JP6431401B2

JP6431401B2 - 河川への津波遡上阻止ゲート

Info

Publication number: JP6431401B2
Application number: JP2015030424A
Authority: JP
Inventors: 京一仲保; 俊明森井; 善人山川; 訓兄宮本; 暢板垣
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2015-02-19
Filing date: 2015-02-19
Publication date: 2018-11-28
Anticipated expiration: 2035-02-19
Also published as: JP2016151163A

Description

本発明は、河川を遡上してくる津波を阻止するために、平常時は水のない河川敷に設置する河川への津波遡上阻止ゲートに関するものである。

例えば防波堤の開口部に設置され、増水時、増水した水が生活空間や地下空間に流れ込まないように、流入する水による扉体自体の浮力を利用することで扉体が浮上して起立し、前記開口部を遮断する浮体式フラップゲートがある（例えば特許文献１）。

津波が発生したときに当該津波が河川を遡上するのを阻止するために、前記浮体式フラップゲートを河川敷に設置した場合、河川１の上流から下流に向かって流れる洪水時にも、図１２（ａ）に示すように、扉体２がわずかに浮上し、洪水を安全に放流するために必要な河積断面Ａが減少する。

従って、必要な河積断面を確保するためには、河川敷に浮体式フラップゲートを設置したときの標高を下げる必要があるが、フラップゲートが起立した時の天端高さを一定とするには前記下げた標高分だけ設備を大型化する必要がある。

そこで、扉体２の先端側を係止して、洪水時に扉体２が浮上しないようにすることが考えられるが、この場合、図１２（ｂ）に示すように、洪水と津波が同時に発生し、津波の遡上する力が洪水による力よりも大きいと、津波が河川１を遡上することになる。

また、幅の広い河川敷に浮体式フラップゲートを設置する場合、扉体を複数にして対応することになる。

この場合、各扉体を個別に係留すると複数の係留装置が必要になってコストアップになるばかりでなく、狭い空間に各部材が輻輳するという問題もある。一方、各扉体の係留フックを直列につないだ一つの係留装置とすると、扉体数倍の係留力が必要になって、大型の係留装置が必要になる。

特開２０１２−２４１４４９号公報

本発明が解決しようとする問題点は、浮体式フラップゲートを河川敷に設置して河川を遡上してくる津波を阻止する場合、必要な河積断面を確保するためには設備を大型化する必要があるという点である。

また、洪水時に扉体が浮上しないように、扉体の先端側を係止する場合は、洪水と津波が同時に発生したときに、津波の遡上する力が洪水による力よりも大きいと、津波が河川を遡上するという点である。

また、河川敷の幅が広く、扉体を複数にして対応する場合、各扉体を個別に係留すると複数の係留装置が必要になってコストアップになるばかりでなく、狭い空間に各部材が輻輳する一方、各扉体の係留フックを直列につないだ一つの係留装置とすると、扉体数倍の係留力が必要になって、大型の係留装置が必要になるという点である。

本発明は、上記問題を解決するために、浮体式フラップゲートを河川敷に設置した場合にも、設備を大型化することなく必要な河積断面を確保でき、また、洪水と津波が同時に発生し、津波の遡上する力が洪水による力よりも大きいときにも、津波が河川を遡上するのを阻止できるようにすることを第１の目的としてなされたものである。また、河川敷の幅が広く、扉体を複数の扉体ブロックで形成する場合も、大型の係留装置を必要とせず、しかも狭い空間に各部材が輻輳せず、コストがアップしないようにすることを第２の目的としてなされたものである。

本発明は、
河川を遡上してくる津波を阻止するために、平常時は水のない河川敷に設置する津波遡上阻止ゲートであって、
津波が河川を遡上してきた時、水による扉体自体の浮力を利用して後端側の回転支承を支点として先端側が起立搖動する扉体を有する浮体式フラップゲートの、前記扉体の先端部に係留ピンを取り付けるとともに、
前記係留ピンに係合するフックと、当該フックの前記係留ピンへの係合の着脱を行う着脱装置を配置した構成であり、
前記着脱装置には、洪水の放流中に津波が来襲したときに、津波の来襲による流れの変化を用いて前記フックの前記係留ピンへの係合を自動的に解除するバックアップ装置が設けられていることを最も主要な特徴としている。

上記の本発明は、平常時の扉体倒伏状態では、扉体の先端部に取り付けた係留ピンへのフックの係合を解除した状態としておけば、不意に津波が来襲したときには、人為的な操作をしなくても無動力で扉体が浮上して起立し、津波の遡上を阻止する。また、仮に津波が扉体１４を超えて遡上した場合であっても、当該遡上した津波の引き波時には扉体は倒伏して引き波は下流側に流れる。

一方、洪水が予想される場合は、フックの着脱装置を操作して係留ピンにフックを係合させておけば、扉体の倒伏状態を保持することができる。

また、洪水が予想されて係留ピンにフックを係合させた状態で津波が発生し、津波の遡上する力が洪水による力よりも大きいときに、仮に係留ピンへのフックの係合が解除できなくても、バックアップ装置がフックの係留ピンへの係合を自動的に解除して津波の遡上を阻止する。

本発明において、扉体が複数の扉体ブロックを隣接配置すると共に複数の扉体ブロックを隣接配置した扉体を挟む両側にそれぞれ側壁を配置したものである場合は、フックの着脱装置で、当該フックの着脱装置を内部に配置した側壁に隣接する扉体ブロックの係留ピンに係合するフックのみを着脱する。フックの着脱装置を内部に配置した側壁と隣接する扉体ブロック以外の扉体ブロックに係合する係留ピンへのフックの着脱は、隣接する扉体ブロックの起伏動作により着脱する構成の第２の着脱装置により行う。このような構成とすれば、大型の係留装置を必要とせず、しかも狭い空間に各部材が輻輳せず、コストがアップすることもない。

本発明では、平常時は、係留ピンへのフックの係合を解除しておけば、不意に津波が来襲しても人為的な操作をすることなく無動力で扉体が浮上して起立し、津波の遡上を阻止する。一方、洪水が予想される場合は、係留ピンにフックを係合させることで、扉体の倒伏状態を保持できる。従って、扉体の高さを必要最小限とすることができる。

また、本発明では、洪水が予想されて係留ピンにフックを係合させた状態で津波が発生し、津波の遡上する力が洪水による力よりも大きいときに、仮に係留ピンへのフックの係合が解除できなくても、バックアップ装置がフックの係留ピンへの係合を自動的に解除する。従って、津波の遡上を阻止することができる。

（ａ）は本発明の河川への津波遡上阻止ゲートを平面方向から見た概略図、（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ａ断面図である。図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図１（ａ）のＣ−Ｃ部の拡大図である。（ａ）は図３のＤ部の拡大図、（ｂ）は図３のＥ部の拡大図、（ｃ）は図３のＦ部の拡大図である。扉体の先端部に取り付けた係留ピンとこの係留ピンに係合するフックを示した図で、（ａ）は平面から見た図、（ｂ）は側面から見た図である。（ａ）は図３のＧ部の断面図、（ｂ）は（ａ）図のＨ−Ｈ断面図である。平常時におけるフックの着脱を説明する図である。津波の襲来時におけるフックの着脱を説明する図である。洪水時におけるフックの着脱を説明する図である。洪水時に津波が襲来したときに切り換え弁が正常に作動した場合のフックの着脱を説明する図である。洪水時に津波が襲来したときに切り換え弁が故障した場合のフックの着脱を説明する図である。浮体式フラップゲートを河川敷に設置した場合の洪水時における問題を説明する図で、（ａ）は扉体の先端側を係止しない場合、（ｂ）は扉体の先端側を係止する場合である。

本発明は、河川を遡上してくる津波を阻止する場合に、設備を大型化することなく必要な河積断面を確保でき、かつ、扉体の先端側を係止した状態で、洪水と津波が同時に発生したときにも津波が河川を遡上することを阻止することを第１の目的としたものである。

そして、前記第１の目的を、扉体の先端部に取り付けた係留ピンに係合するフックの係留ピンへの着脱を行う着脱装置に、洪水の放流中に津波が来襲したときに、津波の来襲による流れの変化を用いてフックの係留ピンへの係合を自動的に解除するバックアップ機能を設けることで実現した。

また、扉体を複数の扉体ブロックで形成する場合も、大型の係留装置を必要とせず、狭い空間に各部材が輻輳せず、コストもアップしないようにするという本発明の第２の目的を、フックの着脱装置で一方側の扉体ブロックの係留ピンに係合するフックのみを着脱し、残りの扉体ブロックの係留ピンへのフックの着脱は、隣接する扉体ブロックの起伏動作により脱着する第２の着脱装置により行うことで実現した。

以下、本発明の実施例を、図１〜図１１を用いて詳細に説明する。
図１〜図６は本発明の河川への津波遡上阻止ゲートを説明する図、図７〜図１１はフックの着脱を説明する図である。

本発明の津波遡上阻止ゲート１１は、平常時は水のない河川敷３に設置し、津波の発生時、津波が河川１を遡上してきた時に起立して、遡上してきた津波が河川１の上流側に遡上するのを阻止するものである。なお、図１、図３中の４は堤防を示す。

この津波遡上阻止ゲート１１は、河川敷３に打ち込んだ基礎杭１２に支持された基礎コンクリート１３の表面側に形成した内部空間１３ａに、後端側の回転支承１４ａを支点として、先端側が起立搖動するように、扉体１４を配置している（図２参照）。

その際、扉体１４の後端側が河川１の上流側に、先端側が河川１の下流側、すなわち海側に位置するように設置し、前記後端側の回転支承１４ａは水密状態を維持するように構成しておく。

前記扉体１４は、設置する河川敷３の幅が大きい場合には、図３に示すように、複数の扉体ブロック１４ｂ，１４ｃを一列に並べて連結する。この際、隣接する扉体ブロック１４ｂ，１４ｃ又は１４ｃ，１４ｃ同士は、図４（ｂ）（ｃ）に示すように、例えば止水膜１５によって、水密状態を維持して連結する。

前記複数の扉体ブロック１４ｂ，１４ｃを一列に並べて連結した扉体１４の、河川側には側壁１６が、堤防側には側壁１７がそれぞれ配置され（図１参照）、これら側壁１６，１７と扉体１４の間も水密状態を維持するように構成する。

１８は、前記扉体１４（図３に示した例では各扉体ブロック１４ｂ，１４ｃ）の例えば先端面に、扉体１４の幅方向が軸方向となるように取り付けた係留ピンであり、この係留ピン１８に前記内部空間１３ａに設置したフック１９を押し付けて扉体１４の倒伏状態を維持する（図５参照）。

前記フック１９は、例えば、ウエイト１９ａを取り付けて先端側より重たくした基端側をピン１９ｂによって垂直面内で回転が自在なように、前記内部空間１３ａに取り付けている。そして、堤防側の前記側壁１７の内部の機械室１７ａに配置した着脱装置２０によって、前記フック１９の先端側を係留ピン１８に押し付けたり、係留ピン１８への押し付けを解除する。

前記フック１９の着脱装置２０は、図３に示した複数の扉体ブロック１４ｂ，１４ｃを一列に並べて連結した扉体１４の場合、例えば、堤防側の側壁１７と隣接する扉体ブロック１４ｂの係留ピン１８に係合するフック１９のみを着脱するものとする（図４（ａ）、図６（ａ）参照）。

この着脱装置２０は、フック１９の先端側を係留ピン１８に押し付けたり、係留ピン１８への押し付けを解除できるものであれば、特にその構成は限定されない。

例えば図３、図４（ａ）、図６（ａ）に示した実施例では、機械室１７ａに設置した油圧シリンダ２１のロッドの出退により、一端を機械室１７ａに、他端を前記フック１９の中央部分にそれぞれ固定したロープ２２を、転向滑車２３〜２５を介して繰り出し又は巻き取ることで行っている。

なお、転向滑車２３は前記油圧シリンダ２１のロッド端に取り付けられている。また、転向滑車２４，２５は前記内部空間１３ａにおける扉体１４の先端側の床部分に設置され、転向滑車２４は側壁１７の近傍位置に、転向滑車２５は前記フック１９の下方位置に設置されている。

前記油圧シリンダ２１のロッドの出退は、油圧ユニット２６から送られてくるオイルの給排によって行う。この油圧ユニット２６は、例えば図７〜図１１に示すように、オイル２６ａを貯めるオイルタンク２６ｂと、このオイルタンク２６ｂに貯められたオイル２６ａを油圧シリンダ２１に導く配管２６ｃ，２６ｄの途中に流路の切換え弁２６ｅを設けた構成である。なお、２６ｆは油圧ポンプである。

一方、前記堤防側の側壁１７と隣接する扉体ブロック１４ｂ以外の扉体ブロック１４ｃの係留ピン１８へのフック１９の押し付け或いは押付けの解除は、第２の着脱装置２７によって行う。

この第２の着脱装置２７は、隣接する扉体ブロック１４ｂ又は１４ｃの起伏動作によって順次脱着する構成である。

例えば図３、図４（ｂ）、図４（ｃ）に示した実施例では、前記内部空間１３ａの扉体１４の先端側の床部分における扉体ブロック１４ｂ又は１４ｃの側壁１７側の位置に、扉体１４の先端面と平行する垂直面内で回転が自在なように中央部分を支持したレバー２８を設置している。

前記レバー２８の一方端にはロープ２９の一方端を固定し、ロープ２９の他方端は転向滑車３０，３１を介してフック１９の中央部分に取り付ける。一方、前記レバー２８の他方端にはローラ３２を回転自在に取り付け、このローラ３２を側壁１７側に隣接する扉体ブロック１４ｂ又は１４ｃの側面１４ｂａ又は１４ｃａに当接させることで前記扉体ブロック１４ｃの係留ピン１８に前記フック１９を押し付けている。

つまり、上記構成の本発明の津波遡上阻止ゲート１１では、平常時は、切り換え弁２６ｅを中立位置に制御して（ソレノイドａ，ｂともoff）、油圧シリンダ２１の油圧がキャップ側２１ａ及びヘッド側２１ｂともオイルタンク２６ｂに抜けてピストン２１ｃがキャップ側２１ａに移動してロッド２１ｄが退入した状態となるようにし（図７参照）、堤防側の側壁１７と隣接する扉体ブロック１４ｂの係留ピン１８への、着脱装置２０によるフック１９の押し付けを解除した状態で扉体１４を倒伏させておく。

ところで、２６ｇは切り換え弁２６ｅと油圧シリンダ２１の間に設けたダブルパイロットチェック弁である。このダブルパイロットチェック弁２６ｇは、切り換え弁２６ｅから油圧シリンダ２１のキャップ側２１ａに至る配管２６ｃに設けたパイロットチェック弁２６ｇａと、切り換え弁２６ｅから油圧シリンダ２１のヘッド側２１ｂに至る配管２６ｄに設けたパイロットチェック弁２６ｇｂからなっている。

この状態では、堤防側の側壁１７と隣接する扉体ブロック１４ｂ以外の扉体ブロック１４ｃは、側壁１７側に隣接する各扉体ブロック１４ｂ又は１４ｃに第２の着脱装置２７の各ローラ３２が押さえられて各レバー２８の一方端が上方位置となり、各フック１９が各係留ピン１８を押し付けて倒伏状態を維持する。

図７の状態で津波が発生し、河川１を遡上してきた津波によって扉体１４に浮力が作用すれば、堤防側の側壁１７と隣接する扉体ブロック１４ｂが浮上を開始し、この扉体ブロック１４ｂの浮上により隣接する扉体ブロック１４ｃは順に浮上を開始して津波の遡上を阻止する。この津波来襲時は、図８に示すように、切り換え弁２６ｅは中立に位置して（ソレノイドａ，ｂともoff）、油圧シリンダ２１のピストン２１ｃはロッド２１ｄが退入した状態となる位置に位置している。なお、仮に津波が扉体１４を超えて遡上した場合であっても、当該遡上した津波の引き波時には、当該引き波によって扉体１４が倒伏して引き波は下流側に流れる。

一方、図７の状態で洪水が予測された場合には、図９に示すように、切り換え弁２６ｅを順流れ位置に制御して、油圧シリンダ２１のピストン２１ｃの位置をロッド２１ｄが突出した状態となるように位置させ、扉体ブロック１４ｂのフック１９を係留ピン１８に押し付けた状態としておく。扉体ブロック１４ｃは平常時と同様、第２の着脱装置２７によってフック１９で係留ピン１８を押し付けた状態となっている。

油圧シリンダ２１のピストン２１ｃの位置が、ロッド２１ｄの突出限に達する位置になると、オイルタンク２６ｂへのオイル２６ａの戻りがパイロットチェック弁２６ｇｂによってブロックされ、油圧ポンプ２６ｆの運転を停止し、切り換え弁２６ｅへの励磁を止めて中立に位置させる（ソレノイドａ，ｂともoff）。この状態では、油圧シリンダ２１のピストン２１ｃは、ロッド２１ｄが突出限の状態を保持したままの位置となる。

上記状態で洪水が発生した場合、倒伏状態にある堤防側の側壁１７と隣接する扉体ブロック１４ｂは、着脱装置２０により係留ピン１８にフック１９を押し付けて起立を阻止しているので、洪水によって扉体１４が浮上することがなく、河積断面が減少しない。

また、図９の状態において洪水と津波が同時に発生した場合は、図１０に示すように、切り換え弁２６ｅを逆流れ位置に制御して、油圧シリンダ２１のピストン２１ｃをロッドが退入した状態となる位置に位置させ、扉体ブロック１４ｂのフック１９による係留ピン１８の押し付けを解除した状態として津波の遡上を阻止する。扉体ブロック１４ｃは平常時と同様、第２の着脱装置２７によってフック１９で係留ピン１８を押し付けた状態となっている。

油圧シリンダ２１のピストン２１ｃの位置が、ロッド２１ｄが退入限に達する位置になると、オイルタンク２６ｂへのオイル２６ａの戻りがパイロットチェック弁２８ｇａによってブロックされ、油圧ポンプ２６ｆの運転を停止し、切り換え弁２６ｅへの励磁を止めて中立に位置させる（ソレノイドａ，ｂともoff）。この状態では、油圧シリンダ２１のピストン２１ｃは、ロッド２１ｄが退入限の状態を保持したままの位置となる。

しかしながら、万が一、図９の状態において発生した津波で切り換え弁２６ｅの遠隔操作が不能な状態に陥った場合は、津波の遡上を阻止できなくなる。

そこで、本発明では、上記着脱装置２０にバックアップ装置３３を設け、切り換え弁２６ｅの遠隔操作が不能な状態に陥った場合でも、津波の来襲による流れの変化を用いて扉体ブロック１４ｂのフック１９の係留ピン１８への係合を自動的に解除するようにしている。ところで、切り換え弁２６ｅの遠隔操作が不能な状態に陥った場合、ソレノイドａ，ｂはともにoffになる。

前記バックアップ装置３３は、例えば、前記油圧シリンダ２１と、油圧シリンダ２１に油圧を供給する油圧ユニット２６を繋ぐ配管２６ｃの途中にバックアップ弁３３ａを設けたものである。

前記バックアップ弁３３ａは、前記切替え弁２６ｅが遠隔操作できなくなった場合に、堤防側の側壁１７と隣接する扉体１４ｂの起伏搖動の邪魔にならない位置に取り付けた受圧板３３ｂの回動によって、バックアップ弁３３ａのばね３３ｃの付勢力に抗して閉状態から開状態になる。なお、受圧板３３ｂの設置位置は、扉体１４ｂの起伏搖動の邪魔にならない河川１の底部近傍の位置であれば、扉体１４ｂの下流側でも、堤防側の側壁１７に設けた河川１の下流から上流に貫通する孔の内部でもよい。

前記受圧板３３ｂは、上端部を回転が自在なように支持して、下端側が河川１の流れ方向に搖動が自在なように、搖動軸となるシャフト３３ｄを機械室１７ａと連通する竪穴１７ｂに貫通させている。

そして、前記シャフト３３ｄの竪穴１７ｂへの貫通部分にトルクアーム３３ｅを取り付け、このトルクアーム３３ｅの先端部にロープ３３ｆを繋いでいる。このロープ３３ｆは、一方端を機械室１７ａ内に設けた支点台３３ｈに回転自在に取付けたリンクアーム３３ｉの他方端に連結され、このリンクアーム３３ｉでバックアップ弁３３ａを下方に押付けている。本実施例では、バックアップ弁３３ａの上部にロッド３３ｊを突設し、このロッド３３ｉを介してバックアップ弁３３ａを押付けるものを示している。

上記構成のバックアップ装置３３は、津波の来襲時に受圧板３３ｂが回動して、前記リンクアーム３３ｉがその一方端側を支点として他方端側が降下し、前記バックアップ弁３３ａのばね３３ｃに抗してバックアップ弁３３ａを押し下げて閉状態から開状態にする（図７，１０，１１参照）。

バックアップ弁３３ａが閉状態から開状態になると、油圧シリンダ２１のキャップ側２１ａのオイル２６ａがバックアップ用のオイルタンク３３ｇに流れ、ピストン２１ｃが自重によって退入し、フック１９の係留ピン１８への押し付けを解除する（図１１参照）。

本発明は、前記の例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

例えば上記実施例では、複数の扉体ブロック１４ｂ，１４ｃを一列に並べて連結した扉体１４の場合について説明したが、河川敷の幅が狭く１枚の扉体ブロックでよい場合は、第２の着脱装置２７が不要であることは言うまでもない。

また、第２の着脱装置２７は、河川敷に設置する津波遡上阻止ゲートに限らず、海底に設置するフラップゲートに適用することもできる。海底に設置するフラップゲートに適用する場合、係留装置として第２の着脱装置２７のみを使用可能である。

１河川
３河川敷
１１津波遡上阻止ゲート
１４扉体
１４ａ回転支承
１４ｂ，１４ｃ扉体ブロック
１８係留ピン
１９フック
２０着脱装置
２１油圧シリンダ
２７第２の着脱装置
３３バックアップ装置
３３ｂ受圧板

Claims

河川を遡上してくる津波を阻止するために、平常時は水のない河川敷に設置する津波遡上阻止ゲートであって、
津波が河川を遡上してきた時、水による扉体自体の浮力を利用して後端側の回転支承を支点として先端側が起立搖動する扉体を有する浮体式フラップゲートの、前記扉体の先端部に係留ピンを取り付けるとともに、
前記係留ピンに係合するフックと、当該フックの前記係留ピンへの係合の着脱を行う着脱装置を配置した構成であり、
前記着脱装置には、洪水の放流中に津波が来襲したときに、津波の来襲による流れの変化を用いて前記フックの前記係留ピンへの係合を自動的に解除するバックアップ装置が設けられていることを特徴とする河川への津波遡上阻止ゲート。
前記浮体式フラップゲートの扉体が複数の扉体ブロックを隣接配置すると共に複数の扉体ブロックを隣接配置した扉体を挟む両側にそれぞれ側壁を配置したものである場合、
前記フックの着脱装置で、当該フックの着脱装置を内部に配置した側壁に隣接する扉体ブロックの係留ピンに係合するフックのみを着脱し、
前記フックの着脱装置を内部に配置した側壁と隣接する扉体ブロック以外の扉体ブロックに係合する係留ピンへのフックの着脱は、隣接する扉体ブロックの起伏動作により着脱する構成の第２の着脱装置により行うことを特徴とする請求項１に記載の河川への津波遡上阻止ゲート。
前記フックの着脱装置のバックアップ装置は、津波が遡上する力が洪水による力よりも大きいときに水流方向の変化により受圧板が搖動して常時は閉状態にある前記フックの着脱装置の油圧回路に設けたバックアップ弁を開き、前記フックの前記係合ピンへの係合を自動的に解除するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の河川への津波遡上阻止ゲート。