JPH0641938A - ゲート振動防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放流される水流によるゲートの自励振動の発
生を防止し、ゲート破壊を回避する。 【構成】 ゲート３の長手方向に沿って、河床１の基準
面８から沈下してなる凹溝７を設ける。 【効果】 放流される水流は、凹溝７によってゲート３
の下面５方向に変向され、当該下面５の直下に安定した
渦を形成する。また、流積を減少させることがなく、洪
水流下を阻害することもない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、堰構造体のゲート振動
防止装置に係り、特に河川等を横断し、その上流側と下
流側の水頭に段差を形成可能に設置した堰体と、河床等
に対して昇降可能に設置されて上流側から下流側へ水を
流下および遮断するためのゲートとからなる堰構造体の
ゲート振動防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】河川等を横断するごとく設置した堰体に
対してゲートを昇降させ、上流側から下流側へ水を流下
させ、または遮断することにより上流側の貯留水量、ま
たは下流側への放流水量を調節する堰構造体が知られて
いる。従来から、この種の堰構造体は、図８，図９に示
したような概略構造を有している。

【０００３】すなわち、図８は堰構造体の要部一例を説
明する概略側断面図であって、１は河川，湖沼（以下、
河川等という）の堰体部の水底（以下、河床という）、
２は堰体、２１は巻き上げ機などからなる開閉装置、２
２はローラ等からなる支承部、２３は巻き上げロープ、
３はゲート、３１は河床に当接して水流を遮断するゲー
トリップである。

【０００４】同図において、ゲート３はその最下降位置
ではゲートリップ３１が河床１と圧接し、両者の間で水
密構造を形成して上流側Ｕの水Ｗが下流側Ｄに移動する
のを阻止する。放流が必要となった場合には、開閉装置
２１を作動させて巻き上げロープ２３によりゲート３を
上昇させる。このとき、ゲート３は支承部２２を図示し
ない堰体２のガイド部に案内されて移動する。

【０００５】ゲート３を所定量上昇させると、そのゲー
トリップ３１と河床１との間に開いた小間隙から水が下
流側Ｄに放流される。図９は堰構造体の主ゲートの上方
に設置される非常用洪水吐（余水吐），所謂クレストゲ
ートの要部一例を説明する概略断面図であって、１’は
クレスト頂部、２’はクレストゲート堤体、２１’は巻
き上げ機などからなる開閉装置、２２’はローラ等から
なる支承部、２３’は巻き上げロープ、３’はゲート、
３１’はクレスト頂部１’に当接して水を遮断するゲー
トリップである。

【０００６】前記図９と同様に、このクレストゲート
も、そのゲート３’の上昇動作でゲート下部に設けたゲ
ートリップ３１’とクレスト頂部１’（図９の河床に相
当）との間に開いた小間隙から上流側Ｕの水Ｗが下流側
Ｄに放流される。図１０はゲートを所定量開放した場合
の水流の移動を説明する模式図であって、前記図８のゲ
ートについての説明であるが図９のクレストゲートのゲ
ート３’についても同様である。

【０００７】同図において、ゲート３を僅かに上昇さ
せ、河床１との間に狭い開口（すなわち、間隙）を設定
して水の放流を行わせる小開度放流時、ゲート３の下端
からの水の流れが不安定な状態になり、この水の流れと
ゲート３の撓みに伴う動きが連成して、ゲート３に自励
振動が発生する。この自励振動はゲートに繰返し荷重を
与え、最終的にはゲートを疲労破壊に導くという問題が
ある。

【０００８】図１１は上記の問題を解決するための従来
のゲート振動防止装置を説明する模式図であって、図１
１と同一符号は同一部分に対応し、６は突起物（シル）
である。突起物６は、ゲート３の直下の河床１上に、当
該ゲート３の全長にわたって設置される。

【０００９】この突起物６を設けたことにより、ゲート
３のゲートリップ３１と河床１との間の小間隙を通って
放流される水の流れは、図中Ｆで示したようにゲート３
の下面５方向に変向され、図示したごとき渦が形成され
て流れが安定化しゲート３の前記したような自励振動の
発生を低減するものである。なお、上記従来技術を開示
したものとしては、例えば実開昭５４−１１２３３３号
公報が知られている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来構成のゲート
振動防止装置においては、河床基準面８から上方に突出
する突起物６を設けるものであるために、河川の流下面
積すなわち河積を減少させ、流れによる損失の増大を招
いて上流側の水位上昇を引き起こし、また洪水流下を阻
害するという問題がある。

【００１１】本発明の目的は、上記従来技術の諸問題を
解消し、ゲートと河床の間の小間隙を通して下流側に放
流される水流の不安定に起因する当該ゲートの振動発生
を防止したゲート振動防止装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ゲートと河床との間の小間隙から放流さ
れる水をゲートの河床対向面方向に変向させて当該ゲー
トの河床対向面下に強制的に安定した渦を形成させてゲ
ートの振動を防止すると共に、河積を減少させることな
く、また、洪水流下を阻害することなく安定した放水を
行うようにしたものである。

【００１３】すなわち、本発明は、河床１を横断しその
上流側Ｕと下流側Ｄの水頭に段差を形成可能に設置した
堰体２と、河床１に対して昇降可能に設置され上流側Ｕ
から下流側Ｄへ水を流下および遮断するためのゲート３
とからなる堰構造体のゲート振動防止装置において、前
記ゲート３の河床対向部（ゲート下面）５の上流側下端
部にこの河床対向部５より河床１方向に突出したゲート
リップ３１を備え、前記ゲート３と対向する河床１に、
その上流側底端縁７１が前記ゲートリップ３１より上流
側に位置し、その下流側端縁７２が前記ゲート７の鉛直
投影領域内に位置すると共に、前記ゲート３の河床横断
方向幅と略々同じ長さをもって前記河床の基準面８から
沈下してなる凹溝７を設けたことを特徴とする。

【００１４】そして、前記凹溝７を前記河床横断方向か
ら見た鉛直断面が、前記ゲート３側を開放した台形また
は矩形，三角形の何れか、もしくはそれらを組合せた形
状、あるいは前記ゲート３側に凹となる曲線形状をもつ
ことを特徴とする。また、前記凹溝７を前記河床２と同
一の構成材で形成すると共に、前記ゲートリップ３１が
当る部分に鋼材からなる戸当りを埋設するか、前記凹溝
７の一部または全体を前記河床１を構成すべく埋設され
る鋼材で構成したことを特徴とする。

【００１５】

【作用】上記した本発明の構成により、ゲート３の河床
対向面５と河床１との間の小間隙を流通して上流側Ｕか
ら下流側Ｄに放流される水は、凹溝７によって当該ゲー
ト３の河床対向面５方向に変向されて安定した渦を形成
する。この安定して形成される渦により、放流水はゲー
ト３の下方を安定して流れ、ゲート３に自励振動が発生
するのを防止する。

【００１６】また、上記凹溝７を河床１の基準面８より
沈下した位置に設置したことにより、流積を減少させる
ことがなく、洪水流下を阻害することがない。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。図１は本発明によるゲート振動防止装置の
第１実施例の要部を説明する模式図であって、１は河
床、３はゲート、３１はゲートリップ、５はゲートの河
床対向面（ゲート下面）、５１はゲート下面の下流側端
縁、７は凹溝、７１は凹溝の上流側底端縁、７２は凹溝
の下流側端縁、７３は凹溝の底面、８は河床の基準面、
Ｗは水、Ｕは上流側、Ｄは下流側を示す。

【００１８】同図において、凹溝７は、ゲート３の下方
に位置する河床１の基準面８から下方に沈下した位置に
水流に沿う断面がゲート３方向に開放された台形底辺を
呈するごとく当該ゲート３と平行に、かつ当該ゲート３
の河床横断方向幅と略々同じ長さをもって設けられる。
ゲート３の下面すなわち河床対向面５の上流側下端部に
は、この河床対向面５より河床１方向に突出したゲート
リップ３１を有し、ゲート３の最下降位置すなわちゲー
ト３の閉止位置では上記ゲートリップ３１が凹溝７の底
面７３に当接して水密構造をなし、上流側Ｕから下流側
Ｄへの水の移動を阻止する。

【００１９】図２は図１のゲートを所定量上昇させて放
流を行うときの状態を説明する模式図であって、１００
は凹溝７の下流側傾斜面、図１と同一符号は同一部分に
対応する。同図において、凹溝７は、その水流に沿う断
面の上流側底端縁７１がゲートリップ３１よりも上流側
に位置し、その下流側端縁７２がゲート３の投影領域内
に位置するように形成される。そして、上記下流側端縁
７２とゲート３の下流側下端縁５１との間の間隔ａはａ
≧０、ゲートリップ３１と凹溝７の上流側底端縁７１と
の間の間隔ｂはｂ≧０に設定されている。

【００２０】このような構成において、上流側Ｕからの
水Ｗは矢印Ｆ₁ →Ｆ₂ →Ｆ₃ のように、凹溝７の底面７
３に沿って流出し、凹溝７の下流側傾斜面１００でゲー
ト３の河床対向面５方向に変向され、当該河床対向面５
との間に渦が形成される。ゲートリップ３１の下方を流
れる水は凹溝７の上流側断面形状により下向きにスムー
ズに流下し、凹溝７の下流側には水位を低下させるよう
な構造物が存在しないので、ゲート３の下面には安定し
た渦が形成されるため、ゲート３が振動を起こすことは
ない。

【００２１】また、本実施例によれば、放流水の流積を
低減することがなく、流れの損失も小さく、洪水の流下
を妨げることもない。凹溝７の下流側端部の形状は図示
したものに限らず、例えば直立形状、あるいは上流側に
反り壁をもつオーバーハング形状等、水流をゲート下面
に変向できる形状であればどのような形状でもよい。

【００２２】図３は本発明によるゲート振動防止装置の
第２実施例の要部を説明する模式図であって、２００は
凹溝７の下流側傾斜面であり、前記実施例と異なる点
は、凹溝７の断面形状を略々三角形としたことにある。
すなわち、本実施例においては、凹溝７を、その上流側
底端部７１が河床１の位置にあってゲート３のゲートリ
ップ３１よりも上流側に位置し、下流側端部７２がゲー
ト３の投影領域内に位置する三角形の形状とされ、ゲー
トリップ３１が対向する凹溝７の底面７３が上流側に傾
斜し、ゲート３の下面５の下流側端縁５１と凹溝７の下
流側端縁７２の間隔ａはａ≧０に設定されている。

【００２３】この実施例においても、上流側Ｕからの水
Ｗは矢印Ｆ₁ →Ｆ₂ →Ｆ₃ のように、凹溝７の底面７３
に沿って流出し、該凹溝７の下流側傾斜面２００でゲー
ト３の下面５方向に変向され、凹溝７とゲート３の下面
５との間に安定した渦が形成される。ゲートリップ３１
の下方を流れる水は凹溝７の上流側断面形状により下向
きにスムーズに流下し、凹溝７の下流側には水位を低下
させるような構造物が存在しないので、ゲート３の下面
には安定した渦が形成されるため、ゲート３が振動を起
こすことはない。

【００２４】また、本実施例によっても、放流水の流積
を低減することがなく、流れの損失が小さく、洪水の流
下を妨げることもない。図４は本発明によるゲート振動
防止装置の第３実施例の要部を説明する模式図であっ
て、３００は凹溝７の段部壁面、４００は凹溝７の下流
側壁面で、前記各実施例と異なる点は、凹溝７の下流側
の形状を多段の階段形状としたことにある。

【００２５】すなわち、凹溝７の下流側端部７２は、凹
溝７の底面７３との間に段部７４を有し、ゲート３の下
面５に対する水流の変向機構を２段階としたものであ
る。そして、本実施例においては、凹溝７を、その上流
側底端部７１がゲート３のゲートリップ３１よりも上流
側に位置し、下流側端部７２がゲート３の投影領域内に
位置する形状とされている。

【００２６】そして、上記下流側端縁７２とゲート３の
下流側下端縁５１との間の間隔ａはａ≧０、ゲートリッ
プ３１と凹溝７の上流側底端縁７１との間の間隔ｂはｂ
≧０に設定されている。この実施例においても同様に、
上流側Ｕからの水Ｗは矢印Ｆ₁ →Ｆ₂ →Ｆ₃ のように、
凹溝７の底面７３に沿って流出し、該凹溝７の段部壁面
３００と下流側壁面４００とでゲート３の下面５方向に
２段階で変向され、凹溝７とゲート３の下面５との間に
安定した強力な渦が形成される。

【００２７】ゲートリップ３１の下方を流れる水は凹溝
７の上流側断面形状により下向きにスムーズに流下し、
ゲート３の下面には安定した渦が形成されるため、ゲー
ト３が振動を起こすことはない。また、本実施例によっ
ても、放流水の流積を低減することがなく、流れの損失
が小さく、洪水の流下を妨げることもない。

【００２８】したがって、本実施例によっても、ゲート
３の自励振動を抑制し、ゲート破壊をもたらすようなこ
とはない。図５は本発明によるゲート振動防止装置の第
４実施例の要部を説明する模式図であって、５００は凹
溝７の下流側曲面で、前記各実施例と異なる点は、凹溝
７の断面形状を部分円形または部分楕円形の何れか、ま
たはそれらを組合せた形状としたことにある。同図は部
分楕円形としたものを示す。なお、同図では凹溝７の底
面７３の断面形状を曲線状として示しているが、ゲート
リップ３１が接する底面７３の一部または底面７３の全
部を直線状（すなわち、平面）としてもよい。

【００２９】凹溝７の上流側底端部７１は、ゲート３の
ゲートリップ３１よりも上流側で河床１の位置にあっ
て、下流側端部７２がゲート３の投影領域内に位置し、
ゲート３の下面５の下流側端縁５１と凹溝７の下流側端
縁７２の間隔ａはａ≧０に設定されている。この実施例
においても、上流側Ｕからの水Ｗは矢印Ｆ₁ →Ｆ₂ →Ｆ
₃ のように、凹溝７の底面７３に沿って流出し、該凹溝
７の下流側曲面５００でゲート３の下面５方向に変向さ
れ、凹溝７とゲート３の下面５との間に安定した強力な
渦が形成される。

【００３０】ゲートリップ３１の下方を流れる水は凹溝
７の上流側断面形状により下向きにスムーズに流下し、
凹溝７の下流側には水位を低下させるような構造物が存
在しないので、ゲート３の下面には安定した渦が形成さ
れるため、ゲート３が振動を起こすことはない。また、
本実施例によっても、放流水の流積を低減することがな
く、流れの損失も生ぜず、洪水の流下を妨げることもな
い。

【００３１】図６は本発明によるゲート振動防止装置の
要部構造例を示す拡大断面図であって、３はゲート、３
１はゲートリップ、３１１は硬質ゴム板、３１２は硬質
ゴム板の固定手段（６角ボルト・ナット等）４１は戸当
り金物、７は凹溝、７１は上流側底端縁、７２は下流側
端縁、７３は底面である。同図は前記図１で説明した第
１実施例に相当する凹溝に好適な構造であり、河床に設
置する凹溝７を河床構造と同一の構成材（セメントコン
クリート）で形成し、前記ゲートリップ３１の当接部分
に鋼材からなる戸当り４を埋設して構成したものであ
る。

【００３２】上記戸当り金物４１はステンレススチール
（ＳＵＳ）等からなる鋼材で、流水方向の幅は、図示し
たものに限るものではなく、例えば凹溝７の底面７３の
全面に亘るものとしてもよい。図７は本発明によるゲー
ト振動防止装置の主要部構造の他の例を示す拡大断面図
であって、４３は凹溝戸当り形成部、図６と同一符号は
同一部分に対応する。

【００３３】同図も前記図１で説明した第１実施例に相
当する凹溝に好適な構造の一例で、ステンレススチール
（ＳＵＳ）等からなる鋼材で形成するのが望ましい。上
記の主要部構造は、前記第１実施例を除く各実施例の形
状をもつ凹溝にも適用できることは勿論である。以上の
要部構造例は、主に前記図８に示した堰構造体に適用す
るものとして説明したが、本発明は前記図９に示した所
謂クレストゲートに適用できるものであることは言うま
でもない。この場合は、上記の実施例における河床１を
クレストゲートのクレスト頂部１’と読み代える。

【００３４】なお、凹溝の形状は上記で説明した各実施
例の構成に限るものではなく、前記各実施例で説明した
各形状を組合せた形状とすることが可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
河川等に設置される堰構造体を構成するゲートの河床対
向面と当該河川等の河床との間の小間隙を通して上流側
から下流側に放流される水流による当該ゲートの自励振
動の発生を防止して、当該ゲートの破壊を効果的に阻止
することができ、また、流積を減少させることがなく、
洪水流下を阻害することのない優れた機能のゲート振動
防止装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるゲート振動防止装置の第１実施例
の要部を説明する模式図である。

【図２】図１に示した本発明によるゲート振動防止装置
の第１実施例においてゲートを所定量上昇させて水の放
流を行うときの状態を説明する模式図である。

【図３】本発明によるゲート振動防止装置の第２実施例
の要部を説明する模式図である。

【図４】本発明によるゲート振動防止装置の第３実施例
の要部を説明する模式図である。

【図５】本発明によるゲート振動防止装置の第４実施例
の要部を説明する模式図である。

【図６】本発明によるゲート防振装置の要部構造例を模
式的に説明する拡大断面図である。

【図７】本発明によるゲート防振装置の要部構造の他の
例を模式的に説明する拡大断面図である。

【図８】堰構造体の要部一例を説明する概略側断面図で
ある。

【図９】堰構造体の主ゲートの上方に設置される非常用
洪水吐（余水吐），所謂クレストゲートの要部一例を説
明する概略断面図である。

【図１０】ゲートを所定量開放した場合の水流の移動を
説明する模式図であって、前記図８のゲートについての
説明図である。

【図１１】従来のゲート振動防止装置を説明する模式図
である。

【符号の説明】

１ 河川等の河床 ２ 堰体 ３ ゲート ３１ ゲートリップ ５ ゲートの河床対向面（ゲート下面） ５１ ゲート下面の下流側端縁 ７ 凹溝 ７１ 上流側底端縁 ７２ 下流側端縁 ７３ 凹溝の底面 ８ 河床の基準面 １００ 凹溝の下流側傾斜面 ２００ 凹溝の下流側傾斜面 ３００ 凹溝の段部壁面 ４００ 凹溝の下流側壁面 ５００ 凹溝の下流側曲面 Ｗ 水 Ｕ 上流側 Ｄ 下流側

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 河床を横断しその上流側と下流側の水頭
   に段差を形成可能に設置した堰体と、前記河床に対して
   昇降可能に設置され前記上流側から前記下流側へ水を流
   下および遮断するためのゲートとからなる堰構造体のゲ
   ート振動防止装置において、 前記ゲートの河床対向面の上流側下端部に、この河床対
   向面より前記河床方向に突出したゲートリップを備え、 前記ゲートと対向する河床に、その上流側底端縁が前記
   ゲートリップより上流側に位置し、その下流側端縁が前
   記ゲートの鉛直投影領域内に位置すると共に、前記ゲー
   トの河床横断方向幅と略々同じ長さをもって前記河床の
   基準面から沈下してなる凹溝を設けたことを特徴とする
   ゲート振動防止装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記凹溝を前記河床
   横断方向から見た鉛直断面が、前記ゲート側を開放した
   台形または矩形，三角形の何れか、もしくはそれらを組
   合せた形状をもつことを特徴とするゲート振動防止装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記凹溝を前記河床
   横断方向から見た鉛直断面の少なくとも一部が、前記ゲ
   ート側に凹となる曲線形状をもつことを特徴とするゲー
   ト振動防止装置。
4. 【請求項４】 請求項１，２，３において、前記凹溝を
   前記河床と同一の構成材で形成すると共に、前記ゲート
   リップと当接する部分に鋼材からなる戸当りを埋設して
   なることを特徴とするゲート振動防止装置。
5. 【請求項５】 請求項１，２，３において、前記凹溝の
   一部または全体を前記河床を構成すべく埋設される鋼材
   で構成したことを特徴とするゲート振動防止装置。