(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
河川横断面形状基準線の河床部付近を越流構造とする川岸方向端部付近に、堰に堆積する泥砂を堰底から常時排出可能な切欠き形状の取水槽内経由飛上回遊魚道兼常時流砂路並びに河川維持水量確保兼通常飛上回遊魚道兼常時流砂路を配置した、略河床幅全面、或は取水割合に応じた幅に取水堰を設け、前記越流構造の水量水勢に応じた水平流速と自然落下速度による相関自然落下曲線の変化により、渇水時に流砂経路のみに流れる河川維持水量以下の河川流量の状況では該越流構造の下全長に渡り設けた取水槽に排砂用水を上回る水は供給されず、通常河川流量時には越流した水が、該越流構造の頂部より僅か下から下流方向に斜めに下がるように突出した改良二重バースクリーンにより塵芥を取除かれ、その下部に設けた前記取水槽に塵芥の少ない用水を供給し、大洪水時には、前記取水槽並びに、該取水槽より下流側に近接平行に位置する溢水受兼常用横引回遊魚道兼常時流砂路を飛越え、土砂・流石・流木等を含む高速水流が直接、堰下流沈衝調整河床まで到達し取水槽への侵入を自然に阻止する様に装置したことを特徴とする取水設備。
【請求項２】
前記改良二重バースクリーンにおいて上段に設けるものは越流構造直近下部に上部のみ強固に固定し下流側の先端は櫛刃状に別れており塵芥が絡みつかない構造を有しており尚且つ平面的な水流方向に対し平行に配置し質量の大きい流石・流木による衝突衝撃の固定点に対する水平回転モーメントを極力低減し損壊を防止出来る構造を持ち、下段のスクリーンは前記上段スクリーンにより排除されなかった比較的小径小質量の塵芥を除去する為のもので、用水目的に応じ隙間寸法を上段より小さく選定し、取水槽並びに溢水受兼常用横引回遊魚道兼常時流砂路の常時水流方向に下がる傾斜とする事で越流部より落下する水撃作用により塵芥の自然除去効果いわゆる自浄作用と塵芥捕捉除去率の向上並びに保守の容易性を高めた塵芥除去用改良二重バースクリーンを配設したことを特徴とする請求項１に記載の取水設備。
【請求項３】
前記取水槽の底部、並びに該取水槽より導水された荒砂止槽の底部形状において、送水方向に１／１００乃至１／５程度の下がり勾配を形成し、送水方向に直角方向の傾斜は１／５乃至１／２程度の勾配を砂利・砂を集めたい方向に傾斜させ、少流量時の断面収束効果により水深が大きく流速も早くなり侵入した厄介な砂利を自然に最深底部に集め水流による運搬を促進し、回遊魚に対する少水量時の遊泳水深も同時に改善したことを特徴とする傾斜底面を有する構造の取水槽並びに荒砂止槽を配備する請求項２に記載の取水設備。
【請求項４】
取水装置と、用水用の送水管路の途中に荒砂止槽並びに微細砂止兼浮遊物除去槽を連続配置し、その回遊魚道兼荒砂排出路を溢水受兼常用横引回遊魚道兼常時流砂路の排出水路即ち常用縦引回遊魚道兼常時流砂経路に直結し常時開口とする事で回遊魚が取水設備全域を住処とすることが出来、その荒砂止槽並びに微細砂止兼浮遊物除去槽は水没用の屋根と、遊魚用に一部採光可能な壁面を持ち内部に通ずる空気を循環乾燥させ水面を安定させる為の水没時用通気管を複数配備し、該槽内の余り水は、堰位置より最も下流側に具備された導水管余水強制自然排出口兼越流水整流板の排出口より、槽周囲の水位が河床の低下により最も下がる配置となってはいるが増水により付近の水位が該排出口付近に達し水頭圧排出効果が低下したとしても、その排出口の周囲に設けた水流整流板の整流効果により下流方向に統一した高速水流が形成され、それに連接する余り水が下流側に誘引され、即ちエジェクター効果により強力な排出効果が発生し排出される為、多少の洪水で前記槽の屋根が水流による水没状態となっても水面が安定し塵芥除去機能が確保されることにより平常運転を可能とし、総じて、全ての水勢に安全に機能し且つ回遊魚の住処となり、用水取水用の必要な全機能が凝縮装備され狭隘な渓流にも装設することが可能なことを特徴とする請求項３に記載の取水設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川湖沼に設置し浮遊異物や底に堆積又は流下する砂等を常時自然排出すると共に回遊魚への負担を極力減らし、全ての水位に対し安全で安定した取水量を確保しメンテナンス労力の少ない安心な取水設備を汎用性を持って提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在主流である石油石炭系化石エネルギーは地球環境に多大な負荷を生じさせその対策で自然エネルギー利用に転換することが急務であり、化石エネルギーに変わる更なるエネルギーの確保の為、無数に存在する中小河川においてそのエネルギーの活用が有望視されているが、その対応対象は大自然であり、生き物であり、利害関係が複雑で、関係監督官庁も多く、採算性即ち設備費並びにメンテナンス費用の負担問題と多岐に渡り煩雑なことから実用的な活用開発が遅れている。
【０００３】
魚道の確保としては階段状に堰板を設け水流を落とし魚の飛び上がりを容易にしたものが採用されているが、段差が大きく魚にとって負担無く回遊できるか疑問である。  
【０００４】
自然を大きく変えるダム式を採用しない為には、渇水から洪水時まで全ての水位に対し安全な且つ安定した取水量を確保する機能を持つ取水口が必要で有るが従来困難とされていた。
【０００５】
自然な湖沼や河川では流れくる塵芥類に対し濾し網等に絡む小さい異物は定期的にその排除作業により除去できるが規模が小さい設備において中型の異物は排除機械に引っ掛かり故障の原因の最たるものになっていた。増してや大きな流木転石に対しては無防備で水力発電プラント全体において発電停止期間の増大とメンテナンス労力と費用が嵩み大きな問題になっていた。従来型のバー格子への水流上翔け方式による異物排除方式は一定の効果が得られているが、本発明で述べるような全ての自然事象に対応したものとはなっていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許公開    平８−２３２２４８
【特許文献２】特許公開  ２００４−２１１４８９
【特許文献３】特許公開  ２００５−１４６６０３
【特許文献４】特許公開  ２００５−２２０６１０
【特許文献５】国際特許公開 ＷＯ２００２−０９９２０２
【特許文献６】特許公開  ２００７−１１３２３２
【特許文献７】特許公開  ２００７−１８７０８３
【特許文献８】特許公開  ２００２−４３１
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】経済産業省・新エネルギー財団  「中小水力標準化モデルプラント設計調査総括」平成１４年公開
【非特許文献２】菊岡武男著  「取水堰設計上の問題点について（続）」平成７年公開
【非特許文献３】ＮＥＤＯ  「マイクロ水力発電導入ガイドブック」平成１５年３月公開
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
良好な取水用工作物で必要な機能での問題点の第一点はダムを伴う大規模水力発電所の開発は粗完了し、既に安定した電力を供給しているところであるが、自然破壊、特に生息魚類に対する負担は自らが解決手段を持たない為に極めて大きい。魚道設置済みとは名目ばかりで十分機能を果たしているものは皆無に近い。中小河川において必ず確保しなければ為らないのは渇水時にも最優先で機能する生息魚類の自然に近い回遊経路である。
【０００９】
第二点はダム式においては渇水から洪水まで全ての水位に対し流れくる水を貯水し必要な水量を取入れ口より定量的に採水する機能を有するが、河沼自然水位取水式においては大水洪水時においても過大な取水を行わず、且つ安全に機能する取水口が求められるが、変化量が余りにも大きく難問であった。
【００１０】
第三点は上流より自然に流れくる水中には必ず枯葉枯草流木が存在し、砂も常時流れている。まして大雨洪水時には大きな流木や転石も流れ下る。これらを可能な限り分離し自然に取除きながら必要な水を安全に採水する機能が必要で有るが、従来の方式では限界があり異物の多い大水時には取水停止等の措置を採るのが通例であり、それ以上の洪水時では取水停止は必要措置であった。
【００１１】
小水力発電設備においては取水場所が、その大きな水流落差を利用することで運営効率が上がり当然河川では急峻な流れを呈する場所又はその直近となり、谷間の狭い河川内に上記課題を解決する全ての工作物を設置しなければならず、これが第四の課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第一の課題である生息する魚類の常時回遊経路の確保であるが、安定した取水量と落差を確保する為には河川に対する堰が必要でありこれが魚類に対する回遊経路の障害となる。まずは堰による上流側と下流側の水位の差を極力小さくする。
【００１３】
次に如何なる河川水勢水位に対しても回遊経路には最優先にて水流を確保する為、堰の一部を切欠いた部分を設け回遊経路の上流端とすることで、堰を越流する程の水量が無い渇水期においても確実に回遊経路の水流が確保される。
【００１４】
回遊経路の水深を確保する為その底部分は流下方向線の直角水平線に対し傾斜角を持たせることにより底部が水平な流路に比して水深を確保しやすく、水路底幅が多少狭くなっても魚類の回遊に有利な水深を大きくした回遊経路が形成され、また横行経路を挿入することにより経路を長くでき全体的に緩やかな流下勾配となり流速を低く抑え溯上方向の回遊魚にとって負担が少なくなる。
【００１５】
回遊魚は溯上しようとするときは流れの一番強く大きい場所を選び水の淵が出来ている場合はその一番奥を目指し回遊する本能を持つ。従って中途半端な位置に回遊魚道を設置すると効率の良い魚類の溯上効果が期待できない。水流の奥へ奥へと進むことにより溯上が完了するように配置する必要が有る。
【００１６】
前記魚道の確保により他の目的の対策が既に解決されている場合がある。 河川を流れる砂は絶え間なく続き、途切れることがない。従って最少水量における魚道を堰上流部の河川底より確保することにより常時流砂経路の確保が自然に成立ち通常排砂手段として確立される。また取水口より取り込まれた砂も取水槽内を経由する回遊魚道を更に確保することにより定期の排出作業を行うことなく流砂に必要な水速より魚類の遊泳速度の方が遥かに速い為、常時回遊魚道を流砂経路として自然に常時排出される。
【００１７】
第二点めの渇水から洪水時まで全ての水勢の変化に対し必要な水量を安全に確保し、且つ取水された水の余水を確実に排出する機能が求められるが、これには水流に対する水平流速と垂直落下速度の変化を巧みに利用し、大水洪水時の流速の格段の高速変化と重力による自由落下位置を理論分析並びに実施実験により堰から自然放出される水流に対し取水口の位置と向きを最適な形とする事と溢水受の形状と位置を最適に設定することで自然に制御される。
【００１８】
取水口から取水槽に取り込まれた水は大自然の水勢からの直後の水であり様々な要因から取水量が安定して確保され難い。そこで取水調整槽に移動した水の内、余水を排出することで安定的に必要水量を確保する。しかし洪水時の流下水を安全に堰下流へ通過させる為には河川横断形状の変更を抑制し取水調整層による横断断面積の狭隘化を極力小さくし洪水時には槽の上部屋根面上を越流させる等により取水関連工作物の為に水位が異常高騰し周囲への氾濫事故に陥る危険性を減少させなければならない。その為水没状態を計画的に実行する。水没状態の取水調整槽から余水を安全確実に排出する手法として連接吸引機能を採用する。高速で移動する流体の運動エネルギーは速度の二乗に比例し、その重力による自由落下速度に対応する移動距離分の押し上げ又は吸引のエネルギーを持つエジェクター効果の自然原理を応用し、洪水時の高速流下水連接誘引効果による強制自然排出作用を利用する。
【００１９】
第三点の上流より自然に流れくる枯葉枯草枯枝や流砂、大雨洪水時の大きな流木や転石に対し、これらを可能な限り分離し自然に流下させながら必要な水を安全に採水する為、取水口には従来の越流堰バースクリーン後方取水方式の改良をし、理論と実験を元に更に改良を重ねた図４７−ロ参照による小段差越流堰水流上翔け方式改良二重バースクリーンを採用し、棒状塵芥への自然排除機能向上、格子自浄作用、保守作業の容易化、排除塵芥の早期自然除去を期する為上段は上側片持バー状方式とし、下段のバー格子は下流側を取水・溢水分離壁頂部に固定した全体平面格子目は菱形を呈する二重格子とし、落下水減勢効果と洪水時流水飛び越し機能を持つ溢水受を前記横引き魚道兼流砂経路と併用することでバースクリーンにより排除された塵芥を魚道兼排砂流水により自然排除し、この程度の落差においては定期整備を確実に行うことにより安全で自然多機能な取水堰を構築できる。またこの方式による取水口は堰全長に施設することとその自浄作用により定期保守作業の間隔を格段に伸ばすことが出来る。尚それをすり抜けた小さい塵芥は取水調整層内の浮遊物除去装置にて捕集し流水に浮いたまま本流へ戻すことができる。
【００２０】
第四の課題である谷間や渓流の狭い河川内に保守土砂吐き開閉水門を設けた取水堰に取水調整槽を付加した安全な工作物を洪水時の河川流下水の支障とならないようにコンパクトに設置するには危険を察知する野性的感性を必要とし、常に自然に対し研究心を持ち前向きでなければならない。即ちあらゆる予測される自然現象や工作物に起こりうる事象と可能性を複合的に組み合わせ最良の結果になるよう構成する。 詳細は図面にて後述する。 
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、ダム式取水方式に比べ河川形状を大きく変えないため自然環境破壊が非常に少ない。特に魚類に関しては、最優先で取水堰の段差を少なくし最適な回遊魚道の確保により負担を極力減らし最低維持水量を確保することで生息流域を遮断すること無く生息環境の保全ができる。
【００２２】
中型以上の塵芥について取水口にて自浄作用を持つ改良二重バースクリーン後方取水方式を採用し、取水調整槽で細目スクリーンを使用し全三段階の自然塵芥除去を行っている常時発生していることになる。流砂、大水洪水時に発生する土砂に対し、各槽の槽底の傾斜を検討調整することにより流速と移動経路が確保され小砂利から微細砂まで動力を何も使用せず常時自然除去していることから、浮遊異物や土砂が少ない用水を人手労力が格段に少なく採水できるようになる。
【００２３】
この自浄作用は水勢が変化することで特に大きくなり、我が国のように定期的に気象が時事刻々と変化し降水による水勢が変化する場合には、極めて有効である。
【００２４】
取水口構造の水理作用の検討調整により、渇水期から大水時まで全ての水位に対し安全な取水量を確保し洪水時には特に取水量を自然に制限する機能を持たせている為、動力やメンテナンス労力が少なく安全に安定した取水量を確保できるようになる。
【００２５】
河川からの取水に必要な機能の全てをコンパクトに収納し且つ洪水時の高速水流による連接誘引作用の応用により洪水時に水没状態でも完全に機能するため、取水調整槽が洪水を避けた位置に構築できない場合でも安全に取水でき連続発電機能が要求される水力発電所に必要な寿命の長い安全安心な発電プラントを構築することが出来るようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は河川内に設置された本発明の１例を示す全体概要平面図（断面位置記入）である。
【図２】図２は図１の下流側から透視した正面立面図である。
【図３】図３は図１の左岸より透視した側面図である。
【図４】図４は渇水時を想定した設備全体の底部分の水流と回遊魚図である。
【図５】図５は少水時を想定した設備全体の底部分の水流と回遊魚図である。
【図６】図６は平常時を想定した設備全体の底部分の水流と回遊魚図である。
【図７】図７は豊水時を想定した設備全体の水流平面図である。
【図８】図８は大水時を想定した設備全体の水流平面図である。
【図９】図９は洪水時を想定した設備全体の水流平面図である。
【図１０】図１０は渇水時を想定した取水堰横断の水位と回遊魚を示すＨ−ｈ断面図である。
【図１１】図１１は少水時を想定した取水堰横断の水位と回遊魚を示すＨ−ｈ断面図である。
【図１２】図１２は平常時を想定した取水堰横断の水位と回遊魚を示すＨ−ｈ断面図である。
【図１３】図１３は豊水時を想定した取水堰横断の水位を示すＨ−ｈ断面図である。
【図１４】図１４は大水時を想定した取水堰横断の水位を示すＨ−ｈ断面図である。
【図１５】図１５は洪水時を想定した取水堰横断の水位を示すＨ−ｈ断面図である。
【図１６】図１６は渇水時を想定した溢水受兼下段横引回遊魚道部の水位と回遊魚を示すＩ−ｉ断面図である。
【図１７】図１７は少水時を想定した溢水受兼下段横引回遊魚道部の水位と回遊魚を示すＩ−ｉ断面図である。
【図１８】図１８は平常時を想定した溢水受兼下段横引回遊魚道部の水位と回遊魚を示すＩ−ｉ断面図である。
【図１９】図１９は豊水時を想定した溢水受兼下段横引回遊魚道部の水位を示すＩ−ｉ断面図である。
【図２０】図２０は大水時を想定した溢水受兼下段横引回遊魚道部の水位を示すＩ−ｉ断面図である。
【図２１】図２１は洪水時を想定した溢水受兼下段横引回遊魚道部の水位を示すＩ−ｉ断面図である。
【図２２】図２２は渇水時を想定した荒砂止排出槽部の水位と回遊魚を示すＪ−ｊ断面図である。
【図２３】図２３は少水時を想定した荒砂止排出槽部の水位と回遊魚を示すＪ−ｊ断面図である。
【図２４】図２４は平常時を想定した荒砂止排出槽部の水位と回遊魚を示すＪ−ｊ断面図である。
【図２５】図２５は豊水時を想定した荒砂止排出槽部の水位を示すＪ−ｊ断面図である。
【図２６】図２６は大水時を想定した荒砂止排出槽部の水位を示すＪ−ｊ断面図である。
【図２７】図２７は洪水時を想定した荒砂止排出槽部の水位を示すＪ−ｊ断面図である。
【図２８】図２８は渇水時を想定した浮遊物微細砂除去槽部の水位と回遊魚を示すＫ−ｋ断面図である。
【図２９】図２９は少水時を想定した浮遊物微細砂除去槽部の水位と回遊魚を示すＫ−ｋ断面図である。
【図３０】図３０は平常時を想定した浮遊物微細砂除去槽部の水位と回遊魚を示すＫ−ｋ断面図である。
【図３１】図３１は豊水時を想定した浮遊物微細砂除去槽部の水位を示すＫ−ｋ断面図である。
【図３２】図３２は大水時を想定した浮遊物微細砂除去槽部の水位を示すＫ−ｋ断面図である。
【図３３】図３３は洪水時を想定した浮遊物微細砂除去槽部の水位を示すＫ−ｋ断面図である。
【図３４】図３４は渇水時を想定した導水管接続部の水位と回遊魚を示すＬ−ｌ断面図である。
【図３５】図３５は少水時を想定した導水管接続部の水位と回遊魚を示すＬ−ｌ断面図である。
【図３６】図３６は平常時を想定した導水管接続部の水位と回遊魚を示すＬ−ｌ断面図である。
【図３７】図３７は豊水時を想定した導水管接続部の水位を示すＬ−ｌ断面図である。
【図３８】図３８は大水時を想定した導水管接続部の水位を示すＬ−ｌ断面図である。
【図３９】図３９は洪水時を想定した導水管接続部の水位を示すＬ−ｌ断面図である。
【図４０】図４０は渇水時から洪水時まで各段階を想定した保守排砂用開閉水門部の水位を示すＡ−ａ断面図である。
【図４１】図４１は渇水時から洪水時まで各段階を想定した取水堰段差通常飛上り回遊魚道部の水位と回遊魚を示すＢ−ｂ断面図である。
【図４２】図４２は渇水時から洪水時まで各段階を想定した取水堰段差取水槽内経由飛上り回遊魚道部の水位と回遊魚を示すＣ−ｃ断面図である。
【図４３】図４３は渇水時から洪水時まで各段階を想定した取水槽内水位と回遊魚を示すＤ−ｄ断面図である。
【図４４】図４４は渇水時から洪水時まで各段階を想定した河川中央縦断主要部水位と回遊魚を示すＥ−ｅ断面図である。
【図４５】図４５は渇水時から洪水時まで各段階を想定した縦引回遊魚道部水位と回遊魚を示すＦ−ｆ断面図である。
【図４６】図４６は渇水時から洪水時まで各段階を想定した取水調整槽（砂止浮遊物除去導水管接続部）全体部水位と回遊魚を示すＧ−ｇ断面図である。
【図４７】図４７は異物を除去する為に取水口に設置される格子で上段に示すのは一重簡易平行格子で、下段に示すのは小型異物から大型異物まで取込を阻止する改良二重バースクリーンを装着した部分平面図である。
【図４８】図４８は異物を除去する為に取水口に設置される格子で（イ）に示すのは一重簡易バースクリーンで、（ロ）に示すのは小型異物から大型異物まで取込を阻止する改良二重バースクリーンを装着した水平流速に対する水流軌跡検討用の部分Ｄ−ｄ透視図である。
【図４９】図４９は水平流速を持つ水流自由落下曲線と連接誘引効果の負圧による余水自然強制排水力検討グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明を最も活用できる形態は、今後普及が期待される小水力発電プラントにおける渇水から洪水時まで如何なる流下水勢においても自然保護を最優先に、特に生息する魚類に対して影響が少なく、発電設備に対しては無駄が少なく大水洪水時にも塵芥の少ない安定した水量を確保する取水口として急峻な中小河川、いわゆる狭い渓流の河川内に保守土砂吐き開閉水門を設けた取水堰に取水調整槽を付加した安全な工作物を洪水時の河川流下水の支障とならないように各要素をコンパクト且つ複合的に組み合わせ設置し保守手間を格段に少なくし安全に運用するものである。
【実施例１】
【００２８】
図１、図２、図３に示す全体概要図のように、河川維持水量確保兼通常飛上回遊魚道兼常時流砂路９、取水槽内経由飛上回遊魚道兼流砂経路１０以外の河床幅の殆どを小段差越流型改良二重バースクリーン１２付後方取水口に設定でき、河床幅基準線２の範囲は水の豊富な時や大水洪水時の主要な流下水の経路として支障が無く通過できるようにし、また既存の河川横断形状基準線１の河川断面積に対し極力欠損を無くするよう保守土砂吐開閉水門７並びに取水調整設備を各対岸に配置し両岸壁側に護岸補強擁壁６を必要に応じ構築する。
【００２９】
図１に示す主要構築物の流速調整兼流砂溝付取水堰８は下流側に小段差越流型改良二重バースクリーン１２付後方取水口を、内部に取水槽１３を持ち、越流上面は河川縦断中心基準河床面に対し突出しないよう既存河床面を掘り下げ設置し、堰上流側整備河床４はある程度の土砂溜りの機能を持つよう調整する。
【００３０】
図１に示す取水調整槽は、取水槽１３から導かれた水中からさらに小さい塵芥や砂等を取除く為、荒砂止槽１９、微細砂止兼浮遊物除去槽２３、導水管接続槽が一体となって構成され、上部は砂止兼浮遊物除去槽壁組３１を行い、必要最小限の高さに砂止兼浮遊物除去槽屋根組３０を共に槽内経由の回遊魚に対し自然な場所であることを認識できるよう採光性のある資材にて覆う。本調整槽は洪水時には水没し屋根上並びに壁外を洪水が通過することを前提とし、堅牢且つ突起が少ないよう仕上げし水没時の砂止兼浮遊物除去槽上部空間６０の安定を図り換気効果を確保する為上流側通気管３５並びに下流側通気管３６を設ける。
【００３１】
図１、図３、図４６に示す取水調整槽下流側に設置する導水管余水強制自然排出口兼越流水整流板３３並びにその下部に設置する大水水平整流板３２は、大水洪水時に槽内の余水をその整流機能により大水時余水連接誘引排出効果高速下側整流５６、洪水時余水連接誘引排出効果高速上側整流５７で排出口の周囲に強力な強制自然誘引吸出し作用が働き、槽上部が水没状態の時でも大水時余水連接誘引排出水流５８となり排出するものである。作用力の強さは図４９の排出口周囲整流流速理論値調査を参照されたい。
【００３２】
図１、図４１、図４２に示す保守土砂吐水門７の脇に配置された通常飛上回遊魚道兼常時流砂路９、取水槽内経由飛上回遊魚道兼常時流砂路１０は、飛上り時の回遊魚の負担とならないよう段差を生息魚類の大きさに適した回遊魚用段差小分割貯水壁３９にて抑え、回遊魚段差飛越助力上下方向渦巻水流４０が発生するよう水深も十分確保する。
【００３３】
図４３に示す流速調整兼流砂溝付取水堰８の下流側には取水・溢水分離壁１４に接して、落下水減勢効果と排除塵芥の急速自然除去機能を併せ持つ図１６で示される適切な流水勾配と図４３に示す断面形状と図６に示す溢水受回遊魚用切欠１６を持つ溢水受兼常用横引回遊魚道兼常時流砂経路１５を配置する。下流側は洗屈防止を兼ねた一部回遊魚用深部を設けた図４４に示す堰下流沈衝調整河床５を整備する。
【００３４】
図４３に示す断面形状について図４９の水平流速と重力による自然落下曲線を参照して詳細に説明すると、重力加速度９．８ｍ／秒／秒における水平流速を持つ自然落下水流は二次曲線で表される各水平水流の軌跡のようになる。これを図４３に重ねると図４８の（ロ）のようになる。水平速度０．５ｍ／Ｓ時流水自然落下曲線５０、水平速度１．０ｍ／Ｓ時流水自然落下曲線５１、水平速度２．０ｍ／Ｓ時流水自然落下曲線５２、水平速度３．０ｍ／Ｓ時流水自然落下曲線５３、水平速度４．０ｍ／Ｓ時流水自然落下曲線５４、水平速度５．０ｍ／Ｓ時流水自然落下曲線５５となり、各河川の流下勾配、川幅による渇水から洪水時までの変化する水量状況と取水量と流速の複合する相関関係にて取水・溢水分離壁１４の位置を最大取水量で検討調整し、溢水受兼常用横引回遊魚道兼常時流砂経路１５の水平淵位置は、洪水時の取水制限を行う時の流速を検討調整する。
【００３５】
溢水受兼常用横引回遊魚道１５の下流端に連結された常用縦引回遊魚道兼常時流砂経路１７は図２２、図２８、図３４で示す断面形状と図４５に示す流下勾配を有し渇水時の流量の少ない時でも水深が確保でき渓流魚の生息域となる。また流速が早くなる 事により取水口に設けられた改良二重バースクリーン１２により取水口から排除された塵芥や自然流砂の河川下流への移動除去を助ける。
【００３６】
図４８−（ロ）に示す取水堰８に具備された小段差越流型改良二重バースクリーン１２が装着された後方取水口は水量が少ないときから洪水時に至るまで安定して中型大以以上の塵芥が取水槽内へ進入することを防止するよう上段バーの隙間間隔は６０ｍｍから１００ｍｍ程度とし流れ方向に平行に配置し可能な限り傾斜角度を取り且つ下段バーより少なく設定し上流側での片持方式による支持固定とし、自然落下水の水撃作用で大型の塵芥が先端方向へ移動し終に溢水受兼常用横引回遊魚道１５側に落下するような自浄作用が働くよう設定し、下段バースクリーンとの間に絡みついた塵芥の除去手作業が下流側から容易に行うことが出来るようにする。
【００３７】
下段バーの隙間隙間は２０ｍｍから３０ｍｍ程度とし流れ方向に対し３０から４５度程度の横引回遊魚道１５の流れ方向に角度を持って配列し傾斜は落下流水に含まれる塵芥がその落下水の水撃によりバーの上面に沿って取水・溢水分離壁１４より溢水受兼常用横引回遊魚道１５側へと徐々に移動するような自浄作用が大きく働くように敷設し、取水槽１３内に絡まった塵芥や堆積砂利を手作業にて取除けるよう取り外しが容易な二点支持とする。葦・芒・木枝等の棒状の細い塵芥は、従来の単純バー方式では多くを排除できなかったが、本方式では上段バーにより下段バー上に落下したときに向きが流れ方向に整えられ下段バーはそれに対し成す角を有している為取水槽１３内への侵入を高確率で阻止でき、後段の取水調整槽での負担軽減と障害発生の件数を大幅に削減できる。なお通常、上段・下段バーにより取水から排除された塵芥は魚道兼排砂流水により自然排除し水勢が大きい時は堰下流沈衝調整河床５側へ転石等も直接溢水勢にて自然流下させる。
【００３８】
取水口直下に位置する取水槽１３の機能は、如何なる水量の時でも迷い込んだ回遊魚３８の遊泳水深を確保し、取水槽内経由飛上回遊魚道兼常時流砂路１０を経由して河川上流側又は荒砂止槽１９側への移動を容易にし、土砂を含む塵芥を極力水流により荒砂止槽１９側へ移動させ槽内滞留堆積を減らす事である。この為に槽底面は最深設定の一部を除き図４３に示すように傾斜をつけることにより全面水平底に比べ槽内渇水時水位面４１の場合でも回遊魚３８の遊泳に有利になり且つ流速が増すことにより土砂や塵芥の運搬が促進される。平面的にも図４に示すように槽内上流側の幅を狭くし流速を確保することによりその付近の塵芥類の滞留堆積を予防する。
【００３９】
取水調整槽の第一段階は図２２の断面図に示す勾配を持つ荒砂止槽１９で取水槽１３より流入した土砂のうち底を流れる荒砂を荒砂止壁２０にて徐々に排出口側に集め回遊魚道兼荒砂排出路２１から常用縦引回遊魚道兼常時流砂経路１７へ排除する。断面勾配により水深と流速を増す効果により回遊魚環境の改善と塵芥類の滞留堆積を防ぐ効果を高める。 常用縦引回遊魚道兼常時流砂経路１７に向け砂止浮遊物除去槽・流砂経路界壁２２を貫通する回遊魚道兼荒砂排出路２１は常用縦引回遊魚道兼常時流砂経路１７の流速による誘引効果と槽側の水頭圧で通常は流砂が自然に急速で排出されるが、洪水時の逆水頭圧で逆流することを防止する為に逆止弁構造を付加する。
【００４０】
取水調整槽の第二段階は図１並びに図２８の微細砂止兼浮遊物除去槽２３で浮遊塵芥を細目浮遊物除去装置２４にて掬い上げ取水浮遊物排出流水口５９より本流に戻す。 荒砂止槽１９で除去できなかった微細砂は微細砂止壁２５により捕集され、常用縦引回遊魚道兼常時流砂経路１７に向け砂止浮遊物除去槽・流砂経路界壁２２を貫通する微細砂排出路２６より常用縦引回遊魚道兼常時流砂経路１７の流速による誘引効果と槽側の水頭圧で通常は自然に急速で排出されるが、洪水時の逆水頭圧で逆流することを防止する為に逆止弁構造を付加する。
【００４１】
取水調整槽の第三段階は図１並びに図３４で示す導水管異物進入防止格子２７にて導水管への最終異物の流入を阻止し、導水管制水門２８を経て導水管２９へ用水を送る。
【００４２】
図４から図４７迄の図にて各場所における渇水時水位面４１、少水時水位面４２、平常時水位面４３、豊水時水位面４４、大水時水位面４５、洪水時水位面４６、渇水時土砂吐水門開時水位面４７、少水時土砂吐水門開時水位面４８、平常時土砂吐水門開時水位面４９、により各水位水面の状況を示し、各全ての水位において安全で安定した機能を果たす様に構成する。
【００４３】
最低維持水量は通常飛上回遊魚道兼常時流砂路９と回遊魚道兼荒砂排出路２１を通過する水量の合計であり、計画条件により各寸法角度等を調整する。
【実施例２】
【００４４】
図４７、図４８において、実施例１は取水口に（ロ）に示す改良二重バースクリーン１２を採用する場合を記述してあるが、実施例２では経済的設備費の観点から（イ）の一重バースクリーン１１を代替に使用する方法。  
【実施例３】
【００４５】
図１、図２、図３に示す全体概要図のうち主要構築物の流速調整兼流砂溝付取水堰８、下流側に小段差越流型改良二重バースクリーン１２付後方取水口を、内部に取水槽１３、河川維持水量確保兼通常飛上回遊魚道兼常時流砂路９、取水槽内経由飛上回遊魚道兼流砂経路１０、下流側には取水・溢水分離壁１４に接して、落下水減勢効果と排除塵芥の急速自然除去機能を併せ持つ図１０で示される適切な流水勾配と図４３に示す断面形状と図６に示す溢水受回遊魚用切欠１６を持つ溢水受兼常用横引回遊魚道兼常時流砂経路１５を、取水槽に連結して荒砂止槽１９、を配置し、保守土砂吐開閉水門７並びに両岸壁側に護岸補強用の擁壁６を必要に応じ構築し下流側は洗屈防止を兼ねた一部回遊魚用深部を設けた図４４に示す堰下流沈衝調整河床面５を整備し、別場所に塵芥を取除く為の取水調整設備に向け導水する導水路を取水槽に設けるまでを取水口設備とし河川内に設ける。
【００４６】
取水調整設備として大水洪水時にも水没しない場所に、河川内に設けた取水口設備から導かれた水中からさらに小さい塵芥を取除く為、微細砂止兼浮遊物除去槽２３、導水管接続槽が一体となって構成され、飛来物進入防止用に上部は砂止兼浮遊物除去槽壁組３１を行い、砂止兼浮遊物除去槽屋根組３０を行う。本調整設備は洪水時には水没しないのでに特別な通気設備は不要であるが取水口設備と取水調整設備との区間での水頭圧の損失を少なくするには流水傾斜を少なくする必要が有り流速が低下することから水路断面積を大きくする。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、河川湖沼に設置し浮遊塵芥や底に堆積又は流下する土砂等を常時自然に排出すると共に回遊魚への負担を極力減らし、全ての水勢に対し安全な取水を確保しメンテナンス労力の少ない汎用性を持った取水設備を提供するものであり、取水口に自浄作用のある改良二重バースクリーンを、取水調整槽で細目浮遊塵芥除去装置を設けることで浮遊塵芥除去に三段階のフィルターを懸けていることになり異物混入の非常に少ない、また各槽の槽底の傾斜を検討調整することにより流速と移動経路を調整し荒砂と微細砂の両方を動力を何も使用せず常時自然除去していることから土砂や塵芥が極めて少ないあらゆる用水の取水口設備に採用できる。
【００４８】
特に小水力発電プラントで最も障害の多い取水口設備に本システムを採用することにより、自然破壊の少ない回遊魚が自由に行き来し、洪水の時並びに水位の下がった時点で少しの点検と帯状の長い流下物等の絡まりを取除くだけで連続発電機能が確保される寿命の長い安全安心な発電プラントを構築することが出来る。河川漁業権補償問題について、その他既存の水利権補償問題について本取水設備にて取水調整した水を既存の灌漑用水路に導水管から途中分岐することで又は本取水設備を既存の灌漑用水の取水口に採用することで解決に役立ちこれら難問の解消に寄与することで小水力発電プラントの建設が飛躍的に促進され地球温暖化対策に一役果たすことになる。
【符号の説明】
【００４９】
１    河川横断形状基準線
２    河床幅基準線
３    平均水位面
４    堰上流側整備河床
５    堰下流沈衝調整河床
６    護岸補強擁壁
７    保守土砂吐開閉水門
８    流速調整兼流砂溝付取水堰
９    河川維持水量確保兼通常飛上回遊魚道兼常時流砂路
１０  取水槽内経由飛上回遊魚道兼流砂経路
１１  一重バースクリーン
１２  改良二重バースクリーン
１３  取水槽
１４  取水・溢水分離壁
１５  溢水受兼常用横引回遊魚道兼常時流砂経路
１６  溢水受回遊魚用切欠
１７  常用縦引回遊魚道兼常時流砂経路
１８  縦引回遊魚道兼常時流砂経路・堰下流沈衝調整河床分離壁
１９  荒砂止槽
２０  荒砂止壁
２１  回遊魚道兼荒砂排出路
２３  微細砂止兼浮遊物除去槽
２４  細目浮遊物除去装置
２５  微細砂止壁
２６  微細砂排出路
２７  導水管異物進入防止格子
２８  導水管制水門
２９  導水管
３０  砂止兼浮遊物除去槽屋根組
３１  砂止兼浮遊物除去槽壁組
３２  導水管余水強制自然排出口兼越流水整流板
３３  大水水平整流板
３４  飛来物進入防止自動開閉扉  
３５  上流側通気管
３６  下流側通気管
３７  下流側回遊魚用整備河川床
３８  回遊魚
３９  回遊魚用段差小分割貯水壁
４０  回遊魚段差飛越助力上下方向渦巻水流
４１  渇水時水位面
４２  少水時水位面
４３  平常時水位面
４４  豊水時水位面
４５  大水時水位面
４６  洪水時水位面
４７  渇水時土砂吐水門開時水位面
４８  少水時土砂吐水門開時水位面
４９  平常時土砂吐水門開時水位面
５０  水平速度０．５ｍ／Ｓ時流水自然落下曲線
５１  水平速度１．０ｍ／Ｓ時流水自然落下曲線
５２  水平速度２．０ｍ／Ｓ時流水自然落下曲線
５３  水平速度３．０ｍ／Ｓ時流水自然落下曲線
５４  水平速度４．０ｍ／Ｓ時流水自然落下曲線
５５  水平速度５．０ｍ／Ｓ時流水自然落下曲線
５６  大水時余水連接誘引排出効果高速下側整流
５７  洪水時余水連接誘引排出効果高速上側整流
５８  大水時余水連接誘引排出水流
５９  取水浮遊物排出流水口  
６０  砂止兼浮遊物除去槽上部空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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