中山間地域用水路の防災施設としての無動力止水ゲート

• 担当機関: 農業工学研究所
• 研究期間: 2000～2000
• 研究担当者: 中 達雄; 田中 良和; 島 武男
• 発行年度: 2000
• 要約: 洪水時用水路内の水位が上昇した場合、自動的にゲートが閉塞し、余水吐から洪水流を放流させ、洪水後用水路内の水位が低下すると再び自動的にゲートが開く無動力止水ゲートを考案し室内水理実験により、水理特性を明らかにした。
• 背景・ねらい: 中山間地域においては、過疎化、高齢化が進み地域の水土保全管理機能が低下している。降雨時及び洪水期の水門、ゲート操作については危険で、かつ多大な管理労力が要求される。このため洪水時に水路内水位が上昇すると無動力ゲートが作動し、受益地、集落への洪水の流入を防ぐ、無動力止水ゲートを考案し、その水理特性を室内模型実験により明らかにした。

成果の内容・特徴

1. ．無動力ゲートは水路内の水位が上昇すると、流水により無動力でゲートが閉塞し、用水路内の洪水流を放水路から放流するものである（図１）。
   
2. 開方向のモーメントを発生させるカウンターウエイトと、水路内の水位上昇、流速の増加によって生じる閉方向のモーメントとのバランスで、ゲートが開閉する（図2,3,4）。
   
3. 作動水深h１(ゲート閉塞開始時の水位)とh２(ゲート開放開始時の水位）はカウンターウエイトにより制御することができる。
   
4. ゲートが閉塞するときは、主として流れが閉方向のモーメントを発生させる。カウンターウエイトの開方向のモーメントより、流れによる閉方向のモーメントが上回った時点でゲートが閉塞を開始しする（図5）。また、静水圧を主とする閉方向のモーメントが開方向のモーメントを下回った時点で再び開放する（図6）。その関係は(1)､(2)式で表すことができる。本実験ではα=2.1、β=0.7を得た。
   ゲートが閉塞するとき(1)
   ゲートが開放するとき(2)
   　Mo:カウンターウエイトによる開モーメント（N･m）、α:実験係数（閉塞時）、
   H:開口部長(m)､ρ:水の密度(kg/m_３)、v:ゲート閉塞開始時の流速（m/s）、
   β:実験係数（解放時）、a:扉体面積(m_２)､θ:扉体と水路底の角度、L２:扉体長(m)
   

• 成果の活用面・留意点: ゴミや流木が流下してつまると、作動不可能となることが予測され、スクリーン等の水利施設との複合的な技術が必要となる。本ゲートは小規模な水路への適用する。
• カテゴリ: 中山間地域 水管理