(57)【要約】【課題】従来の可撓性膜製堰の問題点を解決し、堰内圧を低圧にする場合などでもＶノッチの発生を防ぎ、堰高の制御を容易にするとともに、軽量で安価な施工が可能である、などの従来の可撓性膜製堰の利点も併せもつ起伏堰を提供する。【解決手段】起立および倒伏する非可撓性堰と、流体の送入により起立し排出により倒伏する可撓性膜製堰とを有し、該非可撓性堰と該可撓性膜製堰とが水路を横断する方向に接合されていることを特徴とする複合起伏堰。特に、水路横断方向の中央部に非可撓性堰が設けられ、水路の両側壁側に可撓性膜製堰が設けられていることを特徴とする複合起伏堰が好ましい。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
起立および倒伏する非可撓性堰と、流体の送入により起立し排出により倒伏する可撓性膜製堰とを有し、該非可撓性堰と該可撓性膜製堰とが水路を横断する方向に接合されていることを特徴とする複合起伏堰。
【請求項２】
水路横断方向の中央部に非可撓性堰が設けられ、水路の両側壁側に可撓性膜製堰が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の複合起伏堰。
【請求項３】
非可撓性堰の起伏が、該非可撓性堰に下流側から当接する袋体の膨張、収縮により行われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の複合起伏堰。
【請求項４】
袋体と可撓性膜製堰間の各々の内部の流体が、互いに移動可能なように、該袋体と該可撓性膜製堰とを連結し、該袋体と該可撓性膜製堰の起伏を制御することを特徴とする請求項３に記載の複合起伏堰。
【請求項５】
可撓性膜製堰の起伏と非可撓性堰の起伏とが、同調されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の複合起伏堰。
【請求項６】
非可撓性堰が、鋼製堰であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の複合起伏堰。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、河川などの水路を開閉するべく設置される起伏堰に関する。より具体的には、起立および倒伏可能な非可撓性堰と、空気などの流体の送入により起立し流体の排出により倒伏する可撓性膜製堰とを、水路を横断する方向に接合したことを特徴とする複合起伏堰に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、用水の取水などのため、水路を開閉するべく設置される起伏堰として、鋼製堰のような非可撓性堰や可撓性材料を用いた可撓性膜製堰などが知られている。可撓性膜製堰は、ゴム引布などの可撓性膜製の包被からなり、水路を横断する方向に取り付けた堰体であって、堰体の内部に、空気などの流体を送入して膨張起立させ、流体を排出して収縮倒伏させるものである。可撓性膜製堰は、鋼製堰と比べて、軽量であることや、設置のための施工費が安いことなどの利点が知られている。また、鋼製堰のような非可撓性堰の設置のためには、扉体を起伏させる構造上、水路の断面形状を矩形にしなければならないが、可撓性膜製堰ではその必要がなく、通常の河川など、その側壁が勾配を持ち、断面形状が台形の水路であっても、そのまま設置できるという利点もある。
可撓性膜製堰の堰高の制御は堰内圧の変動により行われるが、堰高を下げるため堰内圧を低圧にした場合、堰の形状は水圧などの影響を受けて大きく変動する。特に、堰内圧を低下させるために内部の流体を排出している途中などで、堰の頂部の一部がＶ字状に変形する座屈現象、いわゆるＶノッチが発生することがある。Ｖノッチが発生すると、堰高が部分的に低下するため、堰高の制御が困難となり、さらに、Ｖノッチ発生箇所の下流側水路の底面を局所的に洗掘して、水路形状を変えるなどの問題が生じる。
Ｖノッチ発生箇所を制御するため、可撓性膜製堰内に可撓性膜製の仕切壁を設けて堰内を複数の独立した室に区切り、それぞれの室に独立した注排気管を設けて、各室毎に注排気を調節する方法も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、この方法によっても堰内圧が低下した場合はＶノッチの発生を充分に防ぐことができず、また各室毎の注排気は、その制御が困難であるとの問題があった。
【０００３】
【特許文献】
特公平３−６８１６４号公報（第１頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、このような従来の可撓性膜製堰の問題点を解決するものであり、堰内圧を低圧にする場合などでも、Ｖノッチの発生を防ぎ、堰高の制御を容易にするとともに、軽量で安価な施工が可能であるなどの従来の可撓性膜製堰の利点も併せ持つ起伏堰を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討した結果、可撓性膜製堰と、起立および倒伏が可能な非可撓性堰とを接合することにより、上記の課題が達成できることを見出し、この発明を完成した。
この発明は、起立および倒伏する非可撓性堰と、流体の送入により起立し排出により倒伏する可撓性膜製堰とを有し、該非可撓性堰と該可撓性膜製堰とが水路を横断する方向に接合されていることを特徴とする複合起伏堰である。
【０００６】
この発明において、１つの複合起伏堰が有する非可撓性堰および可撓性膜製堰の数（スパン数）は特に制限されない。例えば、１スパンの非可撓性堰および１スパンの可撓性膜製堰を接合した複合起伏堰でもよく、また、非可撓性堰および可撓性膜製堰の一方が、もしくは双方が複数スパンからなる複合起伏堰でもよい。
例えば、非可撓性堰が複数スパンからなるものであってもよい。非可撓性堰を複数スパンとした場合には、非可撓性堰各スパンの重量を軽減できるので搬送や設置が容易になる。
また、可撓性膜製堰１スパンあたりの水路横断方向の長さが大きくなると、堰内圧を低圧にしたときなどは可撓性膜製堰の形状が大きく変動し、堰高の制御が困難になる場合がある。従って、水路幅が大きい場合は、可撓性膜製堰の数を複数にして可撓性膜製堰１スパンあたりの水路横断方向の長さが長くなりすぎないようにすることが好ましい。
【０００７】
なお、水路の側壁に接する部分に非可撓性堰を用いる場合は、その構造上、該側壁は水路底面に対し垂直である必要があるが、可撓性膜製堰を用いる場合はその必要がなく、側壁が垂直線に対し大きな勾配を有する場合でも設置可能である。また、水路を横断する中央部に非可撓性堰が設けられていることにより正確な堰高制御が容易になる。従って、通常の形状や幅の水路の場合には、水路横断方向の中央部に非可撓性堰が設けられており、水路の両側壁側に可撓性膜製堰が設けられている複合起伏堰が好ましい。
【０００８】
非可撓性堰と可撓性膜製堰の接合としては、水密性を保持し、接合部からの漏水を抑制するため、機械的な直接接合が望ましい。たとえば、可撓性膜固定用金具（金属板）や可撓性膜固定用ボルトなどを用い、可撓性膜の端部を、鋼製堰を構成する鋼製扉体の端部に機械的に固定する方法などが行われる。
【０００９】
この発明において、可撓性膜製堰を構成する可撓性膜としては、通常、ナイロンやポリエステルなどの有機繊維の織布にゴムを被覆してなるゴム引布が用いられる。強度を高めるためには、該ゴム引布を２層以上積層することが好ましい。また、ゴム引布の強度をさらに高めるために、ナイロンやポリエステルなどの代わりにアラミド繊維を用いたゴム引布も提案されている（特開平１０−２１９６６１号公報）が、この発明においてもアラミド繊維を用いることができる。
該可撓性膜製堰は、水路を横断する方向に取り付けられ、その水路横断方向の端部は、水路側壁または非可撓性堰の端部に接合されている。またその下端部（底部）は、水路底部に接合されている。非可撓性堰との接合の場合と同様に、水路側壁や水路底部への接合も、水密性を保持し、接合部からの漏水を抑制するため、機械的な直接接合が好ましい。従って、可撓性膜固定用金具（金属板）や可撓性膜固定用ボルトなどを用いて機械的に固定する方法などが行われる。
【００１０】
可撓性膜製堰は、上記のような可撓性膜からなる包被の内部に、流体を送入して膨張起立させ、流体を排出して収縮倒伏させる。該流体としては通常空気が用いられるが、水などの他の流体を用いることも可能である。
【００１１】
この発明において、非可撓性堰とは、非可撓性の扉体および該扉体を補強する横桁、縦桁を有するものなどを言う。扉体は、水圧力を受ける部分、すなわち止水板である。非可撓性堰としては、鋼製堰や、木や非可撓性樹脂を主体とした材料からなる堰が例示されるが、特に、鋼製堰が好ましく用いられる。ここで鋼製とは、扉体、横桁、縦桁などの製作に鋼鉄が用いられているとの意味であり、他の材料が併用または他の材料が主体である場合も含まれる。例えば、木や非可撓性の樹脂を主体とし、鋼鉄により補強された堰も、鋼製堰に含まれる。
非可撓性堰の下端部（底部）は、水路底部との接合部にある支承ピンを中心に非可撓性堰が回動可能になるようにして、水路底部に接合される。
非可撓性堰の止水面の形状は、通常は方形であって、底部の長さと頂部の長さが同じである。しかし、必ずしもこれに限定されず、例えば、非可撓性堰が水路側壁と接してない場合は、底部が短く頂部が長い台形であってもよい。
【００１２】
非可撓性堰を起伏させる方法としては、例えば、扉体や扉体の補強のための桁などにその先端が当接したピストンロッドを、油圧シリンダーにより押し上げまた引き戻すことにより起伏させる方法、扉体の頂部にワイヤーロープやチェーンなどを取り付けて、これを巻上機で巻き取りまたは巻き戻して起伏させる方法などが例示される。
【００１３】
また、非可撓性堰の下流側、すなわち止水面と反対側に当接した袋体を用い、その膨張により非可撓性堰を押し上げ起立させ、収縮により非可撓性堰を倒伏させる方法も例示される。油圧シリンダーや巻上機は通常重量物であるので、これらの運搬は容易でなく、また、これらを設置するための構造物を強固なものにしなければならない場合が多い。従って、設置コストも高くなる。特に、非可撓性堰が鋼製堰の場合、鋼製堰自体も重量物であるので、この傾向は顕著である。しかし、袋体を用いて起伏する方法によれば、設置のための機材の運搬の容易化、設置するための構造物の簡素化、さらには非可撓性堰全体の軽量化、工期の短縮、設置コストの削減などが達成でき、好ましい。
袋体は可撓性膜からなり、その内部に空気などの流体を送入、排出することにより、膨張、収縮するものである。可撓性膜製堰を構成する可撓性膜と同様な可撓性膜を用いて製作することもできる。該袋体に送入、排出される流体としては、空気の他に、水などを用いることもできる。
この袋体を、複数個に分割することも可能である。このとき、複数個の袋体を、その内部の流体が互いに移動可能なように連結し、各袋体の内圧を等しくなるようにすれば、流体の送入、排出のための機器を１つだけ用いることにより、内圧や堰高を制御でき好ましい。
【００１４】
この発明の複合起伏堰を起伏させるときに、可撓性膜製堰に異常な力がかかり可撓性膜を破損することを防ぐために、可撓性膜製堰の起伏と非可撓性堰の起伏を同調させることが好ましい。ここで、同調させるとは、可撓性膜製堰の起伏角と非可撓性堰の起伏角が互いに同じになるようにしながら、該起伏角を変化させることを言う。なお、起伏角とは、水路底面からの堰の起立角度を意味する。
また、可撓性膜製堰を構成する可撓性膜の、起伏する部分（可動部分）と水路底部側に固定された部分（固定部分）との境界と、非可撓性堰の回動の中心（回動軸）とを一致させれば、可撓性膜の可動部分は該回動軸の位置を中心に回動するので、起伏の際に、可撓性膜製堰に異常な力がかかることを防ぐことができ好ましい。
【００１５】
可撓性膜製堰の起伏と非可撓性堰の起伏を同調させる方法として、非可撓性堰の起伏に油圧シリンダーを用いる場合、軸直結方式、油圧シリンダー式などが挙げられる。
軸直結方式とは、非可撓性堰の回動軸の軸線上に設置された検出器（シンクロ発信器）、演算機により、非可撓性堰の回動角を検出して堰高を計算し、この堰高に対応する可撓性膜製堰内の圧力を計算して、その結果に基づいて該圧力を調整する方式である。
油圧シリンダー式とは、非可撓性堰を動かす油圧シリンダーのヘッド部に取付けられたセンサーが、ピストンロッド母材に刻み込まれた小さな溝を検出し、溝のパターンが磁場の変化を誘導し、電子装置によりその信号をロジックパルスカウントに変換し、そのカウントされたパルス数から堰高を計算し、この堰高に対応する可撓性膜製堰内の圧力を計算して、その結果に基づいて該圧力を調整する方式である。
【００１６】
なお、袋体を用いて非可撓性堰を起伏させる場合、該袋体の起伏に用いられる流体と可撓性膜製堰の起伏に用いられる流体が同じ場合は、各々の内部の流体が互いに移動可能なように、該袋体と該可撓性膜製堰とを連結し、袋体および可撓性膜製堰への流体の送入、排出のための装置として、共通の単一の装置を用いて、該袋体と該可撓性膜製堰の起伏を制御することも可能である。このようにすると、該装置を複数個用意する必要がなくなり、設置コストなどが低減され、安価な複合起伏堰を提供できるので好ましい。そして、この場合、袋体と可撓性膜製堰の形状、大きさを適宜選択することにより、可撓性膜製堰と非可撓性堰の起伏を自動的に同調させる、すなわち両者に共通の単一の装置を制御するだけで、両者の起伏角を同一になるように保ちながら変化させることも可能である。この場合は、回動角の検出器やセンサー、演算機なども不要になり、設置コストが低減される。
【００１７】
なお、風圧などにより非可撓性堰が反転すると、可撓性膜製堰との接合部に異常な力が生じ、可撓性膜が破断することがある。そこで、非可撓性堰にその反転を防止するためのストッパーを、必要に応じて設けることが好ましい。
また、非可撓性堰からの越流水量が大きい場合、水膜内外の空気圧差により堰が振動する。そこで、非可撓性堰の頂部に、越流水膜を切り水膜内外の空気圧差をなくすためのスポイラーを取付けることが好ましい。
【００１８】
【作用】
可撓性膜製堰の少なくとも一方の端は、非可撓性堰の端と接合して固定されており、そのため、可撓性膜製堰の内圧が低い場合でも可撓性膜製堰の変形を押さえることができる。その結果、Ｖノッチなどの発生を防ぐことができる。そして、堰高の制御が容易な非可撓性堰が用いられているので、複合起伏堰全体としても、堰高の制御が容易となる。一方、可撓性膜製堰も用いられているので、軽量であることや、設置のための施工費が安いなどの利点も有する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に記載の発明の実施の形態に基づいて、この発明をより具体的に説明するが、この発明の範囲はこれらの形態に限定されるものではない。
【００２０】
図１および図２は、この発明の複合起伏堰の１実施例を示すものである。図１はその正面図、図２はその平面図であり、ともに堰が起立した状態を示している。この例の複合起伏堰は、水路横断方向の中央部にある鋼製の非可撓性堰、すなわち鋼製堰２と、水路の側壁３ａ、３ｂ側にある２つの可撓性膜製堰１ａ、１ｂからなる。水路の側壁３ａ、３ｂは勾配を有し、可撓性膜製堰１ａ、１ｂはその側壁３ａ、３ｂにそれぞれ沿うよう設置され、かつ鋼製堰２と接合されている。図１および図２中、４は水路底部の基礎部分を表し、５は水流の方向を表している。
【００２１】
図３は、図１のＡ−Ａ矢視拡大部分断面図であり、油圧シリンダー７と鋼製堰２の関係を表している。図中、２ａは扉体（止水板）であり、図中の左方（上流側）にある水（図示せず）を堰き止めている。扉体２ａは、縦桁２ｂおよび横桁（図示せず）により補強されており、油圧シリンダー７により上下に動かされるピストンロッド６の一端が縦桁２ｂに当接されている。油圧シリンダー７により上下されるピストンロッド６により、鋼製堰２は、支承ピン８を中心にして回動し、起伏する。図３に示されるように、扉体２ａは、通常、支承ピン８を通り扉体２ａに平行な面より上流側に位置する。
【００２２】
図４は、鋼製堰２の他の例を示す部分断面図である。この例では、上記の例における油圧シリンダー７、ピストンロッド６の替わりに、袋体９が、下流側から鋼製堰２に当接するように設けられており、流体を送入して袋体９を膨張させることにより鋼製堰２を起立させ、流体を排出して収縮させることにより倒伏させる。なお、この鋼製堰２には、反転防止ストッパー１０および越流水膜を切り鋼製堰２の振動を防ぐためのスポイラー１１が取付けられている。図４の例では、反転防止ストッパー１０は、下流側に取付けられているが、上流側に取付けることも可能である。
【００２３】
図５は、この発明の複合起伏堰の他の実施例を示す正面図である。この例では、水路の側壁３ａ、３ｂ側に可撓性膜製堰１ａ、１ｂが設置されている点は、図１、図２の例と同じであるが、この例では、水路横断方向の中央部の鋼製堰２は、２１０、２１１、２２０、２２１などの複数スパンの鋼製堰からなる。
【００２４】
図６は、可撓性膜製堰１ａと鋼製堰２の接合部分を示す図であり、水路の横断方向に平行でかつ扉体２ａに垂直な面で切った拡大部分断面図である。
上記した通り、鋼製堰２の扉体２ａは、通常、支承ピン８を通り扉体２ａに平行な面より上流側（図面上部が上流側）に位置するが、可撓性膜製堰１ａと扉体２ａの接合部分では、図に示すように屈曲して下流側に後退し、その後退した部分に可撓性膜製堰の端部が接合されている。図６の例では、可撓性膜製堰１ａの端部は、可撓性膜固定用金具１２と下流側に後退した扉体２ａに挟まれて可撓性膜固定用ボルト（図示せず）により固定されている。
【００２５】
図７は、図６と同様な拡大断面図であって、可撓性膜製堰１ａと鋼製堰２の接合部分の他の例を示す。この例では、可撓性膜固定用金具１２は２枚用いられており、可撓性膜製堰１ａの端部は、２枚の可撓性膜固定用金具１２ａと１２ｂに挟まれて可撓性膜固定用ボルト（図示せず）により固定されている。また、可撓性膜固定用金具１２ａと１２ｂの断面形状も上記の例とは異なっており、接合部の可撓性膜を屈曲している。このような接合方法をとることにより、可撓性膜製堰１ａと鋼製堰２の扉体２ａの接合はより強固なものとなり、この部分からの水漏れ防止などに有効である。
【００２６】
図８は、図７で示された可撓性膜製堰１ａと鋼製堰２の接合部分の、水路底面と接する部分を、水路の底面および扉体２ａに垂直な面で切った拡大部分断面図である。
図中、８は支承ピンの位置を表し、この支承ピン８を中心として、鋼製堰２が回動する。可撓性膜製堰１ａを構成する可撓性膜は、可撓性膜固定用金具１２ａ、１２ｂにより鋼製堰２の扉体２ａに固定されると共に、２枚の可撓性膜固定用金具１３ａと１３ｂに挟まれて可撓性膜固定用ボルト（図示せず）を用いて水路底面に固定されている。そして、可撓性膜固定用金具１２ａと１２ｂで挟まれた可撓性膜は、支承ピン８の中心を通り扉体２ａに平行な面と常に重なる位置にある。すなわち、鋼製堰２の起伏に応じて、支承ピン８を通り扉体２ａに平行な面が起伏するのに重なるように起伏する。このようにすることにより、起伏時において、可撓性膜製堰１ａを構成する可撓性膜に異常な力がかかり可撓性膜が破損することを防ぐことができる。
【００２７】
【発明の効果】
この発明の複合起伏堰は、Ｖノッチの発生などの可撓性膜製堰の問題を防ぐことができる一方、軽量であることや、設置のための施工費が安いなどの可撓性膜製堰の利点も有する。さらに、堰高を容易に制御できるとの非可撓性堰の利点も併せ持つ。
また、水路側壁側に可撓性膜製堰を設けた複合起伏堰の場合は、側壁が勾配を持ち、断面形状が台形の水路であっても設置が可能であり、断面形状が矩形でなければならないとの非可撓性堰の問題も解決される。
非可撓性堰の起伏に袋体を用いる複合起伏堰の場合は、複合起伏堰の設置のための機材の運搬の容易化、また設置のための構造物の簡素化などが達成可能であり、設置コストを削減することができる。
さらに、非可撓性堰と可撓性膜製堰を機械的に直接接合した複合起伏堰の場合は、水密性を保持し、接合部からの漏水を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の複合起伏堰の１実施例を示す正面図である。
【図２】この発明の複合起伏堰の１実施例を示す平面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ矢視拡大部分断面図である。
【図４】他の複合起伏堰の部分断面図である。
【図５】この発明の複合起伏堰の他の実施例を示す正面図である。
【図６】可撓性膜製堰と鋼製堰の接合部分の１実施例を示す拡大断面図である。
【図７】可撓性膜製堰と鋼製堰の接合部分の他の実施例を示す拡大断面図である。
【図８】可撓性膜製堰と鋼製堰の水路底面近辺の接合部分の１実施例を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１ａ．１ｂ．          可撓性膜製堰
２．２１０．２１１．２２０．２２１  鋼製堰
２ａ．                扉体
２ｂ．                縦桁
３ａ．３ｂ．          水路側壁
４．                  水路底面
５．                  水流の方向
６．                  ピストンロッド
７．                  油圧シリンダー
８．                  支承ピン
９．                  袋体
１０．                反転防止ストッパー
１１．                スポイラー
１２．１２ａ．１２ｂ．可撓性膜固定用金具
１３ａ．１３ｂ．      可撓性膜固定用金具
【図１】
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【図２】
2004218266.tif 000004
【図３】
2004218266.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004218266.tif 000007
【図６】
2004218266.tif 000008
【図７】
2004218266.tif 000009
【図８】
2004218266.tif 000010