JP3936504B2 - 可動式魚道水路設備 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダム、又は堰に設置される魚道設備において、上流側湛水池水位が変動しても魚類の遡上を可能とすることを目的とした魚道用ゲート設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
湛水池を形成するために河川を横断して設置されるダム、又は堰等の施設は、河川水の自然な流下を分断、又は阻害するため、河川に棲息する魚類にとっては、その移動を困難又は不可能にする障害物となる。このことを補償するため、魚類の移動を可能ならしめる水路または装置として魚道設備が設置される。
ダム、又は堰等に設置される一般的な魚道設備として、階段式魚道水路設備があり、今日まで様々な研究・工夫がなされ、数多く設置されている。
【０００３】
図１２に従来の階段式魚道設備の概要図を示す。
この水路設備は、水路内に固定した隔壁を、水流方向に一定の間隔をもって、高さを順じ低減しながら複数設置することで魚類が休憩しうるプール部分を確保し、且つ段階的に連続した水流状態をつくることで魚類の遡上を可能としたものである。
図１２・ウ図に一般的な固定隔壁の形状を示す。３０は固定壁、３１は固定壁に設けられた潜孔部である。
【０００４】
しかしながら、固定した構造物として設置される階段式魚道は通常一定の上流側湛水池水位に対応して一定流量を流すよう設計されているため、上流側湛水池水位が変動すると流下する水量・流速等が著しく変化し、そのため、上流側湛水池の水位が変動する場合は単独では魚類の遡上にとって常に良好な状態を維持・確保することが困難であるという問題点がある。
【０００５】
図１２ア・イ図は上記の問題点を簡単に図示したものである。
図１２ア図は上流側水位が設備設計想定水位にあるときの水流状態を示す。この図では、固定隔壁を越流、及び潜孔部を潜流した水流が、隔壁間に魚類が休息可能なプールを形成しながら下流へ流下しており、魚類の遡上に適した状態となっている。
図１２イ図は上流側水位が設備設計想定水位以下になったときの水流状態を示す。この場合、上流側固定隔壁を越流せず、隔壁潜孔部のみを潜流した水流が流下しており、水量が少なく、魚類の遡上に十分な流下水量が確保されていない。
【０００６】
前記の問題点に対しこれまで固定隔壁高さを調整して対応する装置が考案・実施されている。
図１３に可動ゲート式隔壁高調整装置を示す。この装置は複数の隔壁前面に各々設置した昇降式ゲート３２を、上流側水位に対応して開閉装置３３で操作し、各水位に対応した水流を作り出す設備である。
【０００７】
図１４にフロートゲート式隔壁高調整装置を示す。この装置は前記の昇降式ゲートにフロート設備を一体化させたフロートゲート３４を複数の隔壁前面に各々設置し、各水位に対応して自動的に水流調整を行う設備である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの設備は各ゲート設備は連動して作動するが、水路底が固定されているため上流側湛水池の水位が高くなると隔壁間に形成されるプールの水深が増すこととなる。プール水深が増大するとプール内の水流方向が複雑となり、水流方向へ向かう魚類の遡上率が低下するという問題点がある。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、固定式魚道水路の上流側導水路部に可動式水路設備を設置し、上流側湛水池水位変動に応じた適切な位置に昇降作動させることにより、魚類の遡上が可能な水流状態で、且つ水路内水深の変動幅を少なくし、一定の水量を下流側の固定式魚道水路に放流可能とする、省力化・自動化された可動式魚道水路設備を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の可動式魚道水路設備は、河川を横断して設置されるダム、堰などで形成される上流側湛水池に、当該湛水池より水位の低い河川下流側間における魚類の円滑な移動可能施設として設置される魚道水路設備において、
【００１１】
当該水路設備の上流側導水部に、上流側越流式流入壁、下流側越流式放流壁、底板及び両側壁で構成され、且つ上流側流入高さと下流側放流高さに一定の高低差を設けた可動式水路設備を上下昇降可能に設置し、上流側湛水池の水位変動に対応して上流側流入高さを一定に保つよう前記可動式水路設備を昇降調整する昇降駆動装置を設置し、これにより、上流側湛水池の水位が変動しても常に一定の水量を、魚類の遡上可能な状態で下流側魚道水路に放流することを可能としたものである。
【００１２】
この可動式魚道水路設備において、下流側魚道水路流入部水位を計測する水位計を設け、この水位計によって変動する水位に応じて、下流側魚道水路流入部水位を一定に保つような指示を昇降駆動装置に与えるようにした構成とすることができる。
【００１３】
前記可動式魚道水路本体下部を密閉式箱型構造とすることでフロート機能をもたせることで、当該可動設備の水中での重量を軽減させ作動用シリンダ−の出力を軽減させ、これにより省力化を図ることができる。
また、可動式魚道水路の昇降を行う昇降駆動装置を、作動用油圧シリンダーを用いた構成とすることができる。
【００１４】
可動式魚道水路の昇降を行う昇降駆動装置を、上流側水位に追従して昇降するフロートと、水路流況によって変化する浮力を調整するためにフロートに対して段階式に作用するカウンターウエイト設備によって構成することにより、可動式魚道水路が上流側水位に追従して自動的に作動し、所定の水量を下流側に放流することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１ア・イに本発明の第１の実施形態概要図を示す。
図１・アは配置概要図を、図１・イに魚道水路導入部・可動式魚道水路設備の概要図を示す。
図中、Ａは河川上流側、Ｂは河川下流側を示し、矢印Ｃは水流方向を示す。
符号１は河川を横断して設置された可動堰（起伏式可動堰）、２は魚道導水路、３は可動式魚道水路設備、４は油圧シリンダー架台、５は油圧シリンダー、６は導水路止水壁、７は固定隔壁式魚道水路、８は水位計を示す。
【００１６】
図２ア・イ、並びに図３ア・イ・ウに可動式魚道水路の概要図を示す。
図２アは可動式水路設置位置の概要図、図２イは可動式魚道本体概観図である。
図３アは可動式魚道部の上面図、図３イは図３アに示したア矢視での断面図、図３ウは図３アに示したイ矢視での断面図である。
図中、９は側部止水ゴム、１０は下部止水ゴム、１１は可動水路流入部、１２は可動水路放流部、1３は可動水路側壁、1４は可動水路下部密閉箱型床部、1５は上流側止水板、1６は下流側止水板を示す。
【００１７】
油圧シリンダー架台４は水路構造物に取付けられ、油圧シリンダー５を支持する構造とする。可動式水路３は流入部１１と放流部１２に高低差をつけた１１乃至１６の部材の一体型となっており、油圧シリンダー５の伸縮によって上下に昇降作動する機構とする。
可動式水路３の下流側止水板１６が、導水路止水壁６に取付けられた側部止水ゴム９、下部止水ゴム１０を摺動して上・下昇降作動することで、上流側導水路水位と下流側固定隔壁式魚道水路との水位境界をなし、導水路側より可動水路流入部１１を越流した水量を流入させ、同水量を可動水路放流部１２より下流側に流下させる構造となっている。
可動式水路下部密閉箱型床部１４はフロートの役割をなし、水中での可動水路本体重量を軽減させる構造となっている。
【００１８】
図４に可動式魚道設備の作動概要を示す。
図４・ア図は設計最高水位状況での作動状況図である。
図４・イ図は設計中間水位状況での作動状況図である。
図４・ウ図は設計最低水位近辺での作動状況図である。
図４・エ図は設計最低水位の状況図である。
これらの図中、記号Ｄ１乃至Ｄ４は上流側湛水池の水位、記号Ｅは固定隔壁式魚道水路流入口の水位である。
また、水位計８は、固定隔壁式魚道水路流入水位Ｅを検知する。
【００１９】
図４・ア図では、規定の流量を流入させるよう上流側越流部の水深を一定に保つ状態にしている。可動式魚道内部に流入した水量は下流側放流部より下流側水路部へ放流される。
この状態で、水流は連続した階段状を示し、魚類の遡上に対し良好な状態を作る。
図４・イ図では、上流側水位の低下に応じて可動式魚道設備を下降させ、流下水量を確保させている。この図の状態は下流側放流部が下流壁より同等高さ以下となっている。
図４・ウ図では、上流側水位が更に低下し、階段式魚道最上部水位近辺まできた状態を示す。可動式水路は必要水量を流下させるため上流側流入部が下流壁高さまで下降し、流水を流下させている。
図４・エ図では、上流側水位が設計最低水位迄下降して、可動式水路を最低位置迄下降させている状態である。この時、水位Ｄ４と水位Ｅが同水位となるよう、可動式水路流入高さを設定している。
【００２０】
固定隔壁式魚道水路部は、同一形状の越流部・潜流口を設けた固定壁が一定間隔・一定勾配をもって連続して設置された水路である。従って、当該水路に常に一定の水量Ｑを流下する場合の当該水路流入部の水位を図４ア〜ウ図に示す記号Ｅの水位とすると、可動式魚道水路は水位Ｅを一定に保つよう上流側水位の変動に対応して昇降作動するものとする。
【００２１】
水位計８によって検知された固定隔壁式魚道流入部の水位が予め設定された水位Ｅを上回った場合、可動式魚道水路を当該水位が水位Ｅに下がるまで緩やかに上昇させ流入水量を低下させ、反対に当該水位が水位Ｅを下回った場合、可動式魚道水路を当該水位が水位Ｅに回復するまで緩やかに下降させて流入水量を増やす油圧・電気の自動回路を設定することで自動作動させることが可能となる。
【００２２】
前記とは別に、可動式魚道水路の流入部より、流下予定水量Ｑを取入れるために必要な流入部での越流水深は、水理実験並びに越流公式により上流側の各水位に応じて予め計算することが可能である。導水路上流側に水位計を設置し、この水位を検知して予め設定した高さに可動式魚道水路を昇降させる電気・油圧の自動回路を設定することで自動作動させることも可能である。
可動式水路内に別途段差式隔壁を設けることで、上流側水位の変動幅拡大に対応することが可能となる。
【００２３】
図５、図６に本発明の第２実施形態の可動式魚道ゲートの概要図を示す。
図５ア図は配置概要図を、図５イ図に昇降用フロートを設置した可動式魚道水路の概要図を示す。
【００２４】
図６ア図はフロートを段階的に抑制するカウンターウエイト設備の概要図、図６イ図に同断面図を示す。
この図中、２０は側部フロート、２１Ａは第１段カウンターウエイト、２１Ｂは第２段カウンターウエイト、２２は支持梁、２３はカウンターウエイト案内シャフトを示す。
側部フロート２０は、可動式水路３の側部に取付けられており、また２１Ａ乃至２３で段階式浮力抑制カウンターウエイト設備を構成する。
【００２５】
図７に可動式水路の初期浮力設定概要を説明する。
図７ア図は可動式水路の正面・断面図で、図左部が前面より見た状態、図右部が中央での断面図である。
図７イ図は、水路中央部の側断面図を示す。
図７ウ図は、側部フロート部の断面図を示す。
図７に示す水位Ｆ１は固定魚道水路に必要な水位とし、設計上の上流側最低水位である。
このとき、可動式水路流入部が必要な水量を通過させ得る高さを保持している状態を示す。
また、記号Ｗ１は可動水路上にある水量を示す。
この状態ではカウンターウエイト２１Ａ・Ｂは案内シャフト２３の途中で支持され可動式水路には作用していない状態である。
【００２６】
図８は図７の状態より上流側水位が若干上昇した状態を示す。
図８アは図７の状態と同様の水位Ｆ１である。
図８イは水位Ｆ１からＦ２へ上昇し、同時に固定水路入口水位がＦ１よりＦ３へ変化した状態を示す。
【００２７】
この状態を図８ウ図で説明する。
水位がＦ１よりＦ２へ上昇したことで可動式水路も等しく上昇する。この時、上流流入部を越流して水路内に流入した水量が変化することで可動式水路内の水位が図８アの状態より下降し、その結果図７ア図に示す水量Ｗ１よりＷ２だけ減少する。この減少したＷ２に相当する浮力が可動式水路に新たに加わることで可動式水路は図８アの喫水状態より図中ｈ分浮かび上がる。よって上流側水位Ｆ２に対応した新たな可動式水路の昇降位置、流入部よりの越流入水量、並びに下流固定水路入口水位Ｆ３が安定した状態ができる。
上流側水位の変化が小さい場合は水量の変化も小さいため、この状態で一定水位変動に対応するが、水位の変化が大きくなると可動式水路の上昇が水位変化を大きく上回り、水量が著しく減少する。
【００２８】
図９図は上流側水位が上昇しＦ４となり、流入部より水量Ｑ１を流下させている状態を示す。この状態では初期浮力設定時より可動水路内の水量が減少しＷ３となり、可動式水路にはＷ１とＷ３の水量差に相当する追加浮力が発生している。従って、この追加浮力に相当する様設定されたカウンターウエイト２１Ａが可動式水路に作用して安定している状態を示す。
図９の状態から更に上流側水位が上昇すると、前述と同様な理論で可動式水路は水位上昇以上に上昇作動し、水量は減少していく。
【００２９】
図１０図は上流側水位が上昇しＦ５となり、流入部より水量Ｑ２を流下させている状態を示す。この状態で可動水路内の水量が減少しＷ４となり、可動式水路には図９の状態より更にＷ３とＷ４の水量差に相当する追加浮力が発生している。従って、この追加浮力に相当する様設定されたカウンターウエイト２１Ｂが可動式水路に作用して安定している状態を示す。
図１０より以上に水位が上昇しても、流入部からの流入水量と放流水量が同一となるため可動水路上の水量Ｗ４に変化が発生せず、水位の上昇と同等幅で可動式水路が上昇するため、流下水量の変化は発生しない。
【００３０】
図１１図は上流側水位が最高水位Ｆ８まで上昇した状態を示す。
このとき、可動式水路は水量Ｑ３を流下させている。
以上の説明により、本可動式水路は、水位Ｆ１からＦ２、Ｆ４、Ｆ６、Ｆ８と変動した場合、可動式水路は無動力で若干の水量変化で自動追従作動することができる。
【００３１】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、固定式魚道水路の上流側導水路部に可動式水路設備を設置し、上流側湛水池水位変動に応じた適切な位置に昇降作動させることにより、魚類の遡上が可能な水流状態で、且つ水路内水深の変動幅を少なくし、一定の水量を下流側の固定式魚道水路に放流可能とする、省力化・自動化された可動式魚道水路設備が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態概要図を示す斜視図であり、ア図は配置概要図を、イ図は魚道水路導入部・可動式魚道水路設備の概要図を示す。
【図２】 ア図は可動式水路設置位置の概要図、イ図は可動式魚道本体概観図である。
【図３】 ア図は可動式魚道部の上面図、イ図はア図に示したア矢視での断面図、ウ図はア図に示したイ矢視での断面図である。
【図４】 可動式魚道設備の作動概要を示す説明図である。
【図５】 本発明の第２実施形態の可動式魚道ゲートの概要図を示すもので、ア図は配置概要図を、イ図は昇降用フロートを設置した可動式魚道水路の概要図を示す。
【図６】 ア図はフロートを段階的に抑制するカウンターウエイト設備の概要図、イ図は同断面図を示す。
【図７】 ア図は可動式水路の正面・断面図で、図左部が前面より見た状態、図右部が中央での断面図、イ図は水路中央部の側断面図、ウ図は側部フロート部の断面図を示す。
【図８】 図７の状態より上流側水位が若干上昇した状態を示すもので、ア図は図７の状態と同様の水位Ｆ１の場合を示し、イ図は水位Ｆ１からＦ２へ上昇し、同時に固定水路入口水位がＦ１よりＦ３へ変化した状態を示し、ウ図はその状態の説明図である。
【図９】 上流側水位が上昇しＦ４となり、流入部より水量Ｑ１を流下させている状態を示す。
【図１０】 上流側水位が上昇しＦ５となり、流入部より水量Ｑ２を流下させている状態を示す。
【図１１】 上流側水位が最高水位Ｆ８まで上昇した状態を示す。
【図１２】 従来の階段式魚道設備の概要図を示すもので、ア図は上流側水位が設備設計想定水位にあるときの水流状態、イ図は上流側水位が設備設計想定水位以下になったときの水流状態、ウ図は一般的な固定隔壁の形状を示す。
【図１３】 従来の可動ゲート式隔壁高調整装置を示す断面図であり、ア図は水位が高い場合、イ図は低い場合を示す。
【図１４】 フロートゲート式隔壁高調整装置を示す断面図であり、ア図は水位が高い場合、イ図は低い場合を示す。
【符号の説明】
Ａ 河川上流側、Ｂ 河川下流側、Ｃ 水流方向、１ 可動堰（起伏式可動堰）、２ 魚道導水路、３ 可動式魚道水路設備、４ 油圧シリンダー架台、５ 油圧シリンダー、６ 導水路止水壁、７ 固定隔壁式魚道水路、８ 水位計、９ 側部止水ゴム、１０ 下部止水ゴム、１１ 可動水路流入部、１２ 可動水路放流部、1３ 可動水路側壁、1４ 可動水路下部密閉箱型床部、1５ 上流側止水板、1６ 下流側止水板、２０ 側部フロート、２１Ａ 第１段カウンターウエイト、２１Ｂ 第２段カウンターウエイト、２２ 支持梁、２３ カウンターウエイト案内シャフト、３０ 固定壁、３１ 潜孔部、３２ 昇降式ゲート、３３開閉装置、３４ フロートゲート

Claims (4)

1. 河川を横断して設置されるダム、堰などで形成される上流側湛水池に、当該湛水池より水位の低い河川下流側間における魚類の円滑な移動可能施設として設置される魚道水路設備において、
   当該水路設備の上流側導水部に、上流側越流式流入壁、下流側越流式放流壁、底板及び両側壁で構成され、下部にフロート機能をもたせた密閉式箱型構造で且つ上流側流入高さと下流側放流高さに一定の高低差を設け、導水路止水壁に取り付けられた側部止水ゴム、下部止水ゴムを摺動する下流側止水板を備えた可動式水路設備を上下昇降可能に設置し、上流側湛水池の水位変動に対応して上流側流入高さを一定に保つよう前記可動式水路設備を昇降調整する昇降駆動装置を設置し、これにより、上流側湛水池の水位が変動しても常に一定の水量を、魚類の遡上可能な状態で下流側魚道水路に放流することを可能とした可動式魚道水路設備。
2. 下流側魚道水路流入部水位を計測する水位計を設け、この水位計によって変動する水位に応じて、下流側魚道水路流入部水位を一定に保つような指示を昇降駆動装置に与えるようにしたことを特徴とする請求項１記載の可動式魚道水路設備。
3. 可動式魚道水路の昇降を行う昇降駆動装置を、作動用油圧シリンダーを用いた構成としたことを特徴とする請求項１又は２のいずれかの項に記載の可動式魚道水路設備。
4. 可動式魚道水路の昇降を行う昇降駆動装置を、上流側水位に追従して昇降するフロートと、水路流況によって変化する浮力を調整するためにフロートに対して段階式に作用するカウンターウエイト設備によって構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の可動式魚道水路設備。

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