(57)【要約】【課題】常態における取水時形態と、洪水時や土砂等が底に堆積した時における取水用樋の非取水時形態とを簡単に切り替えることが可能で、落葉等の流入防止や小石や細粒土分の取水用樋からの排除も確実に行うことができる。【解決手段】取水用樋による取水が可能で、洪水時や土砂等が取水用樋の底に堆積した時には取水用樋を変形させて洪水や土砂等の堆積によるトラブルを避け、また取水用樋を元の取水時形態に復帰させて取水を再開する砂防ダムの取水機構において、前記変形可能な取水用樋は、一端を砂防ダムの水通しの上端に保持した除塵スクリーンと、一端を該除塵スクリーンの他端と連結した側板と、一端を該側板の他端の変形可能区間に連結した底板と、一端を該底板の他端に連結し、他端を前記砂防ダムの壁面に保持した回転アームとからなり、該回転アームの操作により取水用樋の形態の切り替えを行うようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｕ型水路となるとともに変形可能な取水用樋を砂防ダムの水通し下流側に配置し、その端末を砂防ダムの袖部まで延長することにより、常態においては前記取水用樋を取水時形態にして取水を可能とし、洪水時や土砂等によって前記取水用樋の底に堆積が発生した時には取水用樋を非取水時形態にして洪水や詰まりによるトラブルを避け、洪水や詰まりが解消したときには取水用樋を元の取水時形態に復帰させて取水を再開するようにした砂防ダムの取水機構において、
前記変形可能な取水用樋は、一端を砂防ダムの水通し下流側の上端に首振り可能に保持した除塵スクリーンと、一端を該除塵スクリーンの他端と回転可能に連結した側板と、一端を該側板の他端と回転可能に連結した底板と、一端を該底板の他端の変形可能区間の端部と所定角度の範囲で回転可能に連結し、他端を前記砂防ダムの水通し下流側の上端から所定間隔の砂防ダムの壁面に固定軸を用いて回転可能に保持した回転アームとで構成されており、
常態においては、前記砂防ダムの壁面に回転可能に保持した回転アームを該壁面に沿って上向きに保持し、前記底板をほぼ水平に支持することにより、前記側板と底板とでＵ型水路を構成するとともに、その上面に除塵スクリーンを必要な傾斜角を保って配置した取水可能な構造とし、
洪水時や堆積土砂等の排出時には、前記砂防ダムの壁面に回転可能に保持した回転アームを該側壁に沿って下向きに回転することにより、前記除塵スクリーン、側板および底板を前記側壁に沿うよう変形し、非取水時形態に移行できるようにしたことを特徴とする砂防ダムの取水機構。
【請求項２】
前記砂防ダムの壁面に固定軸を用いて回転可能に保持した回転アームと底板とは、取水時には該底板が側壁に沿って上向きに保持された回転アームの上端から所定の角度で外向きに突き出すように保持されるようにしたことを特徴とする請求項１記載の砂防ダムの取水機構。
【請求項３】
前記砂防ダムの壁面に固定軸を用いて回転可能に保持した回転アームは、砂防ダムの袖方向に向かって前記固定軸を延長し、その端部に取り付けた手動式の回転ハンドルもしくは動力源を用いて前記固定軸および回転アームを回転操作できるようにしたことを特徴とする請求項１記載の砂防ダムの取水機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は洪水時に大量の土砂を上流側に蓄えて下流側を土砂災害から守る砂防ダムから取水するための砂防ダムの取水機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
砂防ダムの機能は、洪水時に大量の土砂を上流側に蓄えて下流側を土砂災害から守ることである。しかし同時に、蓄えた土砂を洪水後には流下させ、速やかに貯砂能力を回復させて次の洪水に備えることもまた砂防ダムの重要な機能の一つである。したがって、砂防ダムからの取水を計画する場合、取水施設周辺を大量の土砂が通過することを前提としなければならない。
一方、砂防ダムは通常山々に囲まれて存在し、その上流側では秋に大量の落ち葉が発生する。砂防ダムからの取水は、そうした大量の落葉の通過もまた許容しなければならない。
そして前記落葉は、取水用樋の上面に除塵スクリーンを設けることで流入を防止することができるが、前者の小石や細粒土分は除塵スクリーンでは流入を防止することができない。
したがって、取水用樋の底に堆積した小石や細粒土分を取水用樋から排除する機構が必要となる。
【０００３】
以上のような砂防ダムの取水機構として本発明者は先に、特願２０１０−１６５９７２号（特開２０１２−２６１６７号公報、特許文献１参照）において、倒伏もしくは変形可能な取水用樋を砂防ダムの水通し下流側に配置し、その端末を砂防ダムの袖部まで延長することにより、常態においては前記取水用樋による取水が可能であり、洪水時や土砂等によって前記取水用樋に詰まりが発生した時には取水用樋を倒伏もしくは変形させて洪水や詰まりによるトラブルを避け、洪水や詰まりが解消したときには取水用樋を元の状態に復帰させて取水を再開するようにした砂防ダムの取水機構を提案した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０２６１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記砂防ダムの取水機構においては、倒伏もしくは変形可能な取水用樋を砂防ダムの水通し下流側に配置し、その端末を砂防ダムの袖部まで延長することにより、常態においては前記取水用樋による取水が可能であり、洪水時や土砂等によって前記取水用樋に詰まりが発生した時には取水用樋を倒伏もしくは変形させて洪水や詰まりによるトラブルを避けるようにしたものである。
【０００６】
しかしながら、特願２０１０−１６５９７２号（以下先の出願という）の発明においては以下のような問題点が存在する。
１）先の出願では、秋に大量の落葉が流下すると取水用樋がすぐ詰まり、しばしば取水を中断しなければならない。
２）先の出願では、取水用樋を構成する板材に、取水時には取水用樋内から水圧がかかるため、片持ち梁としての大きなモーメント荷重が加わり、また洪水時や詰まりの解消作業時には外に向かって倒れ、また起立する際に同様の大きなモーメント荷重が加わるため、該板材に剛性が求められ、起立のための大きな動力が必要となる。
３）先の出願では、洪水時に板材の倒伏が遅れると、流下してきた玉石や流木等が板材を直撃する恐れがあり、非常に破損しやすい。
【０００７】
したがってこの発明の砂防ダムの取水機構は、構造が比較的単純でメンテナンスが容易であり、かつ常態における取水時形態と、洪水時や堆積土砂等の排出時における取水用樋の非取水時形態とを簡単に切替えることが可能で、落葉等の流入防止や小石や細粒土分の樋からの排除も確実に行うことができる砂防ダムの取水機構を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわちこの発明の砂防ダムの取水機構は、Ｕ型水路となるとともに変形可能な取水用樋を砂防ダムの水通し下流側に配置し、その端末を砂防ダムの袖部まで延長することにより、常態においては前記取水用樋を取水時形態にして取水を可能とし、洪水時や土砂等によって前記取水用樋の底に堆積が発生した時には取水用樋を非取水時形態にして洪水や詰まりによるトラブルを避け、洪水や詰まりが解消したときには取水用樋を元の取水時形態に復帰させて取水を再開するようにした砂防ダムの取水機構において、
前記変形可能な取水用樋は、一端を砂防ダムの水通し下流側の上端に首振り可能に保持した除塵スクリーンと、一端を該除塵スクリーンの他端と回転可能に連結した側板と、一端を該側板の他端と回転可能に連結した底板と、一端を該底板の他端の変形可能区間の端部と所定角度の範囲で回転可能に連結し、他端を前記砂防ダムの水通し下流側の上端から所定間隔の砂防ダムの壁面に固定軸を用いて回転可能に保持した回転アームとで構成されており、
常態においては、前記砂防ダムの壁面に回転可能に保持した回転アームを該壁面に沿って上向きに保持し、前記底板をほぼ水平に支持することにより、前記側板と底板とでＵ型水路を構成するとともに、その上面に除塵スクリーンを必要な傾斜角を保って配置した取水可能な構造とし、
洪水時や堆積土砂等の排出時には、前記砂防ダムの壁面に回転可能に保持した回転アームを該側壁に沿って下向きに回転することにより、前記除塵スクリーン、側板および底板を前記側壁に沿うよう変形し、非取水時形態に移行できるようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
この発明の砂防ダムの取水機構において、前記砂防ダムの壁面に固定軸を用いて回転可能に保持した回転アームと底板とは、取水時には該底板が側壁に沿って上向きに保持された回転アームの上端から所定の角度で外向きに突き出すように保持されるようにしたことをも特徴とするものである。
【００１０】
この発明の砂防ダムの取水機構において、前記砂防ダムの壁面に固定軸を用いて回転可能に保持した回転アームは、砂防ダムの袖方向に向かって前記固定軸を延長し、その端部に取り付けた手動式のハンドルもしくは動力源を用いて前記固定軸および回転アームを回転操作できるようにしたことをも特徴とするものである。
【００１１】
前記構成の本願発明と先の出願とを比較すると次の通りである。
１）先の出願では、秋に大量の落葉が流下すると樋がすぐ詰まり、しばしば取水を中断しなければならない。本発明では、樋の頂部にチロリアン式除塵スクリーンが存在し、葉っぱや枝などの塵芥は樋の中に入れない構造となっているため、取水の中断はめったにおきることはない。
２）先の出願では、取水用樋を構成する板材に、取水時には取水用樋内から水圧がかかるため、片持ち梁としての大きなモーメント荷重が加わり、また洪水時や詰まりの解消作業時には外に向かって倒れ、また起立する際に同様の大きなモーメント荷重が加わるため、側壁に剛性が求められ、しかも起立のための大きな動力が必要となる。
それに対して本発明では、取水用樋を再形成する際に該取水用樋が単純梁構造部材の集合体であることから落水により大きなモーメント荷重を受ける部所が存在しないため、剛性と動力は小さなもので足りる。
３）先の出願では、洪水時に側壁の倒伏が遅れると、流下してきた玉石や流木等が側壁を直撃する恐れがあり、非常に破損しやすい。本発明では、樋の頂部に除塵スクリーンが存在し、他の部材を保護するため壊れ難い。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の砂防ダムの取水機構は以上のように構成したので、構造が単純でメンテナンスが容易であり、かつ常態における取水時形態と、洪水時や土砂等が底に堆積した時における取水用樋の非取水時形態とを簡単に切り替えることが可能で、塵芥の流入防止も確実に行うことができる砂防ダムの取水機構を提供することができる。
【００１３】
その他、取水用樋の上部にチロリアン式除塵スクリーンを取り付けたので、取水を停滞させることがない。なお、除塵スクリーン上に塵芥が溜まると、流水の力により除塵スクリーンの下流端に塵芥が押しやられ、さらに塵芥が溜まって取水用樋内への流水の落下が妨げられると、落下できなかった水により塵芥が流されるので、除塵スクリーンの取水能力が自動的に回復するという方式をチロリアン式と呼んでいる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の砂防ダムの取水機構の実施の形態を示す正面図である。
【図２】取水時の側面図である。
【図３】非取水時の折畳みの第１過程を示す側面図である。
【図４】非取水時の折畳みの第２過程を示す側面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の砂防ダムの取水機構の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１ないし図４に示すように、この発明の砂防ダムの取水機構は、折畳み可能な取水用樋１２を砂防ダム１１の水通し下流側に配置し、その端末を砂防ダム１１の袖部１３まで延長したものである。
このようにすることにより、常態においては前記取水用樋１２による取水が可能であり、洪水時や土砂等が前記取水用樋１２の底に堆積した時には取水用樋１２を変形させて洪水や土砂等の堆積によるトラブルを避け、洪水や土砂等の堆積が解消したときには取水用樋１２を元の状態に復帰させて取水を再開することができる。
【００１６】
この発明の砂防ダムの取水機構をより詳細に説明すると、前記変形可能な取水用樋１２は、一端を砂防ダム１１の水通し下流側の上端に第１固定軸３１で首振り可能に保持した除塵スクリーン２１と、一端を該除塵スクリーン２１の他端と第１中間軸３２で回転可能に連結した側板２２と、一端を該側板２２の他端と第２中間軸３３で回転可能に連結した底板２３と、一端を該底板２３の他端と第３中間軸３４で所定角度の範囲で回転可能に連結し、他端を前記砂防ダム１１の水通し下流側の上端から所定間隔の壁面１４に第２固定軸３５で回転可能に保持した回転アーム２４とで構成されている。
なお、前記除塵スクリーン２１は砂防ダム１１の水通しの落水部のみに設け、取水用樋１２の水路を構成する側板２２および底板２３は砂防ダム１１の袖部１３まで延長されている。
【００１７】
なお、前記回転アーム２４と底板２３とは、取水時には該底板２３が側壁１４に沿って上向きに保持された回転アーム２４の上端から所定角度で外向きに突き出すように保持される。この際の角度保持手段としては、第３中間軸３４の軸受部分に設けたストッパ３４ａとすることができる。すなわち、前記ストッパ３４ａによって所定角度（θ）より小さくならないようになっている。逆に、前記角度（θ）が大きくなるのは自由である。もちろん、前記角度保持手段は前記ストッパ３４ａに限定されるものではない。
【００１８】
（取水時形態）
そして、常態においては前記砂防ダムの壁面１４に第２固定軸３５で回転可能に保持した回転アーム２４を該側壁１４に沿って前記第２固定軸３５から上向きに保持することにより、前記側板２２と底板２３とでＵ型水路を構成するとともに、その上面に除塵スクリーン２１を配置した取水可能な構造としておく。
（非取水時形態）
他方、洪水時や土砂等が取水用樋の底に堆積した時には、前記砂防ダムの壁面１４に第２固定軸３５で回転可能に保持した回転アーム２４を、該側壁１４に沿って第２固定軸３５を基点に下向きに回転することにより、前記除塵スクリーン２１、側板２２および底板２３を前記側壁１４に沿うよう変形させるのである。
【００１９】
以下に、図２の取水時の状態から図４の非取水時の状態までの操作の過程を説明する。
１）まず図３に示すように、非取水時（洪水時）には、水勢が強いためにすでに前記除塵スクリーン２１から取水されていないが、流下してきた玉石や流木等が前記除塵スクリーン２１上を通過するおそれがある。
そこで、前記回転アーム２４を第２固定軸３５を基点に下向きに回転させると、前記回転アーム２４に対して所定の角度に保持した底板２３は、そのままの角度で側板２２および除塵スクリーン２１を下向きに引き下ろす。
その際、前記底板２３が砂防ダムの壁面１４から分離されると底が抜けた状態となり、取水用樋１２の底に溜まった砂や塵芥はその上部に溜まった水とともに一挙に下方に排砂、排出される。
２）図４に示すように、前記回転アーム２４を所定の角度まで回転させて除塵スクリーン２１と側板２２とが直線状に変形すると、該回転アーム２４と前記底板２３との角度を所定の角度（θ）に保持する前記ストッパ３４ａとの係合が解除され、回転アーム２４と底板２３とは第３中間軸３４部分で下向きに折れ、前記底板２３は除塵スクリーン２１および側板２２とともに一直線になって、前記砂防ダムの壁面１４に沿うよう変形される。
【００２０】
この発明の砂防ダムの取水機構において、前記砂防ダムの壁面１４に第２固定軸３５で回転可能に保持した手動式の回転アーム２４は、砂防ダム１１の袖において操作できるようにすることが望ましい。
そのような操作手段としては、前記第２固定軸３５を延長してその端部に取り付けた回転ハンドル（手動式）のみならず、前記第２固定軸３５に連結した、例えばモータ駆動等の動力源（電動式）を用いることができる。
【００２１】
したがって図２に示すように、常態においては砂防ダム１１の水通し下流側に配置した前記取水用樋１２による取水が可能であり、該取水用樋１２の端末を砂防ダム１１の袖部１３まで伸ばしてあるので、砂防ダムの水通しを通過した水は除塵スクリーン２１から自然に取水用樋１２内に落下し、さらに取水用樋１２の中を流下して砂防ダム１１の袖部１３に達して取水配管（図示せず）を経由した取水が可能となる。
【００２２】
すなわち、取水時には砂防ダムの壁面１４と底板２３および側板２２とで構成される取水時形態（Ｕ型水路）に除塵スクリーン２１を通過して塵芥が除去された水が流れ込み、取水が可能となる。その際、頂部の除塵スクリーン２１は下流側に傾けてある。したがって、除塵スクリーン２１の上面に落葉等の塵芥がたまって除塵スクリーン２１の通水能力が減退すると、除塵スクリーン２１を通過できなかった水が除塵スクリーン２１の上面を除塵スクリーン２１に沿って流れ、落葉等の塵芥を押し流すことにより通水能力を回復させる。いわゆるチロリアン方式のスクリーンとなっているのである。
【００２３】
一方、洪水時には流下してきた玉石や流木等が前記除塵スクリーン２１上を通過する。そうした場合には、取水用樋１２の破損を防ぐため、取水用樋１２を回転アーム２４を操作して変形させ、流水との衝突を回避する。
すなわち洪水時には、底板２３の取り付けられた回転アーム２４をその下端を中心に回転させると、除塵スクリーン２１・側壁２２・底板２３は砂防ダムの壁面１４と平行かつ直線状に変形して、流水の直撃を免れることができる。また、水路内の水及び除塵スクリーン２１を通過して底にたまった小石や細粒土分等の塵芥は、回転アーム２４の回転の開始と同時に底板２３が砂防ダムの壁面１４と分離して底ぬけの状態となるため、その際に側壁１４と底板２３の隙間から流出し下の水叩きへと落下する。
洪水が終息すると、前記非取水時形態から回転アーム２４を逆回転させて除塵スクリーン２１・側壁２２・底板２３を元の取水時形態に戻すと、取水を再開することができる。なお、洪水時以外でも、水路内に塵芥がたまった場合には、回転アーム２４を回転させてＵ型水路を変形させることにより、塵芥を水路の底から落下させて排除することができる。
以上のプロセスを自動制御により繰り返し、取水を継続する。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
この発明の砂防ダムの取水機構は以上のように構成したので、構造が単純でメンテナンスが容易であり、かつ常態における取水時形態と、洪水時や土砂等による詰まり発生時における取水用樋の非取水時形態とを簡単に切り替えることが可能な砂防ダムの取水機構を提供することができる。
【００２５】
その他、この発明の趣旨を損なわない限りにおいて、砂防ダム以外の他の形式のダム、もしくは床固め工、固定堰、頭首工等、様々なダム類にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１１  砂防ダム
１２  取水用樋
１３  袖部
１４  壁面
２１  除塵スクリーン
２２  側板
２３  底板
２４  回転アーム
３１  第１固定軸
３２  第１中間軸
３３  第２中間軸
３４  第３中間軸
３４ａ  ストッパ
３５  第２固定軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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