JP5595968B2 - ゲートによる流量制御方法及び流量制御装置 - Google Patents
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Description
(a)目標流量に対するゲート二次側水深を、ゲート二次側の河道や水路の流下特性を単純化して等流水深としマニング(Manning)の式により演算して求めるか、或いはゲート二次側の河道や水路の流下特性を水理計算により解いて求め、該求めたゲート二次側水深値をゲート二次側水深の予測値として設定し、ゲート一次側水深の計測値と、ゲート二次側水深の予測設定値と、目標流量とを用いて演算されるゲート操作開度を目標値としてゲート開度の制御を行うので、ゲートの初期動作で目標流量に速やかに近づけることができる。
(b)ゲート二次側水深の予測設定値を、ゲート二次側の河道や水路の流下特性を単純化して等流水深とし、マニング(Manning)の式により演算することにより、ゲート開度演算のためのゲート二次側水深の補正を容易に行なうことができる。
(c)ゲート二次側水深の予測設定値を、ゲート二次側の河道や水路の流下特性を水理計算により解いて求めるので、ゲート二次側水路の水路形状が変わる、分岐水流量が多い、など水路の流況が複雑な場合でもゲート開度演算のためのゲート二次側水深の予測設定値を求めることができる。
qg=C・Z(2・g・h1)1/2
上記ヘンリーの式において、qgはゲート下端から流出する単位幅当たりの流量、Cは流量係数、Zはゲート1の開口高さ、即ちゲート開度、gは重力加速度、h1はゲート一次側の水深(水位)である。
C=Cc〔{−b−(b2−a・c)1/2}/a〕1/2・・・もぐり流出の場合
C=Cc/{1+(Cc・Z)/h1}1/2 ・・・自由流出の場合
上記流量係数Cの理論解において、Ccは収縮係数であり、また、
a={H1−(1/H1)}2
b=1+2H1{1−(1/H2)}−H1 2
c=H1 2−H2 2
H1=h1/(CC・Z)
H2=h2/(CC・Z)
v=(1/n)R2/3I1/2
ここで、nはマニングの粗度係数、Rは平均水深(=A/S;Aは開水路の断面積、Sは濡れ縁長さ)、Iは水路勾配(摩擦損失勾配)である。一様勾配、一様断面が十分長い水路であれば等流とみなすことができ、等流水深h0は上記マニングの式をもとに導出される次式で表される。
h0=〔(n2q2)/i0〕3/10
ここに、i0は水路勾配、qは単位幅流量である。以上のように、ゲート二次側の水路が、同一断面、同一勾配の水路とみなせ、水路下流側の流況の影響を無視できるものとすれば、ゲート二次側水深h2は等流水深と近似でき、水路水深と流量の関係はマニングの式から導出される理論式により求めることができる。
2 ゲート開度計
3 ゲート一次側水深計
4 ゲート二次側水路
5 ゲート二次側流速計
6 ゲート二次側水深計
7 水路底面
10 ゲート一次側水深監視部
11 ゲート開度監視部
12 流量監視部
13 ゲート二次側水深監視部
14 ゲート目標開度演算部
15 ゲート操作部
16 流量計測値演算部
17 比較部
18 ゲート目標開度演算式補正部
h1 ゲート一次側水深
h2 ゲート二次側水深
Z ゲート開度
Q ゲート下端流出量
B ゲート二次側水路幅
I ゲート二次側水路勾配
n ゲート二次側水路粗度係数
qn 分岐水流量
Claims (4)
- 河道や水路の流量を取水ゲート下端流出により制御するゲートによる流量制御方法であって、
目標流量に対するゲート二次側水深を、前記ゲート二次側の河道や水路の流下特性を単純化して等流水深としマニング(Manning)の式により演算して求めるか、或いは前記ゲート二次側の河道や水路の流下特性を水理計算により解いて求め、該求めたゲート二次側水深値を前記ゲート二次側水深の予測値として設定し、
ゲート一次側水深の計測値と、前記ゲート二次側水深の予測値と、前記目標流量とを用いて演算されるゲート操作開度を目標値として前記ゲート開度の制御を行い、
前記ゲート操作開度の目標値にゲート開度を制御した後、流出状況が安定せず一定時間が経過した場合、
前記目標流量に対する流量計測値の差が所定の判定偏差量になるまで、微小な開度操作量にて開度補正を繰り返し行うことを特徴とするゲートによる流量制御方法。 - 請求項1に記載のゲートによる流量制御方法において、
前記ゲート操作開度の目標値を、ヘンリー(Henry)の式における流量計数の理論解を用いて演算することを特徴とするゲートによる流量制御方法。 - 河道や水路に取水ゲートを設け、該取水ゲートの上げ下げ操作により、該取水ゲートの下端を流出するゲート下端流出量を制御するゲートによる流量制御装置であって、
ゲート一次側水深を計測するゲート一次側水深計と、
目標流量に対するゲート二次側水深を、前記ゲート二次側の河道や水路の流下特性を単純化して等流水深としマニング(Manning)の式により演算して求めるか、或いは前記ゲート二次側の河道や水路の流下特性を水理計算により解いて求め、該求めたゲート二次側水深値を前記ゲート二次側水深の予測値として設定する二次側水深予測設定手段とを備え、
前記ゲート一次側水深計によるゲート一次側水深の計測値と、前記ゲート二次側水深予測設定手段による予測設定値と、前記目標流量とを用いてゲート操作開度を演算して求め、該ゲート操作開度を目標値としてゲート開度の制御を行うゲート開度制御手段とを備え、
前記ゲート開度制御手段は、前記ゲート操作開度の目標値にゲート開度を制御した後、流出状況が安定せず一定時間が経過した場合、前記目標流量に対する流量計測値の差が所定の判定偏差量になるまで、微小開度操作量にて開度補正を繰り返し行う開度補正手段を具備することを特徴とするゲートによる流量制御装置。 - 請求項3に記載のゲートによる流量制御装置において、
前記ゲート開度制御手段は、前記ゲート操作開度の目標値を、ヘンリー(Henry)の式における流量計数の理論解を用いて演算する演算手段を具備することを特徴とするゲートによる流量制御装置。
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