JP6626652B2 - 水路用ゲート装置及びその設置方法 - Google Patents

Description

本発明は、水路用ゲート装置及びその設置方法に関する。

樋門及び樋管は、堤防を横断して設置される函渠（管渠を含む）構造物であり、堤内側から河川への通水を確保する役割を果たすものである。そして、樋門及び樋管の堤外側には、津波、高潮、ゲリラ豪雨などの緊急増水時の堤内側への河川水の逆流を防止する目的で、扉体（ゲート）が設けられている（図７）。

ゲート管理者は、緊急増水時にはゲート操作を行う必要があるが、委託を受けた操作員の高齢化や、緊急増水時の操作員の安全確保の観点から、河川の水位や流量に応じて水圧によって自動開閉するゲートが求められるようになってきた。

特許文献１には、水路の開口端に内外水圧差により揺動する扉体を備えるフラップゲートにおいて、ゲート全体のモーメントのバランスを微調整でき、扉体が開口端との間に十分な隙間を持つように支持され、低水位の状態でも水位の変動への反応の良好なフラップゲートが開示されている。

特開２０１２−５７３２２号公報

しかしながら、特許文献１のフラップゲートでは、冬期間の結氷時には水路の底に氷雪が一定の高さまで溜まるため、ゲートが持ち上げられて開いたままの状態となる場合があった。この場合、緊急増水時には、ゲート孔の側方の開口部（隙間）から堤内側に大量の河川水が流れ込むため、止水効果の点で課題を残していた。また、特許文献１のフラップゲートを設置するためには、ゲート本体だけでなく、巻上機器等の周辺設備の整備も同時に必要となり、また、大型のゲートをクレーン操作によって設置する必要があるため、設置コストが高くなるとともに、工期が長くなることが難点であった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、結氷時の堤外側からの浸水を低減させることができ、簡便に設置することのできる水路用ゲート装置及びその設置方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る水路用ゲート装置は、
水路に設けられた戸溝に設置される水路用ゲート装置であって、
流水孔が設けられた枠体と、該枠体に取り付けられ該流水孔を塞ぐフラップと、を備えるゲート体を備え、
前記フラップは、堤外側方向に開き、堤内側方向に閉じ、
前記ゲート体は、前記枠体が鉛直方向に連結されるように複数設けられ、
前記フラップを係止させることで水路を堰き止める、
ことを特徴とする。

例えば、前記フラップは、前記枠体の堤外側に開閉可能に設けられている。

本発明の第２の観点に係る水路用ゲート装置の設置方法は、
水路に設けられた戸溝内に、流水孔が設けられた枠体と、堤外側方向に開き、堤内側方向に閉じる、該枠体に取り付けられ該流水孔を塞ぐフラップと、を備えるゲート体を嵌め込む工程と、
前記枠体が鉛直方向に連結されるように前記ゲート体を複数設ける工程と、
を含む。

例えば、前記フラップは、前記枠体の堤外側に開閉可能に設けられている。

本発明によれば、結氷時の堤外側からの浸水を低減させることができ、簡便に設置することのできる水路用ゲート装置及びその設置方法を提供することができる。

本発明の一実施形態である水路用ゲート装置を堤外側から見た模式図である。（ａ）は上段フラップ、中段フラップ及び下段フラップが閉じた状態を表す模式図であり、（ｂ）は上段フラップ、中段フラップ及び下段フラップが開いた状態を表す模式図である。 本発明の一実施形態である水路用ゲート装置の下段フラップ近傍の模式的断面図である。（ａ）は下段フラップが閉じた状態を表す模式的断面図であり、（ｂ）は下段フラップが開いた状態を表す模式的断面図である。 本発明の一実施形態である水路用ゲート装置の模式的平面図である。 本発明の一実施形態である水路用ゲート装置を水路に設置した状態を模式的に表す図である。（ａ）は平常時の状態を模式的に表す図であり、（ｂ）は津波、高潮、ゲリラ豪雨などの緊急増水時の状態を模式的に表す図である。 本発明の一実施形態である水路用ゲート装置の結氷時の状態を模式的に表す図である。 従来のフラップゲートの結氷時の状態を模式的に表す図である。 従来のフラップゲートを本体ゲートの堤外側に設けた状態を模式的に表す図である。

（１．水路用ゲート装置）
本発明の一実施形態による水路用ゲート装置１００について詳細に説明する。

本発明の一実施形態による水路用ゲート装置１００は、図１に示すように、上段ゲート体１２２と、中段ゲート体１３２と、下段ゲート体１４２と、を備え、これら３つのゲート体は、鉛直方向に連結して設けられている。

本発明の一実施形態による水路用ゲート装置１００は、樋門及び樋管に設けられた水路（函渠（管渠を含む））に設置されるものであり、図４に示すように、樋門及び樋管の本体ゲート６０よりも堤内側の水路に用いられるものである。より具体的には、水路用ゲート装置１００は、図３に示すように、水路の両側壁２０に設けられた角落し用の戸溝１０に設置されるものである。水路用ゲート装置１００は、平常時には、堤内側から堤外側に水を流し込み（図４（ａ））、津波、高潮、ゲリラ豪雨などの緊急増水時には、上段フラップ１２０、中段フラップ１３０及び下段フラップ１４０を係止させることで、堤外側から堤内側に流れ込む河川水を堰き止める役割を果たす（図４（ｂ））。このように、水路用ゲート装置１００は、河川の水位や流量に応じて水圧で自動開閉するフラップゲートの機能を有しているため、従来のフラップゲート５０（図６、図７）の代替品として用いることができる。

図１に示すように、上段ゲート体１２２は、上段枠体１２５と、上段枠体１２５に４つの蝶番１５０を介して取り付けられた上段フラップ１２０と、を備え、上段フラップ１２０は、上段枠体１２５に設けられた上段流水孔１１２を塞ぐように取り付けられている（図１（ｂ））。同様に、中段ゲート体１３２は、中段枠体１３５と、中段枠体１３５に４つの蝶番１５０を介して取り付けられた中段フラップ１３０と、を備え、中段フラップ１３０は、中段枠体１３５に設けられた中段流水孔１１４を塞ぐように取り付けられている（図１（ｂ））。また同様に、下段ゲート体１４２は、下段枠体１４５と、下段枠体１４５に４つの蝶番１５０を介して取り付けられた下段フラップ１４０と、を備え、下段フラップ１４０は、下段枠体１４５に設けられた下段流水孔１１６を塞ぐように取り付けられている（図１（ｂ））。なお、上段流水孔１１２、中段流水孔１１４及び下段流水孔１１６の縁（各々、上段枠体１２５、中段枠体１３５及び下段枠体１４５の堤外側の面）には各々、止水ゴム１２７、１３７、１４７が貼設されている（図１（ｂ））。止水ゴム１２７、１３７、１４７は、上段フラップ１２０、中段フラップ１３０及び下段フラップ１４０が閉じられた場合に、上段流水孔１１２、中段流水孔１１４及び下段流水孔１１６の縁に、上段フラップ１２０、中段フラップ１３０及び下段フラップ１４０を、各々密着させ、漏水を防止する役割を果たす。

上段フラップ１２０、中段フラップ１３０及び下段フラップ１４０は、堤外側から堤内側に流れ込む河川水を堰き止める役割を果たす。上段フラップ１２０、中段フラップ１３０及び下段フラップ１４０は各々、図２−４に示すように、上段枠体１２５、中段枠体１３５及び下段枠体１４５の堤外側の面に開閉可能に取り付けられている。

上段フラップ１２０、中段フラップ１３０及び下段フラップ１４０の開閉動作の詳細について、下段フラップ１４０を例に挙げて説明する。下段フラップ１４０は、図２（ａ）に示すように、下段枠体１４５の堤外側の面に取り付けられた蝶番１５０に溶接されており、図２（ｂ）に示すように堤外側方向に開き、下段流水孔１１６を塞ぐように堤内側方向に閉じることができる。下段フラップ１４０が閉じた状態では（図２（ａ））、下段枠体１４５に貼設された止水ゴム１４７に下段フラップ１４０の堤内側の面が接触し、係止されている。堤内側から水が流れ込んでくると、下段フラップ１４０が水流を受けて水圧によって自動的に堤外側に開く（図２（ｂ））。緊急増水時には、堤外側からの水の流れを受けて、下段フラップ１４０が水圧によって自動的に閉じ（図２（ａ））、堤外側から堤内側に流れ込む河川水を堰き止める。上記については、上段フラップ１２０及び中段フラップ１３０についても同様である。

水路用ゲート装置１００は、前述の通り、上段ゲート体１２２、中段ゲート体１３２及び下段ゲート体１４２が、鉛直方向に三段連結されており（図１）、この状態で水路の戸溝１０に嵌め込んで用いられる。より具体的には、図３に示すように、鉛直方向に重なっている上段ゲート体１２２、中段ゲート体１３２及び下段ゲート体１４２の両側端を、戸溝１０内に嵌め込み、下段ゲート体１４２の下端面が水路の底面に接するようにして、水路の戸溝１０に設置される。なお、上段ゲート体１２２、中段ゲート体１３２及び下段ゲート体１４２の両側端部を戸溝１０内に密着させて堤外側から堤内側への漏水を防ぐために、上段枠体１２５、中段枠体１３５及び下段枠体１４５の両側端部の堤内側の面には各々、止水ゴム１２８が貼設されている（図３）。

上段枠体１２５、中段枠体１３５及び下段枠体１４５の下端面には、各々、止水ゴム（図示せず）が貼設されている。これによって、上段ゲート体１２２の下端面が中段ゲート体１３２の上端面に密着し、中段ゲート体１３２の下端面が下段ゲート体１４２の上端面に密着し、下段ゲート体１４２の下端面が水路の底面に密着して、堤外側から堤内側への漏水を防ぐことができる。

下段フラップ１４０では、図１に示すように、水路の底面に形成されたハンチ部の形状に合わせて、下部両端に面取り部１４０ａが形成されている。また、水路用ゲート装置１００の各部材（止水ゴムを除く）には、防錆処理が施されている。

本発明の一実施形態による水路用ゲート装置１００の、平常時、緊急増水時及び結氷時の状態について説明する。

平常時には、水路内を堤内側から堤外側に水が流れている。図４（ａ）に示すように、堤内側からの水流を受けて、中段フラップ１３０及び下段フラップ１４０が堤外側方向に水圧によって自動的に開き、水が中段流水孔１１４及び下段流水孔１１６を通って、堤外側に流れていく。なお、堤内側から流れる水が少ない場合には、下段フラップ１４０のみが開き、水が下段流水孔１１６のみを通って堤外側に流れていく。また、堤内側から流れる水が多い場合には、上段フラップ１２０、中段フラップ１３０及び下段フラップ１４０のすべてが開き、水が上段流水孔１１２、中段流水孔１１４及び下段流水孔１１６を通って、堤外側に流れていく。

津波、高潮、ゲリラ豪雨などの緊急増水時には、図４（ｂ）に示すように、堤外側からの水の流れを受けて、上段フラップ１２０、中段フラップ１３０及び下段フラップ１４０が堤内側方向に水圧によって自動的に閉じ、堤外側からの水を堰き止める。

結氷時には、図５に示すように、水路の底に氷雪が結氷高Ｈの高さまで溜まり、下段フラップ１４０が持ち上げられて氷雪と一体となって開いたままの状態となる。図６に示すように、従来のフラップゲート５０では、水路の底に氷雪が結氷高Ｈの高さまで溜まり、フラップゲート５０が持ち上げられて氷雪と一体となって開いたままの状態となった場合、ゲート孔５２の側方の開口部（隙間）が大きいため、緊急増水時に堤外側から堤内側に多量の水が流れ込んでいた。本発明の一実施形態による水路用ゲート装置１００では、図５に示すように、結氷時、つまり、水路の底に氷雪が結氷高Ｈの高さまで溜まった場合、持ち上げられて開いたままの状態となるのは下段フラップ１４０のみである。このように下段フラップ１４０が開いたままの状態となった場合、緊急増水時には下段流水孔１１６から堤内側に水が流れ込むが、下段流水孔１１６の側方の開口部分は小さく、閉じた状態の上段フラップ１２０及び中段フラップ１３０が確実に水を堰き止めるため、下段流水孔１１６の小さな開口部分を通って堤内側へ少量の水が流れ込むにとどまる。このように、水路用ゲート装置１００では、結氷時の開口部が小さいため、緊急増水時の堤外側からの浸水のリスクを低減させることができる。

（２．水路用ゲート装置の設置方法）
本発明の一実施形態による水路用ゲート装置１００の設置方法は、
（ａ）水路に設けられた戸溝内に、ゲート体を嵌め込む工程と、
（ｂ）ゲート体を鉛直方向に複数設ける工程と、
を含む。

上記工程（ａ）で用いられるゲート体は、例えば、前述の下段ゲート体１４２であり、下段ゲート体１４２は、前述同様、下段流水孔１１６が設けられた下段枠体１４５と、堤外側方向に開き、堤内側方向に閉じる、下段枠体１４５に取り付けられ下段流水孔１１６を塞ぐ下段フラップ１４０と、を備える。下段フラップ１４０は、前述同様、下段枠体１４５の堤外側に開閉可能に設けられている。

上記工程（ｂ）では、例えば、前述の下段ゲート体１４２の上に、中段ゲート体１３２（前述同様）を載置し、さらに中段ゲート体１３２の上に、上段ゲート体１２２（前述同様）を載置することで、ゲート体を鉛直方向に複数設ける。

水路用ゲート装置１００の設置方法の一例について説明する。

まず、下段ゲート体１４２を、下段フラップ１４０が取り付けられた面を堤外側にして戸溝１０の上部から落とし込むことで、戸溝１０内に嵌め込み、水路の底面に載置する。次に、中段ゲート体１３２を同様に、中段フラップ１３０が取り付けられた面を堤外側にして戸溝１０内に嵌め込み、下段ゲート体１４２上に載置する。最後に、上段ゲート体１２２を同様に、上段フラップ１２０が取り付けられた面を堤外側にして戸溝１０内に嵌め込み、中段ゲート体１３２上に載置する。このように、水路用ゲート装置１００は、クレーン車などの大がかりな工機を要すること無く、簡便に設置することが可能である。

以上に述べたように、本発明の一実施形態に係る水路用ゲート装置１００では、結氷時に堤外側からの浸水を著しく低減させることができる。つまり、従来のフラップゲート５０では、結氷時にフラップゲート５０が持ち上げられて開いたままの状態となった場合、ゲート孔５２の側方の開口部（隙間）が大きいため、緊急増水時に堤外側から堤内側に多量の水が流れ込んでいた（図６）。一方、本発明の一実施形態に係る水路用ゲート装置１００では、結氷時に持ち上げられて開いたままの状態となるのは下段フラップ１４０のみであり、緊急増水時でも、上段フラップ１２０及び中段フラップ１３０が確実に水を堰き止めるため、下段流水孔１１６の小さな開口部分を通って堤内側へ少量の水が流れ込むにとどまり、堤外側からの浸水を最小限に抑えることができる（図５）。このように、本発明の一実施形態に係る水路用ゲート装置１００では、結氷時の開口部が小さいため、緊急増水時の堤外側からの浸水のリスクを低減させることができる。なお、本実施形態による水路用ゲート装置の設置方法についても同様である。

また、本発明の一実施形態に係る水路用ゲート装置１００は、緊急増水時には、上段フラップ１２０、中段フラップ１３０及び下段フラップ１４０を係止させることで、堤外側から堤内側に流れ込む河川水を堰き止めることができ、河川の水位や流量に応じて水圧で自動開閉するフラップゲートの機能を有しているため、従来のフラップゲート５０（図６、図７）の代替品として用いることができる。なお、本実施形態による水路用ゲート装置の設置方法についても同様である。

また、従来のフラップゲート５０では、結氷時には、緊急増水時に備えて又は緊急増水時に、水路の底に溜まった氷雪を取り除き、フラップゲート５０を強制的に閉じる作業が必要であったが、本発明の一実施形態に係る水路用ゲート装置１００では、前述の通り、結氷時に堤外側からの浸水を著しく低減させることができるため、冬期間のゲートの維持管理作業を軽減させることができる。なお、本実施形態による水路用ゲート装置の設置方法についても同様である。

また、本発明の一実施形態に係る水路用ゲート装置１００は、既設の堤内側の戸溝に設置可能であり、かつ、水路の側壁に設けられたあらゆる形状及びサイズの戸溝において設置可能であるため、工期を短くすることができるとともに、設置コストを抑えることができる。なお、本実施形態による水路用ゲート装置の設置方法についても同様である。

また、上段ゲート体１２２、中段ゲート体１３２及び下段ゲート体１４２が鉛直方向に連結された本発明の一実施形態に係る水路用ゲート装置１００では、ゲート体が三段に分かれており、各ゲート体を分離して設置現場まで持ち運ぶことができる。また、従来品の一枚板のフラップゲート５０では、クレーン車といった大がかりな工機を用いて設置する必要があったが、本発明の一実施形態に係る水路用ゲート装置１００では、各ゲート体を順に戸溝１０内に嵌め込むことで設置できるため、簡便に設置できるとともに、設置工期を短くすることができる。また、従来のフラップゲート５０を設置するためには、ゲート本体だけでなく、巻上機器等の周辺設備の整備も同時に必要であったが、本発明の一実施形態に係る水路用ゲート装置１００では、このような周辺設備は不要であるため、簡便かつ短期間に設置することが可能である。なお、本実施形態による水路用ゲート装置の設置方法についても同様である。

なお、この発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。例
えば、本実施形態においては、図１に示すように、上段ゲート体１２２、中段ゲート体１３２及び下段ゲート体１４２が鉛直方向に三段連結された形態について説明したが、ゲート体の数は水路の高さに応じて２又は４以上とされてもよく、ゲート体が鉛直方向に複数設けられていれば特に限定はされない。

また、本実施形態においては、図２−４に示すように、上段フラップ１２０、中段フラップ１３０及び下段フラップ１４０を水路用ゲート装置１００の堤外側に開閉可能に設けた形態について説明したが、平常時には堤内側から堤外側に水を流すことができ、緊急増水時には堤外側からの河川水を堰き止めることができる限り、フラップは、堤内側に設けられていてもよい。

また、本実施形態においては、図３に示すように、対向する一組の戸溝１０に水路用ゲート装置１００を設置した形態について説明したが、水路が二手に分かれて対向する戸溝１０が二組設けられている場合には、水路用ゲート装置１００を水平方向に２列並べて（横並びに）設置してもよい。

また、本実施形態においては、図１、２に示すように、各ゲート体に蝶番１５０を介して各フラップを取り付けた形態について説明したが、フラップが水圧によって開閉可能であれば特に限定はされず、例えば、上段ゲート体１２２の場合、上段流水孔１１２の上部に回転軸を取付け、回転軸に上段フラップ１２０の上端部を溶接することで、上段フラップ１２０を開閉可能に設けてもよい。

また、本実施形態においては、水路用ゲート装置１００の各部材（止水ゴムを除く）として防錆処理が施されている部材を用いる形態について説明したが、例えば、フラップについては、例えば木製、アルミ製であってもよく、また、明かり取りの観点からアクリル等の透明板であってもよい。

また、本実施形態においては、図１に示すように、下段フラップ１４０の下部両端に面取り部１４０ａを形成させた形態について説明したが、下段フラップ１４０の下部の形状は、水路の底面の形状に合わせて適宜変更することが可能である。

また、本実施形態においては、各ゲート体を戸溝１０内に嵌め込み、ゲート体上に順に載置していく設置方法の形態について説明したが、戸溝１０内に嵌め込んだ後に、例えば、上段ゲート体１２２の下部と中段ゲート体１３２の上部とを連結部材で繋ぎ止めて固定し、中段ゲート体１３２の下部と下段ゲート体１４２の上部とを連結部材で繋ぎ止めて固定することで、ゲート体同士を連結固定してもよい。

また、本実施形態においては、一体成型された枠体を用いた形態について説明したが、枠体は、例えば、水平方向部材と鉛直方向部材とから構成されるものであってもよい。

１０ 戸溝
２０ 側壁
５０ フラップゲート
５２ ゲート孔
６０ 本体ゲート
１００ 水路用ゲート装置
１１２ 上段流水孔
１１４ 中段流水孔
１１６ 下段流水孔
１２０ 上段フラップ
１２２ 上段ゲート体
１２５ 上段枠体
１２７ 止水ゴム
１２８ 止水ゴム
１３０ 中段フラップ
１３２ 中段ゲート体
１３５ 中段枠体
１３７ 止水ゴム
１４０ 下段フラップ
１４２ 下段ゲート体
１４５ 下段枠体
１４７ 止水ゴム
１４０ａ 面取り部
１５０ 蝶番

Claims (4)

1. 水路に設けられた戸溝に設置される水路用ゲート装置であって、
   流水孔が設けられた枠体と、該枠体に取り付けられ該流水孔を塞ぐフラップと、を備えるゲート体を備え、
   前記フラップは、堤外側方向に開き、堤内側方向に閉じ、
   前記ゲート体は、前記枠体が鉛直方向に連結されるように複数設けられ、
   前記フラップを係止させることで水路を堰き止める、
   ことを特徴とする水路用ゲート装置。
2. 前記フラップは、前記枠体の堤外側に開閉可能に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の水路用ゲート装置。
3. 水路に設けられた戸溝内に、流水孔が設けられた枠体と、堤外側方向に開き、堤内側方向に閉じる、該枠体に取り付けられ該流水孔を塞ぐフラップと、を備えるゲート体を嵌め込む工程と、
   前記枠体が鉛直方向に連結されるように前記ゲート体を複数設ける工程と、
   を含む水路用ゲート装置の設置方法。
4. 前記フラップは、前記枠体の堤外側に開閉可能に設けられている、
   ことを特徴とする請求項３に記載の水路用ゲート装置の設置方法。

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