(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下に埋設された流入主管路を通して水が流入されるポンプ井と該ポンプ井内の流入水を河川等の排水先に排水する複数の排水ポンプとを備えてなる排水ポンプ機場において、流入主管路の末端に垂直に立ち上がる垂直管路を設けかつ該垂直管路をポンプ井として該垂直管路底面から吸水する第１の排水ポンプを設置し、前記垂直管路の上端部から横方向に形成された吸込流路の末端部底面を底面とするポンプ井を設け、このポンプ井の底面から吸水する第２の排水ポンプを設けたことを特徴とする排水ポンプ機場。
【請求項２】
地下に埋設された流入主管路を通して水が流入されるポンプ井と該ポンプ井内の流入水を河川等の排水先に排水する複数の排水ポンプとを備えてなる排水ポンプ機場において、流入主管路の末端に立坑を設けかつ該立坑をポンプ井として前記立坑底面から吸水する第１の排水ポンプを設置し、前記立坑の中間高さ位置から横方向に形成された吸込流路の末端部底面を底面とするポンプ井を設け、このポンプ井の底部から吸水する第２の排水ポンプを設けたことを特徴とする排水ポンプ機場。
【請求項３】
第１の排水ポンプの排水先と第２の排水ポンプの排水先が異なる河川であることを特徴とする請求項１又は２に記載の排水ポンプ機場。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、排水ポンプ機場に係わり、特に都市及び都市近郊の排水システムの排水ポンプ機場に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市においては、降雨による出水や河川の氾濫等の問題に対処するため、都市及び都市近郊の小河川を含む排水路から雨水等を流入主管路に集め、集めた流入水を流入主管路の下流に設けた排水ポンプ機場に導き、排水ポンプにより放流先の河川、湖沼または、海等に排水する排水システムが設置されている。そして、流入水量の変動に対応させて排水ポンプによる排水量を調整するため、排水ポンプの台数制御、回転数制御、翼角制御がそれぞれ単独あるいは組み合わせて行われる。また都市排水システムは、用地取得が困難なこと等から、流入主管路を地下に埋設したいわゆる地下河川とし、これに合わせて排水ポンプ機場は地下に設けた構成が採用される。
【０００３】
図１０に従来技術による排水ポンプ機場の例を示す。流入主管路１に流入した雨水は、ポンプ井６に流入し、地下深く設置された排水ポンプ１２により吐出管８を通り大河川１０や地表の排水路に排水される。この場合、流入主管路１に流入した雨水を自然流下によりポンプ井６に導くためにはある程度の管路の勾配が必要である。広い範囲の雨水を処理しようとすると流入主管路１の長さが長くなり、流入主管路１の長さが長くなればそれに伴ってポンプ井６は深くなる。ポンプ井６が深くなると、排水ポンプ１２は必然的に大容量高揚程化する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような都市排水システムは、広い範囲からの多量の流入水に対応するため、また、流入主管路の設置ルートを地下埋設物、地下構築物を避けたルートにするため及び動水勾配を十分なものとするため、流入主管路を地下深く埋設した大深度地下システムになる傾向にある。そのためシステムとしては、本来の機能はもちろんのこと、排水ポンプ機場の土地代あるいは土木工事費の低減が求められている。そのための従来技術としては、排水ポンプ機場に要する土地面積を小さくするための発明として特開平４−３７１６２１号公報や特開平６ー２００８９６号公報に開示されたものなどがある。
【０００５】
しかし、従来の技術は、排水ポンプ機場の面積を小さくすることには有効であるが、排水ポンプが地下深くに設置されるため掘削深さが低減できない問題がある。また排水先の河川が１個所であるため、放流先の河川の状況によっては排水が十分できないこともあり得るという問題がある。
【０００６】
本発明の第１の目的は、排水ポンプ機場の掘削のための土木工事費を削減することにある。
【０００７】
また第２の目的は、流入する雨水を一時貯溜する貯留容量の確保である。
【０００８】
さらに本発明の第３の目的は、排水先の確保である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、流入主管路を通して雨水等が流入されるポンプ井と該ポンプ井内の流入水を河川等に排水する複数の排水ポンプとを備えてなる排水ポンプ機場において、流入主管路の末端に垂直に立ち上がる垂直管路を設けかつ該垂直管路をポンプ井として該垂直管路底面から吸水する第１の排水ポンプを設置し、前記垂直管路の上端部から横方向に形成された吸込流路の末端部底面を底面とするポンプ井を設け、このポンプ井の底部から吸水する第２の排水ポンプを設けたことを特徴とする。前記垂直管路の代わりに立坑を設けても良い。また、前記第１、第２の排水ポンプの排水先を別々の河川、排水路もしくは海にしてもよい。
【００１２】
いずれの場合も、第２の排水ポンプの定格吐出量は、第１の排水ポンプの定格吐出量よりも大きくしておくことが望ましい。さらに、吸込流路、吸水路の入り口端には、上端の高さを変更できる可動堰を設けると効果的である。
【００１３】
【作用】
このように構成されることから本発明によれば、次の作用により目的が達成できる。
【００１４】
まず、通常の状態においては、流入水量が少なくかつ流入主管路内の水位は低い状態にある。即ち排水先の河川水位と流入主管路内の水位との差は大きい。このときは流入主管路の末端に設置された第１の排水ポンプによって排水し、流入主管路内を空にしておく。流入主管路内を空にしておくことにより、大量の雨水が流入する場合に、流入主管路内に雨水を一時的に流入主管路内に貯溜しておくことができる。
【００１５】
大雨などにより、大量の雨水が流入主管路に流入してくると、最初は流入主管路による貯溜と流入主管路の末端に設置された第１の排水ポンプによる排水により、流入主管路内水位は低く保たれる。さらに流入量が増加していき、第１の排水ポンプによる排水量を超えた流入量になると、流入主管路内水位が上昇していく。そして第２の排水ポンプにつながる吸込流路もしくは吸水路まで水位が上昇し、吸込流路もしくは吸水路を経て第２の排水ポンプのポンプ井に雨水が流入してくる。第２の排水ポンプは設置レベルが高いところ即ち第１の排水ポンプよりも地下の浅いところにあり、第１の排水ポンプに比して低揚程で大量の排水を行うことができる。流入主管路の末端（流入主管路の最深部）に第１の排水ポンプを設置することにより、第２の排水ポンプの設置位置を流入主管路の位置よりも地下の浅い位置に上げることができ、従来の流入主管路の末端に排水ポンプ機場の排水能力の主要部を占める排水ポンプを設置する場合に比べて、地下の掘削深さを減らすことができる。同時に、排水ポンプ機場の排水能力の主要部を占める排水ポンプの揚程を小さくすることができる。
【００１６】
また排水ポンプが複数個所に配置され、排水先の河川も複数であるので、排水先の河川の水位が高く排水ポンプからの排水ができないといった状態を回避できる。
【００１７】
また、地表の中小河川の溢水や排水路の水を地下に埋設された流入主管路に導く導水路を利用して、この導水路内に排水ポンプの排水管を配設することにより、排水管埋設のために掘削を導水路と別に行う必要が無くなる。
【００１８】
【実施例】
図１に本発明の排水ポンプ機場の第１の実施例を示す。図示の排水ポンプ機場は、地下に埋設された流入主管路１の下流端（末端）で該流入主管路１の底面を底面として垂直に立ち上がる垂直管路２と、この垂直管路２の上端に接続され水平方向に伸びる吸込流路５と、この吸込流路５の下流端で該吸込流路５の底面を底面として垂直に立ち上がるポンプ井６と、前記垂直管路２の底面から吸水する第１の排水ポンプ３と、該第１の排水ポンプ３の吐出口に接続され吐出水を中小河川９に導く吐出管４と、前記ポンプ井６の底面から吸水する第２の排水ポンプ７と、該第２の排水ポンプ７の吐出口に接続され吐出水を大河川１０に導く吐出管８と、を含んで構成されている。ポンプ井６の底面は、垂直管路２の底面よりも地下の浅い位置になっているから、第２の排水ポンプ７は第１の排水ポンプ３より地下の浅いところに設置され、第１の排水ポンプ３に比べ、大容量低揚程のポンプ特性としてある。なお、図では第２の排水ポンプ７は１基しか示されていないが、通常、複数台が設置され、排水ポンプ機場の排水能力の主要部分を占める。
【００１９】
上記構成の排水ポンプ機場において、流入主管路１に流入した雨水は、まず流入主管路１の下流端に設けられた垂直管路２に流入する。前記垂直管路２は、垂直管路２の底面から吸水する第１の排水ポンプ３に対し、いわゆるポンプ井と同じ効果を持つ。垂直管路２に雨水が流入すると第１の排水ポンプ３が起動され、この第１の排水ポンプ３が吐出する水は、吐出管４を通して中小河川９に排水される。さらに水の流入量が増えて流入主管路１の貯留量と第１の排水ポンプ３による排水量の総和を越えると水位は垂直管路２内を上昇し、垂直管路２とポンプ井６を接続している吸込流路５の管底面レベルに達し、吸込流路５を経てポンプ井６に流入するようになる。ポンプ井６には第２の排水ポンプ７が設置されており、第２の排水ポンプ７は、ポンプ井６の底面から吸水した水を吐出管８を通じて大河川１０に排水する。
【００２０】
本実施例によれば、流入主管路１の下流端よりも高い位置に、排水ポンプ機場の排水能力の主要部分を占める第２の排水ポンプ７が設置されるので、第２の排水ポンプ７の設置のための掘削作業が容易になるとともに、第２の排水ポンプ７の揚程を小さくすることができる。また、流入主管路１の下流端に第１の排水ポンプ３を設け、流入主管路１の下流端の底面から吸水して流入主管路１を排水するようにしたので、流入主管路１を必要に応じて空にし、急激な雨水の流入時に一時的な貯水槽として利用することができる。また、第１の排水ポンプ３の排水先と第２の排水ポンプ７の排水先を別にしたので、いずれか一方が溢れて排水不能の場合でも他方に排水することができる。
【００２１】
図２は、本発明の第２の実施例で、前記図１における前記垂直管路２が立坑１１になった場合である。その他の構成要素、機能は前記図１と同じである。立坑にすることで、掘削が容易になり、掘削後の埋め戻しが不要となる。また、第１の排水ポンプ３の吐出管４を立坑１１の中に配設することができ、吐出管４の設置が容易になるし、供用中の保守も容易になる。
【００２２】
図３は、本発明の第３の実施例を示す。本実施例は、前記図１における第１の排水ポンプ３の排水先を第２の排水ポンプ７の排水先と同じにした場合である。排水ポンプ機場の周辺に、異なる排水先が得られない場合に適用される。その他の構成要素、機能は前記図１と同じである。
【００２３】
図４は、本発明の第４の実施例を示す。本実施例は、前記図２における第１の排水ポンプ３の排水先を第２の排水ポンプ７の排水先と同じにした場合である。その他の構成要素、機能は前記図２と同じである。
【００２４】
図５は、本発明の第５の実施例を示す。本実施例は、前記図１における吸込流路５の最上流端に可動堰１２を設けた場合である。可動堰１２の堰高さを制御する事により第２の排水ポンプ７の排水のタイミングをより的確に制御する。その他の構成要素、機能は前記図１と同じである。また、可動堰１２の堰高さを制御する事により、可動堰１２より上流側の流入主管路１の貯水量を増減できるから、流入主管路１に流入する水量が大きくないときは、可動堰１２を高くして流入主管路１に貯水しつつ第１の排水ポンプで排水し、第２の排水ポンプの運転時間を短縮することができる。
【００２５】
図６は、本発明の第６の実施例を示す。本実施例は、前記図２における吸込流路５の最上流端に可動堰１２を設けた場合である。可動堰１２の堰高さを制御する事により第２の排水ポンプ７の排水のタイミングをより的確に制御する。また、前記第５の実施例の場合と同様、可動堰１２の堰高さを制御する事により、可動堰１２より上流側の流入主管路１の貯水量を増減できるから、流入主管路１に流入する水量が大きくないときは、可動堰１２を高くして流入主管路１に貯水しつつ第１の排水ポンプで排水し、第２の排水ポンプの運転時間を短縮することができる。その他の構成要素、機能は前記図２と同じである。
【００２６】
図７は、本発明の参考例を示す。図７に示す地下排水施設は、地表の中小河川９の溢水や排水路１４の水を導水路１５を通じて集水する地下に埋設された流入主管路１と、該流入主管路１を通して水が流入されるポンプ井と、該ポンプ井内の流入水を河川等の排水先に排水する複数の排水ポンプとを備えてなる地下排水施設において、流入主管路１の末端で垂直に立ち上がる垂直管路２と、該垂直管路２をポンプ井として該垂直管路２底面から吸水する第１の排水ポンプ３と、該第１の排水ポンプ３の吐出口に接続され該ポンプの吐出水を排出先の中小河川９に導く吐出管４と、前記垂直管路２上部に接続して配置された吸水路１８と、該吸水路１８の入り口部に設置された可動堰１２と、前記吸水路１８末端の前記第１の排水ポンプ３より高い位置に設置された第２の排水ポンプ７と、第２の排水ポンプ７の各吐出口に接続され該ポンプの吐出水を排出先の大河川１０に導く吐出管８と、流入主管路１と導水路１５との接続部の流入主管路１底部に設置された第３の排水ポンプ１６と、該第３の排水ポンプ１６の吐出口に接続され該ポンプの吐出水を排出先の中小河川９に導く吐出管１７と、を含んで構成されている。
【００２７】
流入主管路１は、図の右側が上流に、左側が下流になっており、右から左に向かって低くなる傾斜が付してあり、長大な距離に亘って傾斜をつけて敷設されている。吸水路１８は、図７，８に示すように、地表に開口した貯水能力を持つ水槽形状をなしており、蓋６１が設けられている。吸水路１８の入り口部（上流端）には、上端部の高さを変更できるように構成された可動堰１２が設けられている。本参考例における第２の排水ポンプ７の合計の定格吐出量は、流入主管路へのピーク流入量に匹敵する容量であり、第１、第３の排水ポンプの定格吐出容量はこれよりも小さい値としてある。
【００２８】
流入主管路１は、長大な距離に亘って敷設されるので、大容量の一時貯溜機能を発揮する。流入主管路１が空の状態であれば、雨水の流入開始から第２の排水ポンプ７での排水開始まで、時間差が得られる。
【００２９】
また、吸水路１８は、先に述べたように、水槽形状をなして第２の排水ポンプ７のポンプ井の役割を果たしており、これは第２の排水ポンプの１時間の定格吐出量の約１／４〜１／２に相当する貯水容量を持つ。第２の排水ポンプ７の位置を流入主管路１の末端位置より高い位置にしたので、流入主管路１自体の貯水容量をポンプの運転に利用することはできないが、吸水路１８にこのような貯水容量があるので、第２の排水ポンプ７の頻繁な発停が発生するハンチングを防止できる。また、吸水路１８は地表に開口した水槽であり、深さも流入主管路１の深さよりも浅いので、掘削も容易である。もちろん、地表の土地利用の条件が地表に開口した水槽とするのを許さない場合、地下式の水槽としてもよいが、その場合、水槽と外気を連通する十分大きな径（第２の排水ポンプの吐出容量に見合った径）の管路を設けることが望ましい。
【００３０】
本参考例における吸水路１８の貯水容量は、第２の排水ポンプの１時間の定格吐出量の約１／４から１／２であるが、流入主管路１から可動堰１２を経て吸水路１８に流入する水量（時間当り流量）が増加するときに、第２の排水ポンプ７の運転台数を増加させたり回転数をあげたりして吐出量（排水量）を増加させる場合の時間的余裕を得るには、吸水路１８を水槽を兼ねたものとし、その貯水容量を少なくとも第２の排水ポンプの１時間の定格吐出量の約１／４から１／２とするのが望ましい。
【００３１】
第１の排水ポンプ３、第３の排水ポンプ１６は、中小河川９や排水路１４が溢れていない段階でのそれら中小河川９や排水路１４への排水に使用される。導水路１５としては、流入主管路１を掘削するときに掘られた立坑を利用すれば、吐出管のための新たな掘削が不要である。本参考例では、第１の排水ポンプ３、第３の排水ポンプ１６は、いずれも第２の排水ポンプ７の排水先と異なる排水先に排水するようになっているので、一方の排水先が排水不能になった場合でも他方の排水先に排水できる。しかし、排水先のこれまでの氾濫（排水不能）の頻度を考慮し、排水不能のおそれが少なければ、第１の排水ポンプ３、第３の排水ポンプ１６を、第２の排水ポンプ７と同じ排水先に排水するようにしてもよい。
【００３２】
また、本参考例では、流入主管路１は常時空にしておくことになっているが、必ずしも常時空にしておく必要はなく、通常は緊急時に用いる非常用の水の貯水槽として水をみたしておき、降雨が予想されるときに第１の排水ポンプ３、第３の排水ポンプ１６を運転して空にするようにしてもよい。
【００３３】
本参考例においても、可動堰１２は、前記第５、第６の実施例におけると同様の機能、効果を発揮する。
【００３４】
図９は本発明の効果を示す図である。図９において、点線で示される形状が従来技術の排水ポンプ機場の断面であり、実線が図１で説明した本発明の第１の実施例である。図９においてハッチングされた部分が本発明により掘削深さが低減された部分である。
【００３５】
なお、図１〜１０では、排水ポンプの吐出管が排水先河川の水面下に接続されているものがあるが、これは単に排水先がそれら河川であることを示すもので、水面下に排水することを示しているものではない。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、流入主管路の末端に垂直に立ち上がる垂直管路を設けかつ該垂直管路をポンプ井として該垂直管路底面から吸水する第１の排水ポンプを設置し、前記垂直管路の上端部から横方向に形成された吸込流路の末端部底面を底面とするポンプ井を設け、このポンプ井の底面から吸水する第２の排水ポンプを設けた排水ポンプ機場、あるいは、流入主管路の末端に垂直に立ち上がる前記垂直管路に代えて立坑を設けかつ該立坑をポンプ井として該立坑底面から吸水する第１の排水ポンプを設置し、この立坑の途中から横方向に形成された吸込流路の末端部底面を底面とするポンプ井を設け、このポンプ井の底部から吸水する第２の排水ポンプを設けた排水ポンプ機場にすることにより、排水ポンプ機場の地下掘削量の低減、雨水貯留容量の確保及び排水先の分散による排水不能の危険性の回避ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の概要を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例の概要を示す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施例の概要を示す断面図である。
【図４】本発明の第４の実施例の概要を示す断面図である。
【図５】本発明の第５の実施例の概要を示す断面図である。
【図６】本発明の第６の実施例の概要を示す断面図である。
【図７】  本発明の参考例を示す断面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ矢視平面図である。
【図９】本発明の効果を示す断面図である。
【図１０】従来技術の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  流入主管路
２  垂直管路
３  第１の排水ポンプ
４  吐出管
５  吸込流路
６  ポンプ井
７  第２の排水ポンプ
８  吐出管
９  中小河川
１０  大河川
１１  立坑
１２  可動堰
１３  排水ポンプ
１４  排水路
１５  導水路
１６  第３の排水ポンプ
１７  吐出管
１８  吸水路
【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】
0003663493.tif 000009
【図９】
0003663493.tif 000010
【図１０】
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