JPS6216283B2 - - Google Patents
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- JPS6216283B2 JPS6216283B2 JP17910782A JP17910782A JPS6216283B2 JP S6216283 B2 JPS6216283 B2 JP S6216283B2 JP 17910782 A JP17910782 A JP 17910782A JP 17910782 A JP17910782 A JP 17910782A JP S6216283 B2 JPS6216283 B2 JP S6216283B2
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
- E02B13/00—Irrigation ditches, i.e. gravity flow, open channel water distribution systems
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Barrages (AREA)
Description
本発明は、河川などの水源から取水ゲートを介
して導水される用水路に設置したゲート(以下、
用水路ゲートと云う)群の制御装置に関するもの
である。
第1図は用水路の平面図であり、第1A図は第
1図において線A―Aに沿つた断面図であり、第
1B図は第1図において線B―Bに沿つた断面図
である。これらの図において、1は河川(または
他の用水路であることもある)、2は用水路、3
は取水ゲート、4,5はそれぞれ用水路ゲート
(以下、単にゲートということもある)、Rは用水
路2において一つのゲートからその隣りのゲート
までの間の区間を指し、リーチと呼ぶ。
河川1から取水ゲート3を介して導水される用
水路2は、最終的には他の河川などにつながるも
のであるが、その間をゲート4,5などにより複
数のリーチRに区分され、各リーチRから図示せ
ざる手段(例えば送水ポンプ等)によつて需要側
へ水を例えば農業用水などとして供給するもので
ある。用水路2は一定の勾配をもつて傾斜し水が
円滑に流れるようになつている。
各ゲート4,5等は例えば転倒式越流ゲートで
あり、その転倒角度によりゲートを越流する流量
が変化するようになつており、これらゲートの役
割は、各リーチRにおける水位を制御することに
ある。需要水量の大きな変動にもかかわらず、各
ゲートの越流流量を正しく制御することで、無効
放流(用水路2から最終的に他の河川等へ放流さ
れてしまう流量)や水路からの溢水を出来るだけ
少なくすると共に、また各リーチにおける水位が
極端に低くなつたりしないように制御することが
望まれており、本発明はこのような意味での用水
路ゲートの制御装置に関するものである。
第2図は従来の用水路ゲート制御装置を示す概
念図である。同図において、6は水位計、7は水
位調節器、8はゲート操作機、である。
第2図に示す制御装置は、ゲート4の直下流水
位を水位計6で検出し、設定水位h0との偏差によ
り、水位調節器7で、ゲート操作機8に指令を出
し、ゲート4を動かして、設定水位に一致するよ
う直下流水位を制御するものであり、用水路に設
置された各ゲートにおいてこのような制御がなさ
れるわけである。なお、取水ゲート3についても
同様の制御を行ない、用水路の最末端のゲートは
一般にその開度を固定し、これを越えて流れる水
量は無効放流となる。
かかる従来の制御装置には次のような2つの問
題点があつた。
その一つは、用水路のどこかで外乱(流量変
動)が発生したとき、各調節器7においてその外
乱を直下流水位hの変化として検出し、操作機8
によつてゲート4を操作するまでの遅れ時間が大
きいことである。以下、第1図を再び参照して詳
しく説明する。
或る1つのゲート4からその下流側ゲート5ま
での区間をリーチRと呼ぶことは先にも説明した
が、このリーチRの間での需要家による取り入れ
水量の変動、或いは下流側ゲート5の操作によ
り、リーチR内の水位の変動が生ずる。
下流ゲート5の操作による水位変動は始めに、
下流側ゲート5の直上流水位(当該リーチRの下
流水位と呼ぶ)に現われる。また、用水路2から
の取り入れ水量の変動による影響は、用水路が開
水路である場合、開水路における流量変動現象の
伝ぱん速度が、変動発生点から上流側へ向かう場
合よりも、下流側へ向かう場合の方が速い事か
ら、一般にゲート5の直下流水位より、リーチR
の下流水位(ゲート5の直上流水位)の方に早く
現われる。更に、ゲート4の直下流水位に変動が
現われ、ゲート4を操作したとしても、上記変動
に起因して上流側からの水量が変わるのに時間遅
れがあるため、この間に、水位の変動が大きくな
り、溢水したり、水位が低下しすぎたりして、需
要家が必要な水量を取水できない場合も起こり得
た。
第2の問題点は、設定水位についてである。一
般に用水路の天端までの高さHならびにゲートの
高さHg(第1B図参照)は、最大計画水量時の
等流水深をもとに計画されている。したがつて、
この高さを、直下流水位の設定値とすると、静水
時(流量ゼロ)には、下流側で溢水あるいは無効
放流してしまう可能性がある。
以下、このことを第3図を参照して説明する。
第3図において9は水路天端である。一般に、用
水路は一定勾配をもつて水を流すように構成され
ているので、水路天端のも同じように傾斜してい
る。この水路を最大計画水量が流れるときには、
水流も同じ勾配をもち、その水面はS2の如く傾
く。所が流量零の静水時には、水面はS3の如く水
平になる。そこでゲート4の直下流水位を仮にゲ
ートの高さHgと設定したとすると、計画水量が
流れているときには、その水面S2は水路天端9に
沿つた勾配をもつので溢水することはないが、流
量零の静水時には、水面はS1の如く水平になるの
で水路天端9から溢水することになる。
また上述のようにゲート4の直下流水位をゲー
トの高さHgに設定したとすれば、静水時にはゲ
ート5を越えて水が流れ、これが無効放流に結び
つく。そこで静水時にこのような溢水や無効放流
が生じないように、ゲート4の直下流水位を低く
設定したとすれば、需要側の要求するだけの水量
を満足に供給できない場合が起きる。
第2図に示した如き、ゲートの直下流水位制御
装置には上述のような問題点があつたわけであ
る。
そこでゲート直下流水位を一定に制御する装置
も考えられる。かかる装置の場合、第3図を参照
して説明した如き問題は生じない。しかし取水ゲ
ート3について考えた場合、その直上流水位とは
河川の水位にほかならず、取水ゲート3を開閉す
る位では河川の水位そのものは変化しない。従つ
てかかる制御は無意味であり、末端ゲートにおけ
る無効放流を防ぐのは難しい。
本発明は、上述のような従来技術の問題点を解
決するためになされたものであり、従つて本発明
の目的は、用水路において、需要水量の急激な変
動にも良く追随し、静水時から最大計画水量時ま
で、水路からの溢水、無効放流をなくしうるよう
な制御を行なう用水路ゲート制御装置を提供する
ことになる。
上記目的を達成するため、本発明においては、
水源から取水ゲートを介して導水される用水路を
水の流れ方向に沿つてゲート(以下、用水路ゲー
トと云う)により複数区分に区分し、各区分から
需要側へ水を供給するようにした施設の前記複数
区分のうちの任意の区分(水源側から数えてi番
目の区分、但しiは任意の正の整数とする)にお
いて、当該i区分より下流の各区分における需要
水量の合計を求める第1の手段と、求められた需
要水量の合計に進み演算または遅れ演算を施して
出力する第2の手段と、当該i区分内の下流側水
位をその設定水位と比較し、その偏差が零となる
ように調節出力を発生する第3の手段と、前記i
区分の直上流側用水路ゲート(以下、用水路ゲー
トiと云う)を越えて上流側から下流側へ流れる
水量を求める第4の手段と、前記第2の手段から
の出力と前記第3の手段による調節出力との和を
設定流量とし、前記第4の手段により求めた水量
を実際値とし、両者間の偏差が零となるように前
記用水路ゲートiの開度を制御する第5の手段と
を有して成ることを特徴としている。
次に図を参照して本発明の実施例を説明する。
第4図は本発明の一実施例を示す構成図である。
同図に示す実施例は、用水路において、上流より
i番目のリーチRiにおける制御装置の構成につ
いて示したものである。このようなリーチが用水
路において直列にNリーチあるものとする。i番
目のリーチRiを含めて、リーチRiより下流側の
水の需要和
The present invention relates to a gate (hereinafter referred to as
This relates to a control device for a group of irrigation canal gates. Fig. 1 is a plan view of the irrigation canal, Fig. 1A is a sectional view taken along line A-A in Fig. 1, and Fig. 1B is a sectional view taken along line B-B in Fig. 1. . In these diagrams, 1 is a river (or other irrigation canal), 2 is an irrigation canal, and 3 is an irrigation canal.
is a water intake gate, 4 and 5 are respective irrigation canal gates (hereinafter also simply referred to as gates), and R refers to the section between one gate and the adjacent gate in the irrigation canal 2, which is called a reach. The irrigation canal 2, which carries water from the river 1 through the water intake gate 3, ultimately connects to other rivers, etc., but it is divided into multiple reaches R by gates 4, 5, etc., and each reach R From there, water is supplied to the demand side as, for example, agricultural water by means (for example, a water pump) not shown. The irrigation channel 2 is inclined at a constant slope so that water can flow smoothly. Each of the gates 4, 5, etc. is, for example, an overflow gate with an overturning type, and the flow rate that overflows the gate changes depending on the angle of overturning, and the role of these gates is to control the water level in each reach R. It is in. Despite large fluctuations in water demand, by properly controlling the overflow flow rate of each gate, it is possible to prevent invalid discharge (flow rate that is ultimately discharged from irrigation canal 2 to other rivers, etc.) and overflow from the canal. It is desirable to control the water level in each reach so that it does not become extremely low, and the present invention relates to a control device for an irrigation canal gate in this sense. FIG. 2 is a conceptual diagram showing a conventional irrigation canal gate control device. In the figure, 6 is a water level gauge, 7 is a water level regulator, and 8 is a gate operating device. The control device shown in FIG. 2 detects the water level directly downstream of the gate 4 with a water level gauge 6, and based on the deviation from the set water level h0 , issues a command to the gate operating device 8 with the water level controller 7 to turn the gate 4 on. The water level directly downstream is controlled by moving the water level to match the set water level, and this kind of control is performed at each gate installed in the irrigation canal. The water intake gate 3 is also controlled in the same manner, and the opening degree of the gate at the end of the irrigation channel is generally fixed, and the amount of water flowing beyond this gate becomes an invalid discharge. Such conventional control devices have the following two problems. One is that when a disturbance (flow rate fluctuation) occurs somewhere in the irrigation canal, each controller 7 detects the disturbance as a change in the water level h immediately downstream, and the operating device 8
Therefore, the delay time until the gate 4 is operated is large. Hereinafter, a detailed explanation will be given with reference to FIG. 1 again. As previously explained, the section from one gate 4 to the downstream gate 5 is called the reach R, and fluctuations in the amount of water taken in by consumers during this reach R, or changes in the downstream gate 5 The operation causes fluctuations in the water level within the reach R. First, the water level fluctuation due to the operation of the downstream gate 5 is as follows.
It appears at the water level immediately upstream of the downstream gate 5 (referred to as the downstream water level of the reach R). In addition, the influence of fluctuations in the amount of water taken in from irrigation canal 2 is that when the irrigation canal is an open channel, the propagation speed of the flow rate fluctuation phenomenon in the open channel is more downstream than when it is directed upstream from the point of occurrence of fluctuation. Reach R is generally faster than the water level directly downstream of Gate 5.
appears earlier at the downstream water level (the water level immediately upstream of gate 5). Furthermore, fluctuations appear in the water level immediately downstream of gate 4, and even if gate 4 is operated, there is a time delay before the amount of water from the upstream side changes due to the fluctuation, so during this period, the water level fluctuates greatly. There could also be cases where consumers were unable to take in the required amount of water due to flooding or the water level dropping too low. The second problem concerns the set water level. Generally, the height H to the top of the irrigation canal and the height Hg of the gate (see Figure 1B) are planned based on the uniform water depth at the maximum planned water flow. Therefore,
If this height is used as the set value for the downstream water level, there is a possibility that water will overflow or be discharged ineffectively on the downstream side when the water is still (zero flow rate). This will be explained below with reference to FIG.
In Fig. 3, 9 is the top of the waterway. Generally, irrigation canals are constructed to allow water to flow at a constant slope, so the top of the canal is also sloped in the same way. When the maximum planned water flow flows through this channel,
The water flow has the same slope, and the water surface slopes like S 2 . When there is still water with zero flow rate, the water surface becomes horizontal like S 3 . Therefore, if the water level immediately downstream of gate 4 is set to the gate height Hg, when the planned water flow is flowing, the water surface S 2 has a slope along the channel crown 9, so it will not overflow. When the flow is still water and the flow rate is zero, the water surface becomes horizontal as shown in S1 , so water overflows from the top 9 of the waterway. Furthermore, if the water level immediately downstream of the gate 4 is set to the height Hg of the gate as described above, water will flow beyond the gate 5 during still water, leading to invalid discharge. Therefore, if the water level directly downstream of the gate 4 is set low to prevent such overflow or invalid discharge during still water, there may be cases where the amount of water required by the demand side cannot be supplied satisfactorily. The water level control device immediately downstream of the gate as shown in FIG. 2 has the above-mentioned problems. Therefore, a device that controls the water level directly downstream of the gate to a constant level may be considered. With such a device, the problems described with reference to FIG. 3 do not occur. However, when considering the water intake gate 3, the water level immediately upstream thereof is nothing but the water level of the river, and the river water level itself does not change when the water intake gate 3 is opened or closed. Such control is therefore meaningless, and it is difficult to prevent ineffective discharge at the end gate. The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above, and therefore, an object of the present invention is to enable irrigation canals to follow sudden changes in water demand well, and to To provide an irrigation canal gate control device that performs control to eliminate overflow and invalid discharge from a canal until the maximum planned water flow. In order to achieve the above object, in the present invention,
The above-mentioned facility is constructed in such a way that an irrigation canal in which water is introduced from a water source through an intake gate is divided into multiple sections by gates (hereinafter referred to as irrigation canal gates) along the water flow direction, and water is supplied from each section to the demand side. The first step is to calculate the total amount of water demand in each division downstream from the i division in any division (the i-th division counting from the water source side, where i is any positive integer) among the multiple divisions. means, a second means for performing advance calculation or delay calculation on the obtained total demand water amount and outputting the result, and comparing the downstream water level in the i section with the set water level, and adjusting the water level so that the deviation becomes zero. third means for generating an regulated output on said i;
A fourth means for determining the amount of water flowing from the upstream side to the downstream side beyond the irrigation canal gate on the immediately upstream side of the division (hereinafter referred to as irrigation canal gate i), and the output from the second means and the third means and a fifth means for controlling the opening degree of the irrigation canal gate i so that the sum of the adjustment output and the adjustment output is the set flow rate, the water amount determined by the fourth means is the actual value, and the deviation between the two is zero. It is characterized by having Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 4 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
The embodiment shown in the figure shows the configuration of the control device at the i-th reach R i from the upstream in the irrigation canal. It is assumed that there are N such reaches in series in the irrigation canal. Sum of water demands on the downstream side of reach R i , including the i-th reach R i
【式】を演算により求める。ここ
でQkはk番目のリーチで、その瞬間に取水され
ている水量を表わし、計測値が得られれば計測値
を、それが得られなければ推定値を用いる。
演算器12は遅れまたは進み演算器であつて、
入力される水の需要和の値Find [Formula] by calculation. Here, Q k represents the amount of water being taken in at the k-th reach at that moment, and if a measured value can be obtained, the measured value is used, and if it cannot be obtained, the estimated value is used. The arithmetic unit 12 is a delay or advance arithmetic unit, and
Input water demand sum value
【式】について、
遅れ演算または進み演算をほどこすことにより、
Li時間前の需要和の値或いはLi時間後の需要和
の値を出力する。
13は水位調節器で、水位計14で計測したリ
ーチ下流水位H1、i+1とリーチ下流水位設定値H
0、i+1との偏差を入力され、それが零になるよう
に比例積分微分(PID)制御を行なう。前記演算
器12の出力と水位調節器13の出力を加え合わ
せた値をゲート11を越流する流量の目標流量Q
0、iとする。水位計15,16によりそれぞれ計
測されたゲート11の直上流水位H1、iならび
に、直下流水位H2、iから、ゲート11を越流す
る流量が目標流量Q0、iとなるようなゲート開度
を開度調節器17で、次に示すように演算し、演
算結果によりゲート操作機18を介してゲート1
1を駆動することにより、上記ゲート開度を実現
する。
転倒式ゲートの場合、その越流流量Qは第5図
に示すように、当該ゲートの直上流水位H1、直
下流水位H2、ゲート高Dのとき、次のような実
験式(1)または(4)で与えられることが知られてい
る。
ただし、h1=H1−D、h2=H2−Dとする。
(i) h20のとき、Qは次の(1)式により与えられ
る。
Q=C・B・h1 1.5 ………(1)
ただし、Q:流量、B:ゲート幅(第1B図
参照)、C:流量係数である。Cは、0<h1/
D<6のとき次の(2)式(石原・井田の式)で与
えられる。
C=1.785+(0.00295/h1
+0.237・h1/D)(1+ε) ………(2)
εは、Dが1m以下のとき、ε=0、Dが1m
以上のとき、ε=0.55(D−1)である。
0<D/h1<0.06のときは次の(3)式(Rouse
の式)によりCは与えられる。
C=3.131(1+D/h1)1.5 ………(3)
(ii) h2>0のときQは次の(4)式(Villemonteの
式)により与えられる。
Q=Q1{1−(h2/h1)n}0.385 ………(4)
ただし、Q1:上記(i)で計算される流量、nは
ゲートの形状による係数で、一般の全幅せき式の
ゲートでは1.5である。
なお、上記(i)の場合、6h1/D1/0.06の
範囲では、上記(2)、(3)式とも適用できないので、
h1/D8で(2)式を、h1/D>8で(3)式を用いる
事とし、なお、C>3.5となる場合はC=3.5とす
る。
ゲート開度とゲート高の関係はゲートにより異
なるが、一義的な関係で定まつており既知であ
る。そこで、H1,H2ならびにゲート開度から流
量Qを前記(1)、(4)式によつて演算する。この流量
Qと目標流量Q0,iとの偏差ΔQ(=Q0,i−
Q)を求め、このΔQの絶対値が設定した不感帯
Qεより小さければ、ゲート11の開度を現在開
度のままとする。不感帯より大きい場合は、ΔQ
が正なら、Dを小とする方向に、ΔQが負なら、
Dを大とする方向にゲート開度をΔτだけ変えた
場合の流量を演算し、ΔQの絶対値が不感帯Qε
より小さくなるまでこれを繰り返すことにより所
定の開度を求める。
演算器12においてほどこされる目標流量の遅
れ進み時間は次のように決定する。まず、遅らせ
る場合は、第1リーチのゲートすなわち取水ゲー
トについては、遅れ時間をゼロとする。第i番目
のリーチにおける上流から下流への伝ぱん時間を
Tiとする。Tiは、流量、水位により変わるが、
最大計画水量時のものとする。これは測定により
求めるか、理論的に求める場合は次のようにして
決定する。水路の伝ぱん速度は、(√・+
v)で与えられる事から、Ti=Ri/(√・i
+vi)となる。ただし、Riはリーチの距離、g
は重力加速度、hiは水深、viは平均流速であ
る。hi,viは最大計画水量の等流水深時のもの
である。遅れ時間Liは取水ゲートからの伝ぱん
遅れ時間、すなわちFor [Formula], by applying delay operation or advance operation,
The value of the demand sum before L i time or the value of the demand sum after L i time is output. 13 is a water level regulator, which measures the reach downstream water level H 1 , i+1 measured by the water level gauge 14 and the reach downstream water level setting value H
The deviation between 0 and i+1 is input, and proportional-integral-derivative (PID) control is performed so that it becomes zero. The target flow rate Q of the flow rate overflowing the gate 11 is calculated by adding the output of the arithmetic unit 12 and the output of the water level regulator 13.
0 , i . A gate such that the flow rate overflowing the gate 11 becomes the target flow rate Q 0, i from the water level H 1 , i just upstream of the gate 11 and the water level H 2 , i just downstream of the gate 11 measured by the water level gauges 15 and 16 , respectively. The opening degree is calculated as shown below by the opening degree controller 17, and the gate 1 is controlled via the gate operating device 18 based on the calculation result.
1, the above gate opening degree is achieved. In the case of an overturning gate, the overflow flow rate Q is determined by the following empirical formula (1) when the water level immediately upstream of the gate is H 1 , the water level immediately downstream is H 2 , and the gate height is D, as shown in Figure 5. or (4) is known to be given. However, it is assumed that h 1 =H 1 -D and h 2 =H 2 -D. (i) When h 2 0, Q is given by the following equation (1). Q=C・B・h 1 1 . 5 ………(1) However, Q: flow rate, B: gate width (see Figure 1B), and C: flow coefficient. C is 0<h1/
When D<6, it is given by the following equation (2) (Ishihara-Ida equation). C=1.785+(0.00295/h 1 +0.237・h 1 /D) (1+ε) ......(2) ε is when D is 1m or less, ε=0, D is 1m
In the above case, ε=0.55(D-1). When 0<D/h 1 <0.06, the following equation (3) (Rouse
C is given by the following formula. C=3.131(1+D/h 1 ) 1.5 ( 3 ) (ii) When h 2 >0, Q is given by the following equation (4) (Villemonte's equation). Q=Q 1 {1-(h 2 /h 1 ) n } 0. 385 ………(4) However, Q 1 is the flow rate calculated in (i) above, n is a coefficient depending on the shape of the gate, and is generally 1.5 for a full-width weir type gate. In the case of (i) above, neither equations (2) nor (3) above can be applied in the range of 6h 1 /D1/0.06, so
Equation (2) is used for h 1 /D8, and equation (3) is used for h 1 /D>8, and when C>3.5, C=3.5. Although the relationship between the gate opening degree and the gate height differs depending on the gate, it is uniquely determined and known. Therefore, the flow rate Q is calculated from H 1 , H 2 and the gate opening according to equations (1) and (4) above. Deviation ΔQ between this flow rate Q and target flow rate Q 0,i (=Q 0,i −
Q) is determined, and if the absolute value of ΔQ is smaller than the set dead zone Qε, the opening degree of the gate 11 is left at the current opening degree. If it is larger than the dead zone, ΔQ
If is positive, D is made small, and if ΔQ is negative,
Calculate the flow rate when the gate opening degree is changed by Δτ in the direction of increasing D, and the absolute value of ΔQ is the dead zone Qε
By repeating this process until the opening becomes smaller, a predetermined opening is obtained. The delay/advance time of the target flow rate applied in the calculator 12 is determined as follows. First, when delaying, the delay time is set to zero for the first reach gate, that is, the water intake gate. Let T i be the propagation time from upstream to downstream in the i-th reach. T i varies depending on the flow rate and water level, but
This is for the maximum planned water flow. This can be determined by measurement or, if determined theoretically, as follows. The propagation speed of the waterway is (√・+
v), T i = R i /(√・i
+v i ). However, R i is the reach distance, g
is the gravitational acceleration, h i is the water depth, and v i is the average flow velocity. h i and v i are those at the time of uniform water depth of the maximum planned water flow. The delay time L i is the propagation delay time from the water intake gate, i.e.
【式】とす
る。
取水流量の予測値あるいは計画値に基づいて、
目標流量を早めて与える場合は、最下流のNリー
チのゲートを基準にして先ずその進み時間をゼロ
とする。上流に向かい伝ぱん時間だけ進める。す
なわち、第iリーチの進み時間Liは
Let it be [formula]. Based on the predicted or planned intake flow rate,
When the target flow rate is given earlier, the advance time is first set to zero using the most downstream N reach gate as a reference. Head upstream and advance by a certain amount of time. In other words, the advance time L i of the i-th reach is
【式】とする。
第6図は本発明の別の実施例を示す構成図であ
る。同図に示す実施例が、第4図に示した第1の
実施例と相違する点は、開度調節器17を流量調
節器19に変更し、流量計20を付加し(水位計
15,16は除去する)、該流量計20で測定し
た水路の流量をフイードバツクして、それが目標
流量値と一致するように、流量調節器19により
ゲート操作機18を介してゲート11の開度の
PID制御を行なうようにした点である。この結
果、より精度の高い制御性が得られるようになつ
た。
次に、ゲートG1〜G3から成る第7図に示した
如き用水路ゲートを想定し、これを対象としたと
この本発明による効果を、従来装置のそれと対比
して示した特性図を第7A図に示す。第7A図に
おいて、イは本発明による場合を示し、ロは従来
装置による場合を示している。
第7図、第7A図を参照する。同図に示すよう
に、需要水量Q2がステツプ状に変化したとす
る。本発明による制御装置では、第7A図イに見
られるように、これを検出して直ちに、最上流の
取水ゲートG1の流量Qg1が増加する。一方、2番
目のゲートG2は、需要水量Q2の変化からT2′時間
後にH1、3の水位変化を検出し、流量Qg2が増え
始める。さらに、需要水量Q2の変化からT1時間
後に、流量増加指令が出て流量Qg2は立ち上る。
これに対し、従来の直下流水位制御装置では、
第7A図ロに見られるように、需要水量Q2の変
化からT2″時間後に2番目のゲートG2の直下流水
位H2、2を検出し、流量Qg2の増加が始まる。し
かし、このゲートG2の上流側の流量は増えてい
ないため、ゲートG2を倒しても、ある程度以上
は流量が増えなくなつてしまう。最上流の取水ゲ
ートG1の直下流水位H2、1まで変化が生ずるの
は、需要水量Q2の変化から(T2″+T1)時間後
で、これより取水ゲートG1の流量Qg1が増加し始
める。さらに、この影響が2番目のゲートG2ま
で到達するのに、T1時間かかり、結局、正味の
流量増加まで(T2″+2T1)時間かかる。ただし、
簡単のため、上流側への伝ぱん時間と下流側への
伝ぱん時間は等しいものとした。
このように、外乱である需要水量の変動に対
し、操作水量であるゲート流量の変動が遅れる
程、この間の水位の変化は大きくなる。
この発明によれば、制御対象水位をリーチ下流
水位としたため、従来技術について先に説明した
ような水位設定上の不都合がない。また、下流側
での変動によりゲートが動けば、それが直ちに、
上流水位の変動となり、これにより、上流側のゲ
ートが操作されるというように遅れなく、上流側
へ伝えられていく。さらに、下流側での需要水量
に応じた流量を流し、演算器により上流側からの
流量の到達遅れを考慮し、順次に、ゲートが操作
されるようにしたため、リーチ下流水位の変動の
少ない安定した制御となる。Let it be [formula]. FIG. 6 is a block diagram showing another embodiment of the present invention. The difference between the embodiment shown in the same figure and the first embodiment shown in FIG. 16 is removed), the flow rate of the waterway measured by the flow meter 20 is fed back, and the opening degree of the gate 11 is adjusted by the flow rate regulator 19 via the gate operating device 18 so that it matches the target flow value.
The point is that it uses PID control. As a result, more precise controllability can now be obtained. Next, assuming an irrigation canal gate as shown in FIG. 7 consisting of gates G 1 to G 3 , a characteristic diagram showing the effects of the present invention in comparison with that of a conventional device is shown below. Shown in Figure 7A. In FIG. 7A, A shows the case according to the present invention, and B shows the case according to the conventional device. Please refer to FIG. 7 and FIG. 7A. As shown in the figure, it is assumed that the water demand Q2 changes in a stepwise manner. In the control device according to the present invention, as shown in FIG. 7A, immediately after detecting this, the flow rate Q g1 of the most upstream water intake gate G 1 increases. On the other hand, the second gate G2 detects a change in the water level of H1, 3 after time T2 ' after the change in the demand water amount Q2, and the flow rate Qg2 starts to increase. Furthermore, one hour after the change in the water demand Q2 , a flow rate increase command is issued and the flow rate Qg2 rises. In contrast, with conventional downstream water level control devices,
As seen in Fig. 7A (b), the water level H 2 , 2 immediately downstream of the second gate G 2 is detected after T 2 ″ time after the change in the water demand Q 2 , and the flow rate Q g 2 begins to increase. However, Since the flow rate upstream of this gate G2 is not increasing, even if gate G2 is knocked down, the flow rate will no longer increase beyond a certain point.Up to the water level H2,1 immediately downstream of the most upstream water intake gate G1 . The change occurs after (T 2 ″+T 1 ) time after the change in the demand water amount Q 2 , and from this point on, the flow rate Q g1 of the water intake gate G 1 starts to increase. Furthermore, it takes T 1 hour for this effect to reach the second gate G 2 , and it takes (T 2 ″ + 2T 1 ) hours for the net flow increase. However,
For simplicity, the propagation time to the upstream side and the propagation time to the downstream side are assumed to be equal. In this way, the longer the change in the gate flow rate, which is the operation water amount, is delayed with respect to the fluctuation in the demand water amount, which is the disturbance, the greater the change in the water level during this period. According to this invention, since the water level to be controlled is the reach downstream water level, there is no inconvenience in setting the water level as described above with respect to the prior art. Also, if the gate moves due to fluctuations on the downstream side, it will immediately
This is a change in the upstream water level, which is transmitted to the upstream side without delay, such as when the upstream gate is operated. Furthermore, the flow rate is set according to the water demand on the downstream side, and the gates are operated in sequence, taking into account the delay in the arrival of the flow rate from the upstream side using a calculator, resulting in a stable reach downstream water level with little fluctuation. control.
第1図は用水路の平面図、第1A図は第1図に
おいて線A―Aに沿つた断面図、第1B図は第1
図において線B―Bに沿つた断面図、第2図は従
来の用水路ゲート制御装置を示す概念図、第3図
は用水路における設定水位と溢水発生の関係を示
す説明図、第4図は本発明の一実施例を示す構成
図、第5図は転倒式ゲートにおける越流流量の算
出に必要な諸元の説明図、第6図は本発明の別の
実施例を示す構成図、第7図は或る用水路ゲート
の模式図、第7A図は第7図に示した用水路ゲー
トを対象としたときの本発明による効果を従来装
置のそれと対比して示した特性図、である。
符号説明 1…河川、2…用水路、3…取水ゲ
ート、4,5…用水路ゲート、6…水位計、7…
水位調節器、8…ゲート操作機、9…水路天端、
11…ゲート、12…演算器、13…水位調節
器、14〜16…水位計、17…開度調節器、1
8…ゲート操作機、19…流量調節器、20…流
量計。
Figure 1 is a plan view of the irrigation canal, Figure 1A is a sectional view taken along line A-A in Figure 1, and Figure 1B is a cross-sectional view of the irrigation canal.
Figure 2 is a conceptual diagram showing a conventional irrigation canal gate control device, Figure 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the set water level and overflow in an irrigation canal, and Figure 4 is a cross-sectional view taken along line B-B. FIG. 5 is an explanatory diagram of specifications necessary for calculating the overflow flow rate in an overturning gate; FIG. 6 is a configuration diagram showing another embodiment of the present invention; FIG. The figure is a schematic diagram of a certain irrigation canal gate, and FIG. 7A is a characteristic diagram showing the effects of the present invention when the irrigation canal gate shown in FIG. 7 is used in comparison with that of a conventional device. Description of symbols 1...River, 2...Irrigation canal, 3...Water intake gate, 4, 5...Irrigation channel gate, 6...Water level gauge, 7...
Water level regulator, 8...gate operating device, 9...channel top,
11...Gate, 12...Arithmetic unit, 13...Water level regulator, 14-16...Water level gauge, 17...Opening degree regulator, 1
8... Gate operating device, 19... Flow rate regulator, 20... Flow meter.
Claims (1)
路を水の流れ方向に沿つてゲート(以下、用水路
ゲートと云う)により複数区分に区分し、各区分
から需要側へ水を供給するようにした施設の前記
複数区分のうちの任意の区分(水源側から数えて
i番目の区分、但しiは任意の正の整数とする)
において、当該i区分より下流の各区分における
需要水量の合計を求める第1の手段と、求められ
た需要水量の合計に進み演算または遅れ演算を施
して出力する第2の手段と、当該i区分内の下流
側水位をその設定水位と比較し、その偏差が零と
なるように調節出力を発生する第3の手段と、前
記i区分の直上流側用水路ゲート(以下、用水路
ゲートiと云う)を越えて上流側から下流側へ流
れる水量を求める第4の手段と、前記第2の手段
からの出力と前記第3の手段による調節出力との
和を設定流量とし、前記第4の手段により求めた
水量を実際値とし、両者間の偏差が零となるよう
に前記用水路ゲートiの開度を制御する第5の手
段とを有して成ることを特徴とする用水路ゲート
の制御装置。 2 特許請求の範囲第1項に記載の用水路ゲート
の制御装置において、前記第2の手段が遅れ演算
をほどこすときは、演算によりほどこされる遅れ
時間として、取水ゲートを含む最上流の区分から
当該i区分に至るまでの流量の到達遅れ時間を選
定することを特徴とする用水路ゲートの制御装
置。 3 特許請求の範囲第1項に記載の用水路ゲート
の制御装置において、前記第2の手段が進み演算
をほどこすときは、演算によりほどこされる進み
時間として、用水路の最下流に位置する区分から
当該i区分までの距離を流量が伝ぱんするに要す
る時間を選定することを特徴とする用水路ゲート
の制御装置。 4 特許請求の範囲第1項乃至第3項のうちの任
意の一つに記載の用水路ゲートの制御装置におい
て、前記第4の手段が、前記用水路ゲートiの直
上流の水位と直下流の水位から該ゲートiを越え
て上流側から下流側へ流れる水量を求める手段か
ら成ることを特徴とする用水路ゲートの制御装
置。[Scope of Claims] 1. An irrigation canal in which water is introduced from a water source through a water intake gate is divided into multiple sections by gates (hereinafter referred to as irrigation canal gates) along the water flow direction, and water is supplied from each division to the demand side. Any division (the i-th division counting from the water source side, where i is any positive integer) among the multiple divisions of the facility
, a first means for calculating the total amount of water demand in each section downstream from the i section; a second means for performing a forward operation or a delay operation on the determined total amount of water demand and outputting the result; a third means for comparing the water level on the downstream side with the set water level and generating an adjustment output so that the deviation becomes zero; and an irrigation canal gate immediately upstream of the section i (hereinafter referred to as irrigation canal gate i). a fourth means for determining the amount of water flowing from the upstream side to the downstream side beyond the limit; and a fifth means for controlling the opening degree of the irrigation canal gate i so that the determined water amount is an actual value and the deviation between the two becomes zero. 2. In the control device for an irrigation canal gate as set forth in claim 1, when the second means performs a delay calculation, the delay time applied by the calculation is calculated from the most upstream segment including the water intake gate. A control device for an irrigation canal gate, characterized in that a delay time for arrival of a flow rate to reach the i section is selected. 3. In the control device for an irrigation canal gate as set forth in claim 1, when the second means performs an advance calculation, the advance time calculated by the calculation is calculated from the most downstream section of the irrigation canal. A control device for an irrigation canal gate, characterized in that the time required for the flow rate to propagate the distance to the i section is selected. 4. In the irrigation canal gate control device according to any one of claims 1 to 3, the fourth means controls the water level immediately upstream and downstream of the irrigation canal gate i. A control device for an irrigation canal gate, comprising means for determining the amount of water flowing from the upstream side to the downstream side beyond the gate i.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17910782A JPS5968415A (en) | 1982-10-14 | 1982-10-14 | Controller for gate of irrigation channel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17910782A JPS5968415A (en) | 1982-10-14 | 1982-10-14 | Controller for gate of irrigation channel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5968415A JPS5968415A (en) | 1984-04-18 |
| JPS6216283B2 true JPS6216283B2 (en) | 1987-04-11 |
Family
ID=16060139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17910782A Granted JPS5968415A (en) | 1982-10-14 | 1982-10-14 | Controller for gate of irrigation channel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5968415A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110273405A (en) * | 2019-07-10 | 2019-09-24 | 长江勘测规划设计研究有限责任公司 | Double-cylinder hydraulic gate oil cylinder journey error compensation method based on PID control |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102444107B (en) | 2000-08-21 | 2016-02-03 | 鲁比康研究有限公司 | Control door |
| WO2013149304A1 (en) * | 2012-04-05 | 2013-10-10 | Rubicon Research Pty Ltd | Supervisory control of automated irrigation channels |
| CN116397604A (en) * | 2023-03-02 | 2023-07-07 | 中国长江三峡集团有限公司 | Gate linkage control method, device, and series water supply and power generation system |
-
1982
- 1982-10-14 JP JP17910782A patent/JPS5968415A/en active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110273405A (en) * | 2019-07-10 | 2019-09-24 | 长江勘测规划设计研究有限责任公司 | Double-cylinder hydraulic gate oil cylinder journey error compensation method based on PID control |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5968415A (en) | 1984-04-18 |
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