JP7206916B2 - 越流量調整装置および越流量調整方法 - Google Patents

Description

この発明は、ダムの越流量を調整する越流量調整装置および越流量調整方法に関する。

従来、日本の河川においては、川の途中において水を堰き止めるダムが存在する。ダムによって目的は様々であるが、多くのダムにおいては発電機が稼働している。このようなダムにおいて、大量の降雨があった場合などに、ダムから発電で使用しきれない水は、そのまま放流していたので、ダムで堰き止めていた水があふれ出して、ダムから下流へ水が流れる、いわゆる越流が発生する。

関連する技術として、具体的には、従来、たとえば、上流に位置する発電機側から調整池ダムに流入する水の量と該調整池ダムに貯留された水を取水ゲートを介して下流側に放流する水の量とを調整し、調整池ダムの水位を制御する調整池ダム水位制御システムに関する技術がある（たとえば、下記特許文献１を参照。）。

また、関連する技術として、具体的には、従来、たとえば、貯水水位が上側閾値水位よりも高い場合に、水位低下制御ステップを実行して貯水施設に貯水された水の水位を低下させ、この水位を低下目標水位となるようにする。また、貯水水位が下側閾値水位よりも低い場合に、水位上昇制御ステップを実行して貯水施設に貯水された水の水位を上昇させ、この水位を上昇目標水位となるようにする貯水施設における放流手段から河川への放流量の調節方法に関する技術がある（たとえば、下記特許文献２を参照。）。

特開２０１２－８２６４６号公報 特開２０１６－７５０３９号公報

しかしながら、越流が発生した後、雨が上がると、河川に出ていた水が無くなりダムから下流への水が無くなっている状況が発生する。下流にある河川は、減水時の河川水位変動が大きくなっていた。河川水位の大幅な変動、特に減水による水位の低下は、魚が取り残されるなど、下流の河川に大きな影響を与えてしまい、漁協関係者など、河川使用者からの抗議などの様々な問題を引き起こしてしまう。

この問題を回避するために、人によって流量監視により、人による監視・制御をおこなう必要があり、そのための監視・制御に多くの時間と手間を要していた。また、人手による流用制御は、その判断が難しく、状況によっては、必ずしも想定していた結果にならずに、上述の問題が発生する場合がある。

また、関連する技術にあっては、ダム越流時の水位調整ではなく、また、ダム越流にともなう、下流にある河川の減水時の水位変動を抑制するものでもない。また、導水路の水位に基づいて調整するものでもない。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、ダムの越流の発生により、その後に生じるダムの下流における水位変動の抑制を図ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる越流量調整装置は、越流しているダムの水位を検出するダム水位検出部と、前記ダム水位検出部によって検出された水位の判定をおこなうダム水位判定部と、前記ダムの水位を一定に保つように制御する減水運転をおこなう減水運転制御部と、取水口から発電機への導水路の水位を検出する導水路水位検出部と、前記導水路水位検出部によって検出された水位の判定をおこなう導水路水位判定部と、前記取水口のゲートの開閉を制御する取水口ゲート開閉制御部と、を備え、前記ダム水位判定部によって判定された結果、前記ダム水位検出部によって検出された水位が、所定の水位になっている場合に、前記減水運転制御部が、前記減水運転を開始し、前記導水路水位判定部によって判定された結果、前記導水路水位検出部によって検出された水位と、前記発電機の最大出力時の使用水量の水位と、の間に所定の隙がある場合に、前記取水口ゲート開閉制御部が、前記ゲートを所定量だけ開く処理をおこなうことを特徴とする。

また、この発明にかかる越流量調整装置は、上記の発明において、時間を計時する計時部を備え、前記導水路水位検出部が、前記計時部による計時に基づいて、前記減水運転を開始してから所定時間が経過した後、前記水位の検出をおこなうことを特徴とする。

また、この発明にかかる越流量調整装置は、上記の発明において、前記取水口ゲート開閉制御部による前記処理を、前記ダムの越流がなくなるまで繰り返しおこなうことを特徴とする。

また、この発明にかかる越流量調整装置は、上記の発明において、時間を計時する計時部を備え、前記導水路水位検出部が、前記計時部による計時に基づいて、前記処理をおこなってから所定時間が経過した後、前記水位の検出をおこなうことを特徴とする。

また、この発明にかかる越流量調整方法は、ダムの越流後、当該ダムの水位が、所定の水位になった場合に、当該ダムの水位を一定に保つように制御する減水運転を開始し、その後、取水口から発電機への導水路の水位において、当該発電機の最大出力時の使用水量の水位に対する所定の隙を検出した場合に、当該取水口のゲートを所定量だけ開く処理をおこなうことを特徴とする。

また、この発明にかかる越流量調整方法は、上記の発明において、前記導水路の水位における前記所定の隙の検出は、前記減水運転を開始してから所定時間が経過した後におこなうことを特徴とする。

また、この発明にかかる越流量調整方法は、上記の発明において、前記導水路の水位において前記所定の隙を検出した場合に、前記処理を、前記ダムの越流がなくなるまで繰り返しおこなうことを特徴とする。

また、この発明にかかる越流量調整方法は、上記の発明において、前記導水路の水位における前記所定の隙の検出は、前記処理をおこなってから所定時間が経過した後におこなうことを特徴とする。

この発明にかかる越流量調整装置および越流量調整方法によれば、ダムの越流の発生により、その後に生じるダムの下流における水位変動の抑制を図ることができるという効果を奏する。

この発明にかかる実施の形態の越流量調整装置および越流量調整方法における、ダムの状態の一例を模式的に示す説明図（その１）である。 この発明にかかる実施の形態の越流量調整装置および越流量調整方法における、ダムの状態の一例を模式的に示す説明図（その２）である。 この発明にかかる実施の形態の越流量調整装置のハードウエア構成の一例を示すブロック図である。 この発明にかかる実施の形態の越流量調整装置の機能的構成の一例を示すブロック図である。 水位調整データベース（ＤＢ）の内容の一例を示す説明図である。 導水路の断面の一例を示す説明図である。 減水運転の水位の一例を示す説明図である。 時間と流量の関係を示すグラフである。 この発明にかかる実施の形態の越流量調整方法の処理の手順の一例を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる越流量調整装置および越流量調整方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（ダムの状態について）
図１および図２は、この発明にかかる実施の形態の越流量調整装置および越流量調整方法における、ダムの状態の一例を模式的に示す説明図である。図１は、通常運転時のダムの状態を示しており、図２は、降雨などによって出水した状態を示している。

図１および図２において、ダム１００は、ダム堤体１０１と、導水路１０２と、発電機１０３と、放水路１０４と、を備えている。ダム堤体１０１によって、川の水が堰き止められることによって、ダム堤体１０１の上流（図１におけるダム堤体１０１の左側）には、貯水池１１１が形成されている。また、ダム堤体１０１の下流（図１におけるダム堤体１０１の右側）の符号１１２は、ダム堤体１０１の下流側の川を示している。

図１に示すように、通常運転時は、貯水池１１１の水位は、ダム堤体１０１の高さを越えることはなく、越流は発生していない。貯水池１１１の水を発電機１０３へ導く導水路１０２では、発電機１０３の最大出力時の使用水量を確保している。そして、発電機１０３は、その水でタービンを回転させて発電し、その後、その水を放水路１０４を介して下流１１２へ放流する。

これに対して、大雨などにより、川の水量が増加し、発電機の最大出力時の使用水量を確保しても、なお余る水量が発生した場合に、図２に示すように、ダム堤体１０１により堰き止めていた水があふれ出し、出水により、ダム堤体１０１からの越流が発生する。

図２において、符号２０１は、ダム堤体１０１から越流している水の流量、すなわち、越流量を示している。このようにして、ダム堤体１０１から下流の川１１２へ水が流れて行っており、一時的に、下流の川１１２の水位が上昇する。その後、雨が上がると、ダム堤体１０１より下流の川１１２へ流れ出ていた水が無くなって、下流の川１１２における減水が発生してしまうことになる。この減水を抑制すべく、越流量調整装置を用いて越流量の調整をおこなう。

（越流量調整装置のハードウエア構成）
つぎに、この発明にかかる実施の形態の越流量調整装置の構成について説明する。図３は、この発明にかかる実施の形態の越流量調整装置のハードウエア構成の一例を示すブロック図である。

図３において、自動で越流量の調整をおこなう越流量調整装置を実現するコンピュータは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３０１と、メモリ３０２と、各種センサ３０３と、入力装置３０４と、表示装置３０５と、インタフェース３０６と、を備えている。コンピュータが備える各部３０１～３０６は、バス３００によってそれぞれ接続されている。

ＣＰＵ３０１は、コンピュータの全体の制御をつかさどる。メモリ３０２は、ブートプログラムなどのプログラムや各種のデータベースを構成するデータなどを記憶している。また、メモリ３０２は、ＣＰＵ３０１のワークエリアとして使用される。メモリ３０２は、たとえば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）およびＨＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ）などによって実現することができる。

各種センサ３０３は、ダム水位や導水路水位を検出するためのセンサである。具体的には、水位計、監視カメラおよびその監視カメラの映像の分析装置、その他、水位を検出できる機能を備えている装置であれば、それらの装置であってもよい。また、各種センサ３０３は、インタフェース３０６を介して、コンピュータに接続されていてもよい。

入力装置３０４は、越流量調整装置の各種操作指示をおこなうほか、各種データの入力をおこなう。入力装置３０４は、各種スイッチやボタンのほか、キーボード、ポインティングデバイス、タッチパネルであってもよい。また、表示装置３０５は、ダム水位や導水路の水位に関する情報を表示するディスプレイなどである。

インタフェース３０６は、電話回線やインターネットなどのネットワークに接続され、コンピュータの内部と外部装置との情報通信をつかさどる。インタフェース３０６は、取水口ゲートの開閉駆動装置や、他のダムの制御装置と接続され、減水運転などの制御信号の送受信をおこなうようにしてもよい。

（越流量調整装置の機能的構成）
図４は、この発明にかかる実施の形態の越流量調整装置の機能的構成の一例を示すブロック図である。図４において、越流量調整装置は、ダム水位検出部４０１と、ダム水位判定部４０２と、減水運転制御部４０３と、導水路水位検出部４０４と、導水路水位判定部４０５と、取水口ゲート開閉制御部４０６と、計時部４０７と、を備える構成となっている。さらに、越流量調整装置が越流量調整をおこなう際に用いる各種データを記憶する水位調整データベース（ＤＢ）５００を備える。水位調整ＤＢ５００の内容は、後述する図５において詳細に説明する。

ダム水位検出部４０１は、ダムの水位を検出する。ダム水位検出部４０１の機能は、たとえば、図３に示した各種センサ３０３によって実現することができる。ダム水位検出部４０１によるダムの水位の検出は、たとえば、リアルタイムでおこなってもよく、また、所定時間ごとの水位を検出するようにしてもよい。

ダム水位判定部４０２は、ダム水位検出部４０１によって検出された水位の判定をおこなう。ダム水位判定部４０２の機能は、たとえば、ＣＰＵ３０１、メモリ３０２などによって実現することができる。ダム水位判定部４０２による水位の判定は、水位調整ＤＢ５００に記憶されているデータに基づいておこなう。ダム水位判定部４０２による水位の判定は、具体的には、たとえば、越流水位になっているか（越流が発生しているか、あるいは、発生していた越流が終了したか）という判定と、当該水位が、減水運転開始水位になっているかという判定と、を含む。

減水運転制御部４０３は、減水運転をおこなう制御部である。減水運転制御部４０３の機能は、たとえば、ＣＰＵ３０１、メモリ３０２、インタフェース３０６などによって実現することができる。減水運転制御部４０３は、ダム水位判定部４０２によって判定された結果、ダム水位検出部４０１によって検出された水位が、水位調整ＤＢ５００に記憶されているデータにかかる所定の水位（「減水運転開始水位」）になっている場合に、減水運転を開始する。

減水運転は、ダム１００の水位を一定に保つように制御する運転である。具体的には、たとえば、上流の別のダムの流水量を調整したり、後述する取水口ゲート６０１の開閉を制御したりして、ダムの水位を一定に保つように制御する。それによって、出水によりダム堤体１０１から越流している越流量２０１を一定にすることができる。

導水路水位検出部４０４は、取水口から発電機へ続く導水路１０２内の水位を検出する。導水路水位検出部４０４の機能は、たとえば、図３に示した各種センサ３０３によって実現することができる。導水路水位検出部４０４による導水路１０２内の水位の検出は、たとえば、リアルタイムでおこなってもよく、また、所定時間ごとの水位を検出するようにしてもよい。

導水路水位判定部４０５は、導水路水位検出部４０４によって検出された水位の判定をおこなう。導水路水位判定部４０５の機能は、たとえば、ＣＰＵ３０１、メモリ３０２などによって実現することができる。導水路水位判定部４０５による水位の判定は、水位調整ＤＢ５００に記憶されているデータに基づいておこなう。導水路水位判定部４０５による水位の判定は、具体的には、たとえば、導水路１０２内の水位が、発電機の最大出力時の使用水量の水位と比較してどのくらい下がっているか、下がることで発生する隙がどのくらいになっているか、あるいは、発生した隙量が、水位調整ＤＢ５００に記憶されているデータにかかる隙量（「導水路水位の隙量」）に達しているかという判定などを含む。

ここで、所定の隙とは、発電機の最大出力時の使用水量の水位に対して、水位が下がって、下がった分にかかる隙（量）６０４である。所定の隙の詳細については、後述する図６において説明する。

取水口ゲート開閉制御部４０６は、導水路１０２へ水を取り込む取水口に設けられた取水口ゲート６０１の開閉を制御する。取水口ゲート開閉制御部４０６の機能は、たとえば、ＣＰＵ３０１、メモリ３０２、インタフェース３０６などによって実現することができる。取水口ゲート開閉制御部４０６は、具体的には、たとえば、図示を省略する取水口ゲート６０１の開閉駆動装置に対して、開閉駆動信号を送信することによって、取水口ゲート６０１の開閉を制御する。

そして、取水口ゲート開閉制御部４０６は、導水路水位判定部４０５によって判定された結果、導水路水位検出部４０４によって検出された水位と、発電機１０３の最大出力時の使用水量の水位と、の間に所定の隙がある場合に、ゲートを所定量だけ開く処理をおこなう。ここで、ゲートを開く所定量は、水位調整ＤＢ５００に記憶されているデータにかかる開量（「取水口ゲート開量」）に基づいて決められる。

計時部４０７は、時間を計時する。計時部４０７は、たとえば、ＣＰＵ３０１、メモリ３０２によってその機能を実現することができる。具体的には、ＣＰＵ３０１には、時間を計時する機能を備えており、その機能を利用するようしてもよく、また、図示は省略するが、別途、時刻を計時する時計を備えていてもよい。

そして、導水路水位検出部４０４は、計時部４０７による計時に基づいて、減水運転を開始してから所定時間が経過した後に、取水口から発電機への導水路の水位を検出するようにしてもよい。

取水口ゲート開閉制御部４０６は、導水路水位判定部４０５によって判定された結果、導水路水位検出部４０４によって検出された水位と、発電機の最大出力時の使用水量の水位と、の間に所定の隙がある場合に、ゲートを所定量だけ開く処理を、ダムの越流がなくなるまで繰り返しおこなうようにしてもよい。

その際、導水路水位検出部４０４は、計時部４０７による計時に基づいて、前回のゲートを所定量だけ開く処理をおこなってから所定時間が経過した後に、導水路１０２内の水位を検出するようにしてもよい。この所定時間は、水位調整ＤＢ５００に記憶されているデータにかかる検出待ち時間であってもよい。

（水位調整データベース（ＤＢ）の内容）
図５は、水位調整データベース（ＤＢ）の内容の一例を示す説明図である。図５において、水位調整データベース（ＤＢ）５００には、減水運転開始水位に関するデータと、導水路水位の隙量に関するデータと、取水口ゲート開量に関するデータと、検出待ち時間に関するデータなどが記憶されている。

減水運転開始水位に関するデータは、減水運転制御部４０３が、減水運転を開始する水位に関するデータである。この水位は、具体的には、たとえば、ダム堤体１０１の頂点位置からの距離（高さ）であってもよく、その他の基準位置（たとえば貯水池の底部など）からの距離（高さ）であってもよい。

ダム水位判定部４０２は、減水運転開始水位に関するデータに基づいて、ダム水位検出部４０１によって検出された水位の判定をおこなう。その結果、減水運転制御部４０３は、ダム水位検出部４０１によって検出された水位が、所定の水位、すなわち、減水運転開始水位に関するデータにかかる水位（○○ｃｍ）になっている場合に、減水運転を開始する。

導水路水位の隙量に関するデータは、導水路水位検出部４０４によって検出された水位と、発電機の最大出力時の使用水量の水位との差分の量に関するデータである。この隙量は、具体的には、たとえば、導水路水位検出部４０４によって検出された水位と、発電機の最大出力時の使用水量の水位との距離であってよく、その他の量の差分（たとえば流量の差分など）であってもよい。

導水路水位判定部４０５は、導水路水位の隙量に関するデータに基づいて、導水路水位検出部４０４によって検出された水位の判定をおこなう。その結果、取水口ゲート開閉制御部４０６は、導水路水位検出部４０４によって検出された水位と、発電機の最大出力時の使用水量の水位と、の間に所定の隙、すなわち、導水路水位の隙量に関するデータにかかる隙量（○○ｃｍ）がある場合に、取水口ゲートを所定量だけ開く処理をおこなう。

取水口ゲート開閉制御部４０６が、この処理を繰り返しおこなう場合に、導水路水位の隙量は、毎回同じであってもよく、また、処理をおこなう回ごとに、導水路水位の隙量を変えるようにしてもよい。その場合には、１回目、２回目、３回目、・・・とそれぞれ異なる隙量を記憶しておいてもよい。具体的には、たとえば、回数を重ねるごとに、隙量を減らすようにしてもよく、また、その反対に隙量を増やすようにしてもよい。

取水口ゲート開量に関するデータは、取水口ゲート開閉制御部４０６が開く処理をおこなう取水口ゲートの開量に関するデータである。この開量は、具体的には、取水口ゲートが開く距離（幅）である。取水口ゲート開閉制御部４０６は、この取水口ゲート開量に関するデータ（○○ｃｍ）に基づいて、取水口ゲートを開く処理をおこなう。

取水口ゲート開閉制御部４０６が、この処理を繰り返しおこなう場合に、取水口ゲート開量は、毎回同じであってもよく、また、処理をおこなう回ごとに、取水口ゲート開量を変えるようにしてもよい。その場合には、１回目、２回目、３回目、・・・とそれぞれ異なる開量を記憶しておいてもよい。具体的には、たとえば、回数を重ねるごとに、開量を減らすようにしてもよく、また、その反対に開量を増やすようにしてもよい。

検出待ち時間に関するデータは、導水路水位検出部４０４が、減水運転を開始してから所定時間（○○時間○○分）が経過した後に、取水口から発電機への導水路水位の検出を開始する時間に関するデータである（１回目）。また、繰り返し処理をおこなう際に、前回のゲートを所定量だけ開く処理をおこなってから所定時間が経過した後に、取水口から発電機への導水路の水位の検出を開始する時間に関するデータである（２回目以降）。

導水路水位検出部４０４が、この処理を繰り返しおこなう場合に、検出待ち時間は、毎回同じであってもよく、また、処理をおこなう回ごとに、検出待ち時間を変えるようにしてもよい。その場合には、１回目、２回目、３回目、・・・とそれぞれ異なる検出待ち時間を記憶しておいてもよい。具体的には、たとえば、回数を重ねるごとに、検出待ち時間を減らすようにしてもよく、また、その反対に検出待ち時間を増やすようにしてもよい。

これらのデータは、複数のパターン（パターン１～パターンＮ）を設けておいてもよい。複数のパターンを設けておいて、季節や過去数日の雨量、今後の天気予想、他のダムの状態、その他の状況に応じて、最適なパターンを選択するようにしてもよい。

（導水路水位の内容）
図６は、導水路の断面の一例を示す説明図である。図６は、導水路１０２の断面の概要を示しており、導水路内部６００は、取水口ゲート６０１によって、水量が調整され、その水量調整にともなって、導水路内部６００の水位が変位する。導水路内部６００において、符号６０２は、発電機１０３の最大出力時の使用水量の水位（最大水位）を示しており、符号６０３は、導水路水位検出部４０４によって検出された水位（減水水位）を示している。図６においては、減水水位６０３は、減水運転によって、導水路内部６００の水位が下がった状態を示している。

そして、最大水位６０２と減水水位６０３との水位の差分６０４が、導水路水位の隙量を示している。この水位の差分６０４は、減水運転をおこなっていることにより、最大水位よりも水量が減少したことによって発生する。水位の差分６０４が発生することによって、発電機１０３の出力もその分だけ低下する。これは、発電機１０３の出力を一時的に低下させてでも、越流による下流への影響を考慮することを優先させるためである。

（ダム水位の内容）
図７は、減水運転の水位の一例を示す説明図である。図７において、符号７０１～７０５は、それぞれダム水位を示している。水位７０１は、減水運転開始水位を示している。越流している状態で、ダム水位がこの水位７０１になると、減水運転制御部４０３は、減水運転を開始する。

減水運転が開始されると、ダム水位は、水位７０１の状態で維持される。したがって、原則として、ダム水位に変化は生じない。つぎに、所定時間（具体的には、たとえば６時間）経過後、減水運転が引き続きおこなわれている状態で、１回目のゲートの開処理がおこなわれると、それにともなって、ダム水位が急激に低下して、水位７０２まで下がる。その後、ダム水位は、水位７０２の状態で維持される。

なお、ダム水位の低下は、導水路内部６００の水位の差分６０４と対応している。すなわち、取水口ゲート６０１の開処理によって、減水水位６０３が上昇し、最大水位６０２になったことにともなって、水位の差分（隙量）６０４の分だけ越流量が減少して、ダム水位が低下したものである。

その後、さらに所定時間経過後、減水運転が引き続きおこなわれている状態で、２回目のゲートの開処理がおこなわれると、それにともなって、ダム水位が低下し、ダム水位は、水位７０２から水位７０３まで下がり、その後、ダム水位は、水位７０３の状態で維持される。さらに、減水運転が引き続きおこなわれている状態で、３回目のゲートの開処理がおこなわれると、それにともなって、ダム水位が低下し、ダム水位は、水位７０３から水位７０４まで下がり、その後、ダム水位は、水位７０４の状態で維持される。

このように、減水運転を継続したまま、所定時間ごとに、取水口ゲート６０１の開処理を繰り返すことによって、段階的にダム水位を低下させることができる。そして、ダム水位を段階的に低下させることを繰り返しおこなうことで、最終的には、越流終了水位７０５まで低下させる。そして、越流終了水位７０５まで低下した時点で、減水運転を終了する。

（越流量調整の成果）
図８は、時間と流量の関係を示すグラフである。図８のグラフにおいて、縦軸は流量（ｔ）を示しており、横軸は時間（ｈ）を示している。曲線グラフ８０１は、越流が発生しても、減水運転をしなかった場合の越流した流量（越流量）の時間的な変化を示している。曲線グラフ８０１からもわかるように、越流が発生した場合は、その後、時間の経過とともに徐々に越流量が減少し、図８のグラフの例では、約６０時間経過後に、越流が終了している。

一方、折れ線グラフ８０２は、越流が発生した後、減水運転をおこない、さらに、取水口ゲートの開処理を繰り返しおこなった場合の越流量の時間的な変化を示している。折れ線グラフ８０２において、符号Ａは、１回目の取水口ゲート６０１を開く処理（ゲート開処理）をおこなった時点を示している。この時点Ａまでは越流量は一定であったが、この時点Ａにおいて、急激に越流量が減少している。減少した結果、曲線グラフ８０１と同じ越流量となっている。その後は、符号Ｂの時点まで、約６時間に渡り、越流量は一定である。符号Ｂは、２回目のゲート開処理をおこなった時点を示している。

同様に、符号Ｃは３回目、符号Ｄは４回目、符号Ｄは５回目の、それぞれのゲート開処理をおこなった時点を示している。このように、段階的に越流量を減少させるようにするため、下流側においては、越流が終了した後に急激に水位が低下することを防止することができる。

（越流量調整装置および越流量調整方法の処理の手順）
つぎに、この発明にかかる実施の形態の越流量調整方法の処理の手順について説明する。図９は、この発明にかかる実施の形態の越流量調整方法の処理の手順の一例を示すフローチャートである。

図９のフローチャートにおいて、まずはじめに、ダム水位を検出し、ダムが越流しているか否かを判定する（ステップＳ９０１）。ここで、ダムが越流していなければ（ステップＳ９０１：Ｎｏ）、何もせずに、一連の処理を終了する。一方、ダムが越流している場合（ステップＳ９０１：Ｙｅｓ）は、ダム水位を検出し、必要に応じて導水路１０２の水位も検出し、ダム水位が減水運転開始水位となっているか否かを判定する（ステップＳ９０２）。

ここで、ダム水位が減水運転開始水位となっていない場合（ステップＳ９０２：Ｎｏ）は、ステップＳ９０１へ戻る。一方、ダム水位が減水運転開始水位となっている場合（ステップＳ９０２：Ｙｅｓ）は、減水運転を開始する（ステップＳ９０３）。

その後、所定時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ９０４）。そして、所定時間が経過するのを待って（ステップＳ９０４：Ｎｏ）、所定時間が経過した場合（ステップＳ９０４：Ｙｅｓ）は、つぎに、導水路１０２の水位を検出し、導水路１０２の水位に所定の隙があるか否かを判定する（ステップＳ９０５）。

ここで、導水路１０２の水位に所定の隙がない場合（ステップＳ９０５：Ｎｏ）は、発生するのを待って、所定量の隙が発生した場合（ステップＳ９０５：Ｙｅｓ）は、取水口ゲート６０１を所定量だけ開く（ステップＳ９０６）。上述したように、減水運転中に、取水口ゲート６０１を開けば、ダムの水位が下がる。

そこで、ダム水位を検出し、ダム越流が停止したか否かを判定する（ステップＳ９０７）。ここで、未だ、ダム越流が停止していない場合（ステップＳ９０７：Ｎｏ）は、ステップＳ９０４へ戻り、再び、所定時間が経過するのを待つ。これらのステップＳ９０４～Ｓ９０７を繰り返し実行する。

一方、ダム越流が停止した場合（ステップＳ９０７：Ｙｅｓ）は、減水運転を終了し（ステップＳ９０８）、その後、一連の処理を終了する。

以上説明したように、この発明にかかる実施の形態の越流量調整装置および越流量調整方法は、越流しているダム１００の水位を検出するダム水位検出部４０１と、ダム水位検出部４０１によって検出された水位の判定をおこなうダム水位判定部４０２と、ダム１００の水位を一定に保つように制御する減水運転をおこなう減水運転制御部４０３と、取水口から発電機１０３への導水路１０２の水位を検出する導水路水位検出部４０４と、導水路水位検出部４０４によって検出された水位の判定をおこなう導水路水位判定部４０５と、取水口ゲート６０１の開閉を制御する取水口ゲート開閉制御部４０６と、を備えている。

そして、ダム水位判定部４０２によって判定された結果、ダム水位検出部４０４によって検出された水位が、所定の水位になっている場合に、減水運転制御部４０３が、減水運転を開始し、導水路水位判定部４０５によって判定された結果、導水路水位検出部４０４によって検出された水位と、発電機１０３の最大出力時の使用水量の水位と、の間に所定の隙（量）６０４がある場合に、取水口ゲート開閉制御部４０６が、取水口ゲート６０１を所定量だけ開く処理をおこなう。

これにより、ダム越流が起こった場合に、ダム水位を一定にするために減水方向に運用（減水運転）が始まったことをきっかけに、越流が停止する所定量（たとえば数ｔ）前に開始して、数ｔずつ減水していくシステムを構築することができる。その際の制御や、監視を安易にするために自動で制御することができる。ダム水位と導水路水位を確認し、所定時間ごとに、ダム水位を設定水位にするための導水路に隙があるかを確認し、隙がある場合に、ダム取水口ゲートを開ける作業を、ダム越流が停止するまで繰り返しおこなうので、下流にある河川の減水時の河川水位変動を小さくすることができ、このことから、ダムの越流の発生により、その後に生じるダムの下流における水位変動の抑制を図ることができる。

また、この発明にかかる実施の形態の越流量調整装置および越流量調整方法は、時間を計時する計時部４０７を備え、導水路水位検出部４０４は、計時部４０７による計時に基づいて、減水運転を開始してから所定時間が経過した後、あるいは、取水口ゲート開閉制御部４０６による処理をおこなってから所定時間が経過した後、水位の検出をおこなうので、計時時間を調整することによって、より適切な越流量の調整ができ、河川水位変動をより小さくすることができる。

また、この発明にかかる実施の形態の越流量調整装置および越流量調整方法は、取水口ゲート開閉制御部４０６による処理を、ダム越流がなくなるまで繰り返しおこなうことによって、より細やかな越流量の調整ができ、下流にある河川の減水時の河川水位変動をより小さくすることができる。

以上のように、この発明にかかる越流量調整装置および越流量調整方法は、ダムの越流量を調整する越流量調整装置および越流量調整方法に有用であり、特に、ダムの越流の発生により、その後に生じるダムの下流における水位変動を抑制する越流量調整装置および越流量調整方法に適している。

１００ ダム
１０１ ダム堤体
１０２ 導水路
１０３ 発電機
１０４ 放水路
１１１ 貯水池（ダム堤体の上流）
１１２ 川（ダム堤体の下流）
２０１ 越流量
４０１ ダム水位検出部
４０２ ダム水位判定部
４０３ 減水運転制御部
４０４ 導水路水位検出部
４０５ 導水路水位判定部
４０６ 取水口ゲート開閉制御部
４０７ 計時部
５００ 水位調整データベース（ＤＢ）
６００ 導水路内部
６０１ 取水口ゲート
６０２、６０３ 導水路水位
６０４ 隙（量）
７０１～７０５ ダム水位

Claims (8)

1. ダムの水位を検出するダム水位検出部と、
   前記ダム水位検出部によって検出された水位の判定をおこなうダム水位判定部と、
   前記ダムの水位を一定に保つように制御する減水運転をおこなう減水運転制御部と、
   取水口から発電機への導水路の水位を検出する導水路水位検出部と、
   前記導水路水位検出部によって検出された水位の判定をおこなう導水路水位判定部と、
   前記取水口のゲートの開閉を制御する取水口ゲート開閉制御部と、
   を備え、
   前記ダム水位判定部によって判定された結果、前記ダム水位検出部によって検出された水位が、前記ダムの越流後、所定の水位になっている場合に、前記減水運転制御部が、前記減水運転を開始し、
   前記導水路水位判定部によって判定された結果、前記導水路水位検出部によって検出された水位と、前記発電機の最大出力時の使用水量の水位と、の間に所定の隙がある場合に、前記取水口ゲート開閉制御部が、前記ゲートを所定量だけ開く処理をおこなうことを特徴とする越流量調整装置。
2. 時間を計時する計時部を備え、
   前記導水路水位検出部は、前記計時部による計時に基づいて、前記減水運転を開始してから所定時間が経過した後、前記水位の検出をおこなうことを特徴とする請求項１に記載の越流量調整装置。
3. 前記取水口ゲート開閉制御部による前記処理を、前記ダムの越流がなくなるまで繰り返しおこなうことを特徴とする請求項１または２に記載の越流量調整装置。
4. 時間を計時する計時部を備え、
   前記導水路水位検出部は、前記計時部による計時に基づいて、前記処理をおこなってから所定時間が経過した後、前記水位の検出をおこなうことを特徴とする請求項３に記載の
   越流量調整装置。
5. ダムの越流後、当該ダムの水位が、所定の水位になった場合に、当該ダムの水位を一定に保つように制御する減水運転を開始し、
   その後、取水口から発電機への導水路の水位において、当該発電機の最大出力時の使用水量の水位に対する所定の隙を検出した場合に、当該取水口のゲートを所定量だけ開く処理をおこなうことを特徴とする越流量調整方法。
6. 前記導水路の水位における前記所定の隙の検出は、前記減水運転を開始してから所定時間が経過した後におこなうことを特徴とする請求項５に記載の越流量調整方法。
7. 前記導水路の水位において前記所定の隙を検出した場合に、前記処理を、前記ダムの越流がなくなるまで繰り返しおこなうことを特徴とする請求項５または６に記載の越流量調整方法。
8. 前記導水路の水位における前記所定の隙の検出は、前記処理をおこなってから所定時間が経過した後におこなうことを特徴とする請求項７に記載の越流量調整方法。
   

Images