JP2017137633A - 放水設備 - Google Patents

Abstract

【課題】取水口に塵芥が付着した場合でも、放流量を維持することができ、しかも、付着した塵芥を容易に除去できるようにする。【解決手段】本発明の放水設備は、堤体に設けられ、堤体によって堰き止められた水の一部を貯水する貯水部と、該貯水部に貯水された水を堤体より下流側へ放流する放流路と、を備え、貯水部は、貯水量が貯水可能量を超えた場合に、貯水が堤体から越流するように構成され、放流路は、貯水部の水を取り込むための取水口と、取り込んだ水を堤体の下流側へ放流する放水口と、放水口を開閉可能に構成された蓋とを備え、蓋は、取水口より取り込んだ水の水圧が所定圧より高い場合には、放水口を開放し、所定圧より低い場合には、放水口を閉塞するよう構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、ダムや堤防等の堤体に設けられ、該堤体よりも下流側に所定量放流することができる放水設備に関する。

従来から、貯水や利水名との貯めに堰（堤体）を備えたダムが建設されている。このダムは、下流側へ水を安定供給するために、常に所定量放流することができる放流設備が設けられる。この放流設備として、特許文献１の堰が知られている。

この放流設備を備えた堰１００は、例えば、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、堤体１００ａによって堰き止められた貯水部Ｗに配置される一対のフロート１０１と、該フロート１０１に連結され且つ取水口１０３を有する筒状の取水体１０２と、堰１００の放水口１０５に繋がり、取水体１０２を上下方向に案内する筒状の接続管路１０４とを備える（例えば、特許文献１参照）。

かかる構成の堰によれば、流路の水位の変動によってフロート１０１の位置が上下することになり、取水体１０２の位置も同じ距離だけ上下する。したがって、水面に対する取水口１０３の相対的位置の変動がなく、一定量の放水が水位の変動に関係なく維持される。

特許登録第２７８５７２１号公報

ところで、前記堰１００は、取水体１０２の取水口１０３に塵芥が付着すると、取水量が減ってしまうから放流量を維持できなくなるという問題がある。また、この付着した塵芥は、人による除去作業によって除去しなければならないという問題もある。

そこで、本発明は、上記問題に鑑み、取水口に塵芥が付着した場合でも、放流量を維持することができ、しかも、付着した塵芥を容易に除去することができる放水設備を提供することを目的とする。

本発明に係る放水設備は、堤体に設けられ、堤体によって堰き止められた水の一部を貯水する貯水部と、該貯水部に貯水された水を堤体より下流側へ放流する放流路と、を備え、貯水部は、貯水量が貯水可能量を超えた場合に、貯水が堤体から越流するように構成され、放流路は、貯水部の水を取り込むための取水口と、取り込んだ水を堤体の下流側へ放流する放水口と、放水口を開閉可能に構成された蓋と、を備え、蓋は、取水口より取り込んだ水の水圧が所定圧より高い場合には、放水口を開放し、所定圧より低い場合には、放水口を閉塞するよう構成されていることを特徴とする。

かかる構成によれば、放流路の放水口を開閉する蓋は、取水口より取り込んだ水の水圧が所定圧より高い場合には、放水口を開放する。したがって、取水口に塵芥が付着していない状態では、取水量が確保されるため、蓋にかかる水圧も所定以上になり、放水口が開放されて放流量が維持される。一方、取水口より取り込んだ水の水圧が所定圧より低い場合には、放水口を蓋が閉塞する。したがって、取水口に塵芥が付着して取水量が減少すると、蓋にかかる水圧が低下して蓋が放水口を閉じてしまう。そうすると、放水口から放流されなくなるため、貯水部に溜まる水が増加する。そして、貯水部において、貯水可能量を超えると、貯水部内の水が堤体を超えて下流側へ放流され（越流が起きる）、放流量が維持される。

ここで、越流が起こると、放流路を介した放流による水の流れとは異なる水の流れが貯水部に生じることになる。取水口に付着している塵芥は、放流路を介した放流による水の流れで取水口に付着した物である。よって、貯水部内の水の流れが放流路を介した放流による水の流れから越流による水の流れに変わることによって、塵芥は越流による水の流れにのって取水口から除去される。そうすると、取水口からの取水量は回復して増加するため、蓋にかかる水圧も回復して増加する。そうすると、蓋は放水口を開放するから放流路からの放流が再開される。

本発明の一態様として、貯水部は、下流側隔壁と、上流側隔壁とを備え、貯水が下流側隔壁から越流するように構成され、上流側隔壁には、その下端部に堤体の上流側の水を貯水部内へ引き込むための流入口が設けられることが好ましい。

かかる構成によれば、越流が起きている場合の貯水部内の水の流れは、上流側隔壁の下側の流入口から下流側隔壁の上側へ向けた斜め上方の流れとなる。よって、取水口に付着した塵芥を容易に除去することができる。

本発明の他態様として、前記取水口は、貯水部の内面よりも内部側へ離間して配置されることが好ましい。

かかる構成によれば、取水口は、貯水部の内面よりも内部側へ離間して配置されるから、前記斜め上方への流れに晒される。よって効果的に塵芥を除去できる。

本発明の他態様として、前記放流路は、取水口を有して貯水部内に昇降可能に構成された取水体と、貯水部の貯水量に応じて取水体を昇降させるフロートとを備え、上流側隔壁には、その上端部にフロートがそれ以上上昇しないように、該フロートの上昇を規制するプレートが取り付けられていることが好ましい。

かかる構成によれば、プレートによって、フロートの上昇が規制されることによって、取水口を貯水部内の所定の高さに位置させることができる。よって、越流時の貯水部内での斜め上方への水流によって効果的に付着した塵芥を除去することができる。

以上のように、本発明によれば、取水口に塵芥が付着した場合でも、放流量を維持することができ、しかも、付着した塵芥を容易に除去することができる、という優れた効果を奏する。

図１は、本発明の一実施形態に係る放水設備を示す図である。 図２（ａ），（ｂ）は、図１の放流路の放水口を開閉する蓋を示す図である。 図３は、取水口に塵芥が付着し、放流路の放水口が蓋で閉塞された状態を示す図である。 図４は、放流路の放水口が蓋で閉塞され、取水口に付着した塵芥が除去された状態を示す図である。 図５は、放水設備の使用態様を示す図であり、堤体で堰き止められた貯水部の水位が満水の状態を示す図である。 図６は、放水設備の使用態様を示す図であり、堤体で堰き止められた貯水部の水位が下がった状態を示す図である。 図７（ａ）〜（ｃ）は、水路の下流側に一定流量の水を放水するための従来の堰を示す図である。

本発明の一実施形態に係る放水設備について図１〜図６を参照しながら説明する。

本実施形態に係る放水設備を説明する。該放水設備１は、例えば、図１〜図３に示すように、堤体２に設けられ、堤体２によって堰き止められた水の一部を貯水する貯水部３と、該貯水部３に貯水された水を堤体２より下流側へ放流する放流路４とを備える。

貯水部３は、貯水量が貯水可能量を超えた場合に、貯水された水が堤体２から越流するように構成される。具体的には、貯水部３は、貯水された水が、後述する堤体２の下流側隔壁２０から越流するように構成される。

貯水部３は、堤体２の上部に凹部を形成して設けられる。具体的には、水の流れる方向に対して直交方向に設置された堤体２の下流側隔壁２０と、該下流側隔壁２０の両端部から上流側に向かって延出される（水の流れる方向とは反対方向に向かって延出される）堤体２の一対の側壁２１，２１と、下流側隔壁２０と一対の側壁２１，２１とで画定される底面の開口を閉塞する堤体２の底壁２２と、下流側隔壁２０と一対の側壁２１，２１と底壁２２とで画定される上流側の開口の上側部を閉塞する堤体２の上流側隔壁２３と、を備える。

上流側隔壁２３の下端部には、堤体２の上流側の水を貯水部３内へ引き込むための流入口２４が設けられる。具体的には、流入口２４は、上流側隔壁２３の下端部と底壁２２の上流側の端部との間に形成される。また、流入口２４には、塵芥Ｘの流入を防止するネット２５が取り付けられる。

また、上流側隔壁２３の上端部には、後述する放流路４のフロート４１がそれ以上上昇しないように、該フロート４１の上昇を規制するプレート２６が取り付けられている。

プレート２６は、フロート４１が出退可能な大きさの貫通孔２６０が形成される。また、プレート２６の上流側端部２６ａは、上流側隔壁２３の上端部の端面に取り付けられる。また、プレート２６の下流側端部２６ｂは、一旦、垂直方向（上側）に折り曲げられた後、先端部側が水平方向に折り曲げられる。その結果、該先端部の下面と下流側隔壁２０の上端部の端面との間に隙間（越流口）Ｈが形成される。この隙間Ｈは、後述する放流本管４２１の放水口４２２ａが蓋４３で閉塞された状態において、取水口４０１に取り付けられたスクリーン４０２に付着した塵芥Ｘを下流側に放流させるためのものである。

放流路４は、貯水部３内に昇降可能に構成された取水体４０と、貯水部３の貯水量に応じて取水体４０を昇降させるフロート４１と、貯水部３の水を下流側に放流するための放水口４２１ａを有する放流管路４２と、前記放水口４２１ａを開閉可能に構成された蓋４３と、を備える。

取水体４０は、筒状で、後述する放流管路４２の接続管４２０に対して上下動可能に内挿される。また、取水体４０は、フロート４１の下端に接続される接続部４００と、該接続部４００から所定の距離をおいて設けられた取水口４０１と、該取水口４０１に配置され、取水口４０１を通って取水体４０の内部への塵芥Ｘの流入を防止するためのスクリーン４０２と、取水体４０の上下動における下限位置を規制する第一規制体４０３と、取水体４０の上下動における上限位置を規制する第二規制体４０４と、を備える。

取水口４０１は、貯水部３の内面よりも内部側へ離間して配置される。具体的には、フロート４１、取水体４０、放流管路４２等は、下流側隔壁２０と上流側隔壁２３との間に配置される。

フロート４１は、下流側隔壁２０と、一対の側壁２１，２１と、底壁２２と、上流側隔壁２３とで画定される貯水部３内に配置される。また、フロート４１は、半球形状で、環状のストッパ４１０が取り付けられる。このストッパ４１０は、プレート２６の貫通孔２６０の開口周縁部に当接し、フロート４１が貫通孔２６０から抜け出ることを防止する。

放流管路４２は、鉛直方向に延び且つ取水体４０を上下方向に案内する筒状の接続管４２０と、該接続管４２０に一端部が接続され、他端部が放水口４２１ａを有する筒状の放流本管４２１と、を備える。

接続管４２０の上端開口部の周縁部には、取水体４０の第二規制体４０４に係止する環状の係止部４２０ａが形成される。

放流本管４２１は、一端部が垂直方向に延出されて接続管４２０に接続され、他端部が水平方向に延出され、貯水部３の水を下流側に放流するための放水口４２１ａが設けられている。

蓋４３は、放流本管４２１の放水口４２１ａに対して水圧で開くように構成されている。具体的には、取水口４０１より取り込んだ水の水圧が所定圧より高い場合は、放水口４２２ａを開放し、所定圧より低い場合は、放水口４２１ａを閉塞するよう構成されている。また、蓋４３は、本実施形態では、円板状で、放流本管４２１の放水口４２１ａの開口周縁部にはパッキンＰが装着され、蓋４３によって放水口４２１ａは密閉されるように構成される。

つぎに本実施形態に係る放水設備の使用態様について説明する。まず、図１の状態は、上流側からの水が貯水部３に流入して満水の状態であり、フロート４１がプレート２６の貫通孔２６０から突出し、貯水部３の水が取水体４０、接続管４２０を通って放流本管４２１の放水口４２１ａから放水される。

このとき、プレート２６の貫通孔２６０の周縁部には、フロート４１のストッパ４１０が当接するとともに、第二規制体４０４が接続管４２０の上端開口部の係止部４２０ａに係止する。また、取水体４０、接続管４２０、放流本管４２１を通った水の水圧によって蓋４３が押し開けられる。

この状態から、貯水部３の水が減少すると、図４に示すように、貯水部３の水が取水体（接続管４２０）４０、放流本管４２１の放水口４２１ａから放水される。

このとき、プレート２６の貫通孔２６０からフロート４１が退避し、取水体４０の第一規制体４０３が接続管４２０の上端開口部の係止部４２０ａに当接し、接続管４２０及び放流本管４２１を通る水の水圧によって蓋４３が押し開けられる。

すなわち、貯水部３の水位が変化しても、貯水部３の水面から取水口４０１の距離は一定であり、取水口４０１から一定流量の水（維持流量）が下流側に放水されることになる。

つぎに、図５に示すように、取水口４０１に塵芥Ｘが付着（堆積）すると、取水口４０１より取り込んだ水の水圧が所定圧より低くなり、放水口４２１ａを蓋４３が閉塞する。そうすると、放水口４２１ａから放流されなくなるため、貯水部３に溜まる水が増加する。そして、貯水部３において、貯水可能量を超えると、貯水部３内の水が堤体２の下流側隔壁２０を超えて下流側へ放流され（越流が起きる）、放流量が維持される。

ここで、越流が起こると、放流路４を介した放流による水の流れとは異なる水の流れが貯水部３に生じることになる。すなわち、取水口４０１に付着している塵芥Ｘは、放流路４を介した放流による水の流れで取水口４０１に付着した物である。よって、貯水部３内の水の流れが放流路４を介した放流による水の流れから越流による水の流れに変わることによって、塵芥Ｘは越流による水の流れにのって取水口４０１から除去される。そうすると、取水口４０１からの取水量は回復して増加するため、蓋４３にかかる水圧も回復して増加する。そうすると、蓋４３は放水口４２１ａを開放するから放流路４からの放流が再開される。

具体的には、越流が起きている場合の貯水部３内の水の流れは、上流側隔壁２３の下側の流入口２４から下流側隔壁２０の上側へ向けた斜め上方の流れとなる。この斜め上方への流れを受ける位置に取水口４０１は配置されている。

すなわち、取水口４０１は、貯水部３の内面よりも内部側へ離間して配置されるから、前記斜め上方への流れに晒される。よって取水口４０１に付着した塵芥Ｘを効果的に除去することができる。

このように、本実施形態に係る放水設備によれば、取水体４０の取水口４０１に付着した塵芥Ｘを容易に除去することができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論のことである。

例えば、前記実施形態の場合、放流管路４２は、貯水部３の底壁２２から下方へ形成するようにしたが、これに限らず、下流側隔壁２０から下流側へ形成してもよいし、側壁２１から側方へ形成してもよい。

また、前記実施形態の場合、取水口４０１は貯水部３の内面から離間して配置された場合に限らず、貯水部３の内面（例えば、底壁２２の面、下流側隔壁２０の面、側壁２１の面）に設けてもよい。

また、前記実施形態の場合、取水体４０は、昇降式にしたが、これに限らず、固定式でもよい。固定式の場合、フロート４１は不要である。

また、前記実施形態の場合、放水口４２１ａを開閉する構成としては、蓋４３を自重によって開方向へ回動するように構成し、放水による所定圧以上の水圧で蓋４３を開方向へ回動保持する構成にしたが、これに限らず、蓋４３を自重によって閉方向へ回動するように構成し、該蓋４３を開の状態で保持する保持機構と、放水の水圧を検出する水圧センサと、検出した水圧が所定圧より低い場合に、保持機構の保持を解除する制御部とを備える構成とすることもできる。

また、前記実施形態の場合、放流本管４２１の蓋４３を水圧のみで開閉するようにしたが、蓋４３を閉塞する方向に付勢する弾性部材によって開閉するようにしてもよいし、スライド式であってもよい。

また、前記実施形態の場合、取水体４０は昇降可能に構成したが、上下の軸線周りに回転可能に構成することもできる。この場合、越流時の斜め上方への水流によって回転するから、効果的に除塵できる。

また、前記実施形態の場合、堤体２の流入口２４は、上流側隔壁２３の下側に設けたが、これに限らず、上端部や中間部に設けてもよい。また、中間部と下端部の二箇所に設けてもよい。

また、前記実施形態の場合、貯水部３は、堤体２の上部に凹部を形成して設けたが、これに限らず、堤体２の上流側側面を利用して貯水部を設けてもよい。例えば、上流側側面から上流側に突設された一対の側壁と、該一対の側壁を連結する壁とで、貯水部を構成する。この場合、上部及び底部を開放し、底部開口を流入口とし、該流入口の近傍に取水口を配置し、流入口から上部開口への水流によって塵芥を除去するようにする。

また、前記実施形態の場合、ダムの堤体を例にとって説明したが、堤防の堤体であってもよい。

なお、前記実施形態において、「所定の水圧」とは、放流本管４２１の放水口４２１ａからの放流量が、予め定められた量であるときの放水口４２１ａの付近での水圧を言う。

１…放水設備、２…堤体、２０…下流側隔壁、２１…側壁、２２…底壁、２３…上流側隔壁、２４…流入口、２５…ネット、２６…プレート、２６０…貫通孔、３…貯水部、４…放流路、４０…取水体、４００…接続部、４０１…取水口、４０２…スクリーン、４０３…第一規制体、４０４…第二規制体、４１…フロート、４１０…ストッパ、４２…放流管路、４２０…接続管、４２０ａ…係止部、４２１…放流本管、４２１ａ…放水口、４３…蓋、Ｐ…パッキン、Ｈ…隙間、Ｘ…塵芥

Claims (4)

1. 堤体に設けられ、堤体によって堰き止められた水の一部を貯水する貯水部と、該貯水部に貯水された水を堤体より下流側へ放流する放流路と、を備え、
   貯水部は、貯水量が貯水可能量を超えた場合に、貯水が堤体から越流するように構成され、
   放流路は、貯水部の水を取り込むための取水口と、取り込んだ水を堤体の下流側へ放流する放水口と、
   放水口を開閉可能に構成された蓋と、を備え、
   蓋は、取水口より取り込んだ水の水圧が所定圧より高い場合には、放水口を開放し、所定圧より低い場合には、放水口を閉塞するよう構成されていることを特徴とする放水設備。
2. 貯水部は、下流側隔壁と、上流側隔壁とを備え、貯水が下流側隔壁から越流するように構成され、上流側隔壁には、その下端部に堤体の上流側の水を貯水部内へ引き込むための流入口が設けられることを特徴とする請求項１に記載の放水設備。
3. 前記取水口は、貯水部の内面よりも内部側へ離間して配置されることを特徴とする請求項２に記載の放水設備。
4. 放流路は、取水口を有して貯水部内に昇降可能に構成された取水体と、貯水部の貯水量に応じて取水体を昇降させるフロートとを備え、
   上流側隔壁には、その上端部にフロートがそれ以上上昇しないように、該フロートの上昇を規制するプレートが取り付けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の放水設備。

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