扉体を堰上げて流水を貯溜し、上流水位を一定に
維持させるようにしたものが多い。したがって、通常、
そのゲートの上流側護岸に取水口を設けている。

【０００３】また、余剰の流水はそのまま扉体の上端か
ら越流するようになっている。洪水時においては流水の
疎通を図って扉体を引き上げ、扉体の下方から流水を放
流させるようにしている。すなわち、増水した水を下流
に放流する場合、増水量の増加が上流側水面の水位の上
昇となり、越流による放流量の増加分は極めて少ないも
のである、したがって、洪水時には極めて早い段階から
ゲートを開閉（扉体を昇降）して上流水位を調節するこ
とになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上水道
および工業用水においては、洪水時にも取水を中断でき
ないので、下流水位が上流の堰上げるべき水位（以下、
計画取水位とと言う。）に等しくなるまで、ゲートを閉
じていなければならない。一方、ゲートの扉体の高さが
大きく、河川の規模が小さい場合には、下流水位が計画
水位と等しくなるまで上昇する間の時間が長く、場合に
よっては、下流水位が計画水位に等しくなるまで上昇し
ないこともある。

【０００５】したがって、洪水時には、上流水位が一定
になるようにゲートを制御する場合、これらゲートは長
時間にわたって頻繁にゲートを開閉しなければならない
と云う問題があった。また、これに伴い、人家に近い場
合には、水脈の落下による音が騒音となると云う問題が
生じることとなる。

【０００６】本発明は、無人、無動力で上流水位を一定
にさせるように制御するゲートにおいて、開閉作動を少
なくし、かつ、水流による騒音の発生を防止するように
した制水用複合ゲートを提供することを目的とする。

【０００７】

【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、水路に設けるローラーゲートの扉体に、該
扉体の上流側上部に呑み口を配し、かつ、扉体を乗り越
えて下流側に出口を配したサイフォンを一体に設け、前
記ローラーゲートの下流に、ゴム引き布製の袋体を有す
るゴム堰を設け、該袋体内にローラーゲート上流の流水
を導入する管を河床に沿って配設すると共に、該管の上
流口をほぼゴム堰の堰上げ高さに位置させ、前記サイフ
ォンの出口を前記ゴム堰で堰上げた水中に位置させたこ
とを特徴とする制水用複合ゲートを水路に構築するよう
にした。

【０００８】また、上記サイフォンの上部に、該サイフ
ォンのクレストに開口しサイフォンの呑み口より上方位
置に調節口を開口したサイフォンブレーカーを連設した
ことを特徴する。また、このサイフォンブレーカーの調
節口の上辺縁を鋸状に形成する。

【０００９】さらに、サイフォンおよびサイフォンブレ
ーカーを使用した場合、その扉体の幅と同程度の幅にし
て組み立てる。また、袋体が二枚のゴム引き布を合わせ
たものであることを特徴とする。

【００１０】

【作用】上記発明の制水用複合ゲートにおいて、まず、
水流の速度水頭は、扉体を単に越流するだけでは越流水
深の半分に過ぎないので流量が少ないが、サイフォンの
場合には上下流の水位差に等しく流量が極めて大きい。
また、サイフォンの幅が広いので、この面からも流量を
大きくすることができる。したがって、増水時にローラ
ーゲートを開けなくてもサイフォンが働くことにより放
流量を多くすることができる。

【００１１】また、下流のゴム堰により堰上げするので
河床を掘り込む必要がなく、サイフォンの出口は堰上げ
た水中に位置させれば良い。また、石礫による磨耗を未
然に防いでいる。また、サイフォンの出口は水中に位置
するようになって空気を吸い込まないようになるので、
サイフォンの出口をこのような条件下において大きくす
ることができ、放流する流量も増えることになる。

【００１２】次に、増水時について説明する。サイフォ
ンブレーカーとサイフォンがクレスト付近において連通
し、サイフォンブレーカーの調節口の上辺縁が鋸状に形
成されているので、増水時に、流水量の増加と共に上流
水位が上昇すると、サイフォンに対する空気供給量が鋸
状の調節口により連続的に変化する。このため、越流に
よる放流量が上流水位が上昇するほど多くなるようにな
り、放流量が円滑に変化して上流水位が安定し一定に保
持される。

【００１３】また、扉体の幅と同程度にサイフォンとサ
イフォンブレーカーとが一体に設けられ、サイフォンと
サイフォンブレーカーとの連通箇所も水路幅方向に多く
広がった構造であるので、これらが流木等と衝突しても
その一部が損傷するのみで他箇所により機能を維持する
ことができる。

【００１４】次は、防音の作用について説明する。ロー
ラーゲートの下流において、水理学上の跳水が起こると
騒音が発生する。本発明の構成においては、ゴム堰の袋
体内にローラーゲートの上流の水が導入され、水圧によ
ってゴム堰が起立するので、ローラーゲートの下流は流
水が貯溜され水面が高くなる。したがって、下流の水位
を水理学上の跳水を起こすための対応水深よりも大きく
することができる。また、扉体上からの越流をなくし余
剰の流水はサイフォンにより流下させ、サイフォンの出
口は水中に位置するので、サイフォンから排出された水
流がいわゆる潜り射流と呼ばれる状態になるので跳水の
発生を防いでいる。また、ゴム堰の高さは極めて小さ
く、ゴム堰からのナップによる音は非常に小さいもので
ある。

【００１５】次に、洪水時について説明する。流水量が
大きくなってサイフォン作用では水位を一定に保てなく
なるとローラーゲートの扉体を引き上げる。このとき、
ローラーゲートの上下流の水位差がなくなり、ゴム堰の
袋体の内外水圧差が消失し、ゴム堰が自動的に倒伏す
る。袋体は二枚重ねなので内部の水がなくなると余分な
厚みがなくなり河床に張り付くようになる。したがっ
て、洪水の疎通に支障を来すことはない。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１および図２に示すように、河川１に構築
する制水用複合ゲート２はローラーゲート（以下、ゲー
トという）３とゴム堰４とを組み合わせたもので、上流
側にゲート３を配し、下流側にゴム堰４を配したもので
ある。ゲート３は河川１を横断して設けられ、ゲート３
の上流の護岸には取水のための取水ゲート５を設けた用
水路６を分岐させている。また、ゲート３は二つに分割
され、その間の河川１の中央部にはコンクリート製のピ
ア７が設けられ、ピア７と護岸1aとに設けた戸当り7a，
1bにより扉体８が昇降自在に設けられている。

【００１７】ゲート３の扉体８の上部外側には全長にわ
たって層状のサイフォン９が設けられ、サイフォン９の
上流側端の呑み口9aは、ゲート３の上部付近に位置し
て、下方に向けて開口している。また、サイフォン９の
上端のクレスト9bはゲート３の上部に位置し、サイフォ
ン９の下流側端の出口9cはゴム堰４によって堰上げられ
貯溜した流水中に開口している。サイフォン９の上下流
方向の垂直断面において（図１参照）、呑み口9aと出口
9cはクレスト9bの部分よりも適当に大きくされている。
また、出口9cの下方には扉体８に固定した導流板9dが水
脈に沿って曲げられている。

【００１８】呑み口9aは空気と浮遊塵芥を吸い込まない
ように、計画水位よりも十分に低くされている。また、
ゴム堰４の堰上げ高さによって、出口9cの上端は常に水
中に位置させ、しかも、水没深を小さくさせており、空
気を吸い込まないように、また、水流によって連行され
た空気が排出されやすいようにしている。また、クレス
ト9bの高さは、最小流量の場合に、上流水位が計画水位
になるように設定されている。

【００１９】サイフォン９は、頂部に穿たれた通気口9e
によって、その外側にサイフォン９の水路幅全長にわた
って幅広く設けられたサイフォンブレーカー10内と連通
されている。また、本実施例においては、大きな河川に
おける暴風時の波浪に対処するために、サイフォンブレ
ーカー10の調節口（呑み口）10a が、サイフォン９に固
着された静水槽10b に囲われている。静水槽10b の底面
の高さはサイフォン９の呑み口9aよりもやや上方にさ
れ、底面に適当な大きさの通水口10c が河川１の幅方向
に複数形成されている。また、静水槽10b の上部はカバ
ーが掛けられ空気孔10d を開けている。

【００２０】サイフォンブレーカー10の調節口10a の上
辺縁10e は鋸状に形成され、調節口10a は上流水位が計
画水位の場合に、半ば水没するような高さに位置させて
いる。また、調節口10a の上辺縁10e の鋸状の山と谷の
高低差は極力小さくし、ピッチを調節して流量による上
流水位の変動幅がなるべく小さくなるようにしている。

【００２１】図１に示すゲート３において、ゲート３を
引き上げる時はほぼ矢印で示す範囲を移動させて洪水位
の水面から出すもので、二点鎖線で示すゲート３はその
ときの途中位置を表す。

【００２２】一方、ゲート３の下流にはゴム堰４を設置
するために、河床1cを掘り込んで凹部1dが形成されてい
る。ゴム堰４の袋体4aは二枚のゴム引き布の四周を接着
して構成され、上流辺が固定金物11により凹部1dの上流
側に固着される。したがって、倒伏状態においては、袋
体4aが凹部1dに収容されゴム堰４の表面が河床1cと一致
するようになっている。また、袋体4aの下流辺側に鋸状
のスポイラー4bが固着されている。

【００２３】凹部1dの上流側位置には袋体4aと同方向に
埋設溝1eが設けられ、その表面を蓋板12で被覆してい
る。埋設溝1eの中にはゲート３の上流とゴム堰４の下流
とを連通する通水管13が収納されている。埋設溝1eに収
納された通水管13の上部には適当な間隔をもって枝管14
が分岐し、通水管13の下流端は河床1cに位置して調整弁
15が設けられている。また、通水管13の上流側端はピヤ
７内を貫通してその上流端の水中に開口し、通水管13の
上流端高さは、ゴム堰４が倒伏しなければならない場合
には、必ず水没するような高さ（ほぼゴム堰４の堰上げ
の高さ）にされている。

【００２４】図４に示すように、通水管13の上部の枝管
14には蓋板12を貫通した可撓管16が接続され、可撓管16
の他方は袋体4aのゴム引き布に孔開け固定した口金17と
接続されている。また、図２に示すように、ピヤ７の上
流側はその周壁に突出部7bが形成され、二枚の板のそれ
ぞれを突出部7bに接触させ両板の上流側を互いに接合さ
せることでピヤ７を保護するプロテクター18を構成し、
通水管13の上流側開口はピヤ７とプロテクター18との間
の隙間に臨んでいる。

【００２５】次は、作用について説明する。先ず、洪水
が去ってゲート３を閉じた状態から説明する。ゲート３
を閉じると上流水位が上昇し、通水管13によって流水が
袋体4aに流入しゴム堰４が水圧によって起立する。この
とき、袋体4aの四周が接着されているので、水漏れは起
こらない。

【００２６】さらに水位が上昇すると、サイフォン９の
クレスト9b上からの越流が始まり、ゲート３とゴム堰４
との間に流水が貯溜される。その後、サイフォン９の出
口9cが水没すると共に、ゴム堰４上からの越流が始ま
る。

【００２７】ゴム堰４の上端のスポイラー4bによって水
流が切れるので、越流量が小さい間はスポイラー4bの下
流側から空気が供給され、ゴム堰４の振動は起こらな
い。また、越流量が大きくなるとスポイラー4bが水没
し、空気の供給はできなくなるが、ゴム堰４の高さが極
めて小さいので、越流量が大きい状態においては、水理
学上の河床上の突起に過ぎなくなり、ゴム堰４の上下流
の水位差が小さくなるので、振動は起こらない。

【００２８】次は、ゲート３について説明する。サイフ
ォン９のクレスト9bの高さは最小流量を基準にして決め
られているので、最小流量の場合でも、水位は計画水位
よりも僅かに低い高さまで上昇する。したがって、通常
は上流水位が計画水位付近まで上昇し、水が通水口10c
を通じて静水槽10b 内に侵入する。静水槽10b 内の水位
は、波浪が片寄って押し寄せて来ても、通水口10c が底
面に水路幅方向に満遍なく穿たれているので、平均的な
水位となる。

【００２９】また、静水槽10b の底面の高さが、サイフ
ォン９の呑み口9aよりも、やや上方にされているので、
流速の影響を受けない。したがって、水位が上がるとサ
イフォンブレーカー10の調節口10a が半ば水没して空気
の供給が断続的になり、一方、サイフォン９内の空気が
水流に連行されて排出されるので、サイフォン９内が負
圧になり、放流量が増加する。このようにして上流水位
が一定の高さに落ち着く。

【００３０】洪水になって流量が増加し、上流水位が計
画水位よりも僅かに上昇すれば、サイフォンブレーカー
10の鋸状の調節口10a の水没深が大きくなって調節口10
a が挟搾され、空気の供給量が少なくなるので、サイフ
ォン９内の負圧が大きくなり、下流側の内部の水面が上
昇して流量が増加し、上流水位がほぼ一定に保持され
る。しかし、上流水位は、流量が大きければ高めにな
り、小さければ低めになるが、静水槽10b が底面に穿た
れて、静水槽10b 内に波浪が侵入しないようにされ、調
節口10a の高さが極力、極めて低くされているので、流
量による上流水位の変動は実用上は全く問題にならな
い。

【００３１】また、サイフォン９の呑み口9aの水没深が
十分に大きくされ、しかもその上流側に静水槽10b があ
るので、浮遊した塵芥を吸い込みにくい。また、サイフ
ォン９の呑み口9aと出口9cの断面を適当に大きくし、出
口9cに導流板9dを設けたので、入り口と出口の損失水頭
が小さくなり、上下流の水位差が相当に小さくなるま
で、サイフォン９の能力は低下せず、したがってゲート
３の開閉操作を遅らせることができる。

【００３２】また、上記の大きくされた呑み口9aは全部
が水で充満され、出口9cの下部も水で充満されて、クレ
スト9b付近の水で充満されない状態がある部分は、断面
が大きくされていないので、サイフォン現象の形成速度
が速く、したがってサイフォン作用の対応が速い。

【００３３】しかし、サイフォン９の能力には限度があ
り、いずれは上流水位が計画水位よりも上昇するので、
その後はゲート３を操作する必要がある場合があるが、
上記の通り、本来、下流の水位がなかなか計画水位まで
上昇しない場合において、本発明にかかる装置が必要と
されるので、ゲート３を操作するのは大洪水になった場
合に限られる。したがって、大洪水のときにはゲート３
の操作は開く一方であり、従来と比べ、開閉の繰り返し
操作をすることはないので、操作が簡単である。

【００３４】また、ゲート３が全開されれば、上下流の
水位差がなくなるので、ゴム堰４が倒伏することは、前
述の通りであるが、本実施例においては、プロテクター
18が設けられているので、その下流端の流速が大きくな
り、ベルヌーイの法則によって、プロテクター18の下流
端の部分の水面が低くなる。したがって、ゴム堰４の袋
体4a内の水圧は、外圧よりも僅かに低くなる。また、袋
体4aが二枚のゴム引き布を接着して構成されているの
で、袋体4a自体が元の形状に戻ろうとするので、ゴム堰
４は完全に平面となって倒伏する。また、倒伏状態にお
いては、ゴム堰４の表面が河床1cと一致するように、河
床1cに袋体4aを収容する凹部1dを形成したので、洪水時
の流水の疎通に全く支障を来さない。

【００３５】

【発明の効果】本発明は以上のようにサイフォンを装着
したローラーゲートと、ゴム堰を組み合わせて構成した
制水用複合ゲートであるので、構造が極めて簡単であ
り、また特別な動力を必要としないものである。また、
サイフォンとサイフォンブレーカーの作用を総合すれ
ば、流量が相当に大きくなるまで上流水位を一定に続け
られるので、頻繁にローラーゲートを開閉する必要がな
く、操作性を著しく向上するものである。また、ローラ
ーゲートからの越流はなく、流水はゴム堰によって貯溜
した下流の水中に、サイフォンの出口から放流されるの
で跳水が起きず、また、ゴム堰からのナップは発生する
音が小さく、水流による騒音を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例の制水用複合ゲートの側断
面図である。

【図２】図１に示す制水用複合ゲートの平面図である。

【図３】図１に示すサイフォンとサイフォンブレーカー
を上流側から見た正面図である。

【図４】図１に示すゴム堰の河床部の詳細を説明する拡
大断面図である。

【符号の説明】

１水路 1c 河床２制水用複合ゲート。３ローラーゲート４ゴム堰 4a 袋体８扉体９サイフォン 9a 呑み口 9b クレスト 9c 出口 10 サイフォンブレーカー 10a 調節口 10e 上辺縁 13 通水管

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02B 7/20 E02B 7/18

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】水路に設けるローラーゲートの扉体に、
該扉体の上流側上部に呑み口を配し、かつ、扉体を乗り
越えて下流側に出口を配したサイフォンを一体に設け、
前記ローラーゲートの下流に、ゴム引き布製の袋体を有
するゴム堰を設け、該袋体内にローラーゲート上流の流
水を導入する管を河床に沿って配設すると共に、該管の
上流口をほぼゴム堰の堰上げ高さに位置させ、前記サイ
フォンの出口を前記ゴム堰で堰上げた水中に位置させた
ことを特徴とする制水用複合ゲート。
【請求項２】前記サイフォンの上部に、該サイフォン
のクレストに開口しサイフォンの呑み口より上方位置に
調節口を開口したサイフォンブレーカーを連設したこと
を特徴とする請求項１記載の制水用複合ゲート。
【請求項３】サイフォンブレーカーの調節口の上辺縁
を鋸状に形成したことを特徴とする請求項２記載の制水
用複合ゲート。
【請求項４】サイフォンを扉体の幅と同程度の幅にし
たことを特徴とする請求項１記載の制水用複合ゲート。
【請求項５】サイフォンおよびサイフォンブレーカー
を扉体の幅と同程度の幅にしたことを特徴とする請求項
２記載の制水用複合ゲート。
【請求項６】袋体が二枚のゴム引き布を合わせたもの
であることを特徴とする請求項１記載の制水用複合ゲー
ト。