(57)【要約】【課題】  渓流等小規模な取水設備において、水を導水する取水口に流入する塵芥を減らすとともに、除去した塵芥の処理作業を縮減する技術を提供する。【解決手段】  渓流等小規模な河川における河川取水設備１０であって、河川を流れる水を導水する取水口２と、前記取水口２の上端近傍において河川の水面Ｌと略平行に配置された塵芥除去スクリーン１と、を備え、前記塵芥除去スクリーン１は、複数の穴部が形成されており、前記取水口２は、前記塵芥除去スクリーン１の穴部から下方に通過した水を導水する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
渓流等小規模な河川における河川取水設備であって、
河川を流れる水を導水する取水口と、前記取水口の上端近傍において河川の水面と略平行に配置された塵芥除去スクリーンと、を備え、
前記塵芥除去スクリーンは、複数の穴部が形成されており、
前記取水口は、前記塵芥除去スクリーンの穴部から下方に通過した水を導水することを特徴とする河川取水設備。
【請求項２】
前記塵芥除去スクリーンの穴部の開口率は、０％より大きく２６％以下であることを特徴とする請求項１に記載の河川取水設備。
【請求項３】
前記塵芥除去スクリーンを複数備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の河川取水設備。
【請求項４】
渓流等小規模な河川における河川取水設備に用いる塵芥除去スクリーンであって、
複数の穴部が形成された板状であり、河川を流れる水を導水する取水口の上端近傍に河川の水面と略平行に取り付けられることを特徴とする塵芥除去スクリーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、渓流等小規模な河川における取水設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水力発電所等における渓流等小規模な河川の取水設備では、河川横断方向に取水堰堤を設け、この取水堰堤の上流に取水口を設置し、制水門の開閉等により取水量を調整して本川導水路に導水する。前記取水口の前面には、河川内を流下してくる流木や落ち葉等の塵芥や土砂が本川に流入することを防止するためスクリーンが設けられている。このスクリーンは、短冊形の平鋼を所定のピッチで並べた構造で、水はこのスクリーンバーの目を通過するが、塵芥は通さない仕組みになっており、取水口の開口部を塞ぐように配置されている。そのため、河川内を流下する塵芥や土砂は、スクリーン前面に留まり、本川内への塵芥等の流入が防止されていた。
【０００３】
しかし、前記取水設備では、スクリーン前面に塵芥等が溜まるため、使用経過に伴いスクリーンの目詰まりを起こし、十分な取水量を得ることができなくなることがあった。従って、一定期間毎にスクリーン前面の塵芥を除去する必要があり、除去作業による取水設備の停止及び作業コストの増大等の問題があった。
【０００４】
一方、大規模な本川取水設備では、滞留した塵芥等を除去するための排砂門や除塵機が設けられていることが多いため、滞留した塵芥等を除去することができる。しかし、渓流等小規模な河川取水設備では、前記排砂門や除塵機等の滞留した塵芥を除去する設備が備わっていないことが多く、前記問題を解決することは困難であった。
【０００５】
本願発明の先行技術文献としては、特許文献１が挙げられる。特許文献１には、図５に示すように、コンクリートダム取水口における水質浄化装置が記載されている。この水質浄化装置は、上流側のコンクリートダム１０１を囲んで、水を通し、石を通さない孔あき板又は鉄筋網若しくはルーバーのケーシングからなる側板１０２と天板１０３と底板１０４とにより構成された透水性筒体１０５を配設固定している。前記透水性筒体１０５の少なくとも内面に活性炭１０６を収納すると共に、透水性筒体１０５の外側周囲に多数の石１０７を配設した装置である。
【０００６】
前記水質浄化装置によれば、コンクリートダム１０１の上流側に流れてきた水は、透水性筒体１０５の外側周位に配設した石１０７の中に通過し、土砂や泥分は石に遮られて侵入しにくく、一部石１０７の中に入っても途中で詰まり、透水性筒体１０５までは到達しない。一方、石１０７の中に通過した水は透水性筒体１０５に到達し、孔あき板又は鉄筋網若しくはルーバーのケーシングの側面を通って透水性筒体１０５の内部に流入し、透水性筒体１０５内の活性炭１０６によって有機成分が浄化させる。すなわち、前記水質浄化設備によれば、土砂や泥分を除去した水を取水することができた。
【０００７】
しかし、前記水質浄化設備は、透水性筒体１０５の外周に配設した石１０７によって土砂や泥分を除去するため、使用経過に伴い前記石１０７に土砂や泥分が溜まり、水の流入が妨げられることが考えられる。従って、前記スクリーンと同様に定期的な土砂除去を行う必要があった。
【特許文献１】特開平５−２８５４７０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、渓流等小規模な取水設備において、水を導水する取水口に流入する塵芥を減らすとともに、除去した塵芥の処理作業を縮減する技術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】
本発明は、渓流等小規模な河川における河川取水設備であって、河川を流下する水を導水する開口部を有する取水口と、前記取水口の開口部の上端近傍に河川の水面と略平行に配置された塵芥除去スクリーンと、を備え、前記塵芥除去スクリーンは、複数の穴部が形成されており、前記取水口は、前記スクリーンの穴部から下方に通過した水を取水することを特徴とする。
【００１０】
前記河川取水設備は、河川の水を導水する取水口の上端近傍に河川の水面と略平行に配置された塵芥除去スクリーンを備えており、塵芥除去スクリーンの穴部より大きな流木や落ち葉等の塵芥は、穴部を通過しないため塵芥除去スクリーン上に留まる。取水口に導入される水は、塵芥除去スクリーンの穴部から下方に通過した水であり、塵芥を除去した水を取水口から導水することができる。
【００１１】
さらに、前記塵芥除去スクリーン上に留まった流木等、水の通過に伴う吸着力の影響をあまり受けない塵芥は、掃流機能により下流へ自然流下する。従って、取水口前面で流木や塵芥が堆積することを防ぐことができる。また、落ち葉等、水の通過に伴う吸着力の影響を受ける塵芥は、塵芥除去スクリーンの穴部に付着するが、出水時には水流により塵芥除去スクリーンの上方に浮き上がり、掃流機能により下流へ自然流下する。すなわち、塵芥除去スクリーン上に留まった塵芥は、河川の自然流下により下流へ流すことができるため、塵芥除去スクリーン上に留まった塵芥の除去作業を低減することができる。
【００１２】
尚、塵芥除去スクリーンの穴部より小さく穴部を通過した土砂等の塵芥は、塵芥除去スクリーンの下方に堆積するため、必要に応じて堆積した土砂の除去をすることが望ましい。
【００１３】
また、本発明に係る河川除去設備は、前記塵芥除去スクリーンの穴部の開口率が、０％より大きく２６％以下であることを特徴とすることが望ましい。なお、ここで前記０％よりも大きいとは、０％は含まないことはもちろんである。
【００１４】
前記河川除去設備は、塵芥除去スクリーンを取水口の前面に河川の水面と略平行に配置することにより、塵芥除去スクリーンの穴部より大きな塵芥を除去して、この塵芥を除去した水を取水口から導水することができる。前記穴部の大きさ及び数を調整することにより、除去する塵芥の量を増やす（塵芥除去スクリーンを通過する塵芥を減らす）ことができる。
【００１５】
また、一般的な河川取水設備は、導水すべき取水量の目標値があり、取水口前面に取り付けられるスクリーンの開口率を調整して、導水すべき取水量を得られるように構成されていた。なお、ここでの開口率とは、部分開口を全面開口に置き換えた実質開口率である。
【００１６】
本発明に係る河川取水設備においては、前記取水量と除去する塵芥の量とを合わせて調整する必要があり、例えば、塵芥除去スクリーンの開口率が高すぎると、流入する水による吸着率が高くなる。この吸着力が高くなると、上流側での塵芥の付着が顕著になり、下流側に水切れが生じ取水量が減少する。
【００１７】
本出願人は、後述する実験例で複数パターンの開口率の塵芥除去スクリーンを用いて取
水実験を行い、本発明に係る塵芥除去スクリーンの好適な開口率を得た。開口率の好ましい範囲は、０％より大きく２６％以下であり、より好ましい範囲は、４％〜９％であり、最も好ましい範囲は、４．５％〜５．０％である。前記開口率の塵芥除去スクリーンを用いることにより、水の流量が少ない場合であっても、大きな取水能力及び掃流能力を発揮することが可能となる。
【００１８】
また、本発明に係る河川取水設備は、前記塵芥除去スクリーンを複数備えていることを特徴としてもよい。前記塵芥除去スクリーンによって河川の水と共に流れる塵芥を除去する。この除去の対象となる塵芥は、塵芥除去スクリーンの穴部の大きさによって異なり、穴部を小さくすればするほど、除去の対象となる塵芥は多くなる。
【００１９】
しかし、前記穴部を小さくしすぎると、塵芥によって穴部が目詰まりして水が通過しにくくなり、十分な取水量を得ることができないおそれがある。
【００２０】
なお、前記穴部の形状は、円形、矩形等が例示できるが特に制限はなく、除去する塵芥に応じて、種々選択して用いることが望ましい。
【００２１】
また、本発明は、渓流等小規模な河川における河川取水設備に用いる塵芥除去スクリーンであって、複数の穴部が形成された板状であり、河川横断方向に開口された取水口の上端近傍に河川の水面と略平行に取り付けられることを特徴としてもよい。
【００２２】
前記塵芥除去スクリーンによれば、河川の水と共に流れる塵芥を除去し、塵芥を除去した水を取水口から導水することができる。また、除去した塵芥、すなわち塵芥除去スクリーンによって取り除いた塵芥は、塵芥除去スクリーンの上に留まり、下流へ自然流下されるため、塵芥の除去作業を低減することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように本発明に係る河川取水設備によれば、渓流等小規模な河川取水設備において、水を導水する取水口に流入する塵芥を減らすとともに、除去した塵芥の処理作業を縮減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施の形態に係る河川取水設備の平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図示する矢印は、水の流れ方向である。
【００２５】
この河川取水設備１０は渓流に設けられており、本川導水路に導水する水を取水する設備である。河川取水設備１０は、河川の横断方向に開口された開口部２ａを有する取水口２と、前記開口部２ａの上端面に水面Ｌと略平行に配置された塵芥除去スクリーン１と、を備えている。
【００２６】
前記取水口２の開口部２ａは、渓流を流れる水を導入する入口となる。取水口２は、制水門を備えており、この制水門を開閉することにより、本川導水路に導入する水の量を調整することができる。
【００２７】
塵芥除去スクリーン１は、渓流の水面Ｌと略平行に配置されている。その高さは、前記取水口２の開口部２ａの上端面であり、渓流の水面Ｌの下方である。塵芥除去スクリーン１は、表面に複数の穴部１ａを備えた鋼板である。前記穴部１ａは、開口率は約５％である。
【００２８】
塵芥除去スクリーン１の下部には、塵芥除去スクリーン１を支持する支持鋼管３が設けられている。支持鋼管３の下部は、渓流の川底に敷設されたコンクリート４に埋設されており、上部は、塵芥除去スクリーン１と溶接されている。この支持鋼管３によって塵芥除去スクリーン１を固定支持している。
【００２９】
前記塵芥除去スクリーン１の周辺には、砕石５が配設されており、砕石５の上部には、コンクリート４が敷設され、上部に水が流下するように構成されている。前記砕石５を設けることにより、塵芥除去スクリーンの周囲の根止めと浮き上がり防止、また塵芥除去スクリーン周辺からの土砂の進入防止効果を得ることができる。
【００３０】
本発明に係る河川取水設備は、取水口２の開口部２ａの上面に塵芥除去スクリーン１が配置されているため、取水口２から導水する水は塵芥除去スクリーン１の穴部１ａを通過した水となる。前記塵芥除去スクリーン１の穴部１ａより大きな径の塵芥は、前記穴部１ａを通過しないため、塵芥除去スクリーン１上に留まる。そして、掃流機能により河川内を流下する水と共に下流方向に流れる。
【００３１】
また、落ち葉等、水の通過に伴う吸着力の影響を受ける塵芥は、前記穴部１ａに付着するが、出水により河川流量が増加した際に水流によって浮き上がり、自然流下させることができる。従って、取水口２の内部に塵芥が混入したり、取水口２の前面に塵芥が堆積することを少なくすることができる。
【００３２】
なお、前記塵芥除去スクリーン１は、一定の径の穴部１ａが形成されているため、穴部１ａの径より小さな塵芥は穴部１ａを通過し、塵芥除去スクリーン１の下方に堆積する。従って、必要に応じて定期的に堆積した土砂等の塵芥を除去することが望ましい。
【００３３】
＜実験例＞
本発明に係る河川取水設備の取水力及び掃流力を検証するための実験を行った。
【００３４】
＜実験方法＞
縦１．００ｍ×横１．３３ｍの塵芥除去スクリーンを用いて、塵芥としての落ち葉を水とともに流して、取水力と掃流力を検証した。
実験に用いた塵芥除去スクリーンは、図３（ａ）〜（ｃ）に示す３つ開口パターンを用いて、それぞれの開口パターンにおいて３つの開口率（約４．５％、約８．２％、約１８．７％）のものを用いた。
図３（ａ）〜（ｃ）は、開口パターンを示したものであり、図示する斜線部が穴部を形成した開口部分である。（ａ）は全面に開口部分を設け、（ｂ）は縦格子状に開口部分を設け、（ｃ）は、下流部にのみ開口部分を設けている。
【００３５】
＜結果＞
いずれの開口パターンにおいても、開口率４．５％の塵芥除去スクリーンでは、少ない流量で高い取水力及び掃流力が得られることがわかった。一方、開口率が１８．７％の塵芥除去スクリーンでは、通過する水による吸着力が高くなり、上流側での塵芥の付着が顕著となった。従って、下流側に水切れが生じ、十分な取水量を得ることができなかった。
【００３６】
以上の実験結果を踏まえて種々検討した結果、本発明に係る河川取水設備の塵芥除去スクリーンの開口率は０％より大きく２６％以下が好ましく、より好ましくは４〜９％、最も好ましくは４．５〜５．０％である。前記開口率の塵芥除去スクリーンを用いることにより、少ない流量で、高い取水力及び掃流力を得られることがわかった。
【００３７】
さらに前記実験結果から、開口率が大きい場合、河川流量に占める取水量の割合が大き
すぎると高い掃流効果を得ることができないことがわかった。開口率１８．７％の塵芥除去スクリーンを用いた実験結果より、河川流量の６０％以上を掃流流量とすること、すなわち取水量を４０％以下とすることが好適であることがわかった。
【００３８】
また、前記実験結果を踏まえて、３ｍの河川取水設備における河川流量と限界取水量との関係を算出した。その結果を図４に示す。図示する点線は、水のみを対象としており、実線は、落ち葉を混入させた水を対象としている。このグラフによれば、河川流量から導水できる水の流量を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施の形態に係る河川取水設備の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】実験例の塵芥除去スクリーンの開口パターンを示した図である。
【図４】３ｍの河川取水設備における河川流量と限界取水量との関係を示したグラフである。
【図５】従来の水質浄化装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  塵芥除去スクリーン
１ａ  穴部
２  取水口
２ａ  開口部
３  支持鋼管
４  コンクリート
５  砕石
１０  河川取水設備
１０１  コンクリートダム
１０２  側板
１０３  天板
１０４  底板
１０５  透水性筒体
１０６  活性炭
１０７  石
【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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