JP3646822B2

JP3646822B2 - 回転式ゲート

Info

Publication number: JP3646822B2
Application number: JP03715496A
Authority: JP
Inventors: 征二堀岡; 治久小島; 孝昌由井; 公寛西川
Original assignee: 石川島播磨重工業株式会社
Priority date: 1996-01-31
Filing date: 1996-01-31
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2016-01-31
Also published as: JPH09209340A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、河川途中に配設されて水位調節等に用いられるゲートであって、扉体が一対の支持円盤の間に架設されて成るゲート本体が水平軸回りに回転することで扉体が上下する回転式ゲートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
河川途中に配設されて水位調節等に用いられるゲートには、種々構造のものが知られているが、ローラーゲートと呼ばれるものが最も一般的である。
【０００３】
ローラーゲートは、その一例の断面図を図６に示すように、所定間隔で配設された鉛直な支持柱部材（ピア５）に沿って扉体５Ａが上下に昇降するように構成され、この扉体５Ａによって水を堰止めると共に、その下縁と河床の間から又は上縁を超えて（越流）放水させるようになっているものである。
【０００４】
しかし、このようなローラーゲートでは、扉体５Ａの昇降に必要な高さのピア５の上端に、更に扉体５Ａを昇降駆動するウインチ等の昇降駆動機構５Ｂを配置しなければならず、大きな建造物が水面上に突出した格好となるため、周囲環境や景観に少なからず影響を与え、場合によっては好ましくないといった問題があった。
【０００５】
このような問題を解決し得るものとして、図７に断面図を示すように、一対の支持円盤６Ａの間に半円形より小さい弓形断面の扉体６Ｂが架設されて成るゲート本体６が、扉体６Ｂを水平として支持円盤６Ａを介してピア５に回転可能に支持されると共に、対応する河床部に扉体６Ｂを収容可能な収容凹部６Ｃが形成されて成る回転式ゲートが考えられている。これによればゲート本体６を回転駆動する機構をピア５の内部に収容することが可能であり、大きな建造物の水面上への突出を避けることができる。この構成では、図中実線で示すように扉体６Ｂの背面が垂直な状態では全閉状態となり、この状態からゲート本体６が図中反時計回りに９０゜回転して収容凹部６Ｃに扉体６Ｂが収容された図中想像線で示す状態で扉体６Ｂの背面が前後の河床面７と平らになって当該ゲートは開放状態となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のごとき構成の回転式ゲートは、扉体６Ｂの円弧状外面と河床部に形成された収容凹部６Ｃの間に扉体６Ｂの回転を許容するための隙間が必要であり、この隙間に転石や土砂が侵入するとゲート本体６の回転（ゲート開度調整）が妨げられると共に最悪の場合には噛み込んでゲート本体６が回転不能に陥る虞がある。
【０００７】
特に、流量が増大する洪水時には扉体６Ｂを収容凹部６Ｃ内に収容した全開状態とするが、この時、扉体６Ｂ上に流下した転石や土砂が堆積すると共に扉体６Ｂと収容凹部６Ｃの隙間に転石や土砂が侵入するため、洪水収束後にゲート本体６を回転させて扉体６Ｂを起立させる際に、これらの転石や土砂を噛み込んで回転が阻害されることとなる。
【０００８】
このため、転石や土砂の流下が多い河川の中流域に設置する際には扉体６Ｂと収容凹部６Ｃの隙間へ転石や土砂の侵入を防ぐ措置を講じなくてはならず、これが難しいために専ら目の細かい砂や泥のみが流下する防潮堤等の河口堰にわずかに利用例がある程度であった。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、扉体と河床との間に侵入した転石や土砂がゲート本体の回転を妨げることがなく、侵入した転石や土砂を容易に排出することができ、河川中流域にも設置可能な回転式ゲートを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明に係る回転式ゲートは、外面が円弧状で背面が平面の扉体が一対の支持円盤の間に架設されて成るゲート本体が、河床に立設された支持柱部材に前記支持円盤を介して前記扉体を水平として水平な回転軸で回転可能且つ任意の角度で固定可能に支持され、前記ゲート本体と対応する河床部位には、前記扉体を収容する必要最小限より所定量大きく掘り下げられてその下流側の壁面はなだらかに下流側河床面に連続する扉体収容空間が形成されると共に、前記扉体収容空間の上流側壁面と上流側河床面との角部に前記ゲート本体の扉体の外面に近接する河床シール部が形成される一方、上記扉体は、円弧状外面とその弦に相当する背面によって形成される弓形の後端部を、定常使用状態において上流側に延長すると前記扉体収容空間の前壁と底面との角部より上流側に向かう角度に切り欠かれた形状に形成され、前記扉体が前記扉体収容空間に収容されてその背面が上流側河床と面一となる開放状態から、前記ゲート本体の回転によって前記扉体が前記河床面より上側に突出して流量調整を行うように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係る回転式ゲートの一実施形態の上流側から見た正面図、図２はその平面図、図３は図１のＡ−Ａ断面に相当する拡大断面図である。
【００１３】
図示回転ゲート１は、河川の幅方向に所定間隔で配設された支持柱部材としてのピア２０（２０Ａ，２０Ｂ）の間に、ゲート本体１０が水平な回転軸１３で回転可能に設けられて構成されている。
【００１４】
ゲート本体１０は、両端の支持円盤１１，１１を扉体１２で結合して（換言すれば扉体１２の両端にそれぞれ支持円盤１１が装着されて）形成されている。
【００１５】
両端の支持円盤１１は、それぞれピア２０に形成された凹部２１に嵌入し、その中心位置で河床面３０より所定量高く設定された回転軸１３によって回転可能に支持され、これによってゲート本体１０全体が水平軸（回転軸１３）を中心として回転可能となっているものである。
【００１６】
ピア２０の凹部２１は、後述する河床シール部５０から上部にかけて、ゲート本体１０の支持円盤１１の外周と狭い隙間で近接する円弧状に形成されており、この円弧状の内周面に支持円盤１１の外周面に圧接するシール部材２２（図１には示さず）が設けられ、このシール部材２２が支持円盤１１とピア２０の間からの下流側への漏水を防ぐようになっている。また、一方のピア２０Ｂ内には図示しないが回転駆動機構が設けられており、この回転駆動機構によって対応する支持円盤１１が回転駆動され、これによってゲート本体１０が回転駆動されると共に任意の角度で固定されるようになっている。
【００１７】
ゲート本体１０の扉体１２は、図４にその拡大断面図を示すように、回転軸１３を中心とする支持円盤１１の外周と等しい半径で所定角度範囲の弧と、当該弧と対応する弦（図４中想像線で示す）と、で囲まれた弓形形状が弦と直交する辺でカットされた、一辺が円弧状で略三角形の断面形状に形成されており、その弧の側がスキンプレート１２Ａ、弦の側が背面１２Ｂ、カット辺側が後面１２Ｃとなっている。また、スキンプレート１２Ａと背面１２Ｂが接合する縁部は、所定の円弧状の越流部１２Ｄとなっている。
【００１８】
扉体１２の断面形状と回転軸１３の河床面３からの距離：ｘ（高さ）の関係は、ゲート本体１０の回転によって背面１２Ｂが水平になった状態で、図５に示すように背面１２Ｂが河床面３と同一面上となって当該回転ゲート１は開放状態となると共に、図３及び図４に示すように背面１２Ｂが４５度に傾斜するまで扉体１２が起立した状態で越流部１２Ｄが河床面３０から所定の高さに位置して定常使用状態となるように設定される（通常使用設定角度）。
【００１９】
また、後面１２Ｃの位置は、扉体１２の最大上昇位置に基づいて、後述する河床シール部５０からスキンプレート１２Ａの後縁（後面１２Ｃとの縁部）が外れることがないように設定される。本例では、扉体１２の最大上昇位置は、定常使用状態と略等しく、後面１２Ｃは定常使用状態において上流側に延長すると後述するピット４０の前壁２の河床シール部５０の直下部位に向かう角度となっている。
【００２０】
尚、本構成は、前述のごとく背面１２Ｂが４５度に傾斜した状態を定常使用状態として背面１２Ｂ及び後面１２Ｃの位置を設定した例であるが、定常状態における背面１２Ｂの角度はこれに限るものではなく適宜変更可能なものである。扉体１２を越流させて水位調節に用いるゲートの場合では、水流が背面１２Ｂに沿って流れるように定常使用状態において３０゜から６０゜程度に設定することが好ましい。また、後面１２Ｃの背面１２Ｂに対する角度も、直角に限るものではなく適宜設定可能なものであるが、当該後面１２Ｃを定常使用状態において上流側に延長すると後述するピット４０の底面４１と前壁４２との角部より上流側に向かうように設定されることが好ましい。
【００２１】
ゲート本体１０の配設位置と対応する河床部には、扉体収容空間としてのピット４０が掘り下げ形成され、そのピット４０の上流側の河床面３０との縁部に河床シール部５０が形成されている。
【００２２】
ピット４０は、その底面４１が水平で、上流側の壁面である前壁４２は河床シール部５０から鉛直に垂下形成され、下流側の壁面である後壁４３はなだらかな角度で下流側河床面３０に連続する傾斜面として形成されている。その深さ（底面４１の河床面３０からの位置）は、当該ピット４０に扉体１２が収容された状態（扉体１２の背面１２Ｂが水平となった状態）において、扉体１２の最も下側に位置する部位（スキンプレート１２Ａと後面１２Ｃとの接合縁部）との間が、推定される転石の大きさに対して十分余裕を持った（十分大きい）間隔となるように設定されている。
【００２３】
前壁４２は、ゲート本体１０の回転によって扉体１２のスキンプレート１２Ａが描く円（スキンプレート１２Ａの外周円弧に等しく、支持円盤１１と一致する）に対する上流側の鉛直な接線を所定量下流側に変位させた位置に設定されている。
【００２４】
河床シール部５０は、前壁４２と河床面３０との交差縁部がスキンプレート１２と僅かな隙間を有して近接するように切り欠き形成され、この近接部に、土砂侵入防止板５１と、シールゴム５２とが設けられて構成されている。
【００２５】
土砂侵入防止板５１は、所定幅で扉体１２の全長に亘る長さの板状であって、河床面３０から一段低く形成された装着部に、その先端が扉体１２のスキンプレート１２Ａに僅かに当接する状態で、河床面３０と平行に設けられている。
【００２６】
シールゴム５２は、土砂侵入防止板５１と同様に扉体１２の全長に亘る長さであって、土砂侵入防止板５１の下側に、その先端をスキンプレート１２Ａに圧接させた状態で設けられており、当該シール部５０を介した下流側への漏水を防ぐようになっている。
【００２７】
上記のごとき構成の回転ゲート１では、ゲート本体１０の回転によって扉体１２の位置（角度）を変化させることで、任意のゲート開度を得ることができる。即ち、図５に示すように扉体１２がピット４０に収容された状態（背面１２Ｂが水平となって前後の河床３と面一になった状態）が水流を妨げない全開状態であり、この状態からゲート本体１０が図中時計回りに回転して図３に示すように扉体１２を起立させることで図３中左側の河川上流側に貯水することができる。水位が扉体１２の前端縁（越流部１２Ｄ）以上であると越流し、従ってゲート本体１０の回転角度調整によって扉体１２の前端縁（越流部１２Ｄ）の位置（高さ）を設定することで、流水量（水位）を調節できるものである。
【００２８】
ここで、図３に示すように扉体１２が起立して流水量を調整している状態では、流下してくる転石や土砂の扉体１２のスキンプレート１２Ａとシール部５０の隙間への侵入は、土砂侵入防止板５１によって阻止され、スキンプレート１２Ａとシール部５０の間に転石や土砂を噛み込んで扉体１２の回転（ゲート本体１２の回転）を妨げることはない。
【００２９】
一方、洪水時等には、図５に示すように扉体１２がピット４０に収容された全開状態とされるが、この際、転石や土砂が扉体１２の背面１２Ｂ上に堆積する。また、ピット４０の扉体１２より下流側は上方に開放状態であるために当該ピット４０内にも転石や土砂が堆積する。更に、ピット４０の底面４１は前述のごとく解放時においてその扉体１２の下縁との間に広い隙間を有するように設定されているため、転石や土砂がピット４０の底面４１に沿ってシール部５０の直下の領域（ピット４０の前壁４２近傍）への侵入する。しかし、前壁４２と扉体１２のスキンプレート１２Ａの間の空間内に充満するには至らない。
【００３０】
このような開放状態からゲート本体１０を回転させて扉体１２を起立させて定常状態に復帰させる際には、扉体１２より下流側のピット４０内に堆積した転石や土砂は、扉体１２の閉鎖方向への移動を妨げることはなく、また、ピット４０の前壁４２近傍に堆積した転石や土砂も量が少なく扉体１２の移動を妨げることはない。
【００３１】
その後、扉体１２の起立角度が大きくなるに従って、扉体１２の背面１２Ｂに沿った水流が図３中矢印Ｙで示すように下流側ピット４０内に流入し、堆積した転石や土砂を下流側に排出させる。ピット４０の後壁４３は前述のごとくなだらかな角度で下流側河床面３０と連続しており、この転石や土砂の排出を妨げることはない。尚、後壁４３の角度は、この排出の容易性の観点から４５゜以下が好ましい。
【００３２】
更に、扉体１２の起立角度が定常使用状態（４５゜）に近づくと、水流の一部は図３中矢印Ｚで示すように扉体１２の背面１２Ｂから後面１２Ｃに沿ってピット４０内の上流側（ピット４０の前壁４２側）に回り込むように流れ、ピット４０の前壁４２近傍に堆積した転石や土砂を巻き上げて下流側に流出させて排出させる。即ち、ピット４０内に堆積した転石や土砂は、扉体１２を起立させる過程及び定常使用状態において扉体１２を越流する水流によって排出されることとなり、その後の扉体１２の開放状態への移動の際にその移動を妨げることがないのである。また、定常使用状態において流下して来る転石や土砂がピット４０内に堆積することもないものである。
【００３３】
尚、ピット４０内に堆積した転石や土砂の排除は、扉体１２をそのスキンプレート１２Ａと後面１２Ｃとの端縁が河床シール部５０より上方なる位置まで上昇させ、この河床シール部５０と扉体１２の後端との間から流水させる（アンダーフロー又は下端放流）ことによっても可能である。
【００３４】
つまり、上記構成は、ピット４０を扉体１２を収容し得る最小限の形状より大きく形成すると共に、扉体１２の起立時に生ずる水流によってピット４０内に堆積した転石や土砂を排出させるように構成したものであり、これによって扉体１２とその収容空間（ピット４０）との間への転石や土砂の侵入を防ぐ構成とすることなく転石や土砂の噛み込みを防いで円滑な扉体１２（ゲート本体１０）の回転が可能となり、転石や土砂の流下のある河川の中流域にも設置可能となるものである
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように、本願発明に係る回転式ゲートによれば、外面が円弧状で背面が平面の扉体を備え水平な回転軸で回転可能且つ任意の角度で固定可能に支持されたゲート本体と対応する河床部位に、扉体を収容する必要最小限より所定量大きく掘り下げられて下流側はなだらかに河床に連続する扉体収容空間が形成されると共に、扉体収容空間の上流側の河床との角部にゲート本体の扉体の外面に近接する河床シール部が形成されて構成されていることにより、扉体を越流した水流が扉体収容空間に堆積した転石や土砂を下流側に排出させるように作用し、扉体収容空間に堆積した転石や土砂が扉体の回転を妨げることがない。このため、転石や土砂が流下する河川中流域にも設置可能となるものである。
【００３６】
また、扉体が、円弧状外面とその弦に相当する後面によって形成される弓形の後端が通常使用設定角度において扉体収容空間の河床シール部直下部に向かう角度の後面で切り欠かれた形状に形成されていることにより、越流時の水流の一部が扉体の後面に沿って扉体収容空間の上流側の河床シール部直下に回り込んで流れ、当該河床シール部直下に堆積した転石や土砂の排出を促進させるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る回転式ゲートの一実施形態例を上流側から見た正面図である。
【図２】その平面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面に相当する回転式ゲートの定常使用状態における拡大断面図である。
【図４】ゲート本体の拡大断面図である。
【図５】開放状態における回転式ゲートの断面図である。
【図６】従来例としてのローラーゲートを示す断面図である。
【図７】従来例としての回転式ゲートの断面図である。
【符号の説明】
１回転式ゲート
１０ゲート本体
１１支持円盤
１２扉体
１２Ａスキンプレート（外面）
１２Ｂ背面
１２Ｃ後面
１３回転軸
２０ピア（支持柱部材）
３０河床
４０ピット（扉体収容空間）
４１底面
４２前壁（上流側の壁面）
４３後壁（下流側の壁面）
５０河床シール部

Claims

外面が円弧状で背面が平面の扉体が一対の支持円盤の間に架設されて成るゲート本体が、河床に立設された支持柱部材に前記支持円盤を介して前記扉体を水平として水平な回転軸で回転可能且つ任意の角度で固定可能に支持され、前記ゲート本体と対応する河床部位には、前記扉体を収容する必要最小限より所定量大きく掘り下げられてその下流側の壁面はなだらかに下流側河床面に連続する扉体収容空間が形成されると共に、前記扉体収容空間の上流側壁面と上流側河床面との角部に前記ゲート本体の扉体の外面に近接する河床シール部が形成される一方、
上記扉体は、円弧状外面とその弦に相当する背面によって形成される弓形の後端部を、定常使用状態において上流側に延長すると前記扉体収容空間の前壁と底面との角部より上流側に向かう角度に切り欠かれた形状に形成され、前記扉体が前記扉体収容空間に収容されてその背面が上流側河床と面一となる開放状態から、前記ゲート本体の回転によって前記扉体が前記河床面より上側に突出して流量調整を行うように構成されていることを特徴とする回転式ゲート。