JP7029671B2 - Water intake device - Google Patents
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Description
本発明は、河川に取水堰を設け河川の一部を堰き止め、河川水の一部を導水路を通じて水力発電所に送水する取水設備等で使用される取水装置に関する。 The present invention relates to an intake device used in an intake facility or the like in which an intake weir is provided in a river to block a part of the river and to send a part of the river water to a hydroelectric power plant through a headrace.
水力発電に供する河川水を取水する設備として、河川に取水ダム(取水堰)を設け河川の一部を堰き止め、河川水の一部を取水し、導水路を通じて水力発電所に送水する取水設備が知られている。河川水からの取水は、許可された取水量を越えないように管理する必要があるため、通常、取水口に取水ゲートが設置されている。 As a facility to take in river water for hydroelectric power generation, an intake dam (intake dam) is installed in the river to block a part of the river, take a part of the river water, and send it to the hydroelectric power plant through the headrace. It has been known. Since it is necessary to manage the intake of water from river water so as not to exceed the permitted intake amount, an intake gate is usually installed at the intake.
取水ゲートの開度調整は、通常、取水ゲートの上流側水位であるダム側水位と取水ゲートの下流側水位である導水路内水位とに基づき管理されており(例えば特許文献1参照)、取水ゲートの調整を効率的に行うことができる取水ゲート制御システムも開発されている(例えば特許文献2参照)。 The opening adjustment of the intake gate is usually controlled based on the dam side water level which is the upstream side water level of the intake gate and the water level in the headrace which is the downstream side water level of the intake gate (see, for example, Patent Document 1). An intake gate control system capable of efficiently adjusting the gate has also been developed (see, for example, Patent Document 2).
通常時は、取水ゲートの開度を調節することにより取水量を制御することができるが、出水時に、導水路に直接大量の水が流れ込むような場合の取水量の制御が問題となる。特許文献1には、導水路に直接水が流れ込み水位が上昇し、発電所水槽の水位がオーバーフローすることを防止する制御システムとして、取水ゲートを所定時間下降させることで水槽のオーバーフローを防ぐことが記載されている。 Normally, the amount of water intake can be controlled by adjusting the opening degree of the intake gate, but control of the amount of water intake when a large amount of water directly flows into the headrace at the time of water discharge becomes a problem. In Patent Document 1, as a control system for preventing water from flowing directly into a headrace and raising the water level and causing the water level in the water tank of a power plant to overflow, it is possible to prevent the water tank from overflowing by lowering the intake gate for a predetermined time. Are listed.
また特許文献2には、導水路内水位が危険水位に達した場合には、取水ゲートを全閉にし、水力発電所の損傷を防ぐことが記載されている。しかしながら特許文献1及び特許文献2に記載の方法も、導水路に直接大量の水が流れ込むような場合には対処できない。 Further, Patent Document 2 describes that when the water level in the headrace reaches a dangerous water level, the intake gate is fully closed to prevent damage to the hydroelectric power plant. However, the methods described in Patent Document 1 and Patent Document 2 cannot deal with the case where a large amount of water directly flows into the headrace.
導水路に大量の水が流れ込み水位が上昇すると水路が破壊する、また発電機出力が認可された出力以上になるという問題が生じるが、これまでこれに対処する方法は開発されていない。 When a large amount of water flows into the headrace and the water level rises, the waterway is destroyed and the generator output exceeds the approved output. However, no method has been developed to deal with this problem.
本発明の目的は、出水等により大量の水が水路に流れ込んでも、水路の崩壊を防止し、また取水量を許可された取水量に制御することが可能な取水装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a water intake device capable of preventing the collapse of a waterway even if a large amount of water flows into the waterway due to flooding or the like, and controlling the amount of water intake to the permitted amount of water intake.
本発明は、河川水の取り込み量を調節する取水ゲートと、前記取水ゲートの上流側水位を検出する第1水位計と、前記取水ゲートの下流に位置する水路の水位を検出する第2水位計と、前記第1水位計及び第2水位計の出力に基づき前記取水ゲートの開度を制御する取水ゲート制御装置と、前記第2水位計よりも下流の前記水路に設置された超過取水防止ゲートと、前記第2水位計の出力に基づき前記超過取水防止ゲートの開度を制御する超過取水防止ゲート制御装置と、を備え、前記取水ゲート制御装置は、前記第2水位計が検出する水位が上限水路水位以下のときは前記取水ゲートの開度を調節し取水量を制御し、前記第2水位計が検出する水位が前記上限水路水位を超えると前記取水ゲートを全閉とし、前記超過取水防止ゲート制御装置は、前記第2水位計が検出する水位が前記上限水路水位以下のときは前記超過取水防止ゲートを前記上限水路水位以上に開け、前記第2水位計が検出する水位が前記上限水路水位を超えると前記超過取水防止ゲートの開度を調節し取水量を制御することを特徴とする取水装置である。 The present invention has an intake gate that regulates the amount of river water taken in, a first water level gauge that detects the water level on the upstream side of the intake gate, and a second water level gauge that detects the water level of a water channel located downstream of the intake gate. An intake gate control device that controls the opening degree of the intake gate based on the outputs of the first water level gauge and the second water level gauge, and an excess water intake prevention gate installed in the water channel downstream of the second water level gauge. And an excess water intake prevention gate control device that controls the opening degree of the excess water intake prevention gate based on the output of the second water level gauge, and the water intake gate control device has a water level detected by the second water level gauge. When the water level is below the upper limit water level, the opening of the intake gate is adjusted to control the amount of water intake. When the water level detected by the second water level gauge is equal to or lower than the upper limit water level, the prevention gate control device opens the excess intake prevention gate to the upper limit water level or higher, and the water level detected by the second water level gauge is the upper limit. It is a water intake device characterized in that when the water level exceeds the water level, the opening degree of the excess water intake prevention gate is adjusted to control the water intake amount .
また本発明の取水装置において、前記第2水位計が検出する水位は、前記取水ゲートの下流側において、前記水路に外部から直接水が流入したとき前記上限水路水位を超えることを特徴とする。 Further, in the water intake device of the present invention, the water level detected by the second water level gauge is characterized in that it exceeds the upper limit water level when water directly flows into the water channel from the outside on the downstream side of the intake gate.
また本発明の取水装置は、前記取水ゲート制御装置及び前記超過取水防止ゲート制御装置に代えて、ゲート制御装置を備え、前記ゲート制御装置が、前記取水ゲート及び前記超過取水防止ゲートの開度を制御することを特徴とする。 Further, the water intake device of the present invention includes a gate control device in place of the water intake gate control device and the excess water intake prevention gate control device, and the gate control device adjusts the opening degree of the water intake gate and the excess water intake prevention gate. It is characterized by controlling.
また本発明の取水装置は、前記水路が開渠部分を有し、前記水路の開渠部分が河川に近接して設けられていることを特徴とする。 Further, the water intake device of the present invention is characterized in that the water channel has an open drain portion and the open channel portion of the water channel is provided close to the river.
また本発明の取水装置は、前記水路が開渠部分と閉渠部分とを有し、前記開渠部分が上流側、前記閉渠部分が下流側に位置し、前記超過取水防止ゲートが前記開渠部分の下流側の末端に設置されていることを特徴とする。 Further, in the water intake device of the present invention, the water channel has an open portion and a closed portion, the open portion is located on the upstream side, the closed portion is located on the downstream side, and the excess water intake prevention gate is opened. It is characterized by being installed at the downstream end of the culvert portion.
また本発明の取水装置において、前記水路が、水力発電所に送水する導水路であり、前記上流側水位がダム水位であることを特徴とする。 Further, in the water intake device of the present invention, the water channel is a headrace for sending water to a hydroelectric power plant, and the upstream water level is a dam water level.
本発明によれば、出水等により大量の水が水路に流れ込んでも、水路の崩壊を防止し、また取水量を許可された取水量に制御することが可能な取水装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a water intake device capable of preventing the collapse of the waterway and controlling the water intake amount to the permitted water intake amount even if a large amount of water flows into the waterway due to flooding or the like.
図1及び図2は、本発明の第1実施形態の取水装置1の構成を示す図であり、(A)が断面の模式図、(B)が平面の模式図である。図1は、通常時の取水の様子を示し、図2は、出水時の取水の様子を示す。出水時には、河川101から沈砂池117を含む導水路115に直接水が流れ込む。図3は、本発明の第1実施形態の取水装置1の制御要領を示すフローチャートである。なお本実施形態において、沈砂池117は導水路115の一部に含まれるものとする。
1 and 2 are views showing the configuration of the water intake device 1 according to the first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a schematic cross-sectional view and FIG. 2B is a schematic plan view. FIG. 1 shows the state of water intake during normal times, and FIG. 2 shows the state of water intake during flooding. At the time of flooding, water flows directly from the river 101 into the
本発明の第1実施形態の取水装置1は、河川101に取水ダム(取水堰)111を設け河川101の一部を堰き止め、河川水Wの一部を取水し、導水路115を通じて水力発電所(図示省略)に送水する取水設備に設置された取水装置であり、水力発電所への送水量を制御する。
In the intake device 1 of the first embodiment of the present invention, an intake dam (intake dam) 111 is provided in the river 101 to block a part of the river 101, take a part of the river water W, and generate hydroelectric power through the
本実施形態における導水路115は、開渠部分115aと暗渠部分(閉渠部分)115bとを有し、上流側が開渠部分115a、下流側が閉渠部分115bとなっている。導水路115は、河川101に並走するように設けられている。開渠部分115aの途中には沈砂池117が設けられ、沈砂池117の下流端近傍に塵芥を除去する除塵装置119が設けられている。
The
取水装置1は、取水ダム111に隣接して設けられた取水口113に設置される取水ゲート11と、導水路115に設置される超過取水防止ゲート21との2つのゲートを備える。さらに取水装置1は、取水ゲート11の上流、下流に設置される2つの水位計17、19と、取水ゲート11の開度を制御する取水ゲート制御装置31と、超過取水防止ゲート21の開度を制御する超過取水防止ゲート制御装置41とを備える。
The water intake device 1 includes two gates, an
取水ゲート11は、取水口113からの取水を制御するためのゲートであり、ゲート本体13とゲート本体13を駆動(上下動)する駆動装置15と備え、取水口113に設置され、通常時、取水ゲート制御装置31からの指令によりゲート本体13を上下動させ取水量を制御する。取水ゲート11の形態等は特に限定されるものではないが、取水口113を全閉できることが必要である。
The
水位計17は、取水ダム111及び取水ゲート11で堰き止められた部分(以下ダム水位と記す)の水位を検出するものであり、取水ゲート11の上流側であって取水ゲート11に近接して設置されている。水位計19は、導水路115の水位を検出するものであり、取水ゲート11の下流側であって取水ゲート11に近接して設置されている。より具体的には、沈砂池117の上流の導水路115の開渠部分115aに設置されている。水位計17及び水位計19の構造、型式等は特に限定されるものではなく、データを取水ゲート制御装置31に送信する。
The
超過取水防止ゲート21は、出水時等に河川101から沈砂池117を含む導水路115に直接流れ込んだ水に対し、水力発電所への送水量を制御するためのゲートであり、ゲート本体23とゲート本体23を駆動(上下動)する駆動装置25とを備え、導水路15の開渠部分115aの下流側の端部、つまり導水路15の開渠部分115aと閉渠部分115bとの境界部に設置されている。超過取水防止ゲート21は、超過取水防止ゲート制御装置41からの指令によりゲート本体23を上下動させ取水量を制御する。超過取水防止ゲート21の形態等は特に限定されるものではないが、取水口113から正常に取水されているときの導水路115の水位以上に開く必要がある。
The excess water
取水ゲート制御装置31は、データ受信部、設定値等を格納する記憶部、各種演算・制御を行う演算部、取水ゲート11の駆動装置15に制御指令を発する駆動装置制御部を備え、ダム水位を検出する水位計17、導水路水位を検出する水位計19及び取水ゲート11の駆動装置15と接続する。取水ゲート制御装置31は、設定された取水量となるようにダム水位及び導水路水位に基づき、駆動装置15に開閉指令を発し、取水ゲート11の開度を制御する。このような取水ゲート制御装置31は、制御手順が搭載されたコンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ等を用い実現できる。
The intake
超過取水防止ゲート制御装置41は、データ受信部、設定値等を格納する記憶部、各種演算・制御を行う演算部、超過取水防止ゲート21の駆動装置25に制御指令を発する駆動装置制御部を備え、導水路水位を検出する水位計19及び超過取水防止ゲート21の駆動装置25と接続する。超過取水防止ゲート制御装置41は、設定された取水量となるように導水路水位に基づき、駆動装置25に開閉指令を発し、超過取水防止ゲート21の開度を制御する。このような超過取水防止ゲート制御装置41は、制御手順が搭載されたコンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ等を用い実現できる。なお本実施形態の超過取水防止ゲート制御装置41は、取水ゲート制御装置31を経由して水位計19と接続する。
The excess water intake prevention
取水装置1の制御要領を説明する。 The control procedure of the water intake device 1 will be described.
取水ゲート制御装置31及び超過取水防止ゲート制御装置41は、水位計19が検出する導水路水位が上限水路水位以下であるか否かを判断する(ステップa1、b1)。ここで上限水路水位は、取水ゲート11を介して発電所に送る送水量を制御できる導水路の限界水位であり、導水路水位が上限水路水位を超えると取水ゲート11を絞り込んでも取水量が許可された取水量を超えてしまう。導水路水位が上限水路水位を超えるのは、出水時に河川101の水位が上昇し、直接、導水路115の開渠部分115a又は沈砂池117に河川101の溢流水が流れ込むような異常時であり、通常時、導水路水位は上限水路水位を超えない。
The intake
取水ゲート制御装置31は、導水路水位が上限水路水位以下であると判断すると、ダム水位及び導水路水位に基づき取水ゲート11の開度を調整し、発電所への送水量を制御する(ステップa2、図1参照)。超過取水防止ゲート制御装置41は、導水路水位が上限水路水位以下であると判断すると、超過取水防止ゲート21が全開となるように制御する(ステップb2、図1参照)。超過取水防止ゲート21が全開となると、ゲート本体23の下端24は上限水路水位よりも高い位置となるため、超過取水防止ゲート21が送水に影響を与えることはない。
When the intake
一方、取水ゲート制御装置31は、導水路水位が上限水路水位を超えていると判断すると(ステップa1)、取水ゲート11を全閉とする指令を発する(ステップa3)。これに伴い取水ゲート11は全閉となり、取水口113からの取水は停止される(図2参照)。超過取水防止ゲート制御装置41は、導水路水位が上限水路水位を超えていると判断すると、導水路水位に基づき超過取水防止ゲート21の開度を調整し、発電所に送る送水量を制御する(ステップb3、図2参照)。
On the other hand, when the intake
以上のように取水装置1は、通常時は、従来の取水装置と同様に取水ゲート11を介して取水量を制御することが可能である。さらに従来の取水装置では対応できなかった、出水時に導水路115(含む沈砂池117)に直接入り込む水に対しても超過取水防止ゲート21を介して発電所への送水量を制御することが可能である。これにより出水等により大量の水が導水路115に流れ込んでも、導水路115の崩壊を防止し、取水量を許可された取水量に制御することができる。
As described above, the water intake device 1 can normally control the amount of water intake via the
本実施形態に示すように導水路115(含む沈砂池117)が開渠部分115aを含み、あるいは導水路115(含む沈砂池117)が開渠からなり、河川101に並走するように設けられている場合、洪水等により河川101から溢流水が流れ込み易い。このような構造、配置の導水路115に対しては、本発明に係る取水装置1を特に好適に使用することができる。
As shown in this embodiment, the headrace 115 (including the sand basin 117) includes the
本実施形態に示すように上流側に開渠部分115a、下流側に閉渠部分115bを有する導水路115の場合、閉渠部分115bには出水時であっても河川から直接水が流れ込まないので、超過取水防止ゲート21を導水路115の開渠部分115aの下流側の末端、換言すれば開渠部分115aと閉渠部分115bとの境界部に設けることは非常に効率的である。
As shown in the present embodiment, in the case of a
本実施形態に示す取水装置1のうち取水ゲート11、ダム水位を検出する水位計17、導水路水位を検出する水位計19、及び取水ゲート制御装置31は、従来の取水装置と同じであるから、既設の取水装置に超過取水防止ゲート21及び超過取水防止ゲート制御装置41を追加するだけで容易に本発明の取水装置1を得ることができる。
Of the water intake devices 1 shown in the present embodiment, the
本発明に係る取水装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を変更しない範囲で変更して使用することができる。上記実施形態に示す取水装置1では、2つのゲートに対して各々制御装置を備えるが、図4に示すように1つのゲート制御装置51を設け、このゲート制御装置51で取水ゲート11及び超過取水防止ゲート21を制御してもよい。この場合も既設の取水ゲート制御装置を改良することで簡単にゲート制御装置51とすることができる。図4は、図1に対応する図であり、(A)が断面の模式図、(B)が平面の模式図である。
The water intake device according to the present invention is not limited to the above embodiment, and can be changed and used without changing the gist. The water intake device 1 shown in the above embodiment is provided with a control device for each of the two gates, but as shown in FIG. 4, one
上記実施形態において、超過取水防止ゲート制御装置41は、導水路水位が上限水路水位以下であると判断すると、超過取水防止ゲート21が全開となるように制御するが、ゲート本体23の下端24が上限水路水位よりも高い位置となるように制御すればよく、必ずしも超過取水防止ゲート21は全開でなくてもよい。
In the above embodiment, when the excess water intake prevention
また上記実施形態では、河川水Wの一部を導水路115を通じて水力発電所に送水する取水設備に設置された取水装置を示したが、取水装置の適用場所が水力発電所に送水する取水設備に限定されないことは言うまでもない。また本実施形態の取水設備では、沈砂池117を備えるが、沈砂池117を備えない取水設備に対しても本発明に係る取水装置を好適に使用することができる。
Further, in the above embodiment, the intake device installed in the intake facility that sends a part of the river water W to the hydroelectric power plant through the
図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更及び修正を容易に想定するであろう。従って、そのような変更及び修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。 Although preferred embodiments have been described with reference to the drawings, those skilled in the art will readily assume various changes and modifications within the obvious scope of this specification. Therefore, such changes and amendments are construed as being within the scope of the invention as defined by the claims.
1 取水装置
11 取水ゲート
13 ゲート本体
15 駆動装置
17 水位計
19 水位計
21 超過取水防止ゲート
23 ゲート本体
24 ゲート本体の下端
25 駆動装置
31 取水ゲート制御装置
41 超過取水防止ゲート制御装置
51 ゲート制御装置
101 河川
111 取水ダム(取水堰)
113 取水口
115 導水路
115a 開渠
115b 暗渠
117 沈砂池
119 除塵装置
W 河川水
1
113
Claims (6)
前記取水ゲートの上流側水位を検出する第1水位計と、
前記取水ゲートの下流に位置する水路の水位を検出する第2水位計と、
前記第1水位計及び第2水位計の出力に基づき前記取水ゲートの開度を制御する取水ゲート制御装置と、
前記第2水位計よりも下流の前記水路に設置された超過取水防止ゲートと、
前記第2水位計の出力に基づき前記超過取水防止ゲートの開度を制御する超過取水防止ゲート制御装置と、
を備え、
前記取水ゲート制御装置は、前記第2水位計が検出する水位が上限水路水位以下のときは前記取水ゲートの開度を調節し取水量を制御し、前記第2水位計が検出する水位が前記上限水路水位を超えると前記取水ゲートを全閉とし、
前記超過取水防止ゲート制御装置は、前記第2水位計が検出する水位が前記上限水路水位以下のときは前記超過取水防止ゲートを前記上限水路水位以上に開け、前記第2水位計が検出する水位が前記上限水路水位を超えると前記超過取水防止ゲートの開度を調節し取水量を制御することを特徴とする取水装置。 An intake gate that regulates the amount of river water taken in,
The first water level gauge that detects the water level on the upstream side of the intake gate,
A second water level gauge that detects the water level of the waterway located downstream of the intake gate, and
An intake gate control device that controls the opening degree of the intake gate based on the outputs of the first water level gauge and the second water level gauge.
An excess water intake prevention gate installed in the waterway downstream of the second water level gauge, and
An excess water intake prevention gate control device that controls the opening degree of the excess water intake prevention gate based on the output of the second water level gauge, and
Equipped with
When the water level detected by the second water level gauge is equal to or lower than the upper limit water level, the intake gate control device adjusts the opening degree of the intake gate to control the intake amount, and the water level detected by the second water level gauge is the water level. When the upper limit water level is exceeded, the intake gate is fully closed and
When the water level detected by the second water level gauge is equal to or lower than the upper limit water level, the excess intake prevention gate control device opens the excess intake prevention gate to the upper limit water level or higher, and the water level detected by the second water level gauge. The water intake device is characterized in that when the water level exceeds the upper limit water level, the opening degree of the excess water intake prevention gate is adjusted to control the water intake amount .
前記ゲート制御装置が、前記取水ゲート及び前記超過取水防止ゲートの開度を制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の取水装置。 A gate control device is provided in place of the intake gate control device and the excess water intake prevention gate control device.
The water intake device according to claim 1 or 2 , wherein the gate control device controls the opening degree of the water intake gate and the excess water intake prevention gate.
前記水路の開渠部分が河川に近接して設けられていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の取水装置。 The channel has an open culvert
The water intake device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the open ditch portion of the waterway is provided close to the river.
前記開渠部分が上流側、前記閉渠部分が下流側に位置し、
前記超過取水防止ゲートが前記開渠部分の下流側の末端に設置されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の取水装置。 The channel has an open and closed portion,
The open culvert portion is located on the upstream side, and the closed culvert portion is located on the downstream side.
The water intake device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the excess water intake prevention gate is installed at the downstream end of the open culvert portion.
前記上流側水位がダム水位であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の取水装置。 The waterway is a headrace that sends water to a hydroelectric power plant.
The water intake device according to any one of claims 1 to 5 , wherein the upstream water level is a dam water level.
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