JPH05287791A - 都市の排水システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】河川３，放水路４，排水溝６等と接続した立坑
８を繋ぐ地下の排水管路１に加速ポンプ９を設置し、管
路流れを加速して自然流下による流速より大とする。 【効果】排水管路の単位流路面積当たりの流量を、管路
の下り勾配による自然流下流量より大きくでき、設計流
路断面積の低減を図り、排水管路の運転制御が容易にな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として都市の異常降
雨時の出水を排水する排水管路，排水ポンプなどからな
る排水システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】大都市の従来の雨水などの排水システム
は、図７に示すように、排水溝６や中小河川３，放水路
４及びそれらを立坑８を経て地下で接続する排水管路１
及び管路末端の排水ポンプ施設２などから構成される。
地表面５に降った雨は排水溝６を経て立坑８へ流入し、
また、河川３や放水路４の増水により溢水した水は立坑
８を通じて排水管路１に流入する。排水管路１には下り
勾配が設けられ、自然流下により水は移送され管路末端
に設けられたポンプ施設２のポンプにより河川または海
７に排出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】排水溝や中小河川を接
続する排水管路は地下に設置され、大流量の排水を処理
するため流路断面積を大きくとる必要がある。従って、
流路断面積を小さくして建設費を下げる必要があるが、
下り勾配を利用した自然流下では、流速に限界があるた
め大幅な流路面積の縮小は困難である。また、流速が遅
いため管路内の流れの切り替えや、末端のポンプ機場の
ポンプの運転の制御などの排水管路全体の運転制御が困
難となっている。

【０００４】本発明の目的は、地下に設置する排水管路
の流路断面積の小形化を図り、建設費の低減を図り、排
水管路全体の運転制御性を向上させることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】排水管路にポンプを設置
し、ポンプで管路流速を加速し、自然流下による流速よ
り大として単位流路面積当たりの流量を上げ、流路断面
積の低減を図り排水管路の運転制御を容易にする。

【０００６】

【作用】排水流路内に設置されたポンプは、上流からポ
ンプへ流入する水流を加速し、下流へ吐出する。その結
果、管路内流速は下り勾配による自然流下による流速よ
り大きくなり、単位流路面積当たりの流量が増大し、同
一設計排水量では従来の排水管路に比べて管路断面積を
縮小することができる。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の排水システムの実施例を示す
断面図である。地上には河川３，放水路４がある。地表
５に降った雨水は排水溝６に流入する。河川３，放水路
４及び排水溝６の溢水の流路は、それぞれ立坑８ａ，８
ｂ，８ｃを通じて地下に設置された排水管路１に接続さ
れている。排水管路１には排水流の加速用ポンプ９が設
けられている。このポンプ９は、例えば、図２に示すよ
うな軸流ポンプで、ポンプ全体は円筒状の管路の中に設
置されている。羽根車１０は案内羽根１２のハブ１２ａ
の中に内蔵されたモータやエンジンなどの原動機により
駆動される。排水管路１の末端には排水ポンプ施設２が
あり、排水管路１で移送された水は排水ポンプ１０によ
り揚水され河川や海７に放流される。

【０００８】このような都市の排水システムで、多量の
降雨が発生すると、降雨により増水した河川３，放水路
４及び排水溝６の溢水は、立坑８を経て排水管路１に流
入する。排水管路１には多くの立坑８が接続されている
ため、多量の雨水が流入し管内に自由表面が無い満管状
態となる。このとき、排水管路１に設置された加速ポン
プ９を駆動すると、管内の流れは管路勾配により定まる
自然流下速度より速くなる。従って、排水管路１の流路
断面積が一定のとき、排水管路１を流れ得る流量は大幅
にに増大する。逆に、管路を流れる流量が一定のとき管
路断面を縮小することができる。排水管路１は地下に設
置され、その建設工事費は管路断面積に比例して増大す
るので、管路断面積の縮小は建設費の縮小に効果大とな
る。

【０００９】一方、排水管路１の断面積が小さいと、管
路内を常に満管状態とすることが容易である。満管状態
での管路への流入量の急激な変化などに対する管路内流
れの予測は、非満管状態に比べて比較的容易である。ま
た、管内の流動状態の変化に対し、自然流下による流れ
のみでは、弁の切り替え等の受動的な制御しかできな
い。しかし、加速ポンプ９によれば能動的な制御が可能
で、管路全体の流動状態の制御性が高まり、排水システ
ム全体の降雨に対する即応性を高めることができる。

【００１０】図３に本発明の他の実施例を示す。排水管
路内に複数の加速ポンプを設置したもので、これにより
流量変化に対する制御の応答性をより高めることができ
る。また、ポンプ間の距離が短くなるので、ポンプ１台
が分担すべき管路抵抗が小さくなりポンプの出すべき全
揚程を小さくすることができる。

【００１１】図４は、本発明の第３の実施例である比較
的大容量の排水管路を示すもので、大口径の管路断面に
３台の小外径のポンプ９ｄ，９ｅ，９ｆを内接するよう
に設置してある。降雨が少量の時、排水管路１では水面
１３が存在する非満管状態となる。このような状態で
は、水面内に没するポンプ９ｅのみを駆動し、水流を加
速する。降雨が多量で水面が無くなる満管状態では、ポ
ンプが３台とも駆動され図２の場合と同様な運転がなさ
れる。従って、大容量の排水システムでも、小容量に対
しても効率良く、本来の機能を損なうこと無く運転する
ことが可能となる。

【００１２】第４の実施例を図５に示す。排水管路１
は、中小河川３の下部の地下で河川３に平行して設置さ
れ、上流部で河川３の流れを分岐して水門を経て排水流
路１に流し込む構成（図示せず）になっている。この場
合、排水管路１は河川３のバイパス流路としての機能を
果たす。河川の洪水対策は、大都市では河川勾配が通常
緩いため、深さを増すのではなく河川幅を広げざるを得
ない。しかし、大都市では地価高騰のため河川の拡幅対
策は極めて困難である。本実施例によれば、拡幅するこ
となく建設費が比較的低い小口径の排水管路で洪水対策
が実現できる。

【００１３】図６に第５の実施例を示す。河川３，放水
路４，排水溝５には水位検出装置１３ａ，１３ｂ，１３
ｃがそれぞれに設置されている。水位検出装置１３の出
力は加速ポンプ制御装置１４に導かれ、予め水位に応じ
て設定されているポンプの運転条件（回転速度，ポンプ
運転，水車運転など）の設定信号が出力され、その信号
に基づき加速ポンプが制御される。このような構成で、
排水ポンプ１０の急停止などによる立坑８の圧力の急激
な上昇などの過渡現象が発生すると、河川の水位の変化
となって現れる。その水位変化は水位検出装置１３によ
り検出され、次いでその水位信号は、加速ポンプ制御装
置１４に導かれ、管路内圧が異常に上昇しないように加
速ポンプは運転制御される。従って、排水ポンプの急停
止などの水力過渡現象が発生しても、本排水システムで
は管路が破損されることなく保たれる。

【００１４】

【発明の効果】本発明によれば排水管路内の流速を増大
させることができ、その結果、排水管路の断面積を縮小
でき、建設費の低減を図ることができる。また、管路内
を満管状態にでき、管路の流れの制御をより容易にする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の排水システムの実施例を示す断面図。

【図２】図１のＡ部の詳細の加速ポンプの断面図。

【図３】本発明の排水システムの他の実施例を示す断面
図。

【図４】図１のＡ部の詳細の加速ポンプの他の実施例を
示す断面図。

【図５】本発明の排水システムの他の実施例を示す断面
図。

【図６】本発明の排水システムの実施例を示す断面図。

【図７】従来技術の排水システムの例を示す断面図。

【符号の説明】

１…排水管路、２…排水ポンプ施設、３…河川、４…放
水路、５…地表面、６…排水溝、７…河川又は海、８…
立坑、９…加速ポンプ、１０…排水ポンプ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 国雄 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所土浦工場内 (72)発明者 大谷 健二 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所土浦工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水平あるいは下り勾配の排水管路に加速ポ
   ンプを設置したことを特徴とする都市の排水システム。