(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水路を開閉するゲートを昇降可能に保持する戸溝の堆積物排出方法であって、前記戸溝は、前記ゲートを水の流れ方向に対して保持する上流側保持面と下流側保持面を有しており、前記戸溝の下端が接続される前記水路の底面側には、前記水路を流れる水の一部を前記戸溝に導くための導水通路が形成され、前記導水通路は、導水流入部が前記水路の上流端側に開口するとともに、導水流出部が前記戸溝の下端側の前記上流側保持面に開口しており、前記ゲートを開いた時に、前記導水流出部から前記戸溝内に流入した前記水の流れによって前記戸溝の下端の堆積物を排出させることを特徴とする戸溝の堆積物排出方法。
【請求項２】
前記導水通路の導水流入部の流路断面積は、導水流出部の流路断面積よりも大に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の戸溝の堆積物排出方法。
【請求項３】
前記水路は、沈砂池の水を流す排砂用水路であり、前記ゲートは前記排砂用水路に設けられる排砂ゲートであることを特徴とする請求項１または２に記載の戸溝の堆積物排出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水路の戸溝に溜まった堆積物を高額な装置を用いることなく容易に排出させることが可能な戸溝の堆積物排出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水力発電の一例として、発電所の上流側に沈砂池を設け、沈砂池を経由した水を発電所に供給する発電方式が知られている。沈砂池は、ダムから取水された水に混在している砂や泥などを除去するための設備であり、沈砂池に溜まった砂や泥などは排砂ゲートを介して排出される。
【０００３】
図１０および図１１は、従来の排砂ゲート６を示している。排砂ゲート６は、図１１に示すように、水路５の側壁５ａに形成された戸溝１０に昇降可能に保持されており、通常は全閉状態となっている。戸溝１０は、戸当り部１０ａ、１０ｂと溝底１０ｃとから構成されており、排砂ゲート６の左右方向の両端部が戸溝１０に対して上下方向に移動可能となっている。沈砂池の底に溜まった砂や泥は、排砂ゲート６を開けることにより沈砂池の一部の水Ｗ２とともに排出されることになるが、この場合、戸溝１０の下端部に砂や泥などの堆積物Ｇが溜まるので、排砂作業が完了した後には、排砂ゲート６を全閉することができなくなる。したがって、従来では作業者が戸溝１０の下端部まで降りて行き、戸溝１０の下端部に溜まった堆積物Ｇを除去するようにしていた。
【０００４】
従来から、戸溝に溜まった堆積物を自動で除去する水門扉は知られている（例えば、特許文献１参照。）。この水門扉は、水路の底面の下方に扉体収納溝を形成し、この扉体収納溝の下端部に扉体を上昇させるための駆動装置を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２２８３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、堆積物Ｇを除去するために作業者が戸溝１０の下端部まで降りて行くことは危険であり、また戸溝１０の下端部に溜まった堆積物Ｇを完全に除去するのに時間がかかるという問題がある。すなわち、排砂ゲート６による沈砂池の排砂作業が完了しても、排砂ゲート６を全閉するまでには、多くの時間と危険が伴うことになり、排砂作業の改善が求められる。
【０００７】
特許文献１の水門扉は、扉体収納溝に扉体を収納するため、扉体の高さ分だけ水路の底面を掘削が必要となる。そのため、工事費用が高額になり、規模の小さい箇所への適用は効果との関係から難しい。また、特許文献１の水門扉は、戸溝を保護するための戸溝保護枠を扉体の上面に設けることにより、扉重量が増し、開閉能力の点から既設の扉開閉装置が使用できなくなるという問題がある。戸溝に堆積物が溜まるという問題は、沈砂池に設けられる排砂ゲートに限られず、取水設備や角落とし設備など他の設備にも存在する。
【０００８】
そこでこの発明は、水路の戸溝に溜まった堆積物を高額な装置を用いることなく確実に排出させることが可能な戸溝の堆積物排出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、水路を開閉するゲートを昇降可能に保持する戸溝の堆積物排出方法であって、前記戸溝は、前記ゲートを水の流れ方向に対して保持する上流側保持面と下流側保持面を有しており、前記戸溝の下端が接続される前記水路の底面側には、前記水路を流れる水の一部を前記戸溝に導くための導水通路が形成され、前記導水通路は、導水流入部が前記水路の上流端側に開口するとともに、導水流出部が前記戸溝の下端側の前記上流側保持面に開口しており、前記ゲートを開いた時に、前記導水流出部から前記戸溝内に流入した前記水の流れによって前記戸溝の下端の堆積物を排出させることを特徴とする戸溝の堆積物排出方法である。
【００１０】
この発明によれば、ゲートが開いた時には、水路を流れる水の一部が導水通路を介して戸溝内に導かれ、戸溝内の堆積物は戸溝内に流入した水の流れによって押し流される。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の戸溝の堆積物排出方法において、前記導水通路の導水流入部の流路断面積は、導水流出部の流路断面積よりも大に設定されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の戸溝の堆積物排出方法において、前記水路は、沈砂池の水を流す排砂用水路であり、前記ゲートは前記排砂用水路に設けられる排砂ゲートであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、戸溝内の堆積物を水路を流れる水の一部を利用して押し流すことが可能となるので、高額な装置を用いることなく、戸溝内の堆積物を確実に排出させることができる。したがって、人力による戸溝内の堆積物の除去作業が不要となり、ゲートによる水路の開閉作業能率を高めることができる。また、堆積物の除去のために作業者が戸溝の下端部まで降りる必要がなくなり、水路の開閉作業の安全性を高めることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、導水通路の導水流入部の流路断面積は、導水流出部の流路断面積よりも大に設定されているので、導水流入部よりも導水流出部の水の速度を高めることができ、戸溝内の堆積物を押し流す効果を高めることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、沈砂池から砂や泥などの堆積物が多量に排砂用水路に流れても、排砂用水路を流れる水を利用して排砂ゲートを保持する戸溝内の堆積物を確実に排出することができるので、排砂作業完了後は直ちに排砂ゲートを全閉状態にすることができ、水力発電の保守作業が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係わる戸溝の堆積物排出方法を示す斜視図である。
【図２】図１の戸溝と導水通路の拡大断面図である。
【図３】図１の戸溝が形成される水路の横断面図である。
【図４】図３の排砂ゲートの正面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図６】図３の排砂ゲートが配置される沈砂池の平面図である。
【図７】図６の沈砂池の断面図である。
【図８】図５の排砂ゲートおよび戸溝の詳細を示す部分拡大断面図である。
【図９】図２の戸溝と導水通路の変形例を示す拡大断面図である。
【図１０】従来の戸溝の斜視図である。
【図１１】図１０の戸溝が形成される水路の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
つぎに、この発明の実施の形態について図面を用いて詳しく説明する。
【００１８】
図１ないし図９は、この発明の実施の形態を示している。図６および図７は、水力発電に用いられる沈砂池１を示しており、沈砂池１はダムと発電所との間に位置している。沈砂池１は、上流側に位置するダムから供給される水Ｗ１に混在している砂や泥などを沈殿させ、砂や泥などが除去された水を下流側に位置する発電所に供給する機能を有している。沈砂池１は、側壁部２ａ、２ｂと底壁部２ｃとを有しており、沈殿した砂や泥などが底壁部２ｃに溜まっている。沈砂池１の下流側には、発電所に水を供給する発電用水路４が位置している。発電用水路４の上流端には、沈砂池１に貯留された水Ｗに浮かんでいる異物を捕捉する金網３が設けられている。
【００１９】
沈砂池１の底壁部２ｃの下流端部には、沈殿した砂や泥などが集積する溜まり部２ｄが形成されている。溜まり部２ｄの下流側端面２ｅは、上方に延びており、その終端は発電用水路４に接続されている。沈砂池１の溜まり部２ｄは、排砂用水路５と接続されている。排砂用水路５の上流端部には、排砂ゲート６が設けられている。排砂ゲート６は、沈砂池１に貯留されている水Ｗのうち一部の水Ｗ２を排砂のために河川８側に流す機能を有している。排砂ゲート６は、排砂用水路５の上部側に設けられた開閉装置（昇降装置）７によって昇降可能となっている。
【００２０】
図１ないし図５は、排砂用水路５に形成された戸溝１０を示している。戸溝１０は、排砂用水路５の上流端部に形成されており、図３ないし図５に示すように戸溝１０には排砂ゲート６が昇降可能に保持されている。戸溝１０は、排砂用水路５の左右の側壁５ａにそれぞれ形成されており、各戸溝１０は互いに対向している。戸溝１０は、側壁５ａに沿って上下方向に延びており、下端は排砂用水路５の底面５ｃと接続されている。戸溝１０は、横断面形状がコの字型をしており、ガイド面１０ａと、上流側保持面１０ｂと、下流側保持面１０ｃと、から構成されている。
【００２１】
上流側保持面１０ｂと下流側保持面１０ｃは、互いに対向して配置されている。上流側保持面１０ｂと下流側保持面１０ｃは、側壁５ａに対して直角方向に延びており、排砂ゲート６を水Ｗ２の流れ方向に対して保持する機能を有している。ガイド面１０ａは、上流側保持面１０ｂの奥端と下流側保持面１０ｃの奥端とを接続している。ガイド面１０ａは、排砂ゲート６を水Ｗ２の流れ方向に対して直交する方向に保持する機能を有している。上流側保持面１０ｂは、排砂ゲート６の前面６ｅの左右方向端部と接触可能となっている。下流側保持面１０ｃは、排砂ゲート６の背面６ｆの左右方向端部と接触可能となっている。
【００２２】
排砂用水路５の底側には、排砂ゲート６を開いた時に、排砂用水路５を流れる水Ｗ２の一部を戸溝１０内に導く導水通路１１が形成されている。導水通路１１は、戸溝１０の上流側に形成されている。導水通路１１の導水流入部Ｅ１は、排砂用水路５の上流端側に開口している。導水通路１１の導水流出部Ｅ２は、戸溝１０の上流側保持面１０ｂ側に開口している。導水流入部Ｅ１の上壁１１ａは、上流側に行くにつれて斜め上方に延びる湾曲面に形成されている。導水流出部Ｅ２の上壁１１ｂは、排砂用水路５の底面５ｃと平行な平面に形成されている。
【００２３】
排砂用水路５の底面５ｃから導水流入部Ｅ１の上壁１１ａの上流端までの高さは、例えばＨ１（Ｈ１＝３００ｍｍ）に設定されている。また、排砂用水路５の底面５ｃから導水流出部Ｅ２の上壁１１ｂの上流端までの高さは、例えばＨ２（Ｈ２＝１００ｍｍ）に設定されている。これにより、導水通路１１の導水流入部Ｅ１の流路断面積は、導水流出部Ｅ２の流路断面積よりも大に設定されている。
【００２４】
図４および図５に示すように、左右の戸溝１０には排砂ゲート６が昇降可能に保持されている。排砂ゲート６は、長方形の板状部材から構成されている。この実施の形態においては、排砂ゲート６は、表面が防錆処理された金属部材または耐食性を有する金属部材から構成されている。排砂ゲート６は、下端部６ａが排砂用水路５の底面５ｃと接触可能となっている。排砂ゲート６の上端部６ｂは、補強板６ｇを介して開閉装置７の昇降ロッド７ａと連結されている。排砂ゲート６の左側部６ｃは、一方の戸溝１０に保持されている。排砂ゲート６の右側部６ｄは、他方の戸溝１０に保持されている。
【００２５】
図８は、図５における排砂ゲート６および戸溝１０の詳細を示している。戸溝１０の内面側には、戸溝１０の寸法精度を高めるためのガイド枠１２が設けられている。ガイド枠１２は、金属部材から構成されており、断面形状はコの字型となっている。排砂ゲート６は、背面６ｆ側の左右方向端部にゴムからなる水密パッキン１３を有している。水密パッキン１３は、ガイド枠１２の下流側ガイド面１２ｂと接触可能となっている。排砂ゲート６の左右方向端部６ｃは、ガイド枠１２の奥側ガイド面１２ａと接触可能となっている。
【００２６】
排砂ゲート６は、開閉装置７によって昇降可能となっており、排砂ゲート６の昇降動作によって排砂用水路５が開閉される。排砂ゲート６の上昇によって、排砂ゲート６の下端部６ａが排砂用水路５の底面５ｃから離れた際には、沈砂池１の溜まり部２ｄに堆積している砂や泥などが、沈砂池１に貯留されている一部の水Ｗ２とともに排砂用水路５側に排出されるようになっている。
【００２７】
排砂用水路５を流れる水Ｗ２の一部を戸溝１０内に導く導水通路１１は、新たに排砂用水路５を敷設する際に形成してもよいし、既設の排砂用水路５を改修することにより形成してもよい。既設の排砂用水路５に導水通路１１を形成する場合は、コンクリートからなる排砂用水路５の側壁５ａの一部を掘削し、戸溝１０の上流側の側壁５ａの一部を図１に示す形状に切除する。このように、既設の排砂用水路５への導水通路１１の形成は、コンクリートからなる排砂用水路５の側壁５ａの一部を掘削するだけ可能となる。
【００２８】
つぎに、戸溝１０の堆積物排出方法の手順および作用について説明する。
【００２９】
排砂ゲート６が全閉状態にある場合は、ダムから取水された水Ｗ１は、沈砂池１において砂や泥などが除去され、発電用水路４を介して発電所に供給される。沈砂池１の底壁部２ｃに砂や泥などが一定量溜まった場合は、開閉装置７によって排砂ゲート６を開き、沈砂池１に貯留されている水Ｗのうち一部の水Ｗ２を排砂のために河川８側に流す必要が生じる。
【００３０】
図１ないし図３は、排砂のために排砂ゲート６を開いた状態を示している。排砂ゲート６を開いた状態では、沈砂池１に貯留されている水Ｗのうち一部の水Ｗ２が排砂用水路５を介して河川８側に流れる。ここで、排砂ゲート６を保持する戸溝１０の下端部には、導水通路１１が形成されているので、排砂用水路５を流れる水Ｗ２のうち一部の水Ｗ２ａが戸溝１０内に導かれる。図２に示すように、導水通路１１の導水流入部Ｅ１の流路断面積は、導水流出部Ｅ２の流路断面積よりも大に設定されているので、導水流入部Ｅ１よりも導水流出部Ｅ２の水Ｗ２ａの速度を高めることが可能となり、砂や泥などからなる堆積物Ｇを押し流す効果を高めることができる。
【００３１】
排砂ゲート６の開動作によって沈砂池１に溜まっていた砂や泥などが排出されると、再び排砂ゲート６が閉じられる。ここで、戸溝１０の下端部には堆積物Ｇは残留していないので、排砂ゲート６は完全に閉じた状態となり、排砂ゲート６の下端部６ａが排砂用水路５の底面５ｃと密着する。したがって、沈砂池１からの排砂用水路５への水Ｗの流れは阻止され、沈砂池１の水Ｗは発電用水路４を介して発電所側へのみ供給される。
【００３２】
このように、戸溝１０内の堆積物Ｇを排砂用水路５を流れる水Ｗ２のうち一部の水Ｗ２ａを利用して押し流すことが可能となるので、高額な装置を用いることなく、戸溝１０内の堆積物Ｇを確実に排出させることができる。したがって、人力による戸溝１０内の堆積物Ｇの除去作業が不要となり、排砂ゲート６による排砂用水路５の開閉作業能率を高めることができる。また、堆積物Ｇの除去のために作業者が戸溝１０の下端部まで降りる必要がなくなり、排砂用水路５の開閉作業の安全性を高めることができる。
【００３３】
さらに、既設の排砂用水路５に導水通路１１を形成する場合は、コンクリートからなる排砂用水路５の側壁５ａを掘削するだけよいので、改修工事費用が少なくて済み、工期も短くて済む。したがって、従来技術である特許文献１のように、水路の底面の下方に扉体収納溝を形成し、この扉体収納溝の下端部に扉体を上昇させるための駆動装置を設ける場合に比べて、改修コストを著しく低減することができる。
【００３４】
また、排砂ゲート６は、戸溝１０のガイド枠１２と接触可能な水密パッキン１３を有しているので、水密パッキン１３は排砂ゲート６の前面６ｅ側に作用する水圧によって戸溝１０のガイド枠１２に密着することになる。したがって、戸溝１０に対する排砂ゲート６の水密性を高めることができ、排砂ゲート６を完全に閉じた状態では、沈砂池１から排砂用水路５への水Ｗ２の流れを確実に阻止することができる。
【００３５】
以上、この発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上述の実施の形態においては、導水通路１１を戸溝１０の上流側に形成する構成としたが、図９に示すように、導水通路１１を戸溝１０の下流側に形成する構成としてもよい。この場合は、戸溝１０内の堆積物Ｇは水Ｗ２ａの流れによって導水通路１１の下流端１１ｃ側に排出されるので、排砂ゲート６を完全に閉じることが可能となる。
【００３６】
さらに、上記の実施の形態においては、排砂ゲート６の戸溝１０に適用した場合を説明したが、本発明は、排沈砂池１の排砂ゲート６に限定されることはなく、戸溝によってゲートを昇降可能に保持するものであれば他の用途にも適用可能であり、例えば、水力発電の取水設備や角落し設備などへ適用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１              沈砂池
２ｃ            底壁部
４              発電用水路
５              排砂用水路（水路）
６              排砂ゲート（ゲート）
７              開閉装置
８              河川
１０            戸溝
１１            導水通路
Ｅ１            導水流入部
Ｅ２            導水流出部
Ｗ２            水
Ｗ２ａ          水
Ｇ              堆積物
【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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