(57)【要約】【課題】  流水中に多量の土砂、浮遊物を含んで流水する洪水時においても、取入れ口には土砂、浮遊物の流入がなく、取入れ口から続く用水路に、ポンプ場水施設にあっては、その吸水槽に土砂及び浮遊物の流入がなく、堆積による通水阻害、ポンプ破損を起さない取水施設を提供すること。【解決手段】  取水施設３は、河川１に設けられた取水堰２と、取水堰２の上流５において、河川１の水面１２から落差をもって川底層６の中に埋設された中空体４と、取水堰２の上流５において中空体４に中空体４の中空部に通じて設けられた取入れ口１５と、中空体４を取水堰２の川岸側７の下流部８まで延設し、中空体４の延設端に中空体４の中空部に通じて設けられた出口１０と、取水堰２の川岸側７の下流部８において、水面１２から落差をもって中空体出口１０に接続した用水路１３とからなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
河川に設けられた取水堰と、この取水堰の上流において、河川の水面から落差をもって川底層の中に埋設された中空体と、同じく取水堰の上流においてこの中空体にこの中空体の中空部に通じて設けられた取入れ口と、この中空体を上記取水堰の川岸側の下流部まで延設し、この中空体の延設端にこの中空体の上記中空部に通じて設けられた出口と、上記取水堰の川岸側の下流部において、上記水面から落差をもって上記中空体出口に接続した用水路とからなり、上記取入れ口は通水隙間を有する川底層の中に納められ、水圧によってこの川底層を通り抜けた底水を取入れ、中空体は上記取入れ口から取入れた底水を中空部において通水し、この中空体の出口から上記用水路に流出させるようにした取水施設。
【請求項２】
中空体の出口が、取水堰の下流側の川岸に設けられたところの沈殿槽の入口に接続され、この沈殿槽は該入口から流入した取入れ水が底面上を静流するように設けられ、この沈殿槽の下流側に設けた出口には用水路が接続され、沈殿槽の上記入口、底面及び出口、用水路は取水堰の上流の水面から落差をもって設けられ、さらに上記沈殿槽には排水装置を備え、この排水装置は底面に開口させた排水口と、この排水口に接続し、かつ取水堰の下流の川岸面に開口した排水路と上記排水口を開閉する開閉体とによりなり、排水口を開放すると沈殿槽内の水及び入口から流入する取入れ水とが上記排水口及び排水路を経て取水堰の下流に自然放出されるようになっている請求項１に記載の取水施設。
【請求項３】
沈殿槽の出口が揚水ポンプの吸込み側水路に接続された請求項２に記載の取水施設。
【請求項４】
沈殿槽の出口が、揚水ポンプの吸水管を潜没させる吸水槽に水路を介して接続された請求項２に記載の取水施設。
【請求項５】
中空体が管路からなる請求項１に記載の取水施設。
【請求項６】
中空体がコンクリートヒューム管からなる請求項１に記載の取水施設。
【請求項７】
管路の取水堰の上流における開口部が取入れ口となり、管路の下流端における開口部が出口とした請求項５記載の取水施設。
【請求項８】
コンクリートヒューム管の取水堰の上流における開口部が取入れ口、該コンクリートヒュームの大流端における開口部が出口とした請求項６に記載の取水施設。
【請求項９】
中空体の出口が接続された沈殿槽の入口は、沈殿槽の上流側壁において底面近くに設けられ、沈殿槽の出口は下流側壁において、上記入口より高い位置に設けられ、上記入口から沈殿槽内に流入した取入れ水は下か上に向って迂流し、静流し、出口から用水路へ自然流出するようにした請求項２に記載の取水施設。
【請求項１０】
排水装置は沈殿槽の底面に上向き開口した筒状の排水口と、この排水口に接続され取水堰の下流において川岸面に開口した排水路と上記排水口の筒状部に挿入し、この排水口を閉止する栓体とよりなり、栓体は排水口の筒状部に対して挿入、抜き取りすることにより排水装置を開閉するようにした請求項２に記載の取水施設。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川の流水を用水路に取入れる取水施設に関するものである。また、河川の流水を取水し、ポンプにより揚水して用水路に供給する施設において、河川水の取入れ部からポンプ吸込み側水路、または吸水槽に取水を供給するまでの取水施設に関する。取水堰に近接して設けられた取入れ口及びこの取入れ口から用水路まで、また、揚水ポンプの吸水槽に至るまでの取水施設に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の取水施設は全て、河川の流水を表面水から取入れる構造である。つまり、上水取入れの構造である。即ち、取入れ口が、河川に設けた取水堰の直上流または上流において、川底面より上を流れる流水の表層域に面して、水面域から取入れるように設けられている。ところで、河川は、洪水時、表層及び中層の流水中に、多量の土砂、浮遊物を含んで流水する。このような、河川の流水を表面水から取入れると多量の土砂、浮遊物を含んだ流水が取入れ口に押寄せ、流入し、用水路に入る。このため、取入れ口はもとより用水路に多量の土砂が堆積し、また多量の浮遊物が引っ掛かって詰り、通水を阻害させる。またポンプ揚水するための吸水槽に接続した取水施設であっても、同じように洪水時、多量の土砂、浮遊物を含んだ流水が取入れ口から導入水路及び吸水槽に流入し、土砂、浮遊物が多量に堆積する。堆積した土砂、浮遊物の排除には莫大な費用を要し、また、土砂排除のつど断水しなければならない。吸水槽に流入した土砂を含んだ水をポンプが吸入するとポンプの寿命を著しく低下させるものであり、枯草芽等を吸入すると詰り現象、羽根車の破損、パッキン類の破損を起す。また洪水時以外においても、特に風の吹く日には、川面に枯草、カヤ、木枝、その他等の浮遊物を浮かべて流水して来る。このような流水を表面水から取入れると、必然的に浮遊物は取入れ口に流入し、用水路に入る。特に、取入れ口が揚水ポンプの吸水槽に接続されていれば、浮遊物はこの吸水槽にまで流入し、ポンプがこれら浮遊物を吸入し、故障を起す。なお、取入れ口と吸水槽との間の導入水路にスクリーン等を設けてあっても、小さな浮遊物は容易に通り抜け吸水槽に流入し、吸入したポンプは故障を起す。更にまた、渓流取水工では、流域面積が少なく、河床勾配が急なため、流れは射流状態となって、表面取入りの場合、一層、土砂礫、浮遊物が流入し、堆積が激しく、用水路の通水、ポンプの維持管理が容易ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は前記の諸点に鑑みてなされたもので流水中に多量の土砂、浮遊物を含んで流水する洪水時においても、取入れ口には、土砂、浮遊物の流入がなく、従って取入れ口から続く用水路に、また、ポンプ場水施設にあっては、その吸水槽に土砂及び浮遊物の流入がなく、従ってその堆積による通水阻害、ポンプ破損を起さない取水施設を提供するにある。また、施設の内部の掃除が自然流掃力を利用して簡単できる取水施設を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第一の態様の取水施設は、河川に設けられた取水堰と、この取水堰の上流において、水面から落差をもって川底層の中に埋設された中空体と、同じく取水堰の上流においてこの中空体にこの中空体の中空部に通じて設けられた取入れ口と、この中空体を上記取水堰の川岸側の下流部まで延設し、この中空体の延設端にこの中空体の上記中空部に通じて設けられた出口と、上記取水堰の川岸側の下流部において、上記水面から落差をもって上記中空体の出口に接続した用水路とからなり、上記取入れ口は通水隙間を有する川底層の中に納められ、水圧によってこの川底層を通り抜けた底水を取入れ、中空体は上記取入れ口から取入れた底水を中空部において通水し、この中空体の出口から上記用水路に流出させるようになっている。この第一の態様の取水施設によれば、河川水を取入れるところの取入れ口及び取入れた水を通水する中空体が取水堰の上流において、河川の水面から落差をもって川底層の中に埋設されている。さらに取水堰の川岸側の下流部において中空体の出口に接続された用水路もまた上記取水堰の上流の河川の水面から落差をもっている。さらにまた、上記中空体の取入れ口は、通水隙間を有する川底層の中に納められている。上述のことから、取水堰の上流の川底の底水は水圧によって通水隙間を有する川底層を通り抜け、上記取入れ口に流入する。取入れ口に流入し、取入れられた底水は、水圧を受け、中空体の中空部を通水し、出口から続く用水路に流出し、供給する。上記の取入れ口は通水隙間を有する川底層の中に納められ、該川底層を通り抜けた底水のみを取入れるため、川面を流れる芽、ヨシ、ビニール、木枝等浮遊物は一切取入れない。従って、用水路にはこれら浮遊物は全く流入しない。また、上記取入れ口は、川底層を通り抜け、この川底層によりろ過された底水のみを取入れるため、取入れた底水中の含有土砂、ゴミは非常に少ない。このため、用水路には、ゴミ、土砂含有の非常に少ない底水、即ち取入れ水が常に供給される。従って、用水路には、土砂、ゴミの堆積はない。用水路の維持管理は極めて容易である。本発明の第二の態様の取水施設は、第一の態様の取水施設において、中空体の出口が、取水堰の下流側の川岸に設けられたところの沈殿槽の入口に接続され、この沈殿槽は該入口から流入した取入れ水が底面上を静流するように設けられ、この沈殿槽の下流側に設けられた出口には用水路が接続され、沈殿槽の上記入口、底面及び出口、用水路は取水堰の上流の水面から落差をもって設けられ、さらに上記沈殿槽には排水装置を備え、この排水装置は底面に開口させた排水口と、この排水口に接続し、かつ取水堰の下流の川岸面に開口した排水路と上記排水口を開閉する開閉体とよりなり、排水口を開放すると沈殿槽内の水及び入口から流入する取入れ水とが上記排水口及び排水路を経て取水堰の下流に自然放出されるようになっている。この第二の態様の取水施設によれば、中空体の取入れ口は取水堰の上流の川底層の中にあって、川底層を通り抜けた底水のみを取入れるため、その取入れ水には浮遊物の流入は全くなく、かつ土砂の含有は非常に少ない。そして、この取入れ水が中空体を通水し、その出口から沈殿槽に流入する。沈殿槽に流入した取入れ水は、この沈殿槽を静流中、沈殿作用を受け、一層、土砂含有の少ない用水となり、沈殿槽の出口から用水路に流出する。従って、用水路には、浮遊物のない、土砂含有の極めて少ない用水が流れ、土砂の堆積は生じない。また、沈殿槽には、取入れ中空体から土砂含有の少ない底水が流入するため底面に堆積する土砂は極めて少量である。しかも、沈殿槽は、開閉自在の排水装置を備えているため、この排水装置を開放すると沈殿槽内の水は、取入れ中空体からの流入水と相まって底面を射流となって流れ、堆積土砂を掃流し、排水口、排水路から取水堰の下流河川に自然放出される。従って、沈殿槽内の土砂掃除は極めて容易である。本発明の第三の態様の取水施設は、第二の態様の取水施設において、沈殿槽の出口が揚水ポンプ吸込み側水路に接続されている。本発明の第四の態様の取水施設は、第二の態様の取水施設において、沈殿槽の出口が揚水ポンプの吸水管を潜没させる吸水槽に水路を介して接続されている。本発明の第三及び第四の態様の取水施設によれば、沈殿槽には、取水堰の上流において川底層を通り抜け、浮遊物の流入がなく、土砂含有の少ない底水が流入する。この沈殿槽に流入した底水、即ち取入れ水は、更に、この沈殿槽においての静流中に、含有土砂の沈殿を促され、一層、土砂含有の少ない用水となって、この沈殿槽から揚水ポンプの吸込み側水路又は揚水ポンプのための吸水層に供給される。このため、揚水ポンプは浮遊物を吸入することは全くなく、かつ土砂含有の取水を吸入することもない。従って、ポンプの故障、パッキン類の破損は起きない。断水は生じない。本発明の第五の態様の取水施設は、第一の態様の取水施設において、中空体が管路からなる。本発明の第六の態様の取水施設は、第一の態様の取水施設において、中空体がコンクリートヒューム管からなる。本発明の第七の態様の取水施設は、第五の態様の取水施設において、管路の取水堰の上流における開口部が取入れ口となり、管路の下流端における開口部が出口となっている。本発明の第八の態様の取水施設は、第六の態様の取水施設において、コンクリートヒューム管の取水堰の上流における開口部が取入れ口となり、該コンクリートヒューム管の下流端における開口部が出口となっている。本発明の第九の態様の取水施設は、第二の態様の取水施設において、中空体の入口が接続された沈殿槽の入口は沈殿槽の上流側壁において、底面近くに設けられ、用水路が接続された沈殿槽の出口は下流側壁において、上記入口より高い位置に設けられ、入口から沈殿槽内に流入した取入れ水は下から上に向って迂流し、静流し、出口から用水路へ自然流出するようになっている。本発明の第十の態様の取水施設は、第二の態様の取水施設において、排水装置は、沈殿槽の底面に上向きに開口した筒状の排水口と、この排水口に接続され、取水堰の下流において川岸面において開口した排水路と、上記排水口の筒状部に挿入し、この排水口を閉止する栓体とよりなり、栓体は排水口の筒状部に対して挿入、抜き取りすることにより、排水装置を開閉するようになっている。  
【０００５】
次に、本発明の実施の形態の例を、図に基づいて説明する。
【実施例】
【０００６】
＜実施例１＞
本実施例の取水施設は図１、図２、図３、図４に示されている。１は河川である。２は河川に設けられた取水堰である。３は取水施設である。４は中空体である。この中空体４はコンクリートヒューム管からなる。コンクリートヒューム管からなる中空体４は、上記取水堰２の上流５において、川底層６の中に埋設してある。つまり石、礫の堆積からなる川底層６の中に埋めてある。埋設された中空体４の深さ位置は、渓流河川の場合、通常、取水堰の頂部又は水面から約１．５ｍから２．５ｍにあり、もちろん、川底層６の中に埋まっている。埋設された中空体４は、後述の取入れ口１５を上流に向けて、配置し、取水堰２の上流５からこの取水堰２の川岸側７における下流部８に至って設けられている。中空体４は、全体として略々水平に、又は後述の出口１０に向って下り勾配に設けられている。中空体４は、堰の上記下流部８に至って、堰堤９の下部を貫いて通され、貫いて出た開口部１１が出口１０となっている。中空体４は、この出口１０において、用水路１３に接続されている。さて、中空体４は、上流側の開口部１４が取入れ口１５である。もちろん、この取入れ口１５と前記出口１０とは、中空体４の内部の中空部１６を通して略々同径で連通している。中空体の取入れ口１５は、通水隙間を有する石、礫の堆積からなる川底層６の中に納められているが、更に、この川底層６の中において、比較的大きい石１７、１７又はコンクリートブロックの組み渡しからなり、通水隙間を有する組み層１８によりトンネル状に形成された洞穴１９の中に臨み、かつ挿入されている。この洞穴１９は、上記取入れ口１５が挿入された元部２０から河川上流に向って複数個、分岐して設けられ、堰上流において、広範囲から底水を集めるようにしてある。ところで、川底、川底層６、組み層１８、洞穴１９、取入れ口１５、中空体４の中空部１６には水面１２からの深さに相当する水圧が作用しており、この水圧により、川底の底水は上記川底層６、また組み層１８の通水隙間を通り抜け、洞穴１９に至り、この洞穴１９から中空体４の取入れ口１５に取入れられ、中空体４の中空部１６を通水し、取水堰２の下流部８において出口１０から用水路１３に流出し、用水路１３に用水として供給される。本実施例の取水施設３によれば、中空体４の取入れ口１５は、水圧により川底層６を通り抜けた底水を取入れるため、川面を流れる芽、ヨシ、ビニール等の浮遊物は全く取入れない。また川底層６を隙間を通り抜け、濾過され、土砂の含有の極めて少ない底水が取入れられる。特に、洪水時、多量の土砂を含んだ流水は表層を流れ、川底層６を通過した底水は土砂含有の少ない水となっている。そして、本取水施設３は洪水時においても、土砂含有の非常に少ない底水が、中空体４に取入れられ、この中空体４から用水路１３へ流送される。このため、用水路１３には通水を阻害するような土砂の堆積は起きない。また、もちろん、用水路１３への浮遊物の流入は全くない。従って、用水路１３の維持管理は非常に容易である。断水も生じない。
【０００７】
＜実施例２＞
本実施例２の取水施設２３は、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１１に示されている。本実施例２の取水施設２３は、実施例１の取水施設３において、中空体４の後に、直ぐ用水路を接続させる代に、一旦、沈殿槽２１を接続し、この沈殿槽２１の後に用水路２２を接続した取水施設である。沈殿槽２１は取水堰２の下流側において、川岸２４に設けられている。沈殿槽２１は箱形構造となり、その内部は前壁２５、後壁２６、側壁２７、底面２８、天井２９により囲まれ、全体として河川に沿って細長くなっている。そして、底面２８は平面に形成されている。さて、沈殿槽２１は前壁２５の下部位置であって、底面２８の近くにおいて、前記中空体４の出口１０が接続されている。前壁２５に接続された中空体４の出口１０は、沈殿槽２１の内部に開口し、沈殿槽２１の入口３０となっている。一方、後壁２６には、この沈殿槽２１からの流出用の出口３１が設けられている。この出口３１の高さ位置は、入口３０に対して十分に高い位置に設けてあり、入口３０から流入した取入れ水は下から上へと迂流しながら自由水面を作って静流するようにしてある。また、上記出口３１の高さ位置は、取水堰２の上流５における通常の水面１２から落差を有し、その水面から約３０ｃｍほど下がった位置に設けてある。沈殿槽２１は後半側において、その底面２８に排水装置３２が設けられている。この排水装置３２は底面２８に上向きに開口させた筒状の排水口３３とこの排水口３３から連通し、底面２８の下方を下り勾配で設けられ、上記取水堰２の下流の堤体３４に開口させた穴３５に接続させた排水路３６と、上記排水口３３に挿入し、この排水口３３を閉止する栓体３７とからなり、栓体３７は、もちろん排水口３３に対して挿入、抜き取り自在となっている。沈殿槽２１は上記排水装置３２の所で天井２９を省き、側壁２７を高く立上げ操作空間３８を設けてある。そして、排水装置３２の上記栓体３７は長く伸びた形状となっており、上記操作空間３８に納めてある。操作空間３８の天バの開口部３９にはフタ４０が被せてある。このフタ４０を取って栓体３７を排水口３３に対して挿入、抜き取りの操作をする。なお、上記排水装置３２の開口は、洪水時、沈殿槽２１が濁り水の流入を受け、底面２８に少量であるが土砂が堆積したとき、この堆積土砂を掃除するために行う。もちろん、沈殿槽２１の通常の使用時は閉止してある。本実施例２によると、中空体４から沈殿槽２１に流入した河川の土砂含有の少ない底水は、この沈殿槽２１内を静流中、更に沈砂を促され、出口から用水路２２へ流出する。沈殿槽２１内で、土砂、ゴミ等が除去され、用水路２２には一層、土砂含有の少ない用水となって供給される。浮遊物に至っては、沈殿槽２１に流入する中空体４を通水する段階においても流入していないので、沈殿槽２１を経て接続された用水路には全く入っていない。従って、用水路２２には土砂、ゴミの堆積は全く生じず。用水路２２の管理は非常に容易である。また、取水堰２の上流５の水面１２と沈殿槽２１の底面２８及び底面２８に設けた排水口３３とには１．５ｍから２ｍの落差があり、この落差による水圧により、中空体４から沈殿槽２１に流水する底水は多量で勢いがある。このため、洪水時、中空体４から沈殿槽２１に濁り水が流入し、底面に少量であるが土砂が堆積したとき、この堆積土砂を除去するため、排水装置３２を開放する（栓体３７を排水口３３から抜き取る）と、中空体４から沈殿槽２１に流入した底水は底面２８を射流し、堆積土砂を掃流し、流入水、及び槽内水と共に排水口３３、排水路３６を射流して堰下流に放出される。このため、沈殿槽２１内の土砂の除去は極めて容易に、完全に行える。  
【０００８】
＜実施例３＞
本発明の本実施例３の取水施設３は図１２に示す。本実施例３の取水施設３は、実施例２の取水施設において、沈殿槽２１の出口３１を、水路４１を介して揚水ポンプ４２の吸水管４３を潜没させる吸水槽４４に接続させた施設である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１の平面説明図である。
【図２】図１に示す実施例１のＩ−Ｉ線断面説明図である。
【図３】図１に示す実施例１のII−II線断面説明図ある。
【図４】図１に示す実施例１、図５に示す実施例２及び図１２に示す実施例３であって、取水堰の上流の川底層の中において、中空体及び中空体の取入れ口の埋設された状態の説明図である。
【図５】本発明の実施例２の平面説明図である。
【図６】図５に示す実施例２の水平断面説明図である。
【図７】図５に示す実施例２のIV−IV線断面説明図である。
【図８】図５に示す実施例２のV−V線断面説明図である。
【図９】図５に示す実施例２のVI−VI線断面説明図である。
【図１０】図５に示す実施例２であって、排水装置を開放した場合の縦断面説明図である。
【図１１】図５に示す実施例２であって、排水装置を開放した場合の横断面説明図である。
【図１２】本発明の実施例３の平面説明図である。
【符号の説明】
【００１０】
１  河川
２  取水堰
３  取水施設
４  中空体
５  上流
６  川底層
７  川岸側
８  下流部
９  堰提
１０  出口
１１  開口部
１３  用水路
１５  取入れ口
１６  中空部
１７  石
１８  組み層
１９  洞穴
２０  水面
２１  沈殿槽
２２  用水路
２５  前壁
２６  後壁
２７  側壁
２８  底面
３０  入口
３１  出口
３２  排水装置
３３  排水口
３４  下流の提体     
３５  穴
３６  排水路
３７  栓体
４１  水路
４２  揚水ポンプ
４４  吸水槽
【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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【図１２】
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