(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圃場の地中に埋設した通水性の暗渠排水パイプに流入した地下水を非通水性の排水パイプ及び該排水パイプの経路中に設けた排水桝を介して排水する暗渠排水装置において、前記排水パイプの経路中に下方に屈曲した水溜トラップを設け、該水溜トラップに貯留した水によって排水パイプ内の空気の流通を防止するとともに、該水溜トラップの一端開口を上方に向けて前記排水桝内に開口させ、該開口に鉛直方向の水位調節パイプを着脱可能に装着したことを特徴とする暗渠排水装置。
【請求項２】
前記水位調節パイプは、パイプ上部に形成した上部通水口の高さ位置を上下方向に調節可能に形成されていることを特徴とする請求項１記載の暗渠排水装置。
【請求項３】
前記水溜トラップの一端開口が下流端開口であり、該開口に着脱可能に装着された前記水位調節パイプの上部通水口を、空気弁を備えた密閉蓋で閉塞可能に形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の暗渠排水装置。
【請求項４】
前記水位調節パイプは、異なる長さのパイプを前記開口に装着して水位調節を行うことを特徴とする請求項３記載の暗渠排水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、暗渠排水装置に関し、詳しくは、稲作時の田面水位の調節及び畑作時の地下水位の調節を行うための地下潅漑に使用される暗渠排水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地下潅漑は、畑作時の圃場の地下水位を調節して毛管現象により水分を補給するものであって、地下水位を作物に適した水位に調節することによって収穫量の向上等の効果を得ることができる。この地下潅漑には、圃場の地中に埋設した通水性の暗渠排水パイプに余剰の地下水を流入させて非通水性の排水パイプから排水路に排出する暗渠排水装置が設置されており、用水の供給も暗渠排水パイプを利用して行うのが一般的である。このような暗渠排水装置での排水状態の制御には、開閉弁に相当する水閘が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の水閘は、止水時には弁を閉じ、排水時には弁を開くという構造であり、排水時の開弁状態では、暗渠排水パイプや排水パイプが末端の排水口を介して大気に開放された状態になってしまうため、パイプ内の空気の流入、流出が発生する。このようにパイプ内に空気が流入すると、地下水中に含まれている鉄分が空気中の酸素と反応して酸化鉄を生成し、この酸化鉄がパイプ内に付着してつまりの発生原因となり、排水機能の低下を招くという問題があった。さらに、暗渠排水における疎水材として籾殻を使用している場合は、空気との接触によって籾殻が早期に腐食し、疎水材の通水性が低下して排水機能が損なわれるという問題もある。また、従来の水閘は、排水経路の開閉のみを目的としているため、水位調節を行う機能が無く、そのままでは地下潅漑に利用することができなかった。
【０００４】
そこで本発明は、パイプ内での酸化鉄の発生を抑制して排水機能の長期安定化を図れるとともに、地下潅漑に必要な水位調節機能や水田として使用するときの高水位の維持も可能な暗渠排水装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の暗渠排水装置は、第１の構成として、圃場の地中に埋設した通水性の暗渠排水パイプに流入した地下水を非通水性の排水パイプ及び該排水パイプの経路中に設けた排水桝を介して排水する暗渠排水装置において、前記排水パイプの経路中に下方に屈曲した水溜トラップを設け、該水溜トラップに貯留した水によって排水パイプ内の空気の流通を防止するとともに、該水溜トラップの一端開口を上方に向けて前記排水桝内に開口させ、該開口に鉛直方向の水位調節パイプを着脱可能に装着したことを特徴としている。
【０００６】
本発明の暗渠排水装置における第２の構成は、前記第１の構成において、前記水位調節パイプは、パイプ上部に形成した上部通水口の高さ位置を上下方向に調節可能に形成されていることを特徴としている。
【０００７】
本発明の暗渠排水装置における第３の構成は、前記第１、第２の構成において、前記水溜トラップの一端開口が下流端開口であり、該開口に着脱可能に装着された前記水位調節パイプの上部通水口を、空気弁を備えた密閉蓋で閉塞可能に形成したことを特徴とし、第４の構成は、前記第３の構成において、前記水位調節パイプは、異なる長さのパイプを前記開口に装着して水位調節を行うことを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明の暗渠排水装置の第１形態例を示すもので、図１は縦断面図、図２は要部の縦断面図、図３は本発明を適用した圃場（水田）の一例を示す概略平面図である。
【０００９】
まず、図３に示すように、圃場である水田１０の内部は、短手方向に延びる畦畔１１によって複数の耕作区１２に区分されており、水田１０の両側縁には、その長手方向に沿って農道１３がそれぞれ設けられている。各農道１３には、給水路１４及び排水路１５がそれぞれ設けられている。この給水路１４及び排水路１５は、状況に応じて開放型の水路で形成してもよく、パイプラインで形成することもできる。また、必ずしも農道１３に沿って設ける必要はなく、必要に応じて畦畔１１に沿って設けたり、その他の箇所に設けるようにしてもよい。
【００１０】
さらに、各耕作区１２の地下には、有孔管からなる通水性の暗渠排水パイプ１６が複数本埋設されており、この暗渠排水パイプ１６の上流側が前記給水路１４に接続した給水装置１７に接続している。そして、この暗渠排水パイプ１６の下流側は、非通水性の排水パイプ１８に合流し、水位設定装置１９を介して前記排水路１５に接続している。なお、給水路１４や排水路１５の設置場所によっては、給水装置１７と水位設定装置１９とを耕作区１２の一辺に隣接させて、あるいは一体的に形成して設置することもできる。また、暗渠排水パイプ１６は、耕作区１２の状況に応じて一つの耕作区内に適当な本数を埋設することができ、各暗渠排水パイプ１６の上流側を全て給水装置１７に接続しなくてもよい。さらに、給水装置１７には、暗渠排水パイプ１６に空気やゴミ類が侵入しない構造のものを用いることが好ましく、また、耕作区内の水位を調節する水位調節機能を有する給水装置も使用できる。
【００１１】
図１に示すように、前記水位設定装置１９は、畦畔１１や農道１３に埋設された状態で設置されるものであって、底部及び側方にパイプ接続部２１，２２を有する筒状の排水桝２３と、該排水桝２３の上流側で前記排水パイプ１８を下方に屈曲させた形状の水溜トラップ２４と、排水桝２３内に設置される水位調節パイプ２５とを有している。水溜トラップ２４の上流側の排水パイプ１８ａと、前記パイプ接続部２２に接続した排水桝下流側の排水パイプ１８ｂとは、両者の軸線が略一致するような状態で設置されており、排水時に暗渠排水パイプ１６内に流入した地下水を水溜トラップ２４及び排水桝２３を介して確実に排出できるような水勾配を有している。
【００１２】
水溜トラップ２４は、上流側の排水パイプ１８ａの端部に、下向きに屈曲する第１エルボ２６ａと、該第１エルボ２６ａから水平方向に屈曲する第２エルボ２６ｂと、該第２エルボ２６ｂから上方に屈曲する第３エルボ２６ｃを組み付けたものであって、最後の第３エルボ２６ｃの上向き開口が前記排水桝２３のパイプ接続部２１に接続されて上方に向けて開口した状態となっている。また、第２エルボ２６ｂ及び第３エルボ２６ｃの水平部分は排水パイプ１８よりも十分に下方に位置するように設定されており、排水パイプ１８内に水が存在しないときでも、この第２エルボ２６ｂ及び第３エルボ２６ｃの水平部分に十分な水が貯留され、両エルボ２６ｂ、２６ｃの上部に空気が流通する空間が生じないように形成されている。
【００１３】
前記水位調節パイプ２５は、その下端部がリング状のシール材２７を介して前記第３エルボ２６ｃの上向き開口内に水密状態で嵌入する形状のパイプからなるものであって、上部には着脱操作用の把手２８が設けられている。この水位調節パイプ２５は、耕作区１２の水位に応じて適当な長さのパイプを選択使用するものであり、パイプ上端に開口した上部通水口２９の高さ位置によって耕作区１２の水位を調節する。
【００１４】
すなわち、上部通水口２９の位置が耕作面３０から５０ｃｍ下方に位置する長さの水位調節パイプ２５を使用することにより、降雨等によって耕作区１２内の地下水位が上昇したときには、暗渠排水パイプ１６内に流入した余剰の地下水が、排水パイプ１８から前記水溜トラップ２４を経て第３エルボ２６ｃから水位調節パイプ２５内を上昇し、上部通水口２９を越えて排水桝２３内に溢流し、排水桝下流側の排水パイプ１８ｂを流れて排水口１８ｃから排水路１５に排出され、これによって耕作区１２内の地下水位が設定水位まで低下する。また、耕作区１２内の地下水位が低いときには、水位調節パイプ２５内の水が上部通水口２９を越えて排出されることがなく、前記給水装置１７から暗渠排水パイプ１６に供給される用水によって耕作区１２内の地下水位が耕作面３０から５０ｃｍ下方に維持される。
【００１５】
さらに、水位調節パイプ２５を第３エルボ２６ｃの上向き開口から抜き取ると、第３エルボ２６ｃの上向き開口から直接排水桝２３内に水が流入して下流側排水パイプ１８ｂから排出され、従来の水閘を開いたときと同じ状態となって耕作区１２からの排水作業を従来通り行うことができる。そして、水位調節パイプ２５を抜き取った排水時には、前記水溜トラップ２４の内部に水が残留して貯留された状態になるので、この貯留水によってトラップ前後における空気の流通が遮断され、排水状態を継続しても空気が排水口１８ｃから暗渠排水パイプ１６方向に流入することを防止できる。したがって、暗渠排水パイプ１６内での酸化鉄の発生や籾殻の腐食を防止することができ、長期間にわたって安定した排水機能を維持することができる。
【００１６】
なお、排水桝２３の上部内周に水位調節パイプ２５の把手２８を引っ掛けておく吊具等を設けておき、水位調節パイプ２５を第３エルボ２６ｃから抜き取ったときに、この吊具等に引っ掛けておくことにより、水位調節パイプ２５を排水桝２３から取り出すことなく、排水桝２３内に収納したままで排水状態とすることができる。
【００１７】
一方、耕作区１２を水田として利用するときなど、暗渠排水パイプ１６からの排水を必要としないときには、前記水位調節パイプ２５としてできるだけ長いパイプを使用するとともに、上部通水口２９を密閉蓋３１で密閉することによって水位設定装置１９からの用水の流出を防止する。このように密閉蓋３１で水位調節パイプ２５を密閉した状態では、耕作区１２への用水の供給に伴って水位調節パイプ２５内にも水が流入し、水位調節パイプ２５内の空気を圧縮して水位調節パイプ２５に上向きの力が作用する。この上向きの力が水位調節パイプ２５とシール材２７との抵抗を上回ると、水位調節パイプ２５が外れて用水が排水桝２３から流出してしまう。
【００１８】
このため、上部通水口２９を密閉する密閉蓋３１には、水位調節パイプ２５内の空気を排出して水を流出させない空気弁３２を備えたものを使用し、内圧上昇を抑えて水位調節パイプ２５の抜けを防止する。なお、密閉蓋３１を上部通水口２９に固定する手段は任意であり、弾性部材による嵌め込みやねじ込み等を利用することができる。
【００１９】
本形態例に示す空気弁３２は、図２に示すように、密閉蓋３１に設けた排気口３３内に上下動可能に挿入された軸部材３４と、該軸部材３４の上部に設けられた落下防止部材３５と、軸部材３４の下部に設けられたフロート部材３６と、該フロート部材３６の上部に設けられて前記排気口３３を閉塞可能なシール材３７とで形成されている。
【００２０】
この空気弁３２は、水位調節パイプ２５内に水が無い状態では、フロート部材３６等の自重によってシール材３７が排気口３３から離れた開弁位置に下降しており、排気口３３を通って空気が流通可能な状態となっている。したがって、水位調節パイプ２５内に水が流入すると、水位の上昇に伴って水位調節パイプ２５内の空気が排気口３３から外部に排出され、水位調節パイプ２５内の圧力上昇を防止する。そして、水面がフロート部材３６に達すると、下方のみが開口したフロート部材３６内に空気が閉じこめられて浮力が発生し、水面の上昇によってフロート部材３６等が上昇し、シール材３７が密閉蓋３１の下面に水圧及び浮力で圧着して排気口３３を閉塞した状態になり、パイプ内からの空気及び水の排出を停止する。
【００２１】
これにより、水位調節パイプ２５の上端よりも田面水位３８が高くなっても、水位調節パイプ２５及び密閉蓋３１に加わる上向きの力を小さくすることができ、シール材２７から水位調節パイプ２５が抜け出たり、密閉蓋３１が嵌め込み式の場合であっても上部通水口２９から密閉蓋３１が外れることを防止できる。
【００２２】
なお、このような水田として使用する際に、第３エルボ２６ｃの上向き開口を栓状の弁体で閉塞することもできる。しかし、この場合は、耕作区１２からの水圧が弁体に直接的に作用するので、第３エルボ２６ｃの上向き開口と弁体とにネジ等の固着手段を設ける必要があり、開閉操作に手間が掛かるという問題がある。また、水位調節パイプ２５として短いパイプを用いて上部通水口を密閉したときも同様である。
【００２３】
さらに、耕作区１２内の田面水位３８に対応した長さのパイプを使用し、水位調節パイプ２５の上部通水口２９を田面水位３８と同じ高さ以上にしておくことによって用水の流出を防止することもできる。但し、この場合は、排水桝２３を設置した農道１３や畦畔１１の上面高さと田面水位３８との関係によって、水位調節パイプ２５の上端と排水桝１９の蓋３９との間隔が狭くなって水位調節パイプ２５に把手２８を設けられなくなったり、排水時に抜き取った水位調節パイプ２５を排水桝２３内に収納しておくことができなくなるという問題がある。
【００２４】
このように、本形態例に示す排水装置は、排水桝２３内の水位調節パイプ２５として耕作区１２の地下水位に対応した長さのパイプを用いることにより、耕作区１２の地下水位を栽培する作物に適した高さ（深さ）に調節することができる。また、排水時に水閘に相当する水位調節パイプ２５を引き抜いて暗渠排水パイプ１６から排水パイプ１８の排水口１８ｃに向けて排水するときでも、水溜トラップ２４に貯留される水によって排水口１８ｃから暗渠排水パイプ方向に空気が流入することを阻止できるので、地下水中に含まれる鉄分が空気中の酸素と反応して酸化鉄が生成することを防止でき、また、疎水材として使用した籾殻が酸素との接触によって腐食が進行することも防止できるから、暗渠排水装置における排水機能の長期安定化を図れる。
【００２５】
なお、本形態例では、水位調節パイプ２５における上部通水口２９の高さを調節する手段として、異なる長さの水位調節パイプ２５を着脱交換する例を挙げたが、他の手段を採用することもできる。例えば、水位調節パイプ２５を複数のパイプを着脱可能に連結させておき、水位に応じていくつかのパイプを適宜着脱するようにしてもよい。また、水位調節パイプ２５として二重筒を使用し、内筒又は外筒の一方、例えば外筒の下端を第３エルボ２６ｃの上向き開口に嵌め込み、他方の内筒を外筒に対して水密状態で上下にスライド可能に形成することにより、内筒上端の上部通水口の高さを調節するようにしてもよい。さらに、上下方向に伸縮可能な蛇腹部材を設置し、この蛇腹部材を伸縮させることによって上部通水口の高さを調節するようにしてもよい。
【００２６】
図４は、暗渠排水装置の第１参考例を示す概略縦断面図であって、耕作区１２の地中に埋設した暗渠排水パイプに流入した地下水を排出する排水パイプ１８の経路中に、下方に屈曲した水溜トラップ２４のみを設けた例を示している。なお、前記第１形態例に記載した暗渠排水装置の構成要素と同一の構成要素には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２７】
本参考例に示すように、排水パイプ１８の経路中に水溜トラップ２４を設けることにより、前述のように、水溜トラップ２４に貯留した水によって排水パイプ１８内の空気の流通を防止することができるので、排水時に水閘や弁を開放した状態でも排水口から暗渠排水パイプ方向に空気が流入することを阻止でき、酸化鉄の生成や籾殻の腐食を防止して暗渠排水装置における排水機能の長期安定化を図れる。なお、排水の制御は、従来と同様の水閘で行ってもよく、別途水位調節装置を設置するようにしてもよい。
【００２８】
図５は、暗渠排水装置の第２参考例を示す概略縦断面図であって、水溜トラップ２４の近傍にスライド式の開閉弁４１を設けた例を示している。この開閉弁４１は、弁箱４２内に開口した排水パイプ１８の端部開口４３を閉塞可能な弁体４４を上下動可能に設け、操作棒４５で弁体４４を上下動させることによって排水経路を開閉するように形成されている。
【００２９】
図６は、暗渠排水装置の第３参考例を示す概略縦断面図であって、水溜トラップ２４と開閉弁とを一体化した例を示している。この開閉弁５１は、水溜トラップ２４の一端開口５２を弁箱５３内に上方に向けて開口させるとともに、該弁箱５３内に前記開口５２を開閉する弁体５４を上下動可能に設け、操作棒５５で弁体５４を上下動させることによって排水経路を開閉するように形成されている。
【００３０】
図７は、暗渠排水装置の第４参考例を示す概略縦断面図であって、水位設定装置１９の下流側に水溜トラップ２４を配置した例を示している。すなわち、耕作区１２の地下水は、暗渠排水パイプ１６から排水パイプ１８を通って排水桝２３内に流入し、余剰の地下水は、水位調節パイプ２５の上部通水口２９を越えてパイプ内に溢流した後、水溜トラップ２４を通って排出されることになる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の暗渠排水装置によれば、まず、排水パイプの経路中に水溜トラップを設けたことにより、暗渠排水経路中での酸化鉄の生成や籾殻の腐食を防止できるので、長期にわたって安定した排水機能を得ることができる。また、水位調節機能を設けることにより、地下潅漑における地下水位を作物生育に適した水位に容易かつ確実に調節することができる。さらに、圃場を水田として利用するときなど、水位調節パイプの上部通水口よりも高位置に水位を設定する場合に、上部通水口を空気弁を備えた密閉蓋で閉塞することにより、水位調節パイプを排水桝内に設置したままの状態で排水機能を停止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の暗渠排水装置の一形態例を示す縦断面図である。
【図２】要部の縦断面図である。
【図３】本発明を適用した圃場（水田）の一例を示す概略平面図である。
【図４】暗渠排水装置の第１参考例を示す概略縦断面図である。
【図５】暗渠排水装置の第２参考例を示す概略縦断面図である。
【図６】暗渠排水装置の第３参考例を示す概略縦断面図である。
【図７】暗渠排水装置の第４参考例を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
１０…水田、１１…畦畔、１２…耕作区、１３…農道、１４…給水路、１５…排水路、１６…暗渠排水パイプ、１７…給水装置、１８…排水パイプ、１９…水位設定装置、２１，２２…パイプ接続部、２３…排水桝、２４…水溜トラップ、２５…水位調節パイプ、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ…エルボ、２７…シール材、２８…把手、２９…上部通水口、３０…耕作面、３１…密閉蓋、３２…空気弁、３３…排気口、３４…軸部材、３５…落下防止部材、３６…フロート部材、３７…シール材、３８…田面水位、３９…蓋、４１…開閉弁、４２…弁箱、４３…端部開口、４４…弁体、４５…操作棒、５１…開閉弁、５２…一端開口、５３…弁箱、５４…弁体、５５…操作棒
【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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