(57)【要約】【課題】水位計用導水路内に容易に土砂等が流入することを抑制する部材を導水部に設けることにより、河川水位の計測精度を保つことができる水位計用導水路構造を提供する。【解決手段】河川、海、ダム、湖の水位を測定する水位計の設置位置まで河川等から導水するために、一端が河川等の水底部において開口する導水部１で、他端が河川等の水位変動に追従して上下する水面を形成するために立設し、かつ、水位計が設置された水位塔２となっている水位計用導水路構造において、前記導水部１に、水底部から水中に向けて突出し、上端部に通水口９を有する通水管７を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
河川、海、ダム、湖の水位を測定する水位計の設置位置まで河川等から導水するために、一端が河川等の水底部において開口する導水部（１）で、他端が河川等の水位変動に追従して上下する水面を形成するために立設し、かつ、水位計が設置された水位塔（２）となった水位計用導水路構造において、
前記導水部（１）に、水底部から水中に向けて突出し、上端部に通水口（９）を有する通水管（７）を設けた、ことを特徴とする水位計用導水路構造。
【請求項２】
前記通水管（７）を通水管（７）の立ち上がり軸回りに回動可能な構造とし、水流の変化に伴って水流抵抗を低減させるように動くことで、通水口（９）が河川等の水の流水方向に対面しないようにした、ことを特徴とする請求項1に記載の水位計用導水路構造。
【請求項３】
前記通水管（７）に、通水管（７）の立ち上がり軸を含み、かつ、前記通水口と交差する方向に伸長する平板状のフィンを設けた、ことを特徴とする請求項２に記載の水位計用導水路構造。
【請求項４】
前記通水管（７）がＬ字状であり、通水口（９）が下流方向を向いて開口するように設置した、ことを特徴とする請求項２又は３に記載の水位計用導水路構造。
【請求項５】
前記通水管（７）に、通水口（９）の下部に流水方向と平行となる方向に伸長する遮断部材（１５）が取り付けた、ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の水位計用導水路構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川、湖、海、ダムの水位を測定する水位計のための水位計用導水路構造に係り、特に河川水、湖水、海水、ダムの貯水と共に導水路内に流入し、堆積する土砂の量を抑制することができる水位計用導水路構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
河川等の水位を正確に計測することは、治水や利水、自然環境の保全・整備の観点から重要である。浸水等の水災害の防止、水資源の有効活用や河川の維持流量の確保等、河川等を総合的に管理するために、その水位は連続的に計測されている。水位の計測方法の一つとして、フロート式水位計が用いられる。そして、フロート式水位計を用いる際には、フロートが河川等の流れや波等の影響を受けることを防ぎ、より正確な水位を安定して測定できるように、下部が密閉された筒状体からなる防波管内にフロートを設置する方法がとられている。
【０００３】
防波管の側面には、河川水等を取り込むための複数の孔が設けられており、これらの孔を通して河川水等が出入りする。しかし、河川水等が流入する時に、河川水等に含まれる土砂や浮遊物等も一緒に防波管内に流入し、防波管の下部に堆積していく。そして、その堆積量が増加すると、下方向へのフロートの移動が不可能となり、正確に測定できる水位が限定されてきてしまうという問題が生じていた。そこで、例えば、特許文献１の特開２００７−７８５６１号「フロート式水位計用防波管」などが提案されている。
特許文献１には、内部に堆積した土砂やゴミなどの堆積物を容易に排出することができるフロート式水位計用防波管が記載されている。
【０００４】
このような防波管は、港湾や河口等の比較的高い水位が維持される場所において、水面上部から水面下に挿入、設置される。防波管自体が海底や河床等の水底まで達するように設置されていない場合には、防波管が達していない低水位の部分については、フロートが移動することが出来ないので測定が不可能である。また、海底等に達するように防波管が設置されている場合であっても、防波管の下部には前述のように土砂等が堆積してしまうので、フロートは低水位部分に移動すること出来なくなる。よって、防波管を利用する方法は、低水位の測定が必要とされる河川の上流や中流等での水位の計測には適さない。
【０００５】
そこで、河川の上流や中流における水位の計測には、防波管を用いるのではなく、水位計が備えられている水位塔内部へ、河川の水底部から河川水を導水するフロート式水位計用導水路構造が用いられる。
図６に従来のフロート式水位計用導水路構造を河川下流側から見た概略断面図を示す。フロート式水位計用導水路構造は、導水部１ｂと導水路３から構成される。河床４に設けられる導水部１ｂは、開孔部６を有する蓋状部材５からなり、導水路３に脱着自在に取り付けられている。地中に配設される導水路３の一端は、水位塔２として立設されている。
【０００６】
フロート式水位計用導水路構造は、導水部１ｂに開孔部６を有しているので、河川水は開孔部６を通して河川流路８と導水路３内を自由に出入りできる。そのため、導水路３の水位塔部分（水位塔部３ａ）内に形成される水面１２は、河川水位１３の変動に伴って河川水位１３と同一の高さの水面を維持するように上下し、常に河川水位１３と同一の高さに形成される。水位塔２には、水面１２に浮かんだフロート９が水面１２の高さ変動に追従して上下するように、フロート式水位計１０が備えられている。よって、フロート式水位計１０を用いて水位塔部３ａ内に形成された水面１２の高さを計測することにより、河川水位１３を計測することが出来る。
【特許文献１】特開２００７−７８５６１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図７は、従来のフロート式水位計用導水路構造の導水部１ｂと導水路３内の堆積物２０ｂの関係を模式的に表した説明図であり、（ａ）は左岸側から見た断面図を示し、（ｂ）は河川下流側から見た断面図を示す。図７（ａ）に示すように、導水部１ｂは、開孔部６を上向きにして河床４と同一の高さになるように設けられる。そのため、河川上流から流送される土砂２０ａ等の流下物は、開孔部６から導水路３内に落下し、又は、河川水と共に流入し、堆積していく。特に河床材料を構成するような径の大きい礫や粗砂等が、下流側に移動する際に、開孔部６から容易に落下して導水路３内に入ってしまうので、堆積物２０ｂの量は短期間に増加し、礫等が大量に含まれることとなる。導水路３内の堆積物２０ｂの量が増加すると、図７（ｂ）に示すように、導水路３が堆積物２０ｂにより閉塞されてしまうので、水位塔部３ａへの河川水の出入りが妨げられる。そのため、水位塔部３ａ内に形成される水面１２の、河川水位１３変動への追従性が悪くなり、正確な水位が測れなくなるという問題が生じてしまっていた。
【０００８】
このように、フロート式水位計用導水路構造においても防波管を使用した場合と同様に、流下物の導水路３内への流入・堆積が問題となる。しかし、防波管を有さない構造なので、特許文献１に記載の技術は適用できず、定期的に蓋状部材５を外して、堆積物２０ｂを取り除く作業が行われる。しかし、堆積物２０ｂには径の大きい礫や粗砂等が大量に含まれるため、スコップ等を用いて多人数によって行わなければならず、長時間の作業であり、経済的にも負担が掛かるものであった。また、河川流路８内に入って長時間の作業を行わなければならないので、危険を伴うものでもあった。
【０００９】
本発明は、上述した問題点を解決するために提案されたものである。すなわち本発明の目的は、水位計用導水路内に容易に土砂等が流入することを抑制する部材を導水部に設けることにより、水位塔内に形成される水面の、河川水位変動に対する追従性の悪化を軽減し、河川水位の計測精度を保つことができる水位計用導水路構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するための本発明の第1の態様の水位計用導水路構造は、河川、海、ダム、湖の水位を測定する水位計の設置位置まで河川等から導水するために、一端が河川等の水底部において開口する導水部（１）で、他端が河川等の水位変動に追従して上下する水面を形成するために立設し、かつ、水位計が設置された水位塔（２）となった水位計用導水路構造において、前記導水部（１）に、水底部から水中に向けて突出し、上端部に通水口（９）を有する通水管（７）が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第２の態様の水位計用導水路構造は、第１の態様において、前記通水管（７）を通水管（７）の立ち上がり軸回りに回動可能な構造とし、水流の変化に伴って水流抵抗を低減させるように動くことで、通水口（９）が河川等の水の流水方向に対面しないようにしたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の第３の態様の水位計用導水路構造は、第２の態様において、前記通水管（７）に、通水管（７）の立ち上がり軸を含み、かつ、前記通水口と交差する方向に伸長する平板状のフィンを設けたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の第４の態様の水位計用導水路構造は、第２の態様又は第３の態様において、前記通水管（７）がＬ字状であり、平常時に通水口（９）が下流方向を向いて開口するように設置したことを特徴とする。
【００１４】
本発明の第５の態様の水位計用導水路構造は、第２から第４のいずれか一つの態様において、前記通水管（７）に、通水口（９）の下部に流水方向と平行となる方向に伸長する遮断部材（１５）が取り付けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の水位計用導水路構造の導水部には、水底部から水中に向けて突出し、通水口を上部に有する通水管を備えている。このような通水管を設置することにより、河川等の水の流路と水位計用導水路構造の導水路内との河川水等の自由な出入りを確保しつつ、導水路内に土砂や浮遊物（木屑やゴミ等）が流入・堆積するのを防ぐことができるものである。
【００１６】
河川の場合、上流から流送される土砂（流砂）は、その移動形式により、三つに分類される。河床近傍を転動、滑動、躍動する流砂（掃流砂）、流れの流送能力に応じて河床から浮遊したり、沈降したりする流砂（浮遊砂）、シルト・粘土等の細かい粒子からなり流水中に取り込まれ、沈殿することなく流下していく流砂（ウォッシュロード）である。また、河床材料である河床上で静止している砂粒子や掃流砂は、流れの鉛直方向の乱れに起因する力を受けると、河床から水中に取り込まれ、浮遊砂となる。
海、ダム、湖においても、河川水の流入や潮の干満や波の流れ等によって、河川の場合と同じような土砂の移動が起こる。
【００１７】
本発明の水位計用導水路構造においては、河川水等を導水するための通水口が通水管の上端部にあり、河床等の水底部から離れた場所に位置する。そのため、河床等の水底部近傍を転動等しながら移動する掃流砂が、通水口を通して導水路内へ流入・堆積することを防ぐことができる。また、通水口を流水方向に対面しないように開口させれば、浮遊砂・浮遊物の導水路内への流入・堆積も抑制することも可能となる。そして、流砂等の堆積が抑制されることにより、河川水位変動に追従する水位塔内の水面の上下動が導水路内の堆積物によって妨げられるのを防ぎ、河川水位の計測精度を保つことができる。
【００１８】
さらに、土砂等の流入・堆積が抑制されることにより、従来行ってきた導水路内の堆積物の取除き作業のスパンを長くとることが可能となり、経済的な負担を軽減することができる。また、前述のように礫や粗砂等（掃流砂・浮遊砂）の流入・堆積が抑えられるため、主に細砂、粘土やシルト（ウォッシュロード）からなる堆積物を除去すればよい。よって、河川等の流路内でスコップ等を用いた作業をする必要がなく、水位塔側からエアを吹いて堆積物を取除くことができるので、取除き作業が容易であり、作業の危険性も少ない。作業時間も短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１の水位計用導水路構造を河川下流側から見た概略断面図である。
【図２】本発明の実施例１の導水部を模式的に表した説明図である。
【図３】実施例１のその他の例であり、略逆Ｊ字状の通水管７ｂの概略断面図を示す。
【図４】本発明の実施例２の水位計用導水路構造の通水管の動作を模式的に表したもので（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図である。
【図５】本発明の実施例３の水位計用導水路構造の導水部１ａであり、（ａ）は左岸側から見た側面図であり、（ｂ）は正面図である。
【図６】従来のフロート式水位計用導水路構造を河川下流側から見た概略断面図である。
【図７】従来のフロート式水位計用導水路構造の導水部と導水路内の堆積物の関係を模式的に表した説明図であり、（ａ）は左岸側から見た断面図を示し、（ｂ）は河川下流側から見た断面図を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の水位計用導水路構造は、上端部に通水口を有する通水管を導水部に備えることにより、河川等の水の出入りを妨げることなく、流砂等が導水路内へ流入・堆積することを抑制するものである。
【実施例１】
【００２１】
以下、本発明の好ましい実施の形態を河川の場合について図面に基づいて説明する。
図１は実施例１の水位計用導水路構造を河川下流側から見た概略断面図であり、図２は、実施例１の導水部を模式的に表した説明図である。
【００２２】
図１に示すように、実施例１の水位計用導水路構造は、河川下流側に向けて通水口を開口させたＬ字状の通水管を導水部に配設した水位計用導水路構造である。
実施例１の水位計用導水路構造は、その一端が河川等の水底部において開口する導水部１ａで、他端が河川等の水位変動に追従して上下する水面を形成するために立設する水位塔２を構成している、導水路３を備えた構造である。導水部１ａは、水底部である河床４に設けられた蓋状部材５と、一端を蓋状部材５の開孔部６に配設された略逆Ｌ字状の通水管７ａを備える。通水管７ａは、河川流路８側に突出するように備えられ、通水口９を河川下流側に向けて開口している。導水路３は、地下を通り川岸の所要の位置で地中から鉛直方向上向きに屈曲され、測定に必要な高さを有するような水位塔２を構成するように立設される。水位塔２には、フロート１０を有するフロート式水位計１１が備えられている。なお、水底部とは、図１に示す河床４のような平坦な部分に限らず、水底から岸方向に向かって傾斜して行く部分も含む。
【００２３】
通水管７ａは、河川流路８に対して開口した通水口９を有するので、河川水は通水管７ａを通り河川流路８と導水路３内を出入り自在に移動できる。導水された河川水により、導水路３の水位塔２内に配設される部分（水位塔部３ａ）に形成された水面１２は、河川水位１３の変動に伴って、河川水位１３と同一の高さを維持するように上下するので、常に河川水位１３と同一の高さになる。また、フロート１０は水面１２の高さ変動に追従して上下する。よって、水位塔部３ａ内に形成された水面１２の高さをフロート式水位計１１で計測することにより、河川の流れや渦の影響を受けずに正確な河川水位１３を安定して計測することが出来る。
【００２４】
河川においては、上流から流砂や浮遊物等の流下物が河川水の流れに乗って運ばれてくる。前述のように導水部１ａに通水管７ａが備えられていない場合は、開孔部６が河床４と同一の高さにあり、その孔が上向きであるために、それらの流下物が直接開孔部６から導水路３内に落下する。そのため、短期間で堆積物の量が増えて導水路３は閉塞してしまい、河川水位１３の変動に対する水面１２の追従性が悪化し、正確な水位を計測することができなくなってしまうという問題が生じていた。
【００２５】
図２には、流砂２０ａを構成する、掃流砂２１と浮遊砂２２とウォッシュロード２３を模式的に示している。図２に示すように、河川水が出入りする通水口９を、河川流路８側に突出させた通水管７ａの上端部に配置させることにより、河床４に沿って河床４近傍を移動する掃流砂２１が導水路３内へ落下するのを防ぐことができる。さらに、掃流砂２１の量が増え、通水口９近くを移動する場合でも、掃流砂２１は下流方向に移動するので、通水管７ａの通水口９を河川下流側に向けることにより、通水口９への流入をより効果的に抑制できる。また、通水管７ａの上流側付近の河床４から供給され、下流方向に浮遊して移動する浮遊砂２２についても、通水口９を河川下流側に向けることにより、水流に乗って直接流入することを妨げることができる。
【００２６】
その結果、導水路３内の堆積物２０ｂの増加による、河川水位１３変動に対する水面１２の追従性の悪化を防ぐことができ、河川水位１３の計測精度を保つことが可能となる。また、通水管７ａを設けることにより、堆積物２０ｂの量が低減するので、導水路３内の堆積物２０ｂ除去作業の時間を短縮、あるいは、除去作業のスパンを長く取ることが可能となる。さらに礫や粗砂からなる比較的大きな径を有する掃流砂２１や浮遊砂２２の流入・堆積を防げるので、堆積物２０ｂは主として粘土やシルト等（ウォッシュロード２３）から構成され、除去作業が容易となる。
【００２７】
導水部１ａに備えられる通水管７ａの形状は、略逆Ｌ字状に限らず、水底部から水中に向けて突出し、上端部に通水口を有する通水管であれば良い。図３は、実施例１のその他の例であり、略逆Ｊ字状の通水管７ｂの概略断面図を示す。
【００２８】
図３に示すように通水管７ｂは略逆Ｊ字状であり、通水管７ｂの通水口９側に鉛直方向に伸びる端部７１を有していることで効果的に流砂等の流入を防ぐことができるものである。
通水管７ｂは通水口９が水流方向に対面していないので、通水管７ｂ内の端部７１における水の流れは、河川の水流の影響をほとんど受けない。そして、急激な河川水位の変化がない限り、通水管７ｂ内の通水口９から入った水は、端部７１をゆっくり移動する。そのため、河川水と共に通水口９に流入した流砂２０ａ等は、端部７１において鉛直方向上向きに移動する間（通水管７ｂの湾曲部分を通過する前）に、砂粒子に作用する重力の方が水流による力より大きくなったことにより沈降して行くため、図３に示すように導水路内に流入することを抑制することができる。
【００２９】
通水口９の形状は円形に限らず、また、通水管７の形状も円筒状に限らない。河川水が自由に出入りできる形状であればよい。通水口９の大きさや河床からの高さについては、測定が必要となる河川等の水位を考慮しなければならないが、設置する場所における水底の土砂や流下物の種類や量によって様々に設定することができる。
【００３０】
導水路３の形状は、河川水を水位塔部３ａに導水できる形状のものであれば良く、限定されない。渇水状態が想定される場所においては、導水路３内に空気が流入することが考えられるので、導水路３の水平方向に埋設された地中部（３ｂ）においては、水位塔２側から導水部１ａ側に向かって高くなるように、天井部を傾斜させることが望ましい。地中部３ｂ内に流入・滞留していた空気が、フロート９が浮かべられている水位塔２の方向に流れ、気泡となって水位塔部３ａを上昇すると、水面１２が不安定になり正確な水位が計れなくなるからである。また、導水路３の導水部１ａ下方に位置する部分（３ｃ）は、集砂部を設けるなど、その容積を大きくすれば、導水路３内が堆積物２０ｂにより閉塞されてしまうことをより長い期間防ぐことが出来る。
【実施例２】
【００３１】
実施例２の水位計用導水路構造は、フィンを備えたＬ字状の通水管７ｄを導水部１ａの開孔部６に回動可能に配設したものである。図４は実施例２の水位計用導水路構造の通水管７ｄの動作を模式的に表したもので（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図である。
【００３２】
通水管７ｄは、導水部１ａにおいて回動可能な構造となっており、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｌ字状の通水管にその屈曲部の隙間を埋めるように略三角形平板形状のフィン１４が固設させたものである。図４（ｃ）に示すように、通水管７ｄは川の流向が変化すると流れに対する抵抗を低減させるように回動する。河川の流れが速い場合であれば、フィン１４がなくても、通水管は流体抵抗を軽減するように、通水口９を水の流れていく方向に向けるように動くが、川の流れが遅い場合には、その動きは鈍くなる。しかし、フィン１４を固設してあるため、通水管７ｄは水流の変化に従って容易に、かつ、素早く動けるようになる。
【００３３】
河川の流れは乱流であり、河川の流量、流速、河床の形状等様々な要因が絡み合い、渦を形成する等、複雑に変化する。また、河川流路内に突出している通水管７ｄに起因して、カルマン渦や馬蹄形渦等が生じたりもする。通水管７ｄを導水部１ａに回動可能に取り付ければ、このような河川の複雑な流れ及びその流れの変化に対応するように、通水管７ｄの開口部（通水口９）の向きを常に水流方向に対面しない方向に向けることができる。その結果、掃流砂等の流下物が流れ込むことをより効率的に防ぐことが可能となる。
【００３４】
通水管７ｄの形状は、Ｌ字状に限らない。通水口９を流水方向に対面しないように回動可能に配設できるものであれば良い。また、フィンの形状や位置も、通水管７ｄが水流の変化に伴って容易に回動するためのものであれば本実施例の形状等に限られない。
【実施例３】
【００３５】
図５は実施例３の水位計用導水路構造の導水部１ａであり、（ａ）は左岸側から見た側面図であり、（ｂ）は正面図を示す。実施例１の水位計用導水路構造と通水管の形状のみが異なるものである。
【００３６】
図５に示すように、本実施例の通水管７ｅは、通水口９と蓋状部材５の間に遮断部材１５が設けられている。遮断部材１５は、板状であって、長手方向が直線になるように鉛直方向上向きに凸状に湾曲したものである。遮断部材１５の一端には平面視略円形の貫通孔があり、通水管７ｅに嵌め込むように配設され、遮断部材１５の長手方向の中央部は、通水管７ｅの通水口９下部の周面に接している。
【００３７】
豪雨などにより、河川の流れが速くなると河床から供給される浮遊砂２２の量が増える。しかし、通水管７ｅの通水口９の下方に遮断部材１５を備えれば、遮断部材１５が覆いとなるので、図５（ａ）に示すように、通水管７ｅ付近の河床から供給される浮遊砂２２が、通水口９に近づき、通水口９から通水管７ｅ内へ流入することを防ぐことができる。また、遮断部材１５は河床近傍で躍動等する掃流砂２１が流れ込むことも妨げることができる。よって、通水口９の河床４からの高さは低くても浮遊砂２２や掃流砂２１の流入を防ぐ効果が得られることから、河川の水位１３が低い場所においても計測が可能である。
【００３８】
遮断部材１５の上面は前述のように湾曲していることが望ましい。河川水等の流れが遅くなったときには、流砂２０ａ等が遮断部材１５上に沈積していく。遮断部材１５上に堆積した流砂２０ａ等は通水口９を塞いだり、通水口９から導水路内に流入したりする。しかし、図５（ｂ）に示すように湾曲形状であれば、流砂２０ａは遮断部材１５上から転がり落ちるので、堆積することを防ぐことができる。さらに、本実施例の遮断部材１５は、その形状から前述のフィンの役割も兼ねる。
遮断部材１５は、板状に限られず、浮遊砂２２や掃流砂２１の流入を防ぐ効果が得られる形状であればよい。例えば、遮断部材を、遮断部材１５の鉛直方向下側から蓋状部材５までの空間をも塞ぐ略半円柱形の形状とし、蓋状部材５に直接配設すれば、通水口９の下方には土砂等が堆積しない。河床材料自体がないので、通水口９付近を流れる浮遊砂２２や掃流砂２１の量自体を少なくすることができる。
【００３９】
実施例１から３に記載の通水管は、設置箇所の環境、流速、逆流の有無等を考慮して、種々組み合わせて使用することも可能である。
また、河川等の水位計測に限られず、海、ダム、湖の水位、水力発電の水路の水位等、水位計用導水路構造が設けられる所であれば、様々な水位の計測に適用できる。また、水位の計測には、フロート式水位計以外に、超音波式水位計やレーザ式水位計等を用いることが可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１ａ，ｂ  導水部
２    水位塔
３    導水路
７ａ〜ｅ  通水管
９    通水口
１２  水位塔内部に形成される水面
１３  河川水位
【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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