JPH0610332A - 河川の流量の調整バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は清流の流れを整備することを目的と
する。 【構成】 本発明の河川の流量の調整バルブ（１）は、
河川を横切る空間的構造を備え、その基部（２）が川底
にジョイント（３）を中心に回動自在に支持されること
により、上流面（７）と下流面（６）が決定された弁体
（１）から構成されている。この弁体（１）は、河川の
上流側に向けられ、流れをせき止める傾斜限定位置また
は垂直に近い位置から部分的に開いた位置まで、必要な
流量に応じて開口部を変更することができる。 【効果】 上記構成により下流側の流量を変えることが
でき、しかも、流量係数を高いままに維持し、流量の縮
小断面、すなわち、バルブの下流端の最小濡れ断面を管
理しながら、バルブの下流側、すなわち、落差部の下流
側に、大量の逆流水を引き起こす跳水を発生させること
がない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、河川の流量、特に、落
差部や急流、一般的な傾斜部分の流量を調整するための
バルブ、更に具体的には、カヌー、カヤック、「ラフテ
ィング」（いかだ）などのスポーツができるように、清
流、すなわち、流水の整備をするためのバルブに関する
ものである。

【０００２】

【従来技術】現在、河川の流量を調整して、落差部を形
作ることができる幾つかの装置があることが知られてい
る。

【０００３】最もよく使用されているのは、基部をジョ
イントされており、流水をせきとめる位置から最小流量
の位置まで、下流側方向に開口部を作り、流量を変える
ことができるバルブである。

【０００４】また、互いの側面の１カ所でジョイントさ
れた２枚のプレートから構成され、屋根状の遮蔽部を構
成し、上流側のプレートが上述のように基部でジョイン
トされたバルブ装置があることも知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
タイプのバルブは、上記のスポーツに用いようとする場
合に幾つかの不都合がある。まず、その機能上、バルブ
の上部で発生する落差部に固有の極めて大きな乱流をバ
ルブのすぐ下流側に形成することが避けられない。この
結果、このタイプのバルブを用いて得られる流れにおい
て行われる清流スポーツは、極めて危険な流れの上を通
過することになり、場合によってはスポーツをすること
ができなくなることもあり得る。

【０００６】更に、流水によって派生する水圧及びバル
ブの下の大気圧を考慮すると、このバルブは、流水面に
おいて機能するためには、強力で頑丈な機構であること
が必要とされ、従って比較的高価な機構を必要とすると
いう問題がある。

【０００７】また後者の装置は、２枚のプレートが互い
にジョイントされているため、上流側プレートの勾配に
より、様々な位置を取ることができる。例えば、バルブ
が流水をせき止めるときには、２枚のプレートの上部の
角度は小さいが、上流側プレートの下流側方向の開口角
度を大きくすると、上部の角度は１８０度近くにまでな
り、バルブは完全に開く。

【０００８】この装置の場合には、極めて激しい跳水、
特に、下流側が低い場合でも、様々な流量に容易に調整
することができる。更に、２枚のプレートによって形作
られる角度によって流水が抑制され、バルブ位置の流量
係数が小さくなり、従って、水頭損失が大きくなるた
め、バルブの利用可能性は、大抵の場合、清流スポーツ
を目的とした河川の整備の一環としての、流量は不十分
だが、小さな流量の小さな落差部などに限定される。

【０００９】本発明は、上記のような不都合に対処する
ものである。本発明は、特に、下流側の流量を変えるこ
とができ、しかも、流量係数を高いままに維持し、流量
の縮小断面、すなわち、バルブの下流端の最小濡れ断面
を管理しながら、バルブの下流側、すなわち、落差部の
下流側に、大量の逆流水を引き起こす跳水を発生させな
いバルブ・システム、ないしは流量が小さい場合の最大
流量を改善するバルブ・システムを得ることを目的とし
ている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め本発明は下記の構成としたものである。河川の、特
に、傾斜部の流量を調整するためのこのバルブは、河川
を横切る空間的構造を備え、川底にジョイントされてい
るので、上流面と下流面が決定された弁体から構成さ
れ、この弁体は、河川の上流側に向けられ、流れをせき
止める傾斜限定位置から部分的に開いた位置まで、必要
な流量に応じて開口部を変更することができる。

【００１１】本発明は、主要構成である弁体がその基部
と下流面、すなわち、そのジョイント位置に、同弁体に
よって決定される面に対してほとんど垂直方向に位置づ
けられたスポイラを備えていることを特徴とする。

【００１２】更に、そのスポイラの突出端部は、上記の
面の上で、凹部を下流側に向けて、同弁体の自由端、特
に湾曲した端部に結合されている。この湾曲形状によ
り、更に大きな流速が必要な場合に、流量係数を改善
し、縮小断面を管理することができる。この申し分なく
管理された流水は、傾斜部の下の位置で「良質な」跳
水、すなわち、表面流が申し分なく下流側に方向付けら
れ、波立った跳水を発生させるには不可欠である。

【００１３】要するに、本発明は、河川の落差部の位置
に、現在までに知られている大半の装置のように下流側
に向けられた弁体からではなく、上流側に向けられた特
殊な形状の弁体から構成され、後述するように、特に、
その弁体の下流面の位置における流水を申し分なく管理
し、傾斜部の下側で、上流側への逆流水を引き起こさな
い波立った跳水を発生させ、更に、流量が小さい場合の
漏れ断面を完全に管理することができるバルブを備える
ことからなる。

【００１４】

【作用】本発明の特徴によると、弁体の自由端は下方に
湾曲している。こうすることにより、流水に対して作用
する弁体の抑制力を低下させ、流量係数を最適化し、最
高流量までの流水を安定させることができた。これは、
大抵の場合、小さな流量を特徴とする小さな落差部に対
する極めて重要な成果である。

【００１５】更に、このバルブは、下流側の跳水の品質
を改善するため、減勢池のすぐ上流側に取り付け、その
ジョイント軸の上流側に上流側サポートが設けられ、そ
のサポート位置で、同バルブの湾曲部分の端の平らな部
分が支えられ、場合によっては、流水によってバルブの
方、特に、導水路の土台まで運ばれてくる異物をせき止
めるため、上流堰が設けられる。

【００１６】

【実施例】本発明の実現方法及びそこから派生する長所
については、添付図を参照して、無限定の参考例として
後述する実施例により、より深く理解される。

【００１７】本発明による図１を参照すると、本発明の
特徴であるバルブ（１）は、例えば、落差部、早瀬など
の一般的な傾斜部で流量調整をすることを望む河川を横
切る空間的構造の弁体から構成されている。

【００１８】本発明によると、この構造弁体は、その下
流側基部（２）で、同様に流れ方向に対して横断方向に
向けて配置されたジョイント軸（３）を中心として回動
可能に支持される。

【００１９】本発明の基本的特徴によると、このバルブ
（１）は、上流側、すなわち、矢印で示された流れ方向
に逆らった向きに設けられる。更に、このバルブの自由
端は、上流側水位における最大低下状態の水位を考慮し
て、浮遊物や、カヌー、カヤックなどがバルブの上部に
浸入したりしないように下方に湾曲している（４）。こ
の湾曲部分（４）により、同バルブにかかる水圧を抑制
し、バルブ全体の表面からの水流の分離（剥離）を防止
することができる。このおかけで、流量係数は、０．４
９に近い値にまで最適化され、その結果、特に、小さな
落差部と小さな流量の最大流量を更に大きくすることが
できるようになる。

【００２０】本発明のもう一つの基本的な特徴による
と、ジョイント軸の近くのバルブの基部（２）は、同バ
ルブの下流面（６）に向けられたスポイラ（５）を備
え、結合部（８）を介して湾曲部（４）に結合されてい
る。この湾曲部（４）の凹部は下流側に向いている。こ
の特殊構造により、結合部（８）とスポイラ（５）から
なる部分において、バルブ基部の水流が高速になり、規
定縮小断面を維持することにより大きな流量を維持し、
バルブのあらゆる開口位置の流量係数を改善することが
できる。このおかけで、同バルブのすぐ下流側の表面流
が改善され、流量を問わず、カヌーやカヤックにとって
危険な上流への逆流が生じない良質な跳水を発生させる
ことができる。このように、このバルブは、水深の最小
流量でも、カヌーやカヤックの喫水に適していれば、カ
ヌイストが完璧に乗り越えることができる。

【００２１】更に、落差部の高低差、下流側水深及び希
望流量範囲などによりスポイラ（５）と結合部（湾曲
部）（８）の大きさを決定することができる。要する
に、スポイラがあるため、バルブの基部の縮小断面の位
置を完璧に管理し、特に、カヌーやカヤックを対象とし
た河川の整備、一般的にはバルブを乗り越えることがで
きる清流の整備にとってメリットの大きな下流側に方向
付けられた表面流をバルブの下流側につくり出すことが
できる。

【００２２】これらの様々な特徴は、このバルブが配置
された落差部などの一般的な傾斜部の下流側において、
カヌーやカヤックにとって都合のよい跳水を発生しやす
くし、水量が減少しても、下流側の流量を大きくするの
で、現在までに知られているバルブや、同等の他の装置
が同じ条件で実現することができる結果と比べると、著
しく優れている。

【００２３】更に、前記ジョイント軸（３）にはカム
（９）が設けられている。装置の側面外部フレーム（１
１）と連結されたシリンダ（１０）によって前記カム１
０を操作することにより、バルブ（１）を開閉操作する
ことができる。

【００２４】このような機構により、バルブの開口部を
次の２つの位置の間で作動させることができる。 −図１に細い線で表示された、流れをせき止めるための
一つ目の最大位置 −図１に太い線で表示された、河川の最大流量条件に対
応した最少位置 前記最少位置では、バルブ（１）は、湾曲した先端部
（４）の平らな部分（１２）を同バルブの土台（１４）
に設けられた支持台（１３）の上に下ろされて支えられ
る。このため、この最少位置では、シリンダ（１０）に
力が作用せず、バルブは、容易にこの最少位置に維持さ
れる。

【００２５】相関的に、最大位置の閉位置を含む各中間
位置では、上流側へのバルブの方向を考慮すると、バル
ブには常に、バルブの下に飲み込まれる水に起因する
「揚圧力」と言われる上向きの圧力がかかる。この圧力
によってバルブに加わる力はそれほど大きくはないの
で、シリンダ（１０）は、より小さな寸法にすることが
でき、従って、コストは安くなる。更に、バルブの下の
この揚圧力は弾性的な「クッション」を産み出し、中間
位置で開いたバルブの振動を効果的に抑制し、長手方向
の挙動を改善する。

【００２６】更に、土台（１４）における、ジョイント
軸（３）のすぐ上流側の位置には、ポンプ或いは同等の
重力式排出システムに接続され、河川の泥やその他の懸
濁物質及びバルブの下の堆積物を排出する沈泥除去配管
（１５）を備えている。バルブの下の掃流現象を避ける
ため、土台（１４）は、上流側に堰（１７）を設けて、
導水路の底部より高くすることができる。

【００２７】さらに、前記土台（１４）は、バルブのす
ぐ下流側に、バルブの特殊形状の結合部（８）及びスポ
イラ（５）の寸法によって形状が決定された減勢池（１
６）を備えている。この減勢池の存在により、カヌイス
トがバルブの部分を容易に乗り越えることができ、バル
ブの上部にまったく安全に到着することが可能な「良質
の」波立った跳水と下流側への表面流の発生をうながす
ことができる。

【００２８】図２には、河川に設置されたバルブ（１）
が図示されており、流水の方向は左から右方向へと矢印
で示され、Ｑの文字はバルブ上部の流量を示している。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、バルブの上流側の向き
と上流側への開口度を考慮すると、流量を問わず、バル
ブ上部の流れを申し分なく管理することができ、カヌー
やカヤックや、その他のスポーツ、特に、カヌイストが
バルブの上部を下流側に通過するときに都合がよい。ま
た、バルブの上部（４）の湾曲した特殊形状は、通過す
る流量を問わず、すなわち、バルブの開口位置を問わ
ず、大きな流量係数を維持することができる。この湾曲
形状は、更に、流水を同バルブの上部に密着させ、分離
も、動圧力による大きな乱流も発生させない。また、バ
ルブの固定された下流側ジョイントは、バルブの基部に
下流側縮小断面を確実に固定し、制御し、その結果、開
いたバルブの上部を流れにのって乗り越えるカヌイスト
が必要とする安全条件に即して跳水の品質を管理するこ
とができる。このバルブは、従って、清流に利用するこ
とに大きなメリットがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるバルブの断面図である。

【図２】 本発明に基づいて河川に設置されたバルブの
側面図である。

【符号の説明】

１ 弁体 ２ 基部 ３
ジョイント軸 ４ 自由端 ５ スポイラ ６
下流面 ７ 上流面 ８ 湾曲部（結合部） １２
平らな部分 １３ サポート １４ 土台 １
７ 堰

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 河川を横切る空間的構造を備え、その基
   部（２）が川底にジョイント軸（３）を中心に回動自在
   に支持されることにより、上流面（７）と下流面（６）
   が決定された弁体（１）から構成され、この弁体（１）
   は、河川の上流側に向けられ、流れをせき止める傾斜限
   定位置または垂直に近い位置から部分的に開いた位置ま
   で、必要な流量に応じて開口部を変更することができ、
   同弁体（１）が基部（２）と下流面（６）の位置で、同
   弁体の全体面に対してほぼ垂直な方向に位置づけられた
   スポイラ（５）を備えていることを特徴とする、河川の
   流量の調整バルブ（１）。
2. 【請求項２】 バルブの構成弁体（１）の自由端（４）
   が下方に湾曲していることを特徴とする、請求項１に記
   載のバルブ。
3. 【請求項３】 スポイラ（５）の突出した端部が、下流
   面（６）の上で、同弁体（１）の自由端（４）に結合さ
   れ、凹形の湾曲部（８）を形作っていることを特徴とす
   る、請求項１または２のいずれかに記載のバルブ。
4. 【請求項４】 バルブが土台（１４）に取り付けられ、
   この土台には、バルブのジョイント軸（３）の上流側に
   サポート（１３）が設けられ、同バルブの湾曲部（４）
   の端の平らな部分（１２）がこのサポートに支えられる
   ことを特徴とする、請求項２または３のいずれかに記載
   のバルブ。
5. 【請求項５】 土台（１４）におけるバルブの上流側の
   位置に堰（１７）が設けられており、河川に運ばれる異
   物をせき止めることを特徴とする、請求項４に記載のバ
   ルブ。