JP3693753B2 - 水位管理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、河川の水位を管理、調整して河川流域の洪水や浸水を防ぐための水位管理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は、従来の水位管理装置により水位管理される河川を示す説明図である。図において、１は水位管理される河川、２は河川１の例えば下流域Ｄ１に設けられた導水路、３は河川１の市街地流域、４は導水路２へ導かれた河川１の流水が排水される排水用河川、５は河川１の上流域Ａの水位調整用に上流域Ａに設けられた調整池、６は河川１の下流域Ｄ２の水位調整用に設けられた調整池、７は河川１から導水路２への導水を調整する分岐点Ｃに設けられた導水路側分水ゲート、８は河川１の市街地流域の水位を調整するために分岐点Ｃに設けられた河川側分水ゲートである。９は水位管理センタ、１０は導水路２の河口Ｂの付近に設けられたポンプを備えた排水設備、１１は導水路２の河口Ｂの水位を検出する水位検出装置である。
【０００３】
図１３は、従来の水位管理装置の構成を示すシステム構成図である。図１３において図１２と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図において、２１は水位検出装置１１により導水路２の河口Ｂの水位を監視し、排水設備１０の稼働を制御する遠方監視制御装置である。２２はＣＲＴなどの表示装置を備えた監視端末、２３はオペレータによるキー入力操作のための操作卓である。
【０００４】
図１４は、従来の水位管理装置による水位管理の動作を示すフローチャートであり、以下このフローチャートに基づいて動作について説明する。
【０００５】
河川１の上流に降雨があると、この雨水は河川１に流出し、その一部は上流域Ａの調整池５に流入する。この調整池５は、河川１の急激な増水によるピーク値を抑制する機能を有している。この雨水により増水した河川の流水は下流域Ｄ１，Ｄ２へ流れ下り、下流域Ｄ１，Ｄ２で増水を招く。下流域Ｄ１，Ｄ２での増水のピーク値は調整池６により再度抑制されて、下流域Ｄ１，Ｄ２よりさらに下流の市街地流域の浸水や洪水がくいとめられる。
【０００６】
しかしながら、調整池５，６の容積は限られているため、調整池５，６が満水になると下流域Ｄ２の水位の上昇を阻止することができなくなり警戒水位を越える。このような状況では、分水ゲートを操作し、導水路側分水ゲート７を開くとともに河川側分水ゲート８を閉じる。この結果、河川１の流水は導水路２へ導かれ、下流域Ｄ２の水位は下降する。
【０００７】
このようにして河川の流水が導水路２へ導かれるようになると、遠方監視制御装置２１は、水位検出装置１１により検出した導水路２の河口Ｂの水位を収集し、収集した水位を判定して現在の水位の状況や判定結果を監視端末２２へ表示する（ステップＳＴ１）。オペレータは、監視端末２２に表示された前記現在の水位の状況や判定結果から排水設備１０のポンプを稼働させる必要があるか否かなどの判断を行ない、必要ありと判断したときにはポンプの点検作業を行なう（ステップＳＴ２）。この点検作業終了後、オペレータは排水設備１０のポンプの稼働、稼働停止などのポンプの運転制御を行なう（ステップＳＴ３）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の水位管理装置は以上のように構成されているので、ポンプの制御が必要か否かは操作規定に従ったオペレータの判断に任されており、操作員に対し的確に支援を行なう操作支援機能が確立されていない課題があった。
【０００９】
また、ポンプの運転が必要か否かを判定する要素も導水路２の河口Ｂの水位のみを用いているので、河川の水位の正確な把握による下流域の洪水や浸水の発生の的確な回避がオペレータの経験に左右される課題があった。
【００１０】
さらに、突発的な豪雨により下流域の洪水や浸水の発生が考えられる緊急事態になった場合に、オペレータがポンプの運転を必要と判断しても、ポンプが実際に稼働するまでに事前点検等の時間を要する結果、前記緊急事態に対し即座に対応できない課題があった。
【００１１】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、河川の水位の把握とその水位の把握に基づいた河川水位の調整や管理をオペレータの経験に左右されることなく的確に行なって、浸水や洪水の発生を未然に防ぐことを可能にする水位管理装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明に係る水位管理装置は、河川に設けられた分水ゲートにより導水路へ導かれた河川の流水を排水設備により排水し河川下流域の水位の管理、調整を行なう水位管理装置において、前記河川の上流側に有る第１の地点の水位を検出する第１の水位検出手段と、該第１の水位検出手段により検出された水位が所定の水位を越えたか否かを判定する第１の判定手段と、前記導水路の河口である第２の地点の水位を検出する第２の水位検出手段と、該第２の水位検出手段により検出された水位が警戒水位を越えたか否かを判定する第２の判定手段と、河川から前記導水路へ分岐する第３の地点の水位を検出する第３の水位検出手段と、該第３の水位検出手段により検出された水位が警戒水位や指定水位を越えたか否かを判定する第３の判定手段と、前記第１の水位検出手段により検出された水位が前記所定の水位を越えると前記分水ゲートを制御して前記導水路へ前記河川の流水を導き前記分水ゲートより下流側の前記河川の水位を調整し、前記第３の水位検出手段により検出された水位が前記指定水位を下回ると分水ゲートを制御して平常時の状態に復帰させる分水ゲート制御手段と、前記第２の判定手段により導水路の水位が警戒水位を下回ったとの判定が行われると排水設備の状態を平常に戻すための支援情報を出力する支援情報出力手段とを備えるようにしたものである。
【００１３】
請求項２記載の発明に係る水位管理装置は、河川に設けられた分水ゲートにより導水路へ導かれた河川の流水を排水設備により排水し河川下流域の水位の管理、調整を行なう水位管理装置において、前記河川の上流側に有る第１の地点の水位を検出する第１の水位検出手段と、該第１の水位検出手段により検出された水位が所定の水位を越えたか否かを判定する第１の判定手段と、前記導水路の河口である第２の地点の水位を検出する第２の水位検出手段と、該第２の水位検出手段により検出された水位が警戒水位を越えたか否かを判定する第２の判定手段と、前記第１の水位検出手段により検出された水位が前記所定の水位を越えると前記分水ゲートを制御して前記導水路へ前記河川の流水を導き前記分水ゲートより下流側の前記河川の水位を調整する分水ゲート制御手段と、前記排水設備の操作についての支援情報を出力する支援情報出力手段とを備え、前記第１の検出手段は前記第１の地点における河川の両側付近および中央付近の水位を検出し、前記第１の判定手段は前記第１の水位検出手段により検出された両岸付近および中央付近の水位のうち少なくとも２箇所以上で検出された水位をもとに前記第１の地点の水位が前記所定の水位を越えたかどうかを検出するものである。
【００１４】
請求項３記載の発明に係る水位管理装置は、河川に設けられた分水ゲートにより導水路へ導かれた河川の流水を排水設備により排水し河川下流域の水位の管理、調整を行なう水位管理装置において、前記河川の上流側に有る第１の地点の水位を検出する第１の水位検出手段と、該第１の水位検出手段により検出された水位が所定の水位を越えたか否かを判定する第１の判定手段と、前記導水路の河口である第２の地点の水位を検出する第２の水位検出手段と、該第２の水位検出手段により検出された水位が警戒水位を越えたか否かを判定する第２の判定手段と、前記第１の水位検出手段により検出された水位が前記所定の水位を越えると前記分水ゲートを制御して前記導水路へ前記河川の流水を導き前記分水ゲートより下流側の前記河川の水位を調整する分水ゲート制御手段と、前記第２の水位検出手段により検出した水位が警戒水位を越えると前記排水設備の運転操作についての支援情報を出力する支援情報出力手段とを備え、前記第２の水位検出手段は第２の地点における河川の両側付近および中央付近の水位を検出し、前記第２の判定手段は前記第２の水位検出手段により検出された両岸付近および中央付近の水位のうちの少なくとも２箇所以上で検出された水位をもとに前記第２の地点の水位が前記警戒水位を越えたかどうか検出するものである。
【００１５】
請求項４記載の発明に係る水位管理装置は、前記第２の水位検出手段は前記第２の地点における河川の両側付近および中央付近の水位を検出し、前記第２の判定手段は前記第２の水位検出手段により検出された両岸付近および中央付近の水位のうち少なくとも２箇所以上で検出された水位をもとに前記第２の地点の水位が前記警戒水位を下回ったかどうかを検出するようにしたものである。
【００１６】
請求項５記載の発明に係る水位管理装置は、前記第３の水位検出手段は前記第３の地点における河川の両側付近および中央付近の水位を検出し、前記第３の判定手段は前記第３の水位検出手段により検出された両岸付近および中央付近の水位のうちの少なくとも２箇所以上で検出された水位をもとに前記第３の地点の水位が前記警戒水位や前記指定水位を越えたか否かを判定するようにしたものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１の水位管理装置により水位管理される河川を示す説明図である。図において、１は水位管理される河川、２は河川１の例えば下流域Ｄ１に設けられた導水路、３は河川１の市街地流域、４は導水路２へ導かれた河川１の流水が排水される排水用河川、５は河川１の上流域Ａの水位を調整する上流域Ａに設けられた調整池、６は河川１の下流域Ｄ２の水位調整用に設けられた調整池、７は河川１から導水路２への流入調整用に分岐点Ｃに設けられた導水路側分水ゲート（分水ゲート）、８は河川１の市街地流域の水位を調整するために分岐点Ｃに設けられた河川側分水ゲート（分水ゲート）である。９は水位管理センタ、１０は導水路２の河口Ｂの付近に設けられたポンプを備えた排水設備、３１は河川１の上流域Ａの水位を検出する第１の水位検出装置（第１の水位検出手段）、３２は導水路２の河口Ｂの水位を検出する第２の水位検出装置（第２の水位検出手段）、３３は河川１の導水路２への分岐点Ｃの水位が警戒水位や指定水位（警戒水位より低い）を越えているか否かを検出する第３の水位検出装置（第３の水位検出手段）である。
【００２５】
第１の水位検出装置３１、第２の水位検出装置３２、第３の水位検出装置３３には、フロートを用いて水位を検出し、そのフロートの上下した位置に応じた電圧信号、電流信号を検出したりその平均を算出して水位情報を生成するフロート式水位検出装置、流水内へ浸した電極間の電気抵抗を検出したりその平均を算出して水位情報を生成する電極式水位検出装置など、従来から用いられている種々の水位測定装置を用いることが可能である。
【００２６】
また、第１の水位検出装置３１、第２の水位検出装置３２、第３の水位検出装置３３には、検出した水位情報を有線あるいは無線により電話交換網を介して送信したり、専用回線を介して送信する例えばテレメータ送信装置３１ａ，３２ａ，３３ａが備えられている。
【００２７】
また、導水路側分水ゲート７および河川側分水ゲート８には、水位管理センタから送られてくるゲート制御信号を有線あるいは無線により電話交換網を介して受信したり、専用回線を介して受信するテレメータ受信装置７ａ，８ａ、テレメータ受信装置７ａ，８ａにより受信したゲート制御信号によりゲートを自動的に開閉するゲート自動開閉装置（分水ゲート制御手段）７ｂ，８ｂが備えられている。
【００２８】
図２は、水位管理装置の構成を示すシステム構成図である。図２において図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図において、４１は第１の水位検出装置３１、第２の水位検出装置３２、第３の水位検出装置３３により得られた河川１の上流域Ａ、導水路２の河口Ｂ、分岐点Ｃの水位情報を収集、監視し、前記各地点の水位が警戒水位を越えたか否かを判定し、警戒水位を越えたと判定すると分水ゲート７，８の開閉を制御したり、排水設備１０のポンプの運転操作についての支援情報を出力する遠方監視制御装置である。
【００２９】
このため遠方監視制御装置には、第１の水位検出装置３１、第２の水位検出装置３２、第３の水位検出装置３３で得られた水位情報を有線あるいは無線により電話交換網を介して受信したり専用回線を介して受信し、さらに導水路側分水ゲート７や河川側分水ゲート８のテレメータ受信装置７ａ，８ａへゲート制御信号を有線あるいは無線により電話交換網を介して送信したり専用回線を介して送信するテレメータ送受信装置４１ａ、前記各地点の水位が警戒水位、警戒水位よりも低い指定水位を越えたか否かを判定するための判定プログラム（第１の判定手段，第２の判定手段，第３の判定手段）４１ｈ、各種支援情報の中から排水設備１０のポンプの運転についての支援情報を選択して監視端末４２へ出力する支援情報・出力プログラム（支援情報出力手段）４１ｉ、操作卓４３から入力された操作信号をもとに排水設備１０のポンプを運転するためのポンプ制御プログラム、前記各分水ゲートを制御して下流側の前記河川１の水位を調整する分水ゲート制御プログラム（分水ゲート制御手段）４１ｊなどが備えられている。４２はＣＲＴなどの監視端末、４３はオペレータによるキー入力操作のための操作卓である。
【００３０】
次に動作について説明する。
図３は、この水位管理装置の動作を示すフローチャートであり、先ず上流域Ａの水位を第１の水位検出装置３１により検出し、上流域Ａ地点の水位情報をテレメータ送受信装置４１ａにより収集する。そして、この上流域Ａ地点の水位が警戒水位を越えているか否かを判定する（ステップＳＴ１１）。この判定結果が警戒水位を越えている場合には、導水路側分水ゲート７を全開、河川側分水ゲート８を全閉にする（ステップＳＴ１２）。
【００３１】
続いて、第２の水位検出装置３２により導水路２の河口Ｂの水位を検出し、河口Ｂの水位情報をテレメータ送受信装置４１ａにより収集する。そして、この河口Ｂの水位が警戒水位を越えているか否かを判定プログラム４１ｈにより判定する（ステップＳＴ１３）。この判定結果が警戒水位を越えている場合には、排水設備１０のポンプの運転についての支援情報を支援情報・出力プログラム４１ｉにより各種支援情報の中から選択して監視端末４２へ出力する（ステップＳＴ１４）。
【００３２】
この支援情報は、排水設備１０のポンプ運転台数についての支援情報も含んでおり、このポンプ運転台数についての支援情報は例えば図４に示す予め設定されている運転台数決定テーブルＴＢＬ１を現在の河口Ｂの水位情報をもとに参照して、必要なポンプ運転台数を決定して監視端末４２へ表示出力する。
【００３３】
あるいはまた、図５に示すように、河口Ｂの平常時の水位からの増加率を演算して求め、これをもとに増加率が大きい場合には短時間のうちに急激に水位が上昇したと判定し、ポンプ運転台数を運転台数決定テーブルＴＢＬ２から選択して決定し、監視端末４２へ表示出力する。
【００３４】
オペレータは、この支援情報に基づいて排水設備１０のポンプの運転制御を行なう（ステップＳＴ１５）。一方、判定結果が警戒水位を越えていない場合には、排水設備１０のポンプの運転停止についての支援情報を各種支援情報の中から選択して監視端末４２へ出力する（ステップＳＴ１６）。オペレータは、この支援情報に基づいて排水設備１０のポンプ運転停止制御を行なう（ステップＳＴ１７）。
【００３５】
続いて、第３の水位検出装置３３により分岐点Ｃの水位を検出し、分岐点Ｃの水位情報をテレメータ送受信装置４１ａにより収集する。そして、この分岐点Ｃの水位が警戒水位を越えているか否かを判定する（ステップＳＴ１８）。この判定結果が警戒水位を越えている場合にはステップＳＴ１３へ戻り、ステップＳＴ１３以降の処理を繰り返す。また、前記判定結果が警戒水位を越えていない場合には、さらに指定水位を下回っているか否かを判定する（ステップＳＴ１９）。この判定結果が指定水位を下回っている場合には、導水路側分水ゲート７を全閉にするためのゲート制御信号をテレメータ送受信装置４１ａによりテレメータ受信装置７ａへ送信するとともに、河川側分水ゲート８を全開にするためのゲート制御信号をテレメータ送受信装置４１ａによりテレメータ受信装置８ａへ送信し、導水路側分水ゲート７を全閉、河川側分水ゲート８を全開にする（ステップＳＴ２０）。一方、指定水位を下回っていない場合、つまり警戒水位と指定水位との間のときにはステップＳＴ１８へ戻り、ステップＳＴ１８以降の処理を繰り返す。
【００３６】
以上のように、この実施の形態１によれば、導水路側分水ゲート７および河川側分水ゲート８の開閉の制御は、上流域Ａの水位が警戒水位を越えているか否かを判定することで行なわれるため、上流流域Ａの水位の上昇が下流域Ｄ１，Ｄ２、さらに市街地流域３での河川１の水位の上昇として現われる前に導水路側分水ゲート７および河川側分水ゲート８が制御されて、河川１の流水は導水路２へ導かれることになる。この結果、市街地流域３での河川１の水位の上昇は防がれて、市街地流域３での浸水や洪水が防止できる効果がある。
【００３７】
また、導水路２の河口Ｂの水位が上昇して警戒水位を越えると支援情報・出力プログラムにより監視端末４２へ出力される支援情報をもとにオペレータは排水設備１０のポンプを運転制御し、導水路２の流水を排水用河川４へ強制的に排水するため、排水設備１０付近の浸水も防ぐことができる効果がある。
【００３８】
実施の形態２．
第１の水位検出装置３１、第２の水位検出装置３２、第３の水位検出装置３３による水位の検出は、河川の上流域Ａ、導水路２の河口Ｂ、分岐点Ｃにおける一点での水位検出でもよいが、複数の点、例えば両岸と中央などのように３ヵ所の水位を検出してもよく、このように構成したときには水位の検出精度が向上し、さらに水位管理装置としての水位管理精度も向上することになる。
【００３９】
図６は、このように構成したときの上流域Ａに配置された第１の水位検出装置を示す配置図であり、第１の水位検出装置５１，５２，５３には検出した水位情報を有線あるいは無線により電話交換網を介して送信したり、専用回線を介して送信する例えばテレメータ送信装置５１ａ，５２ａ，５３ａが備えられている。
【００４０】
図７は、この発明の実施の形態２による水位管理装置の上流域Ａの水位判定処理の動作を示すフローチャートであり、他の動作は図２に示すフローチャートと同様であると考えてよい。この水位判定処理の動作では、第１の水位検出装置５１，５２，５３により３点で得られた水位情報のうち、２点以上の水位観測点で得られた水位情報が警戒水位を越えている場合に警戒水位を越えていると判定する多数決処理を行なう（ステップＳＴ２１，ステップＳＴ２２）。
【００４１】
従って、この実施の形態２では、川底、川幅、流木などによる流れへの影響により誤った水位判定結果が得られることがなくなって水位の検出精度が向上し、さらに水位管理装置としての信頼性も向上する効果がある。
【００４２】
実施の形態３．
図８は、この発明の実施の形態３による水位管理装置の構成を示すシステム構成図、図９はこの水位管理装置の支援情報出力手段の動作を示すフローチャートである。図８において図２と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。この実施の形態３の水位管理装置の遠方監視制御装置４１は、第１の水位検出装置３１により検出した水位が指定水位（警戒水位より低い）を越えると、ポンプを含む排水設備１０の事前点検について支援する稼働準備支援情報を監視端末４２へ出力する支援情報・出力プログラム４１ｂを備えている。監視端末４２は、稼働準備支援情報を即座にＣＲＴなどの表示装置へ表示出力し、オペレータに対しポンプ運転準備のための事前点検開始のためのガイダンスを行なう。オペレータは、このガイダンスにより排水設備１０のポンプの事前点検を開始し、ポンプが確実に動作することを確認したり必要な作業を行なう。この結果、ポンプの運転が必要なときにポンプが動作しないなどのトラブルを未然に防ぐことが可能となり、排水設備１０の周辺の浸水を防止することができる。
【００４３】
実施の形態４．
図１０は、この発明の実施の形態４の水位管理装置の構成を示すシステム構成図である。図において、４１ｃは第１の水位検出装置３１あるいは図６に示す第１の水位検出装置５１，５２，５３により検出された上流域Ａの水位が指定水位を越えたとの判定を判定プログラム４１ｈが行なうと、ゲート自動開閉装置７ｂ，８ｂによる導水路側分水ゲート７、河川側分水ゲート８の制御開始時間を予測する分水ゲート制御予測手段である。４１ｄは上流域Ａの水位が指定水位を越えたとの判定を判定プログラムが行なうと、排水設備１０のポンプの自動運転の開始時間を予測する排水設備稼働予測手段、４１ｅは排水設備の自動運転を行なう排水設備自動運転手段であり、排水設備１０のポンプの自動運転の開始時間になると前記ポンプの自動運転を開始するための指令信号を出力するタイマを備えている。
【００４４】
４１ｆは前記分水ゲート制御予測手段４１ｃにより予測された導水路側分水ゲート７、河川側分水ゲート８の制御開始時間になると、前記ゲート自動開閉装置７ｂ，８ｂによる導水路側分水ゲート７、河川側分水ゲート８の制御を開始するためのゲート制御信号を出力する、前記制御開始時間がセットされるタイマ（分水ゲート制御手段）である。これら、分水ゲート制御予測手段４１ｃ、排水設備稼働予測手段４１ｄ、排水設備自動運転手段４１ｅ、タイマ４１ｆは、遠方監視制御装置４１に設けられている。
【００４５】
図１１は、遠方監視制御装置４１による導水路側分水ゲート７、河川側分水ゲート８や排水設備１０の制御動作を示すフローチャートである。遠方監視制御装置４１は上流域Ａの水位情報を収集し、さらに収集した水位が指定水位を越えているか否かを判定する（ステップＳＴ４１）。越えている場合には、導水路側分水ゲート７、河川側分水ゲート８の制御開始時間を分水ゲート制御予測手段４１ｃにより予測し、予測した制御開始時間をタイマ４１ｆへセットする（ステップＳＴ４２）。続いて、排水設備１０のポンプの運転開始時間を排水設備稼働予測手段４１ｄにより予測し、予測した運転開始時間を排水設備自動運転手段４１ｅのタイマへセットする（ステップＳＴ４３）。一方、収集した上流域Ａの水位が指定水位を下回ったときには前記各タイマをリセットする（ステップＳＴ４４）。
【００４６】
分水ゲート制御予測手段４１ｃで行なう各分水ゲートの制御開始時間の予測および排水設備稼働予測手段４１ｄで行なう排水設備１０のポンプ自動運転の開始時間の予測は例えば次のようにして行なうことが可能である。上流域Ａでの水位の上昇は時間的に遅れて下流域Ｄ１，Ｄ２の水位の上昇として現われる。この時間的な遅れの平均値Ｔは経験的に得られている。そして、前記平均値Ｔは、降雨量およびその増加率、河川１の上流域Ａでの水位およびその増加率、降雨地域、前回降雨のあった日から今回の降雨までの時間的な間隔などに応じて変動する。従って、前記平均値Ｔの補正値を、降雨量およびその増加率、河川１の上流域Ａでの水位およびその増加率、降雨地域、前記時間的な間隔などに応じて予めデータベースとして確立しておく。
【００４７】
前記各分水ゲートの制御開始時間の予測や前記ポンプ自動運転の開始時間の予測を行なうときには、前記データベースから前記降雨量およびその増加率、河川１の上流域Ａでの水位およびその増加率、降雨地域、前回降雨のあった日から今回の降雨までの時間的な間隔などに応じた最適な補正値を選択して、上流域Ａでの水位の上昇が下流域Ｄ１の水位の上昇として現われるまでの前記平均値Ｔを前記選択した補正値により補正して求める。なお、前記降雨量およびその増加率、河川１の上流域Ａでの水位およびその増加率、降雨地域、前記時間的な間隔などの条件は予め人為的に最新の情報を収集してデータベースへ入力しておく。なお、前記降雨量およびその増加率、河川１の上流域Ａでの水位およびその増加率、前記時間的な間隔などは、雨量計や第１の水位検出装置３１により収集した情報から自動的に得ることも可能である。
【００４８】
従って、この実施の形態４によれば、休日、夜間など人が駐在していない状況でも上流域Ａの水位が指定水位を越えると、分水ゲート制御予測手段４１ｃで行なった各分水ゲートの制御開始時間の予測結果および排水設備稼働予測手段４１ｄで行なう排水設備１０のポンプ自動運転の開始時間の予測結果に応じて、導水路側分水ゲート７や河川側分水ゲート８の開閉、排水設備１０のポンプの運転などが自動的に制御されることになり、突発的な河川の増水などに対処できる効果がある。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の発明によれば河川に設けられた分水ゲートにより導水路へ導かれた河川の流水を排水設備により排水し河川下流域の水位の管理、調整を行なう水位管理装置において、前記河川の上流側に有る第１の地点の水位を検出する第１の水位検出手段と、該第１の水位検出手段により検出された水位が所定の水位を越えたか否かを判定する第１の判定手段と、前記導水路の河口である第２の地点の水位を検出する第２の水位検出手段と、該第２の水位検出手段により検出された水位が警戒水位を越えたか否かを判定する第２の判定手段と、河川から前記導水路へ分岐する第３の地点の水位を検出する第３の水位検出手段と、該第３の水位検出手段により検出された水位が警戒水位や指定水位を越えたか否かを判定する第３の判定手段と、前記第１の水位検出手段により検出された水位が前記所定の水位を越えると前記分水ゲートを制御して前記導水路へ前記河川の流水を導き前記分水ゲートより下流側の前記河川の水位を調整し、前記第３の水位検出手段により検出された水位が前記指定水位を下回ると分水ゲートを制御して平常時の状態に復帰させる分水ゲート制御手段と、前記第２の判定手段により導水路の水位が警戒水位を下回ったとの判定が行われると排水設備の状態を平常に戻すための支援情報を出力する支援情報出力手段とを備えるように構成したので、河川の上流の水位が前記所定の水位を越えると分水ゲートが制御されるので、河川の上流の水位が豪雨により突発的に上昇するような状況に対しても分水ゲートによる水位の調整を適切に行なうことができる効果がある。
また、第２の判定手段により導水路の水位が警戒水位を下回ったとの判定が行なわれると排水設備の状態を平常に戻すための支援情報を出力する支援情報出力手段を備えるように構成したので、分水ゲートや排水設備の平常時の状態への復帰を円滑に行なうことができる効果がある。
【００５０】
請求項２〜５記載の発明によれば、河川の上流の水位が前記所定の水位を越えると分水ゲートが制御されるので、河川の上流の水位が豪雨により突発的に上昇するような状況に対しても分水ゲートによる水位の調整を適切に行なうことができると共に、水位検出の際の精度が向上し、より信頼性の高い水位管理を行なうことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による水位管理装置により水位管理される河川を示す説明図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による水位管理装置の構成を示すシステム構成図である。
【図３】 この発明の実施の形態１による水位管理装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】 この発明の実施の形態１による水位管理装置の運転台数決定テーブルを示す説明図である。
【図５】 この発明の実施の形態１による水位管理装置の運転台数決定テーブルを示す説明図である。
【図６】 この発明の実施の形態２による水位管理装置の上流域に配置された第１の水位検出装置を示す配置図である。
【図７】 この発明の実施の形態２による水位管理装置の上流域の水位判定処理の動作を示すフローチャートである。
【図８】 この発明の実施の形態３による水位管理装置の構成を示すシステム構成図である。
【図９】 この発明の実施の形態３による水位管理装置の支援情報出力手段の動作を示すフローチャートである。
【図１０】 この発明の実施の形態４による水位管理装置の構成を示すシステム構成図である。
【図１１】 この発明の実施の形態４による水位管理装置の遠方監視制御装置における導水路側分水ゲート、河川側分水ゲート、排水設備の制御動作を示すフローチャートである。
【図１２】 従来の水位管理装置により水位管理される河川を示す説明図である。
【図１３】 従来の水位管理装置の構成を示すシステム構成図である。
【図１４】 従来の水位管理装置による水位管理の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
７ 導水路側分水ゲート（分水ゲート）、７ｂ，８ｂ ゲート自動開閉装置（分水ゲート制御手段）、８ 河川側分水ゲート（分水ゲート）、１０ 排水設備、３１，５１，５２，５３ 第１の水位検出装置（第１の水位検出手段）、３２第２の水位検出装置（第２の水位検出手段）、３３ 第３の水位検出装置（第３の水位検出手段）、４１ｂ，４１ｉ 支援情報・出力プログラム（支援情報出力手段）、４１ｆ タイマ（分水ゲート制御手段）、４１ｈ 判定プログラム（第１の判定手段、第２の判定手段、第３の判定手段）、４１ｊ 分水ゲート制御プログラム（分水ゲート制御手段）。
【発明の属する技術分野】
この発明は、河川の水位を管理、調整して河川流域の洪水や浸水を防ぐための水位管理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は、従来の水位管理装置により水位管理される河川を示す説明図である。図において、１は水位管理される河川、２は河川１の例えば下流域Ｄ１に設けられた導水路、３は河川１の市街地流域、４は導水路２へ導かれた河川１の流水が排水される排水用河川、５は河川１の上流域Ａの水位調整用に上流域Ａに設けられた調整池、６は河川１の下流域Ｄ２の水位調整用に設けられた調整池、７は河川１から導水路２への導水を調整する分岐点Ｃに設けられた導水路側分水ゲート、８は河川１の市街地流域の水位を調整するために分岐点Ｃに設けられた河川側分水ゲートである。９は水位管理センタ、１０は導水路２の河口Ｂの付近に設けられたポンプを備えた排水設備、１１は導水路２の河口Ｂの水位を検出する水位検出装置である。
【０００３】
図１３は、従来の水位管理装置の構成を示すシステム構成図である。図１３において図１２と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図において、２１は水位検出装置１１により導水路２の河口Ｂの水位を監視し、排水設備１０の稼働を制御する遠方監視制御装置である。２２はＣＲＴなどの表示装置を備えた監視端末、２３はオペレータによるキー入力操作のための操作卓である。
【０００４】
図１４は、従来の水位管理装置による水位管理の動作を示すフローチャートであり、以下このフローチャートに基づいて動作について説明する。
【０００５】
河川１の上流に降雨があると、この雨水は河川１に流出し、その一部は上流域Ａの調整池５に流入する。この調整池５は、河川１の急激な増水によるピーク値を抑制する機能を有している。この雨水により増水した河川の流水は下流域Ｄ１，Ｄ２へ流れ下り、下流域Ｄ１，Ｄ２で増水を招く。下流域Ｄ１，Ｄ２での増水のピーク値は調整池６により再度抑制されて、下流域Ｄ１，Ｄ２よりさらに下流の市街地流域の浸水や洪水がくいとめられる。
【０００６】
しかしながら、調整池５，６の容積は限られているため、調整池５，６が満水になると下流域Ｄ２の水位の上昇を阻止することができなくなり警戒水位を越える。このような状況では、分水ゲートを操作し、導水路側分水ゲート７を開くとともに河川側分水ゲート８を閉じる。この結果、河川１の流水は導水路２へ導かれ、下流域Ｄ２の水位は下降する。
【０００７】
このようにして河川の流水が導水路２へ導かれるようになると、遠方監視制御装置２１は、水位検出装置１１により検出した導水路２の河口Ｂの水位を収集し、収集した水位を判定して現在の水位の状況や判定結果を監視端末２２へ表示する（ステップＳＴ１）。オペレータは、監視端末２２に表示された前記現在の水位の状況や判定結果から排水設備１０のポンプを稼働させる必要があるか否かなどの判断を行ない、必要ありと判断したときにはポンプの点検作業を行なう（ステップＳＴ２）。この点検作業終了後、オペレータは排水設備１０のポンプの稼働、稼働停止などのポンプの運転制御を行なう（ステップＳＴ３）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の水位管理装置は以上のように構成されているので、ポンプの制御が必要か否かは操作規定に従ったオペレータの判断に任されており、操作員に対し的確に支援を行なう操作支援機能が確立されていない課題があった。
【０００９】
また、ポンプの運転が必要か否かを判定する要素も導水路２の河口Ｂの水位のみを用いているので、河川の水位の正確な把握による下流域の洪水や浸水の発生の的確な回避がオペレータの経験に左右される課題があった。
【００１０】
さらに、突発的な豪雨により下流域の洪水や浸水の発生が考えられる緊急事態になった場合に、オペレータがポンプの運転を必要と判断しても、ポンプが実際に稼働するまでに事前点検等の時間を要する結果、前記緊急事態に対し即座に対応できない課題があった。
【００１１】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、河川の水位の把握とその水位の把握に基づいた河川水位の調整や管理をオペレータの経験に左右されることなく的確に行なって、浸水や洪水の発生を未然に防ぐことを可能にする水位管理装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明に係る水位管理装置は、河川に設けられた分水ゲートにより導水路へ導かれた河川の流水を排水設備により排水し河川下流域の水位の管理、調整を行なう水位管理装置において、前記河川の上流側に有る第１の地点の水位を検出する第１の水位検出手段と、該第１の水位検出手段により検出された水位が所定の水位を越えたか否かを判定する第１の判定手段と、前記導水路の河口である第２の地点の水位を検出する第２の水位検出手段と、該第２の水位検出手段により検出された水位が警戒水位を越えたか否かを判定する第２の判定手段と、河川から前記導水路へ分岐する第３の地点の水位を検出する第３の水位検出手段と、該第３の水位検出手段により検出された水位が警戒水位や指定水位を越えたか否かを判定する第３の判定手段と、前記第１の水位検出手段により検出された水位が前記所定の水位を越えると前記分水ゲートを制御して前記導水路へ前記河川の流水を導き前記分水ゲートより下流側の前記河川の水位を調整し、前記第３の水位検出手段により検出された水位が前記指定水位を下回ると分水ゲートを制御して平常時の状態に復帰させる分水ゲート制御手段と、前記第２の判定手段により導水路の水位が警戒水位を下回ったとの判定が行われると排水設備の状態を平常に戻すための支援情報を出力する支援情報出力手段とを備えるようにしたものである。
【００１３】
請求項２記載の発明に係る水位管理装置は、河川に設けられた分水ゲートにより導水路へ導かれた河川の流水を排水設備により排水し河川下流域の水位の管理、調整を行なう水位管理装置において、前記河川の上流側に有る第１の地点の水位を検出する第１の水位検出手段と、該第１の水位検出手段により検出された水位が所定の水位を越えたか否かを判定する第１の判定手段と、前記導水路の河口である第２の地点の水位を検出する第２の水位検出手段と、該第２の水位検出手段により検出された水位が警戒水位を越えたか否かを判定する第２の判定手段と、前記第１の水位検出手段により検出された水位が前記所定の水位を越えると前記分水ゲートを制御して前記導水路へ前記河川の流水を導き前記分水ゲートより下流側の前記河川の水位を調整する分水ゲート制御手段と、前記排水設備の操作についての支援情報を出力する支援情報出力手段とを備え、前記第１の検出手段は前記第１の地点における河川の両側付近および中央付近の水位を検出し、前記第１の判定手段は前記第１の水位検出手段により検出された両岸付近および中央付近の水位のうち少なくとも２箇所以上で検出された水位をもとに前記第１の地点の水位が前記所定の水位を越えたかどうかを検出するものである。
【００１４】
請求項３記載の発明に係る水位管理装置は、河川に設けられた分水ゲートにより導水路へ導かれた河川の流水を排水設備により排水し河川下流域の水位の管理、調整を行なう水位管理装置において、前記河川の上流側に有る第１の地点の水位を検出する第１の水位検出手段と、該第１の水位検出手段により検出された水位が所定の水位を越えたか否かを判定する第１の判定手段と、前記導水路の河口である第２の地点の水位を検出する第２の水位検出手段と、該第２の水位検出手段により検出された水位が警戒水位を越えたか否かを判定する第２の判定手段と、前記第１の水位検出手段により検出された水位が前記所定の水位を越えると前記分水ゲートを制御して前記導水路へ前記河川の流水を導き前記分水ゲートより下流側の前記河川の水位を調整する分水ゲート制御手段と、前記第２の水位検出手段により検出した水位が警戒水位を越えると前記排水設備の運転操作についての支援情報を出力する支援情報出力手段とを備え、前記第２の水位検出手段は第２の地点における河川の両側付近および中央付近の水位を検出し、前記第２の判定手段は前記第２の水位検出手段により検出された両岸付近および中央付近の水位のうちの少なくとも２箇所以上で検出された水位をもとに前記第２の地点の水位が前記警戒水位を越えたかどうか検出するものである。
【００１５】
請求項４記載の発明に係る水位管理装置は、前記第２の水位検出手段は前記第２の地点における河川の両側付近および中央付近の水位を検出し、前記第２の判定手段は前記第２の水位検出手段により検出された両岸付近および中央付近の水位のうち少なくとも２箇所以上で検出された水位をもとに前記第２の地点の水位が前記警戒水位を下回ったかどうかを検出するようにしたものである。
【００１６】
請求項５記載の発明に係る水位管理装置は、前記第３の水位検出手段は前記第３の地点における河川の両側付近および中央付近の水位を検出し、前記第３の判定手段は前記第３の水位検出手段により検出された両岸付近および中央付近の水位のうちの少なくとも２箇所以上で検出された水位をもとに前記第３の地点の水位が前記警戒水位や前記指定水位を越えたか否かを判定するようにしたものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１の水位管理装置により水位管理される河川を示す説明図である。図において、１は水位管理される河川、２は河川１の例えば下流域Ｄ１に設けられた導水路、３は河川１の市街地流域、４は導水路２へ導かれた河川１の流水が排水される排水用河川、５は河川１の上流域Ａの水位を調整する上流域Ａに設けられた調整池、６は河川１の下流域Ｄ２の水位調整用に設けられた調整池、７は河川１から導水路２への流入調整用に分岐点Ｃに設けられた導水路側分水ゲート（分水ゲート）、８は河川１の市街地流域の水位を調整するために分岐点Ｃに設けられた河川側分水ゲート（分水ゲート）である。９は水位管理センタ、１０は導水路２の河口Ｂの付近に設けられたポンプを備えた排水設備、３１は河川１の上流域Ａの水位を検出する第１の水位検出装置（第１の水位検出手段）、３２は導水路２の河口Ｂの水位を検出する第２の水位検出装置（第２の水位検出手段）、３３は河川１の導水路２への分岐点Ｃの水位が警戒水位や指定水位（警戒水位より低い）を越えているか否かを検出する第３の水位検出装置（第３の水位検出手段）である。
【００２５】
第１の水位検出装置３１、第２の水位検出装置３２、第３の水位検出装置３３には、フロートを用いて水位を検出し、そのフロートの上下した位置に応じた電圧信号、電流信号を検出したりその平均を算出して水位情報を生成するフロート式水位検出装置、流水内へ浸した電極間の電気抵抗を検出したりその平均を算出して水位情報を生成する電極式水位検出装置など、従来から用いられている種々の水位測定装置を用いることが可能である。
【００２６】
また、第１の水位検出装置３１、第２の水位検出装置３２、第３の水位検出装置３３には、検出した水位情報を有線あるいは無線により電話交換網を介して送信したり、専用回線を介して送信する例えばテレメータ送信装置３１ａ，３２ａ，３３ａが備えられている。
【００２７】
また、導水路側分水ゲート７および河川側分水ゲート８には、水位管理センタから送られてくるゲート制御信号を有線あるいは無線により電話交換網を介して受信したり、専用回線を介して受信するテレメータ受信装置７ａ，８ａ、テレメータ受信装置７ａ，８ａにより受信したゲート制御信号によりゲートを自動的に開閉するゲート自動開閉装置（分水ゲート制御手段）７ｂ，８ｂが備えられている。
【００２８】
図２は、水位管理装置の構成を示すシステム構成図である。図２において図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図において、４１は第１の水位検出装置３１、第２の水位検出装置３２、第３の水位検出装置３３により得られた河川１の上流域Ａ、導水路２の河口Ｂ、分岐点Ｃの水位情報を収集、監視し、前記各地点の水位が警戒水位を越えたか否かを判定し、警戒水位を越えたと判定すると分水ゲート７，８の開閉を制御したり、排水設備１０のポンプの運転操作についての支援情報を出力する遠方監視制御装置である。
【００２９】
このため遠方監視制御装置には、第１の水位検出装置３１、第２の水位検出装置３２、第３の水位検出装置３３で得られた水位情報を有線あるいは無線により電話交換網を介して受信したり専用回線を介して受信し、さらに導水路側分水ゲート７や河川側分水ゲート８のテレメータ受信装置７ａ，８ａへゲート制御信号を有線あるいは無線により電話交換網を介して送信したり専用回線を介して送信するテレメータ送受信装置４１ａ、前記各地点の水位が警戒水位、警戒水位よりも低い指定水位を越えたか否かを判定するための判定プログラム（第１の判定手段，第２の判定手段，第３の判定手段）４１ｈ、各種支援情報の中から排水設備１０のポンプの運転についての支援情報を選択して監視端末４２へ出力する支援情報・出力プログラム（支援情報出力手段）４１ｉ、操作卓４３から入力された操作信号をもとに排水設備１０のポンプを運転するためのポンプ制御プログラム、前記各分水ゲートを制御して下流側の前記河川１の水位を調整する分水ゲート制御プログラム（分水ゲート制御手段）４１ｊなどが備えられている。４２はＣＲＴなどの監視端末、４３はオペレータによるキー入力操作のための操作卓である。
【００３０】
次に動作について説明する。
図３は、この水位管理装置の動作を示すフローチャートであり、先ず上流域Ａの水位を第１の水位検出装置３１により検出し、上流域Ａ地点の水位情報をテレメータ送受信装置４１ａにより収集する。そして、この上流域Ａ地点の水位が警戒水位を越えているか否かを判定する（ステップＳＴ１１）。この判定結果が警戒水位を越えている場合には、導水路側分水ゲート７を全開、河川側分水ゲート８を全閉にする（ステップＳＴ１２）。
【００３１】
続いて、第２の水位検出装置３２により導水路２の河口Ｂの水位を検出し、河口Ｂの水位情報をテレメータ送受信装置４１ａにより収集する。そして、この河口Ｂの水位が警戒水位を越えているか否かを判定プログラム４１ｈにより判定する（ステップＳＴ１３）。この判定結果が警戒水位を越えている場合には、排水設備１０のポンプの運転についての支援情報を支援情報・出力プログラム４１ｉにより各種支援情報の中から選択して監視端末４２へ出力する（ステップＳＴ１４）。
【００３２】
この支援情報は、排水設備１０のポンプ運転台数についての支援情報も含んでおり、このポンプ運転台数についての支援情報は例えば図４に示す予め設定されている運転台数決定テーブルＴＢＬ１を現在の河口Ｂの水位情報をもとに参照して、必要なポンプ運転台数を決定して監視端末４２へ表示出力する。
【００３３】
あるいはまた、図５に示すように、河口Ｂの平常時の水位からの増加率を演算して求め、これをもとに増加率が大きい場合には短時間のうちに急激に水位が上昇したと判定し、ポンプ運転台数を運転台数決定テーブルＴＢＬ２から選択して決定し、監視端末４２へ表示出力する。
【００３４】
オペレータは、この支援情報に基づいて排水設備１０のポンプの運転制御を行なう（ステップＳＴ１５）。一方、判定結果が警戒水位を越えていない場合には、排水設備１０のポンプの運転停止についての支援情報を各種支援情報の中から選択して監視端末４２へ出力する（ステップＳＴ１６）。オペレータは、この支援情報に基づいて排水設備１０のポンプ運転停止制御を行なう（ステップＳＴ１７）。
【００３５】
続いて、第３の水位検出装置３３により分岐点Ｃの水位を検出し、分岐点Ｃの水位情報をテレメータ送受信装置４１ａにより収集する。そして、この分岐点Ｃの水位が警戒水位を越えているか否かを判定する（ステップＳＴ１８）。この判定結果が警戒水位を越えている場合にはステップＳＴ１３へ戻り、ステップＳＴ１３以降の処理を繰り返す。また、前記判定結果が警戒水位を越えていない場合には、さらに指定水位を下回っているか否かを判定する（ステップＳＴ１９）。この判定結果が指定水位を下回っている場合には、導水路側分水ゲート７を全閉にするためのゲート制御信号をテレメータ送受信装置４１ａによりテレメータ受信装置７ａへ送信するとともに、河川側分水ゲート８を全開にするためのゲート制御信号をテレメータ送受信装置４１ａによりテレメータ受信装置８ａへ送信し、導水路側分水ゲート７を全閉、河川側分水ゲート８を全開にする（ステップＳＴ２０）。一方、指定水位を下回っていない場合、つまり警戒水位と指定水位との間のときにはステップＳＴ１８へ戻り、ステップＳＴ１８以降の処理を繰り返す。
【００３６】
以上のように、この実施の形態１によれば、導水路側分水ゲート７および河川側分水ゲート８の開閉の制御は、上流域Ａの水位が警戒水位を越えているか否かを判定することで行なわれるため、上流流域Ａの水位の上昇が下流域Ｄ１，Ｄ２、さらに市街地流域３での河川１の水位の上昇として現われる前に導水路側分水ゲート７および河川側分水ゲート８が制御されて、河川１の流水は導水路２へ導かれることになる。この結果、市街地流域３での河川１の水位の上昇は防がれて、市街地流域３での浸水や洪水が防止できる効果がある。
【００３７】
また、導水路２の河口Ｂの水位が上昇して警戒水位を越えると支援情報・出力プログラムにより監視端末４２へ出力される支援情報をもとにオペレータは排水設備１０のポンプを運転制御し、導水路２の流水を排水用河川４へ強制的に排水するため、排水設備１０付近の浸水も防ぐことができる効果がある。
【００３８】
実施の形態２．
第１の水位検出装置３１、第２の水位検出装置３２、第３の水位検出装置３３による水位の検出は、河川の上流域Ａ、導水路２の河口Ｂ、分岐点Ｃにおける一点での水位検出でもよいが、複数の点、例えば両岸と中央などのように３ヵ所の水位を検出してもよく、このように構成したときには水位の検出精度が向上し、さらに水位管理装置としての水位管理精度も向上することになる。
【００３９】
図６は、このように構成したときの上流域Ａに配置された第１の水位検出装置を示す配置図であり、第１の水位検出装置５１，５２，５３には検出した水位情報を有線あるいは無線により電話交換網を介して送信したり、専用回線を介して送信する例えばテレメータ送信装置５１ａ，５２ａ，５３ａが備えられている。
【００４０】
図７は、この発明の実施の形態２による水位管理装置の上流域Ａの水位判定処理の動作を示すフローチャートであり、他の動作は図２に示すフローチャートと同様であると考えてよい。この水位判定処理の動作では、第１の水位検出装置５１，５２，５３により３点で得られた水位情報のうち、２点以上の水位観測点で得られた水位情報が警戒水位を越えている場合に警戒水位を越えていると判定する多数決処理を行なう（ステップＳＴ２１，ステップＳＴ２２）。
【００４１】
従って、この実施の形態２では、川底、川幅、流木などによる流れへの影響により誤った水位判定結果が得られることがなくなって水位の検出精度が向上し、さらに水位管理装置としての信頼性も向上する効果がある。
【００４２】
実施の形態３．
図８は、この発明の実施の形態３による水位管理装置の構成を示すシステム構成図、図９はこの水位管理装置の支援情報出力手段の動作を示すフローチャートである。図８において図２と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。この実施の形態３の水位管理装置の遠方監視制御装置４１は、第１の水位検出装置３１により検出した水位が指定水位（警戒水位より低い）を越えると、ポンプを含む排水設備１０の事前点検について支援する稼働準備支援情報を監視端末４２へ出力する支援情報・出力プログラム４１ｂを備えている。監視端末４２は、稼働準備支援情報を即座にＣＲＴなどの表示装置へ表示出力し、オペレータに対しポンプ運転準備のための事前点検開始のためのガイダンスを行なう。オペレータは、このガイダンスにより排水設備１０のポンプの事前点検を開始し、ポンプが確実に動作することを確認したり必要な作業を行なう。この結果、ポンプの運転が必要なときにポンプが動作しないなどのトラブルを未然に防ぐことが可能となり、排水設備１０の周辺の浸水を防止することができる。
【００４３】
実施の形態４．
図１０は、この発明の実施の形態４の水位管理装置の構成を示すシステム構成図である。図において、４１ｃは第１の水位検出装置３１あるいは図６に示す第１の水位検出装置５１，５２，５３により検出された上流域Ａの水位が指定水位を越えたとの判定を判定プログラム４１ｈが行なうと、ゲート自動開閉装置７ｂ，８ｂによる導水路側分水ゲート７、河川側分水ゲート８の制御開始時間を予測する分水ゲート制御予測手段である。４１ｄは上流域Ａの水位が指定水位を越えたとの判定を判定プログラムが行なうと、排水設備１０のポンプの自動運転の開始時間を予測する排水設備稼働予測手段、４１ｅは排水設備の自動運転を行なう排水設備自動運転手段であり、排水設備１０のポンプの自動運転の開始時間になると前記ポンプの自動運転を開始するための指令信号を出力するタイマを備えている。
【００４４】
４１ｆは前記分水ゲート制御予測手段４１ｃにより予測された導水路側分水ゲート７、河川側分水ゲート８の制御開始時間になると、前記ゲート自動開閉装置７ｂ，８ｂによる導水路側分水ゲート７、河川側分水ゲート８の制御を開始するためのゲート制御信号を出力する、前記制御開始時間がセットされるタイマ（分水ゲート制御手段）である。これら、分水ゲート制御予測手段４１ｃ、排水設備稼働予測手段４１ｄ、排水設備自動運転手段４１ｅ、タイマ４１ｆは、遠方監視制御装置４１に設けられている。
【００４５】
図１１は、遠方監視制御装置４１による導水路側分水ゲート７、河川側分水ゲート８や排水設備１０の制御動作を示すフローチャートである。遠方監視制御装置４１は上流域Ａの水位情報を収集し、さらに収集した水位が指定水位を越えているか否かを判定する（ステップＳＴ４１）。越えている場合には、導水路側分水ゲート７、河川側分水ゲート８の制御開始時間を分水ゲート制御予測手段４１ｃにより予測し、予測した制御開始時間をタイマ４１ｆへセットする（ステップＳＴ４２）。続いて、排水設備１０のポンプの運転開始時間を排水設備稼働予測手段４１ｄにより予測し、予測した運転開始時間を排水設備自動運転手段４１ｅのタイマへセットする（ステップＳＴ４３）。一方、収集した上流域Ａの水位が指定水位を下回ったときには前記各タイマをリセットする（ステップＳＴ４４）。
【００４６】
分水ゲート制御予測手段４１ｃで行なう各分水ゲートの制御開始時間の予測および排水設備稼働予測手段４１ｄで行なう排水設備１０のポンプ自動運転の開始時間の予測は例えば次のようにして行なうことが可能である。上流域Ａでの水位の上昇は時間的に遅れて下流域Ｄ１，Ｄ２の水位の上昇として現われる。この時間的な遅れの平均値Ｔは経験的に得られている。そして、前記平均値Ｔは、降雨量およびその増加率、河川１の上流域Ａでの水位およびその増加率、降雨地域、前回降雨のあった日から今回の降雨までの時間的な間隔などに応じて変動する。従って、前記平均値Ｔの補正値を、降雨量およびその増加率、河川１の上流域Ａでの水位およびその増加率、降雨地域、前記時間的な間隔などに応じて予めデータベースとして確立しておく。
【００４７】
前記各分水ゲートの制御開始時間の予測や前記ポンプ自動運転の開始時間の予測を行なうときには、前記データベースから前記降雨量およびその増加率、河川１の上流域Ａでの水位およびその増加率、降雨地域、前回降雨のあった日から今回の降雨までの時間的な間隔などに応じた最適な補正値を選択して、上流域Ａでの水位の上昇が下流域Ｄ１の水位の上昇として現われるまでの前記平均値Ｔを前記選択した補正値により補正して求める。なお、前記降雨量およびその増加率、河川１の上流域Ａでの水位およびその増加率、降雨地域、前記時間的な間隔などの条件は予め人為的に最新の情報を収集してデータベースへ入力しておく。なお、前記降雨量およびその増加率、河川１の上流域Ａでの水位およびその増加率、前記時間的な間隔などは、雨量計や第１の水位検出装置３１により収集した情報から自動的に得ることも可能である。
【００４８】
従って、この実施の形態４によれば、休日、夜間など人が駐在していない状況でも上流域Ａの水位が指定水位を越えると、分水ゲート制御予測手段４１ｃで行なった各分水ゲートの制御開始時間の予測結果および排水設備稼働予測手段４１ｄで行なう排水設備１０のポンプ自動運転の開始時間の予測結果に応じて、導水路側分水ゲート７や河川側分水ゲート８の開閉、排水設備１０のポンプの運転などが自動的に制御されることになり、突発的な河川の増水などに対処できる効果がある。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の発明によれば河川に設けられた分水ゲートにより導水路へ導かれた河川の流水を排水設備により排水し河川下流域の水位の管理、調整を行なう水位管理装置において、前記河川の上流側に有る第１の地点の水位を検出する第１の水位検出手段と、該第１の水位検出手段により検出された水位が所定の水位を越えたか否かを判定する第１の判定手段と、前記導水路の河口である第２の地点の水位を検出する第２の水位検出手段と、該第２の水位検出手段により検出された水位が警戒水位を越えたか否かを判定する第２の判定手段と、河川から前記導水路へ分岐する第３の地点の水位を検出する第３の水位検出手段と、該第３の水位検出手段により検出された水位が警戒水位や指定水位を越えたか否かを判定する第３の判定手段と、前記第１の水位検出手段により検出された水位が前記所定の水位を越えると前記分水ゲートを制御して前記導水路へ前記河川の流水を導き前記分水ゲートより下流側の前記河川の水位を調整し、前記第３の水位検出手段により検出された水位が前記指定水位を下回ると分水ゲートを制御して平常時の状態に復帰させる分水ゲート制御手段と、前記第２の判定手段により導水路の水位が警戒水位を下回ったとの判定が行われると排水設備の状態を平常に戻すための支援情報を出力する支援情報出力手段とを備えるように構成したので、河川の上流の水位が前記所定の水位を越えると分水ゲートが制御されるので、河川の上流の水位が豪雨により突発的に上昇するような状況に対しても分水ゲートによる水位の調整を適切に行なうことができる効果がある。
また、第２の判定手段により導水路の水位が警戒水位を下回ったとの判定が行なわれると排水設備の状態を平常に戻すための支援情報を出力する支援情報出力手段を備えるように構成したので、分水ゲートや排水設備の平常時の状態への復帰を円滑に行なうことができる効果がある。
【００５０】
請求項２〜５記載の発明によれば、河川の上流の水位が前記所定の水位を越えると分水ゲートが制御されるので、河川の上流の水位が豪雨により突発的に上昇するような状況に対しても分水ゲートによる水位の調整を適切に行なうことができると共に、水位検出の際の精度が向上し、より信頼性の高い水位管理を行なうことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による水位管理装置により水位管理される河川を示す説明図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による水位管理装置の構成を示すシステム構成図である。
【図３】 この発明の実施の形態１による水位管理装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】 この発明の実施の形態１による水位管理装置の運転台数決定テーブルを示す説明図である。
【図５】 この発明の実施の形態１による水位管理装置の運転台数決定テーブルを示す説明図である。
【図６】 この発明の実施の形態２による水位管理装置の上流域に配置された第１の水位検出装置を示す配置図である。
【図７】 この発明の実施の形態２による水位管理装置の上流域の水位判定処理の動作を示すフローチャートである。
【図８】 この発明の実施の形態３による水位管理装置の構成を示すシステム構成図である。
【図９】 この発明の実施の形態３による水位管理装置の支援情報出力手段の動作を示すフローチャートである。
【図１０】 この発明の実施の形態４による水位管理装置の構成を示すシステム構成図である。
【図１１】 この発明の実施の形態４による水位管理装置の遠方監視制御装置における導水路側分水ゲート、河川側分水ゲート、排水設備の制御動作を示すフローチャートである。
【図１２】 従来の水位管理装置により水位管理される河川を示す説明図である。
【図１３】 従来の水位管理装置の構成を示すシステム構成図である。
【図１４】 従来の水位管理装置による水位管理の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
７ 導水路側分水ゲート（分水ゲート）、７ｂ，８ｂ ゲート自動開閉装置（分水ゲート制御手段）、８ 河川側分水ゲート（分水ゲート）、１０ 排水設備、３１，５１，５２，５３ 第１の水位検出装置（第１の水位検出手段）、３２第２の水位検出装置（第２の水位検出手段）、３３ 第３の水位検出装置（第３の水位検出手段）、４１ｂ，４１ｉ 支援情報・出力プログラム（支援情報出力手段）、４１ｆ タイマ（分水ゲート制御手段）、４１ｈ 判定プログラム（第１の判定手段、第２の判定手段、第３の判定手段）、４１ｊ 分水ゲート制御プログラム（分水ゲート制御手段）。
Claims (5)
- 河川に設けられた分水ゲートにより導水路へ導かれた河川の流水を排水設備により排水し河川下流域の水位の管理、調整を行なう水位管理装置において、前記河川の上流側に有る第１の地点の水位を検出する第１の水位検出手段と、該第１の水位検出手段により検出された水位が所定の水位を越えたか否かを判定する第１の判定手段と、前記導水路の河口である第２の地点の水位を検出する第２の水位検出手段と、該第２の水位検出手段により検出された水位が警戒水位を越えたか否かを判定する第２の判定手段と、河川から前記導水路へ分岐する第３の地点の水位を検出する第３の水位検出手段と、該第３の水位検出手段により検出された水位が警戒水位や指定水位を越えたか否かを判定する第３の判定手段と、前記第１の水位検出手段により検出された水位が前記所定の水位を越えると前記分水ゲートを制御して前記導水路へ前記河川の流水を導き前記分水ゲートより下流側の前記河川の水位を調整し、前記第３の水位検出手段により検出された水位が前記指定水位を下回ると分水ゲートを制御して平常時の状態に復帰させる分水ゲート制御手段と、前記第２の判定手段により導水路の水位が警戒水位を下回ったとの判定が行われると排水設備の状態を平常に戻すための支援情報を出力する支援情報出力手段とを備えた水位管理装置。
- 河川に設けられた分水ゲートにより導水路へ導かれた河川の流水を排水設備により排水し河川下流域の水位の管理、調整を行なう水位管理装置において、前記河川の上流側に有る第１の地点の水位を検出する第１の水位検出手段と、該第１の水位検出手段により検出された水位が所定の水位を越えたか否かを判定する第１の判定手段と、前記導水路の河口である第２の地点の水位を検出する第２の水位検出手段と、該第２の水位検出手段により検出された水位が警戒水位を越えたか否かを判定する第２の判定手段と、前記第１の水位検出手段により検出された水位が前記所定の水位を越えると前記分水ゲートを制御して前記導水路へ前記河川の流水を導き前記分水ゲートより下流側の前記河川の水位を調整する分水ゲート制御手段と、前記排水設備の操作についての支援情報を出力する支援情報出力手段とを備え、前記第１の検出手段は前記第１の地点における河川の両側付近および中央付近の水位を検出し、前記第１の判定手段は前記第１の水位検出手段により検出された両岸付近および中央付近の水位のうち少なくとも２箇所以上で検出された水位をもとに前記第１の地点の水位が前記所定の水位を越えたかどうかを検出することを特徴とする水位管理装置。
- 河川に設けられた分水ゲートにより導水路へ導かれた河川の流水を排水設備により排水し河川下流域の水位の管理、調整を行なう水位管理装置において、前記河川の上流側に有る第１の地点の水位を検出する第１の水位検出手段と、該第１の水位検出手段により検出された水位が所定の水位を越えたか否かを判定する第１の判定手段と、前記導水路の河口である第２の地点の水位を検出する第２の水位検出手段と、該第２の水位検出手段により検出された水位が警戒水位を越えたか否かを判定する第２の判定手段と、前記第１の水位検出手段により検出された水位が前記所定の水位を越えると前記分水ゲートを制御して前記導水路へ前記河川の流水を導き前記分水ゲートより下流側の前記河川の水位を調整する分水ゲート制御手段と、前記第２の水位検出手段により検出した水位が警戒水位を越えると前記排水設備の運転操作についての支援情報を出力する支援情報出力手段とを備え、前記第２の水位検出手段は第２の地点における河川の両側付近および中央付近の水位を検出し、前記第２の判定手段は前記第２の水位検出手段により検出された両岸付近および中央付近の水位のうちの少なくとも２箇所以上で検出された水位をもとに前記第２の地点の水位が前記警戒水位を越えたかどうか検出することを特徴とする水位管理装置。
- 前記第２の水位検出手段は前記第２の地点における河川の両側付近および中央付近の水位を検出し、前記第２の判定手段は前記第２の水位検出手段により検出された両岸付近および中央付近の水位のうち少なくとも２箇所以上で検出された水位をもとに前記第２の地点の水位が前記警戒水位を下回ったかどうかを検出することを特徴とする請求項１に記載の水位管理装置。
- 前記第３の水位検出手段は前記第３の地点における河川の両側付近および中央付近の水位を検出し、前記第３の判定手段は前記第３の水位検出手段により検出された両岸付近および中央付近の水位のうちの少なくとも２箇所以上で検出された水位をもとに前記第３の地点の水位が前記警戒水位や前記指定水位を越えたか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の水位管理装置。
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