JPS5911127B2 - 河口堰の水位制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、河口堰のゲート自動制御装置における埴土流
側の水位制御方式に関する。

河口堰ゲート自動制御装置は、層下流側水位（以下外水
位と称す）の潮位の変化、特に満潮時に外水位が埴土流
側水位（以下内水位と称す）より上昇した場合に、塩水
が遡上するのを防止し（埴土流の水の制水に影響を与え
ないようにするのに必要）、かつ、洪水時の治水機能を
備える構成になつている。

したがつて、平常時の定水位制御、干満制御、特に満潮
時の潮位が内水位より高５ くなつたときの全閉制御お
よび洪水時の定放流制御と全開制御等の制御モードがあ
る。このうち塩水の埴土流への遡上を防止しつつ内水の
排除を行なうのが干満制御であり、上流河川に多量の降
雨があつたとき、できるだけ内水位を低下させるの１０
が洪水制御である。ところで、従来干満制御は、外水位
と内水位との差が所定の水位差以下となつたときに、ゲ
ートを閉じ、所定の水位差以上となつたときに、規定開
度までゲートを開き、内水排除を行なうように１５制御
している。

すなわち、内水位≧外水位十αのとき調節または制水ゲ
ートを開、内水位＜外水位十αのとき調節または制水ゲ
ートを閉とするように制御している（ただし、αは塩水
遡上防止のための水位差である。）。そしてゲート開制
御の場２０合、下流域に対する影響を考慮した放流制限
を設け、ゲートを数センチメートル〜十数センチメート
ルに区切り、ある時間々’隔をおいて放流量を次第に増
大するのが、通常の方法である。このようにすると、内
水位は外水位によつて、２５第１図に示すように変化す
るが（第１図のａは内水位、ｂは外水位、Ｘはゲート閉
操作点、Ｙはゲート開操作点、ＴＰは基準水位（測定基
準水位）、Ｌは流入量が小さい区間、Ｍは堰流入量が大
きい区間）、もし、ここで埴土流の河川流域で短時間３
０に多量の降雨があると、堰流入量が急激に増加するた
め、内水位が急上昇し、埴土訛流域に対する影響を防ぐ
ために定められた制限水位を越えることになる。

これを防止するため、放流量を増加させると、層下流に
対する放流制限量を越え、人工ｘ 洪水等の危険な状態
を招くばかりでなく、内水位に振動を生じたり、制御系
がハンチングしたりする。ウ１− また、潮位予測、堰流入量予測計算を行なつているゲー
ト自動制御装置では、予測が的中しなかつた場合に、こ
のように放流が追いつかない場合がある。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、堰
内水の放流動作を効率よく行なわせ、かつ、塩水が堰内
に遡上することがない河口堰の水位制御方式を提供する
ことにある。

本発明の特徴は、外水位が管理上から定まる堰内設定水
位（Ｈｓ）からあらかじめ設定された堰内外水位差設定
値（β）を差し引いた値（基準水位（ＴＰ））よりも低
いときは堰内水位を堰内設定水位（Ｈｓ）に保つように
定水位制御を行い、堰外水位が前記基準水位以上になつ
たときは堰外水位（ＨＯ）と前記βとの和を（ＨＯ＋β
）を目標水位として堰内外水位差がβ以上となるように
堰外水位追従制御を行い、更に堰外水位の上昇などによ
つて堰外水位差がβ以上に保てなくなつたときはゲート
を全閉するように制御した点にある。

以下本発明を第２図、第３図に示した実施例および第４
図を用いて詳細に説明する。第２図は本発明の一実施例
を示す河口堰ゲート自動制御装置のプロツク図で、第３
図は本発明になる水位制御方式を説明するための第２図
のステツプ計算部の詳細プロツク図である。

第２図において、内水位ａおよび外水位ｂは、それぞれ
水位計１，２で計測し、その計測データＨｉ，ＨＯをス
テツプ計算部３に入力する。ステツプ計算部３は、第３
図に示すように、定水位設定回路（定水位制御モード）
３ａ、制御水位計算回路（外水位追従制御モード）３ｂ
、制御モード切替器３ｃ、ステツブ計算回路３ｄおよび
制御モード切替回路３ｅより構成されていて、定水位制
御モードの場合は、オペレータが設定した定水位制御の
堰内設定水位Ｈｓを定水位設定回路３ａで読みとり、そ
れを２進数に交換後、制御モード切替器３ｃを経て、ス
テツブ計算回路３ｄに入力し、通常の定水位制御を行な
うっ外水位追従制御モードの場合は、制御水位計算回路
３ｂで、あらかじめ設定された内外水位差設定値β（通
常５〜１０ｍ）と、外水位計２での計測データＨＯから
、追従制御の制御水位Ｈｉｓを次式により計算する。経
て、ステツプ計算回路３ｄに入力し、その出力により堰
外水位追従制御を行なう。

制御モード切替器３ｃの切替えは、内外水位計測データ
Ｈｉ，ＨＯ、上流河川よりの流入量Ｑ１、堰流入量Ｑ′
ｉ等の水理条件を入力とする制御モード切替回路３ｅの
指令により自動的に行なうか、または、オペレータの指
定ＭによＯ手動により行なう。ステツプ計算回路３ｄは
、ＨｉおよびＨｓまたはＨｉｓを入力とし、例えば堰外
水位追従制御中でＨｉｓが与えられている場合は、次式
によりステツプｉを計算する。ここに、△Ｈ：１ステツ
プの水位偏差 ただし、ｌステツブ水位偏差ΔＨは、定水位制御で使用
する値より大きくし、Ｈｉｓと田に差が生じたとき、早
くＨｉｓに戻すようにする。

ステツプ計算回路３ｄの出力１は、目標放流量計算部４
に入力し、目標放流量ＱＯ（＝Ｋｉ２，Ｋは常数）を計
算し、その出力ＱＯを各制水ゲートの目標開度と開度配
分を計算するゲート開度配分計算部５に入力する。そし
て第２図に示すように、ゲート開度配分計算部５の出力
Ａｌ，Ａ２・・・・・・・・・ Ａｎにより、例えば出
力Ａｎにおいては、ｎ号ゲート制御装置６−ｎを操作し
、ｎ号ゲートJヨ黷獅■J度配分量に応じて開閉し、その
開度をｎ号ゲート開度計８−ｎにて計測し、その開度信
号Ａｎをゲート開度配分計算部５に帰還し、閉ループ制
御を行なう。ここで潮位にほぼ等しい堰外水位（ＨＯ）
が干潮から満潮に向つて変化する部分につき本実施例の
動作を説明する。堰外水位（ＨＯ）が堰内設定水位（Ｈ
ｓ）（通常、この値は堰の管理水位に設定する。

）と内外水位差設定値（β）との差（基準水位）よりも
小さい場合、すなわちの範囲では堰外水の逆流の心配は
無いので、堰内設定水位（Ｈｓ）を目標値として堰内水
位の定水位制御を行う。

このときのステツプｉは堰内水位（Ｈｌ）とＨｓ及び（
２）式よりステツプに対する目標放流量ＱＯが計算され
、このＱＯに実際の放流量が等しくなるように各ゲート
が開閉制御される。

この間は、第４図の区間Ｚに相当する。次に堰外水位が
上昇し ＨＯ二Ｈｓ−β ゜゜゜゜゜゛゜゛゜゜゜
゛゜゜゜（５）となることを制御モード切替回路３ｅ（
第３図）で検知すると制御モード切替器３ｃを調整して
、制御の目標水位を定水位制御時の堰内設定水位（Ｈｓ
）から堰外水位追従制御の目標水位（（１）式のＨｉｓ
）に切替える。

更に堰外水位（ＨＯ）が上昇すると制御の目標水位（Ｈ
ｉｓ）も上昇するため、この時点まで堰内水水位（Ｈｌ
）がほぼ一定と考えればゲートは閉方向に制御され流入
量Ｑｉ′と放流量Ｑ♂のバランスがくずれ（ＱＯ′〉Ｑ
ｄの関係となる。

）堰内水位は上昇する。その後、堰内水位ＨｉがＨＯ＋
，β以上となつた点で流入量Ｑｉ′と放流量Ｑｄがバラ
ンスするようにステツブｉによりゲートの開閉制御を行
う。この間は、第４図の区間Ｄに相当する。なお、堰上
流からの流入量Ｑｉが少なく、満潮時の外水位ＨＯの上
昇に対して、内水位Ｈｉが追従できなくなり、βなる水
位差を保つことができなくなると、第３図の制御モード
切替回路３ｅで、Ｈｉ＜ＨＯ＋β ・・・
・・・・・・・・・・・・（６）なることを検出し、信
号Ｃｒをゲート開度配分計算部５に入力し、計算部５よ
り全制水ゲートおよび調節ゲート（図示省略）を全閉さ
せる全閉信号を出すようにする。そして各ゲートを各ゲ
ートの開度信号が零となるまで、閉方向に制御する。上
記した本発明の実施例によれば、各制水ゲートを水位偏
差によりステツプ状に開閉するので、急激な放流をする
ことなく、堰上流側の水の排除ができる。第４図は本発
明の実施例による場合の堰外水位と堰内水位との層係線
図で、堰外水位が干満によりａのように変つた場合に、
堰内水位はｂ′のようになり、従来例（第１図参照）の
場合より好ましい内水位の制御ができることがわかる。
ただし、Ａ，Ｃ，Ｄは本発明の実施例による追従制御区
間、Ｂ，Ｅはゲート全閉制御区間（従来と同様）、Ｚは
定水位制御区間、ＴＰは河口堰の水位測定の基準水位で
ある。第５図は本発明の実施例による場合の制御結果記
録の一例で、第５図で、ａは堰内水位、ｂ′は堰外水位
、ｄは堰からの総合放流量、ｅは堰への流入量を示す曲
線である。Ａ，Ｃの区間は、本発明の実施例により各制
水ゲートをステツプ状に開閉制御している区間で、βな
る水位差とそのときのステツプに相当する水位偏差をも
つて、外水位に対し、内水位が正しく追従していること
がわかる。また、流入量が増加しても、従来方式の場合
に見られる内水位の上昇は認められない。

そして第５図Ｅ点は、Ｈｉ＞ＨＯ＋βの関係を満足しな
くなつた点で、この点からは第３図の制御モード切替回
路３ｅからの信号Ｃｒによつて、全ゲートの全閉制御を
行ない、塩水の遡上を防止している。従つてＥ点から、
外水位が下降し、Ｈｉ＞ＨＯ＋βの関係を満足するＦ点
に達するまでのＢ区間においては、堰放流量は零になつ
ている。そしてＦ点に達すると、Ｈ１〉ＨＯ＋βの関係
を満足していることを、制御モード切替回路３ｅが検出
して、再び各制水ゲートの開閉制御を行ない、Ｃ区間に
示してあるように内水位と外水位との差がβになるよう
に制御される。従つて本発明の実施例によれば、堰内水
の排除は、急激な放流をすることなく、常に効率よく行
なうので、堰上流の降雨量が多い場合でも、下流域に人
工洪水を起すことがなく、また、満潮時の塩水の遡上は
防止される。なお、第２図、第３図の実施例においては
、河口堰において、内水の排除が潮位変化によつて影響
を受けるのを防止する場合について説明したが、河川堰
、取水堰の場合でも、外水位が潮位によつて変化する場
合は、本発明の適用が可能であり、効果は同一である。
以上説明したように、本発明によれば、堰内水の放流動
作が効率よく行なわれ、がつ、塩水の遡上が防止できる
という顕著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の河口堰ゲート自動制御装置を用いた場合
の干潮制御における堰外水位と堰内水位の関係を示す線
図、第２図は本発明の河口堰ゲート自動制御装置の一実
施例を示すプロツク図、第３図は第２図のステツプ計算
部の一実施例を示す詳細プロツク図、第４図は本発明に
よる干満制御の場合の堰外水位と堰内水位の関係を示す
線図、第５図は本発明を用いた場合の制御結果記録の一
例を示す線図である。 符号の説明、１，２・・・・・・水位計、３・・・・・
・ステツブ計算部、３ａ・・・・・・定水位設定回路（
定水位制御モード）、３ｂ・・・・・・制御水位計算回
路（外水位追従制御モード）、３ｃ・・・・・・制御モ
ード切替器、３ｄ・・・・・・ステツプ計算回路、３ｅ
・・・・・・制御モード切替回路、４・・・・・・目標
放流量計算部、５・・・・・・ゲート開度配分計算部、
６−１〜６ｎｎ・・・・・・ゲート制御装置、７一１〜
７一ｎ・・・・・・ゲート、８−１〜８一ｎ・・・・・
・ゲート開度計。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 河口堰の堰内外水位を計測してゲート制御をおこな
   うものにおいて、前記計測された堰外水位（Ｈｏ）があ
   らかじめ定められた基準水位（Ｈｓ−β）よりも低い場
   合は前記堰内水位（Ｈｉ）を堰内設定水位（Ｈｓ）を目
   標水位として定水位制御し、前記堰外水位（Ｈｏ）が基
   準水位（Ｈｓ−β）以上の場合は堰内目標水位として堰
   内外水位差を堰内外水位差設定値β以上に保ちつつ堰内
   水位（Ｈｉ）を堰外水位追従制御し、前記堰外水位（Ｈ
   ｏ）と前記堰内外水位差設定値βとの和が前記堰内水位
   （Ｈｉ）よりも大きくなつたときはゲートを全閉制御す
   るようにしたことを特徴とする河口堰の水位制御方式。