JP4055057B2 - Downstream water level control device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水路または河川に設けられたゲートにおいて、下流域での水の使用量に応じてゲートを制御する下流水位制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、河川や用水路から取水する場合には、上流水位及び流量を確保するために、その入口や用水路、分水工途中にゲートが設置される。従来の取水の一例として、図5に示すように、上流河川Aから下流河川Bに連絡して水路1を設け、水路1に複数の分水工2a,2b,2cを設置してその直下流にそれぞれゲート3b,3c,3dを設けることで、各分水工2a,2b,2cに安定して水を供給するようになっている。ゲート3aは取水ゲートになる。
【0003】
いずれかの分水工2、例えば分水工2bで水を使用したとき、その上流のゲート3bは水の使用量に応じてゲート開度が自動的に再設定される。このような流量応答ゲートの一例を図6に示すゲートを参照して説明する。
【0004】
図6に示すように、水路1にはゲート(テンターゲート)3bが設けられ、その水路1の側壁に沿って断面凹状のピット4が形成されている。
ゲート3bは水路1を横断する回転軸5に主アーム6が上下流方向に固定され、主アーム6の上流側に扉体7を装着し、下流側にカウンターウエイト8が設けられている。
【0005】
ピット4内には2つの仕切板9を、上下流方向に間隔を開けて取付け、上流側から静水池10、フロート室11、遊水池12と区分される。また、ゲート3bの扉体7の上流側が流入口13を介して静水池10と連通し、扉体7の下流側が流出口14を介して遊水池12と連通している。
【0006】
静水池10には、上部を開口した注水槽15及び補水管16が設置され、それぞれの下部はフロート室11と連通されている。フロート室11にはフロート17が収容され、フロート17の内部は遊水池12と連通されている。また、フロート17は回転軸5に固定したフロートアーム18と連結されている。
遊水池12には水位検知フロート19が設置されており、水位検知フロート19の下部にはロッド20が垂直に取付けられ、その下部には弁体21が連結され、弁体21は下方に配した排水口22を開閉するように位置されている。
【0007】
このゲート3bは注水槽15の上部開口(通常水位より上位置にある)と補水管16の周壁の開口16aとの間の水位において通常運転するが、洪水時に水路1の水面が上限水位(注水槽15の開口)より上昇すると、注水槽15の上端を越流して急激に水がフロート室11に流入してフロート17を上昇させ、扉体7を水路1から上方に避難させる。また、水位が下限水位(補水管16の開口16a)以下になるとフロート室11に水が入らなくなり、フロート17の下降につれ扉体7も下降する。さらに、水位検知フロート19が下がることにより、遊水池12側の排水口22が弁体21で閉じられるが、その漏洩口23から僅かに水が流出されるので、フロート17が下がり扉体7が全閉される。
【0008】
一方、ゲート3bの回転軸5にはギヤ機構24が取付けられている。静水池10に配した注水槽15および補水管16の取水高さの調節部はワイヤーを介してギヤ機構24のギヤ外周部と繋がり、また、水位検知フロート19は、ばねを介在させて同様にギヤ機構24のギヤ外周部と繋がっている。この構成により、扉体7の開度に応じて前記ギヤ外周部が回転してワイヤーを引っ張り、水位検知フロート19、注水槽15および補水管16の高さ位置が変化し、ゲート3bの作動する水位を補正している。
【0009】
以上説明した構成のゲート3b(3c,3dを含む)は、下流域での水の使用量が増加して下流水位が下がった場合、または、下流域での水の使用量が減少して下流水位が上昇した場合、先ず、水位検知フロート19が下流の水位を検知する。そして水位検知フロート19の動作に伴い、フロート室11の水位が変化し、フロート17の作動によって扉体7が上昇または下降することになり、ゲート開度が調整される。
【0010】
そこで、ゲート3bの直下流の水位が、開度に応じて補正された直下流の水位(以下、設定水位という)になるように、フロート室11の排水口22を開閉させることにより扉体7を昇降させ、流量に拘わらず、下流の分水工2bにおける水位をほぼ一定の水位に保つように作動している。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した流量応答ゲートでは、下流の分水工2bにおける水の使用量が増加して水路1の水位が低下した場合に、ゲート3bが開くにつれて直ちに設定水位が上昇されるので、下流水位が上昇してもゲート3bの開動作はすぐには止まらない。したがって、ゲート3bが開き過ぎたために生じた洪水波により下流のゲート3cの水位が上昇し、さらにバックウォータ(背水)により、ゲート3bの直下流の水位が開度に応じた設定水位まで上昇したことを水位検知フロート19が検知することで初めてゲート3bの開動作が停止することになる。よって、ゲート間の水路距離が長い場合、水位検知フロート19がバックウォータによる水位を検知するまでに時間が掛かり、その間、ゲート3bはより過剰に動き、水位検知フロート19がバックウォータによる水位を検知したときにはゲート3bを閉じる必要が生じ、閉じ過ぎるとまた開けるというばたつき現象が生じるという問題があった。
【0012】
また、ゲート3bの応答性において、ゲート3bの開く速度が大きいとゲート3bは大きく開き過ぎてしまうことになり、その結果、水の供給量が過大となり下流の水位は高くなり過ぎてしまう。やがてゲート3bは閉動作に移行することになるが、今度は必要以上に閉じてしまうことになる。このようにして、従来の流量制御装置では、ゲート3bが開閉動作を繰り返し、水位がなかなか安定しないといった問題があった。また、その反対にゲート3bの開く速度が小さ過ぎると、ゲート3bの対応が遅れて水位の誤差が大きくなる。そこで、ゲート3bの適正な開閉速度が必要であるが、適正な開閉速度は流量により異なり、流量に応じた適正な開閉速度に制御するのは難かしい。すなわち、下流における分水量が急激に変化した場合には、ゲート3bが開閉動作を繰り返し、水位または水路の水位差が安定せず、或いはゲート3bの対応が遅れて水位の誤差が大きくなってしまっていた。
【0013】
そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、下流域に安定して水の供給が行える下流水位制御装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、水路を開閉可能な扉体に、フロートアームを介して上昇下降を同じくして連動するフロートを、前記水路の側方に設けたフロート室に収容し、該フロート室の上流側に、前記扉体の上流側の水路に連通させた静水池を設けると共に、前記フロート室の下流側に、前記扉体の下流側の水路に連通させた遊水池を設け、
一端が上流下限水位位置で開口し、他端が前記フロート室に連通する注水管を前記静水池に設置し、前記注水管の径より小さい孔により前記フロート室と前記遊水池を連通させ、
前記注水管の開口部にシリンダーゲートを被冠するように設けるとともに、前記遊水池に水位検知フロートを収容させ、
前記シリンダーゲートの上方に第1のシーブを固定すると共に、前記水位検知フロートの上方に第2のシーブを配し、
該第2のシーブは、中間部を軸受して両端が交互に上下動する揺動アームの一端に支持され、該揺動アームの他端はリンク機構により前記フロートアームに連結し、前記フロートの昇降動作と逆方向に前記第2のシーブを作動させ、
前記両シーブにワイヤーロープを巻回し、該ワイヤーロープの両端部に前記シリンダーゲート及び前記水位検知フロートをべつべつに連結したことを特徴とする。
なお、揺動アームの長さまたは軸受位置を変えることで第2のシーブの変動量の調節ができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明における実施の形態の下流水位制御装置を図1ないし図4に基づいて説明する。なお、従来技術で説明した部材と同等の部材は同一符号を付して説明を省略する。
図1及び図2に示すように、下流水位制御装置は、水路1の両壁に設置した軸受5aに支持されて回転自在に回転軸5が設けられ、回転軸5に固定した一対の主アーム6の上流側端に扉体7を設けている。この扉体7を制御するために水路1に沿って設けたピット4には静水池10、フロート室11および遊水池12を備えている。そして、扉体7の上流側は流入口13を介して静水池10と連通され、扉体7の下流側は流出口14を介して遊水池12と連通されている。
【0016】
また、静水池10には、一方を上方に開口し他方をフロート室11に連通する略L字形状に形成された注水管25が設けられており、注水管25の開口部25aはフランジ状に形成され、開口部25aには上端を閉じた筒状のシリンダーゲート26が当接されている。シリンダーゲート26は昇降機能を有し、後述する喫水移動手段によってこの昇降動作を制御している。
シリンダーゲート26の昇降動作において、シリンダーゲート26が上昇したとき、注水管25との間に隙間が生じ、開口部25aが開放され水が流入することになる。また、シリンダーゲート26が最も降下した状態(当接した状態)では、開口部25aからフロート室11への流入はない。なお、シリンダーゲート26の上端には孔が明けられ、注水管25の開口時において、開口部25a周辺が負圧状態になるのを防いでいる。また、注水管25の開口部25aの高さ(図1中のH1)は、扉体7の上流側の水路1における下限水位に設定されている。
【0017】
図1に示すように、フロート室11と遊水池12とは注水管25よりも十分小さい口径の排水口22により連通され、フロート室11に収納されたフロート17は、可撓管27を介してフロート内部と遊水池12とを連通している。また、フロート17は、回転軸5に上流に向けて延設したフロートアーム28に吊持されている。これにより、フロート17の昇降動作に連動して回転軸5が左右いずれかに回転し、扉体7をフロート17の上昇下降動作と方向を同じくして連動させ、水路1を開閉させる構造になっている。
【0018】
また、図1及び図2に示すように、遊水池12に設けた筒状の防波壁29内に水位検知フロート19が収容され、水位検知フロート19はワイヤーロープ30の一端に吊持されている。ワイヤーロープ30の他端はシリンダーゲート26と接続され、シリンダーゲート26は水位検知フロート19の荷重によって吊り上げることが可能である。
【0019】
次に、喫水移動手段の構造を説明する。図1及び図3に示すように、ワイヤーロープ30は固定型のシーブ(第1のシーブ)31に巻回して下方のシリンダーゲート26を懸架し、軸心移動型のシーブ(第2のシーブ)32に巻回して下方の水位検知フロート19を懸架している。
軸心移動型のシーブ32は、中間部を軸柱33に軸受し、両端が交互に上下方向に揺動可能に設けた揺動アーム34の一端に支持される。また、揺動アーム34の他端は連桿35を介してフロートアーム28の中間部に連結してリンク機構を形成している。したがって、フロートアーム28の回転方向の動作に対し、シーブ32は逆方向の動作により高さ位置を変える。また、シーブ32は扉体7とも逆方向の動作をする。
水位検知フロート19とシリンダーゲート26は、下流水位が水位検知フロート19の吊り合い喫水位置にある場合、吊り合い状態になるようにそれぞれの重さを調整している。したがって、下流水位の変化、または扉体7の開度の変化によるシーブ32の動きにより、水位検知フロート19の喫水が移動する。
【0020】
次に、下流水位制御装置の水位調整作用を説明する。
まず、下流での分水工2における取水量が増加すると、扉体7の直下流の水位が減少し、遊水池12の水位が低下して水位検知フロート19が下降する。また、水位検知フロート19の下降に伴い、図3に示すように、水位検知フロート19とワイヤーロープ30で連結されたシリンダーゲート26が上方に持ち上げられ、注水管25の開口部25aが定位置より開き、注水管25を介してフロート室11に供給される水量が増加し、排水口22から流出する水量以上にフロート室11に水が流入し、フロート室11の水位が徐々に上昇する。このフロート室11の水位の上昇により、フロート室11に収納されたフロート17がフロート内部の水を可撓管27から遊水池12に排出しながら上昇し、回転軸5がフロートアーム28を介して図1及び図3中の時計回り方向に回動する。これにより、扉体7も上昇して開度が増加し、分水工2における水位を回復させることができる。
【0021】
次に、喫水移動手段のハンチング防止作用を説明する。なお、喫水は現時点の水位検知フロート19が水面に対して接している側面の位置をいう。
前述したように、下流水位が下がって水位検知フロート19が下がると、フロート17は上昇する。図4に示すように、フロート17が上昇すると主アーム6が時計回りに角度θ回動することで、扉体7が上昇する。また、フロートアーム28に連結された連桿35を押し上げ、揺動アーム34が軸柱33を中心に図4中の時計回りに回動する。これにより、図4に示すように、シーブ32の中心位置がΔH下降すると、シリンダーゲート26よりも水位検知フロート19の方が重いので、水位検知フロート19がその分下降して喫水が上がる。その結果、水位検知フロート19に釣り合い以上の浮力が発生し、ワイヤーロープ30を介してその分シリンダーゲート26を下降させて注水管25からフロート室11への水量を減じる。結果として、フロート17の上昇速度が低下し、ゲート3の開く速度が遅くなる。これにより、水位検知フロート19の喫水がゆっくりと元の吊り合い状態に戻るようになる。この喫水のフィードバックによりシリンダーゲート26の開度(制御量)が調節され扉体7の上がり過ぎを防ぎ、下流水位が復元される。ゆえに、ゲート3の開き過ぎによる下流の溢水は発生しない。
【0022】
また、分水工2における取水量が急激に増加して水位検知フロート19近傍の水位が急降下した場合には、水位検知フロート19の下降に連動してシリンダーゲート26が急激に上昇する。下流水位が水位検知フロート19の吊り合い喫水位置以下にある場合は、扉体7が開くとともにシーブ32が下降することにより、シリンダーゲート26の位置が下降していく。下流水位がさらに回復して水位検知フロート19の吊り合い喫水位置以上になると、喫水移動手段により、扉体7の開度に応じて水位検知フロート19が下降するので、扉体7を必要以上の開度で開いて下流域に溢水を生じさせることはない。また、バックウォーターによる下流水位の検出よりも、水位検知フロート19およびリンク機構におけるシーブ32の作動が迅速であるので、扉体7が開閉動作を繰り返すハンチングを生じない。
【0023】
また、下流水位と水位検知フロート19の喫水線の位置が一致した吊り合い状態になると、注水管25の開口部25aからの流入量と排水口22からの流出量が同じになり、フロート室11の水位が一定になってフロート17の動きが安定し、ゲート3がバランスした状態になる。
また、上流の水位が下限水位以下になったとき、フロート室11の水が排出されてフロート17が下降し、シリンダーゲート26が下降して注水管25の開口部25aに当接し、ゲート3が閉じる。(上流水位が洪水位になったときに、扉体7を水路1から避難させる必要がある場合は、図6の注水槽15を追加することで可能になる。)
【0024】
【発明の効果】
本発明は以上の通り説明したもので、請求項1に記載の発明では、下流水位制御装置は、扉体の上流側と下流側を、静水池、フロート室および遊水池でバイパスし、水位検知フロートによる下流水位の検出によってシリンダーゲートを直接作動させ、フロート室に供給する水量を調節する。したがって、例えば、下流水位が下がったときには水位検知フロートが下降しシリンダーゲートが上がるので、フロート室に水が流入しフロートが上昇するとともに扉体が上がり、水流が増え下流水位が元に戻る。この作動によって、下流水位を許容範囲内で安定させることができる。
【0025】
また、水位検知フロートの上方に設けた第2のシーブがフロートの昇降に追従して上下動するので、扉体が開いて流水が増加するとき、水位検知フロートが下降して喫水が移動し、シリンダーゲートを閉じる方向へ動かし水量を減じることでフロートの上昇すなわち扉体の開度を制御する。なお、水位検知フロートの急激な下降状況によってはまずは水位検知フロートの喫水移動手段によらず直接シリンダゲートが下降し、次に喫水移動手段により、扉体の急激な上昇は抑制され、扉体を必要以上の開度で開いてしまうことによるハンチング現象を防止でき、また、扉体を必要以上の時間開いて下流に溢水を生じたりすることを防止できる。
また、この構成は、シーブとリンク機構を用いた簡易なものであり、水路の設備コストを大幅に削減することができると共にメンテナンスも容易に実施でき、また、リンク機構の調整で分水工の実情に合わせて扉体の開閉動作のタイミングを任意に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における実施の形態の、下流水位制御装置の断面図である。
【図2】図1に示す下流水位制御装置の平面図である。
【図3】図1に示す下流水位制御装置の、水位検知フロートが下降してシリンダーゲートが開いた状態を示す図である。
【図4】図1に示す下流水位制御装置の、喫水移動手段のリンク機構の説明図で、扉体に連動してシーブの位置が移動される状態を示す図である。
【図5】従来の水路の全体図である。
【図6】従来の流量応答ゲートの断面図である。
【符号の説明】
1 水路
5 回転軸
7 扉体
10 静水池
11 フロート室
12 遊水池
17 フロート
19 水位検知フロート
22 孔(排水口)
25 注水管
25a 開口部
26 シリンダーゲート
28 フロートアーム
30 ワイヤーロープ
31 第1のシーブ
32 第2のシーブ
33 リンク機構(軸柱)
34 リンク機構(揺動アーム)
H1 上流下限水位[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a downstream water level control device that controls a gate according to the amount of water used in a downstream area in a gate provided in a waterway or a river.
[0002]
[Prior art]
In general, when water is taken from a river or irrigation canal, a gate is installed in the middle of the entrance, irrigation canal, and diversion work in order to secure the upstream water level and flow rate. As an example of conventional water intake, as shown in FIG. 5, a
[0003]
When water is used in any of the water diversion works 2, for example, the water diversion works 2b, the gate opening degree of the
[0004]
As shown in FIG. 6, the
In the
[0005]
In the
[0006]
The still
A water
[0007]
This
[0008]
On the other hand, a
[0009]
The
[0010]
Therefore, the
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the flow rate response gate described above, when the amount of water used in the
[0012]
Moreover, in the responsiveness of the
[0013]
Then, this invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the downstream water level control apparatus which can supply water stably to a downstream area.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to
One end is opened at the upstream lower limit water level position, the other end is connected to the float chamber with a water injection pipe connected to the float chamber, and the float chamber and the recreational pond are communicated with a hole smaller than the diameter of the water injection pipe,
Provided to cover the cylinder gate at the opening of the water injection pipe, and to accommodate the water level detection float in the basin,
A first sheave is fixed above the cylinder gate, and a second sheave is disposed above the water level detection float.
The second sheave is supported by one end of an oscillating arm that bears the middle part and moves up and down alternately, and the other end of the oscillating arm is connected to the float arm by a link mechanism, Actuating the second sheave in the opposite direction to the lifting and lowering movement;
A wire rope is wound around the sheaves, and the cylinder gate and the water level detection float are connected to both ends of the wire rope.
Note that the amount of fluctuation of the second sheave can be adjusted by changing the length of the swing arm or the bearing position.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A downstream water level control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, the member equivalent to the member demonstrated by the prior art attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits description.
As shown in FIGS. 1 and 2, the downstream water level control device includes a pair of main arms fixed to the
[0016]
In addition, the
In the raising / lowering operation of the
[0017]
As shown in FIG. 1, the
[0018]
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, a water
[0019]
Next, the structure of the draft moving means will be described. As shown in FIGS. 1 and 3, the
The shaft-moving
The water
[0020]
Next, the water level adjustment effect | action of a downstream water level control apparatus is demonstrated.
First, when the amount of water intake in the downstream water distribution plant 2 increases, the water level immediately downstream of the
[0021]
Next, the anti-hunting action of the draft moving means will be described. The draft is the position of the side surface where the current water
As described above, when the downstream water level falls and the water
[0022]
Further, when the water intake amount in the water diversion work 2 is rapidly increased and the water level in the vicinity of the water
[0023]
In addition, when the downstream water level and the water
Further, when the upstream water level becomes equal to or lower than the lower limit water level, the water in the
[0024]
【The invention's effect】
The present invention has been described as described above. In the invention according to
[0025]
In addition, since the second sheave provided above the water level detection float moves up and down following the rise and fall of the float, when the door opens and the running water increases, the water level detection float moves down and the draft moves, By moving the cylinder gate in the closing direction and reducing the amount of water, the float rises, that is, the opening of the door body is controlled. Depending on the sudden lowering of the water level detection float, the cylinder gate first descends regardless of the draft moving means of the water level detection float, and then the drastic rise of the door body is suppressed by the draft moving means. It is possible to prevent a hunting phenomenon caused by opening at an unnecessarily large opening, and to prevent the door body from being opened for an unnecessarily long time and overflowing downstream.
In addition, this configuration is simple using a sheave and a link mechanism, can greatly reduce the cost of waterway facilities and can be easily maintained, and can be adjusted by adjusting the link mechanism. The timing of the door opening / closing operation can be arbitrarily set according to the actual situation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a downstream water level control apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the downstream water level control apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a view showing a state where the water level detection float of the downstream water level control device shown in FIG. 1 is lowered and the cylinder gate is opened.
4 is an explanatory view of a link mechanism of the draft moving means in the downstream water level control device shown in FIG. 1, and shows a state where the position of the sheave is moved in conjunction with the door body.
FIG. 5 is an overall view of a conventional water channel.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional flow rate response gate.
[Explanation of symbols]
25
34 Link mechanism (swinging arm)
H1 Upper and lower water levels
Claims (1)
一端が上流下限水位位置で開口し、他端が前記フロート室に連通する注水管を前記静水池に設置し、前記注水管の径より小さい孔により前記フロート室と前記遊水池を連通させ、
前記注水管の開口部にシリンダーゲートを被冠するように設けるとともに、前記遊水池に水位検知フロートを収容させ、
前記シリンダーゲートの上方に第1のシーブを固定すると共に、前記水位検知フロートの上方に第2のシーブを配し、
該第2のシーブは、中間部を軸受して両端が交互に上下動する揺動アームの一端に支持され、該揺動アームの他端はリンク機構により前記フロートアームに連結し、前記フロートの昇降動作と逆方向に前記第2のシーブを作動させ、
前記両シーブにワイヤーロープを巻回し、該ワイヤーロープの両端部に前記シリンダーゲート及び前記水位検知フロートをべつべつに連結したことを特徴とする下流水位制御装置。A float body that can be opened and closed and interlocked with a float arm through a float arm is accommodated in a float chamber provided on the side of the water channel, and the door body is located upstream of the float chamber. Providing a still water pond communicated with the upstream water channel, and providing a recreational pond communicated with the downstream water channel of the door body on the downstream side of the float chamber,
One end is opened at the upstream lower limit water level position, the other end is connected to the float chamber with a water injection pipe connected to the float chamber, and the float chamber and the recreational pond are communicated with a hole smaller than the diameter of the water injection pipe,
Provided to cover the cylinder gate at the opening of the water injection pipe, and to accommodate the water level detection float in the basin,
A first sheave is fixed above the cylinder gate, and a second sheave is disposed above the water level detection float.
The second sheave is supported by one end of an oscillating arm that bears the middle part and moves up and down alternately, and the other end of the oscillating arm is connected to the float arm by a link mechanism, Actuating the second sheave in the opposite direction to the lifting and lowering movement;
A downstream water level control device, wherein a wire rope is wound around both sheaves, and the cylinder gate and the water level detection float are connected to both ends of the wire rope.
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