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ダム・ゲート設備の長寿命化・ 省力化に関するご提案
ダム・ゲート設備の長寿命化・ 省力化に関するご提案 小阪部川ダム A010 客先のニーズ ■ ゲート設備の危機管理対策（提言） ■ 「ストックマネジメント事業」 ５年間で予防保全計画を作成 ■ 「かわドック」 河川の予防的修繕や適切な更新 ■ 「ダムのアセットマネジメント」 ダムの長寿命化 ■ 地球温暖化に起因する気候変動への適応 集中豪雨・大型台風・高潮対策など ver1.2007.10 「ゲート設備の危機管理対策の推進について（提言）」の概要(1/2) 河川用ゲート設備を取り巻く状況 ・地球温暖化に伴う集中豪雨・大型台風による 水害の発生 ・老朽化の進展（築30∼40年の設備多し） ・現場担当者や熟練技術者の減少等 ・事故や故障の発生 「ゲート設備の危機管理対策の推進 について（提言）」の概要 危機管理対策の方向性 1.最小限確保すべき機能を明確化 新しい設計思想、既設ゲートの動力等の二重化 2.設備・機器仕様の標準化 予備品等の供給の迅速化、現地対応の容易化 3.故障・事故の回避 ・予防保全的な点検・補修 ・緊急時の支援体制の構築 ・ヒューマンエラー対策 ・わかりやすいマニュアル 等 4.上記対策によっても機能が確保できなくなる場合の備え A011 （平成19年8月21日国土交通省発表） 「ゲート設備の危機管理対策の推進について（提言）」の概要(2/2) 具体的な危機管理対策 洪水時に開けるべきゲート【堰ゲート】 における対策（例） 1.設計時の対策 ・開けるべきゲート（堰）における対策（別紙１参照） ・閉めるべきゲート（水門、樋門等）における対策 （別紙2参照） ・既設ゲート設備における緊急的な対策の実施 ・地盤沈下等への対応 （地盤の状況に応じ躯体、ゲートの軽量化） 2.管理運用時の対策 ・危機管理体制の明確化 ・危機対策支援体制の確立 等 3.ゲートが操作不能に陥った場合の次善の対策 ・土木的対策 ・外部機器による対策 等 A012 洪水時に閉めるべきゲート 【水門・樋門ゲート】における対策（例） 「農業水利施設のストックマネジメント」とは （ARIC情報No.85−2007から） 農業水利施設の特徴 ・農業水利ストックの蓄積と老朽化施設の増加 ・財政負担及び農家負担軽減の要請 ・水利施設の劣化を許容し、機能をコントロール するという発想 ストックマネジメントの導入 施設毎の機能診断を実施 （施設機能の調査と診断を実施し劣化度を判定） ケース１．継続使用可能 ・継続使用 ・万一の場合には、セーフティネット対策 ケース２．長寿命化対策を実施 ・老朽化の状況に応じて最適な補修を実施 ケース３．更新整備が必要 ・財政負担を平準化しつつ、必要な部分から 更新整備 （図−2）基幹的な農業水利施設の老朽化の状況 A021 危機管理対策の実施例（地震津波） A101 小松川閘門 A102 沼津港航路水門 ver1.2007.10 地震・津波対策用ゲート 小松川閘門 小松川閘門の目的 1. 災害発生時：物資輸送・負傷者の搬送及び瓦礫の搬出 2. 平常時：水面利用者の活性化と水上交通路の復活 『電動機』 常用・予備用を兼備 例：旧中川から荒川 へ出航する場合 『機側制御』 ・常用運転 ・低速運転 ・予備運転 前扉 ゲート 荒川 『中央制御』 ・常用（高速・低速 併用）運転 ・低速運転 ・予備運転 A101 国内最速 開閉速度の高速化（10m/min） による通航時間の短縮 船舶航行者への サイン性を高めた 周辺景観に埋没 しないデザイン 後扉 ゲート 閘室 旧中川 納入先：関東地方整備局 殿 形式：ﾌﾟﾚｰﾄｶﾞｰﾀ式鋼製 ローラゲート 有効幅 ：14.0 m 有効高 ：11.0 m 開閉速度：高速10m/min 低速 1m/min 日本一の巨大水門 地震・津波対策用ゲート 沼津港航路水門 『遠方監視』 ゲート監視 カメラ監視 PC 『制御装置』の危険分散 『機側制御』 機側操作盤 直流電源盤 全体質量 923ton 地震・津波発生時に閉めるべき水門 管理棟 『遠隔制御』 NTT 専用回線 高圧受電 ITV装置 水位計警報装置 地震計処理装置 管理棟操作卓 カメラモニター付 管理棟サーバ盤 『自重降下』 緊急閉鎖する場合は 通常閉鎖時間の約 1/6で全閉 『動力電源 の多重化』 『電源装置』 自家発電装置 無停電電源装置 受変電切替盤 直流電源装置 A102 『地震発生時の自動操作』 感震器3台の内2台が250ｶﾞﾙ以上を 感知した場合、水門が自動的に降下 納入先：静岡県 殿 形式：鋼製シェル構造 ローラゲート 有効幅 ：40.0 m 有効高 ： 9.3 m 扉体質量：406 t ダム更新の施工例 A201 石手川ダム(1/3) A202 石手川ダム(2/3) A203 石手川ダム(3/3) A204 井川ダム A205 松原ダム A206 下久保ダム A207 一庫ダム A208 ます渕ダム A209 我谷ダム ver1.2007.10 鉄管補修 ダム設備の更新事例 石手川ダム（1/3） 石手川ダム利水放水管の更新の目的 利水導水管 ・漏水箇所の補修 主放流ゲート ・油圧シリンダの 分解整備 1.漏水箇所の補修 2.主放流ゲートの開閉機能の維持 利水放水ゲート ・水密調整 施工前 ケレン完了 納入先：四国地方整備局 殿 利水導水管 設計水頭 52.60m 鉄管内径 Φ898.6mm 鉄管延長 51.022m A201 漏水個所の補修 塗装 補修完成 ダム設備の更新事例 石手川ダム（2/3） 分解整備開始 ゲート補修 金属水密調整 リングホロワー組立図 納入先：四国地方整備局 殿 利水放流設備 設計水頭 52.60m 水路寸法 Φ898.6mm 油圧機分解整備 A202 分解整備完成 ダム設備の更新事例 石手川ダム（3/3） 油圧機分解整備 油圧機分解整備開始 ダストシール取替 ロッドOリング取替 納入先：四国地方整備局 殿 主放流設備 設計水頭 50.01m 吐出口寸法 4.0m×3.8m 油圧シリンダー径 Φ507mm ストローク 4099mm 主放流全体図 分解整備完成 A203 ダム設備の更新事例 井川ダム 井川ダム取水口ゲート開閉装置更新の目的 発電用保安ゲートとして、信頼性を向上させた 緊急閉鎖機能の採用 『機側制御』 ・常用運転 ・急降下操作 納入先：中部電力 殿 形式：鋼製キャタピラ ローラゲート １号ゲート（２号） 有効幅 ：3.85(2.85) m 有効高 ：5.466(5.03)m 開閉速度 ：0.35m/min 急降下速度：5m/min 急降下装置の更新（改善） 既設 ：発電ブレーキ制動 ↓ 更新後：ファンブレーキ制動 老朽化に伴い信頼性及び メンテナンス性を向上させ る目的で、ファンブレーキ を採用。 『開閉装置』 １号ゲート・2号ゲート用開閉装置 『ファンブレーキ』 ２号ゲート A204 １号ゲート 急降下操作（5m/min）による 閉塞時間の短縮 （約４時間短縮） ・揚程（斜長） 97ｍ ・閉操作時間 ①通常操作 4時間37分 ②急降下操作 19分24秒 ダム設備の更新事例 松原ダム 松原ダムコースターゲート更新の目的 装置の簡素化による信頼性の確保とメンテナ ンスコストの削減 『開閉装置搬入』 搬入用レール材使用による開閉機の搬入 納入先：九州地方整備局 殿 形 式：鋼製キャタピラ ローラゲート 有効幅：6.600 m 有効高：6.603m 開閉速度 開時 0.3ｍ／ min 閉時 0.6ｍ／ min コースターゲート 搬入レール材 の使用 A205 上屋に開口を設けて開閉機を引き 込んだ。上屋は内部に鋼製桁を設 けて補強を行った。 施工後操作室全景 ダム設備の更新事例 下久保ダム 下久保ダム利水放流副ゲート更新の目的 開閉装置の機能回復と信頼性の確保 ピストンリングの 交換 利水放流予備ゲート 納入先：水資源機構 殿 利水放流予備ゲート 形式：リングホロワゲート 口径：１６５０ｍｍ 数量：２ 門 A206 油圧シリンダの 現地での整備組立 ダム設備の更新事例 一庫ダム 一庫ダム 常用洪水吐ゲート更新の目的 常用洪水吐予備ゲート 開閉装置の更新 ・電動機 ・電磁ブレーキ ・減速機の分解整備 開閉装置の機能回復と信頼性の確保 常用洪水吐ゲート ・油圧ユニット更新 搬入口の設置 納入先：水資源機構 殿 納入先：水資源機構 殿 常用洪水吐主ゲート 常用洪水吐予備ゲート 形 式：油圧開閉式ラジアルゲート 形 式：ワイヤ開閉式ローラゲート 幅×高：６．６m×６．６m 幅×高：４．４ｍ×４．４６３ｍ 数 量：２ 門 数 量：２ 門 A207 油圧ユニット装置の更新 ダム堰施設技術基準（案） に準じたユニットに更新し 信頼性の向上を図る ダム設備の更新事例 ます渕ダム ます渕ダム利水放流副ゲート更新の目的 操作室の更新 開閉装置の機能回復と信頼性の確保 予備発電機による電源の２重化 操作室の老朽化による更新 クレストラジアルゲート ・電動機・減速機の更新 電動機の２重化 ・過負荷、ワイヤ弛み検出装置の設置 ・予備電動機用予備発電機の設置 A208 納入先：福岡県 殿 形 式：クレストラジアルゲート 幅×高：５．６ｍ×６．７ｍ 数 量：２ 門 老朽化した 既設操作室 ダム設備の更新事例 我谷ダム 我谷ダム取水設備改良の目的 ダム操作水位の変更に伴い冷水放流の影響 を小さくするために固定式取水設備から選択 取水設備に改良した 納入先：石川県 殿 形 式：円形多段式ゲート 直径：Φ900∼1700ｍｍ 段数：5 段 数量：１ 門 取水量：最大2.0ｍ３/ｓ A209 円形多段式ゲート （ゲート巻上状態） 円形多段式ゲート （全縮時） 新技術による施工例 A301 土師ダム A302 才歩川水門 A303 月山ダム A304 アームゲート ver1.2007.10 新技術の紹介 ダム用引張りラジアルゲート 土師ダム 既設堤体 1.羽地ダム（沖縄開発局）…２枚扉 2.苫田ダム（中国地方整備局） 3.灰塚ダム（中国地方整備局） 4.土師ダム（中国地方整備局） 放流設備新設 国内で４例目だが 施工例：既設ダムの改修工事 最高水深・最大口径 主ゲート本体 予備ゲート 放流管 主ゲート 既設堤体を削孔し放流設備を 新設 納入先：中国地方整備局 殿（Ｈ２０年３月完工予定） 土師ダム 低水位放流設備 主ゲート 形 式：引張ラジアルゲート 幅×高： ２．２８５ｍ× ２．１３０ｍ 数 量：１ 門 計画放流量 １００ｍ３／ｓｅｃ（水位 ２８．９５６ｍ） A301 新技術の紹介 円弧形ローラゲート 才歩川水門 扉体を引上げているのに、 近づかないと見えない 故郷の景観を壊さない！景観に優れたゲートです 納入先：北陸地方整備局 殿 形 式： 円弧形ローラゲート 全開 幅×高：１４．７０ｍ×７．２５ｍ 数 量：１門 商用発電や 自家用発電機による 開閉操作 県 道 非常時の閉操作 油圧開放による自重降下 全開状態 開閉装置 全閉状態 扉 体 水圧 方向 戸 当 り 緊急ジャッキ 非常時の小開度開操作 単相発電機 ＋緊急ジャッキユニット A302 全閉 新技術の紹介 油圧シリンダ開閉式クレストアラジアルゲート 月山ダム 国内初の 油圧シリンダ採用 クレスト ラジアルゲート ・維持管理性の向上 ・操作室のコンパクト化 油圧シリンダ 油圧開閉式 クレストラジアルゲート A303 納入先：東北地方整備局 殿 形 式： 油圧開閉式クレスト ラジアルゲート 幅×高：８．１ｍ×１２．８ｍ 数 量：２ 門 クレスト ラジアルゲート 新技術の紹介 アームゲート（門柱レス樋門） この技術は、新技術情報提供 システム（ＮＥＴＩＳ）に登 録されています。 登録番号；ＣＧ−９９００４５ 戸溝無タイプ 全閉時にもフラップ機能による 内水の自然排除が可能 戸溝有タイプ 戸溝の設置により全閉時に 引上式ゲートと同様の止水が可能 従来のような、 本川内にコンクリート製門柱 の設置は不要 ゲートはどこ？ 操作室 A304 ここ！ 開閉装置の更新例 A401 開閉装置 A402 開閉装置 A403 NCウインチ A404 NCウインチ A405 チェーン式 A406 チェーン式 A407 チェーン式 A408 チェーン式 A409 高速下降 A409 高速下降 A409 高速下降 ver1.2007.10 開閉装置の施工事例の紹介 洪水時に閉めるべきゲート用開閉装置 自重降下機能が標準装備されている開閉機の採用 「閉操作が確実に行えること」 が危機管理上の基本 自重降下機能を有していない ワイヤーロープウインチ式開閉機を 更新する場合、 自重降下機能が標準装備されている 開閉機の採用が望まれています。 「ゲート設備の危機管理対策の推進について（提言）」より A401 開閉装置の施工事例の紹介 洪水時に閉めるべきゲート用開閉装置 自重降下機能が標準装備されている開閉機の選定 ウインチ式 駆動ユニット のみ更新 NO 全面更新 又は新設 ニューコン ウインチ YES YES ゲート規模 中型以上 NO 上屋の制限が YES ある チェーン式 開閉機 NO 景観に配慮す る NO A402 YES YES ラック式 開閉機 開閉装置の施工事例の紹介 洪水時に閉めるべきゲート用開閉装置 ニューコンウインチ 既設ウインチの更新に最適！ （自重降下装置標準装備） ドラムユニットはそのままで 減速機にニューコンを使用した ウインチ式開閉機 ラック式のユニットを使用するため コンパクト になり、 ユニット数の低減により 信頼性 が向上し、 メンテナンスコスト も低減する 従来型 自重降下機能を追加した場合、機器 の集まりであるためスペースが大きく なる 既設ウインチの自重降下化改造に最適！（イニシャルコスト３０％低減） ＊設備規模や仕様により異なります A403 開閉装置の施工事例の紹介 洪水時に閉めるべきゲート用開閉装置 駆動ﾕﾆｯﾄ更新 ニューコンウインチ施工事例 更新後 樋門名：宮島樋門 納入先：四国地方整備局 殿 更新前 ドラム台（既設） 形 式：１Ｍ２Ｄウインチ式開閉機 開閉能力×数量：２１０ｋＮ×３台 ２８２ｋＮ×２台 更新目的：既設開閉機に自重降下機能を追加 A404 開閉装置の施工事例の紹介 洪水時に閉めるべきゲート用開閉装置 チェーン式開閉機 （自重降下装置標準装備） チェーンを使いラック式と同様に ユニット化した開閉機 チェーン式開閉機 チェーン この技術は、新技術情報提供システム （ＮＥＴＩＳ）に登録されています。 登録番号；ＣＧ−０３００２７ A405 開閉装置の施工事例の紹介 洪水時に閉めるべきゲート用開閉装置 コンパクト設計 専用にユニット化されコンパクトで 既設ウインチの更新に最適！ チェーン式開閉機 ワイヤーロープ ランニングコスト ５０％低減 ＊設備規模や仕様により異なります ワイヤーロープウインチ式 ・ロープのグリース給油工数 が大幅に低減！ ・１５年に１回のロープの交換 チェーン が不要！ ・チェーンは、万一損傷しても 吊芯間 チェーン式開閉機 A406 一部品の交換で可能！ 開閉装置の施工事例の紹介 洪水時に閉めるべきゲート用開閉装置 チェーン式開閉機施工事例 事例１ ダム洪水吐きゲートに採用 事例１ 納入先：東北地方整備局 殿 摺上川ダム洪水吐ゲート 純径間×有効高： 3.00ｍ×5.269ｍ 数 量： 2 門 事例２ 水門既設ウインチの更新 事例２ A407 納入先：九州地方整備局 殿 大木川水門 純径間×有効高： 6.00ｍ×8.40ｍ 数量： 5 門 チェーン式 開閉機 開閉装置の施工事例の紹介 洪水時に閉めるべきゲート用開閉装置 チェーン式開閉機施工事例 事例３ 水門既設ウインチの更新 独立門柱に対応、１モータ２チェーン形式 納入先：九州地方整備局 殿 今朝丸水門 純径間×有効高： 9.70ｍ×4.05ｍ 数 量： 2 門 事例４ 独立門柱に対応、２モータ２チェーン形式 納入先：九州地方整備局 殿 古川水門 純径間×有効高： 10.85ｍ×3.50ｍ 数 量： 2 門 A408 予備電動機付 開閉装置の施工事例の紹介 洪水時に閉めるべきゲート用開閉装置 自重降下の操作方式の選定 機側での 手動レバー操作 不要 必要 津波対策 YES 短時間に確実 に全閉にしたい 遠方操作 河川の 出水対策 高速下降システム （遠方自重降下＋電動降下） NO 遠方自重降下の み A409 開閉装置の施工事例の紹介 洪水時に閉めるべきゲート用開閉装置 高速下降システム ・最後は電動運転を行なう ため確実に全閉することが できる ・着床時にゲートが衝撃が 生じない ・自重降下速度が低下して も自動的に電動運転に切 替わる 電動運転だから過負荷 検出装置が担保となる 遠方自重降下と電動降下を併用した 信頼性の高い自重降下システム 閉操作指令 自重降下により 高速下降 しない 自重降下 する or 電動速度以下 トラブルが発生し易い 全閉付近は低速運転 電動運転に切替わ り低速で下降 電動運転だから確実に 全閉で停止 操作人が行なう緊急閉鎖の一連の操作を 遠方で行なうシステムなのです A410 揚程４．１ｍのゲート設備では １３分４０秒が１分５９秒に短縮！ 全閉リミットにて自動停止 つまり 自動で降下速度を判断し電磁 クラッチの通電を解除 下限領域位置（任意設定）にて 電磁クラッチ通電解除（ゲート停止） 低速だからフラッシング作用 で水密面が清掃される 低速だからゲートに 衝撃が作用しない この技術は、国土交通省 関東地方整備局殿と 共同で特許を取得しています 特許番号：特許第３６６８９４３号 開閉装置内蔵電磁クラッチに通電 自重降下速度4m/min 揚程0.3ｍで電動操作に切替え ＊自重降下速度は、任意に設定可能 閉操作完了 この技術は、新技術情報提供システム （ＮＥＴＩＳ）に登録されています。 登録番号：ＫＴ−０２００６４ 開閉装置の施工事例の紹介 洪水時に閉めるべきゲート用開閉装置 高速下降システム 停電時閉操作 「閉」釦を押す 停電時のバックアップ システム クラッチ通電 ゲート自重降下 災害による停電時でも、 ＵＰＳ（無停電電源装置） を使用することで、自重 降下を行なうことが可能 です。（オプション） NO 全閉か YES クラッチ通電解除 A411 ＵＰＳ（無停電電源装置） により電源供給 （単相100Vor200V） ＊ＵＰＳは容量により電源の供給 可能時間が異なります。