(57)【要約】【課題】川底の土砂などの影響を受けずに河川の流水を取水ポンプにより取水する。【解決手段】取水設備１０は、川底１３に逆四角錐状に窪み形成された土砂排出型の取水用ピット１４と、排出ポンプ１５と、取水ポンプ用架台１６と、一対の取水ポンプ１７と、取水スクリーン１８と、フロート型フェンス１９と、水位センサー２０とを有し、取水ポンプ１７は、取水用ピット１４の上方に配置されている。また、取水用ピット１４は、河川１１の長手方向に沿って断面逆三角形状に形成され、上流Ｕ側の斜面Ｌ１が川底１３に対して急傾斜に形成されている一方、下流Ｄ側の斜面Ｌ２が川底１３対して緩傾斜に形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水路の底面に窪み形成された取水用ピットと、水路の水中に配置されて前記取水用ピット内の流水を汲み上げる取水ポンプとを備えた水路の取水設備において、
前記取水用ピットを水路の長手方向に沿って断面逆三角形状に形成して、上流側の斜面を水路の底面に対して急傾斜に形成する一方、下流側の斜面を水路の底面に対して緩傾斜に形成し、
前記取水ポンプを、前記取水用ピットの上方に配置したことを特徴とする水路の取水設備。
【請求項２】
前記取水ポンプの周囲を、取水スクリーンにより囲繞し、この取水スクリーンは、前記取水用ピットの上流側の外周部が、水流に流されてきた水中浮遊物の侵入を阻止する遮蔽構造からなる一方、
前記取水用ピットの下流側の外周部が、取水可能なスクリーン構造からなることを特徴とする請求項１記載の水路の取水設備。
【請求項３】
前記遮蔽構造が、横断面半円状に折曲形成された遮蔽プレートからなることを特徴とする請求項２記載の水路の取水設備。
【請求項４】
前記取水スクリーンの上流側の水面に、水流に流されてきた水面浮遊物を除外するフロート型フェンスを、水路の水位変動に連動して浮動自在に設けたことを特徴とする請求項２〜３記載の水路の取水設備。
【請求項５】
前記取水用ピット内に、沈殿性のごみを排出する排出ポンプを設けたことを特徴とする請求項１〜４記載の水路の取水設備。
【請求項６】
水路の水位を感知する水位センサーを設け、この水位センサーが感知した水位情報に基づき前記取水ポンプ及び前記排出ポンプの作動を制御することを特徴とする請求項５記載の水路の取水設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、河川・排水路などの水路から流水を取水して、浄化施設に送り出す取水設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、河川・排水路などの流水は、取水ポンプを主体とする取水設備により取水され、浄化施設に送り出されるとともに、浄化施設において浄化されて河川に還元されている。この取水設備については、種々多様なものが提案されているが、コンクリート施工された川底に取水スクリーンを設置したタイプのものが知られている。
【０００３】
この取水設備の概略を説明すれば、図３及び図４に示すように、川底に形成されて上流から下流に向かって下方向に暖傾斜した床止工１と、この床止め工１の上流側と下流側との間に形成された凹状の取水ダクト２と、この取水ダクト２の傾斜した開口部に配設された取水スクリーン３と、前記取水ダクト２に連通して護岸の下部を突き抜けた取水樋管４と、この取水樋管４に接続された水槽５と、前記取水樋管４内の水を前記水槽５内に汲み上げる取水ポンプ６とを備えている。
【０００４】
前記取水スクリーン３は、複数のウエッジワイヤー列を主体に構成されているとともに、各ウェッジワイヤー列が細隙をおいて配列されている。この各ウェッジワイヤー列間の細隙を通過した水が、取水ダクト２から取水樋管４を経て、取水ポンプ６により水槽５に汲み上げられて、浄化施設において浄化されるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１７３９５７号公報（第３−第５頁、図２及び図３）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来例は、各ウエッジワイヤー列間に細隙を有しているため、土砂などの沈殿性のごみが、取水スクリーン３を通過してしまう。したがって、河川の増水時に上流から大量の土砂が流されてきた場合には、この大量の土砂などが取水スクリーン３を介して、取水樋管４内に侵入し、これにより取水ポンプ６が土砂などを吸い込み、取水不能に陥るおそれがある。
【０００７】
そこで、河川の増水時には取水ポンプ６の稼動を停止して、通常水位に復帰した場合に取水を再開する手法が取られているが、増水時に大量の土砂などが取水樋管４内に堆積するため、取水樋管４内に目詰まりが生じ、取水ポンプ６の取水効率が低下する問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、請求項１記載の発明は、水路の底面に窪み形成された取水用ピットと、水中に配置されて前記取水用ピット内の流水を汲み上げる取水ポンプとを備えた水路の取水設備において、前記取水用ピットを水路の長手方向に沿って断面逆三角形状に形成して、上流側の斜面を水路の底面に対して急傾斜に形成する一方、下流側の斜面を水路の底面に対して緩傾斜に形成し、前記取水ポンプを、前記取水用ピットの上方に配置したことを特徴としている。
【０００９】
この発明によれば、上流から流されてきた土砂などの沈殿性のごみは、取水用ピット内に集中的に流れ込むが、取水用ピットの低部では、急激な水流の変化により、渦流状の乱流が発生するため、流入した土砂などが下流側の斜面の緩傾斜に沿って流出し、これにより取水ポンプを、水路の増水時に土砂などの影響を受けずに作動させることができる。
【００１０】
また、増水時に取水用ピットの排出能力を超えた土砂などが流入して、取水ポンプの稼動を停止した場合であっても、取水ポンプが取水用ピットの上方に位置するため、取水ポンプの吸込口が土砂などに埋没することがない。
【００１１】
請求項２記載の発明は、前記取水ポンプの周囲を、取水スクリーンにより囲繞し、この取水スクリーンは、前記取水用ピットの上流側の外周部が、水流に流されてきた水中浮遊物の侵入を阻止する遮蔽構造からなる一方、前記取水用ピットの下流側の外周部が、取水可能なスクリーン構造からなることを特徴としている。
【００１２】
したがって、上流側の外周部によって、水流に流されてきた水中浮遊物の取水スクリーン内への侵入を防止しつつ、下流側の外周部を介して、取水スクリーン内への取水が可能になる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、前記遮蔽構造が、横断面半円状に折曲形成された遮蔽プレートからなることを特徴としている。
【００１４】
したがって、水流に流されてきた水中浮遊物は、遮断プレートの外周に衝突するとともに、遮断プレートの外周に沿って、取水スクリーンを迂回して、下流方向に向かって流され、これにより取水スクリーン内への侵入が防止される。
【００１５】
請求項４記載の発明は、前記取水スクリーンの上流側の水面に、水路の水流に流されてきた水面浮遊物を除外するフロート型フェンスを、水路の水位変動に連動して浮動自在に設けたことを特徴としている。
【００１６】
このフロート型フェンスは、オイルフェンスに用いられるものを応用したものであって、例えば複数の浮動自在なフロートが数珠繋ぎに連結されたものが用いられる。したがって、上流側から流されてきた水面浮遊物は、各フロートの外周に衝突するとともに、その外周に沿って、取水スクリーン上を迂回しながら下流方向に流され、これにより取水スクリーン内への侵入が防止される。
【００１７】
請求項５記載の発明は、前記取水用ピット内に、沈殿性のごみを排出する排出ポンプを設けたことを特徴としている。
【００１８】
したがって、排出ポンプの作動により、取水用ピット内の土砂などが効果的に排出される。
【００１９】
請求項６記載の発明は、水路の水位を感知する水位センサーを設け、この水位センサーが感知した水位情報に基づき前記取水ポンプ及び前記排出ポンプの作動を制御することを特徴としている。
【００２０】
したがって、水路の水位や土砂量などに応じて、取水ポンプ及び排出ポンプの作動・停止を自在にコントロールすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明の実施形態に係る取水設備１０を示している。この取水設備１０は、図２に示すように、河川１１の両岸Ｇ間に配置されているとともに、河川１１の流水を汲み上げて浄化施設に送り出している。
【００２２】
前記取水設備１０は、図１に示すように、コンクリート施工された川底１３（河川１１の底面）に逆四角錐状に窪み形成された土砂排出型の取水用ピット１４と、この取水用ピット１４内に配置されて土砂などの沈殿性のごみを排出する排出ポンプ１５と、前記取水用ピット１４に立設された取水ポンプ用架台１６と、この取水ポンプ用架台１６に架設されて河川１１の流水を汲み上げる一対の取水ポンプ１７と、この両取水ポンプ１７の周囲を囲繞する取水スクリーン１８と、この取水スクリーン１８の上流Ｕ側に配置されて水面浮遊物を除外するフロート型フェンス１９と、河川１１の水位を感知する水位センサー２０と、この水位センサー２０の感知情報に基づき前記両取水ポンプ１７及び前記排出用ポンプ１５の作動を制御する制御手段（図示せず）とを有している。
【００２３】
前記取水用ピット１４は、図１に示すように、河川１１の長手方向に沿って川底１３に縦断面逆三角形状に形成され、深さＨ１（図１中の仮想線に示す底辺Ｌ３と低部の頂角Ｒ１との間の距離）が、通常時の水深Ｈ２（川底Ｐと通常時の水面Ｓ１との間の距離）とほぼ等しく設定されている。また、前記取水用ピット１４は、頂角Ｒ１が約１００度の角度に設定され、上流Ｕ側の底角Ｒ２が約７０度の角度に設定され、下流Ｄ側の底角Ｒ３が約１０度の角度に設定されている。
【００２４】
したがって、上流Ｕ側の斜面Ｌ１が急傾斜に形成されている一方、下流Ｄ側の斜面Ｌ２が緩傾斜に形成されている。すなわち、斜面Ｌ１と斜面Ｌ２とは、長さが約１：５の比率に設定されているとともに、前者Ｌ１が川底１３に対して急激な落ち込みとなっている一方、後者Ｌ２が川底１３に対して緩やかな上り勾配のスロープ状になっている。
【００２５】
前記排出ポンプ１５は、図１に示すように、前記取水用ピット１４の頂角Ｒ１付近に配置されて土砂などの沈殿性ごみを吸入するポンプ本体２１と、このポンプ本体２１に連結された砂泥排出用配管２２とを有している。この砂泥排出用管２２は、下流側Ｄの底角Ｒ３に向かって延設され、これにより前記ポンプ本体２１により吸入された土砂などが、前記砂泥排出用管２２内を通って、前記底角Ｒ３の下流Ｄ側に向けて排出されるようになっている。
【００２６】
前記取水ポンプ用架台１６は、図１及び図２に示すように、正方形状のフレーム２３と、このフレーム２３の四隅に下方向に向かって延設された脚部２４とを有し、上流Ｕ側に位置する二本の短い脚部２４の下端部が、川底１３に固定されている一方、下流Ｄ側に位置する長い二本の脚部２４の下端部が、前記取水用ピット１４の底面に固定され、前記フレーム２３が前記取水用ピット１４内から露出している。具体的には、前記フレーム２３は、図１に示すように、川底１３と通常時の水面Ｓ１との間において、川底１３と平行に位置している。
【００２７】
前記両取水ポンプ１７は、図１及び図２に示すように、前記フレーム２３上に位置しているとともに、河川１１の長手方向に沿って並列に配置されている。この各取水ポンプ１７は、流水を汲み上げるポンプ本体２５と、このポンプ本体２５に連結された導入管２６とを有し、前記ポンプ本体２５により汲み上げられた流水は、前記導入管２６内を通って、浄化施設（図示せず）に送り出されて浄化処理され、その後、河川１１に還元されるようになっている。
【００２８】
前記取水スクリーン１８は、図１及び図２に示すように、円筒状に形成されているとともに、前記フレーム２３上に載置固定され、内部に前記両取水ポンプ１７が配置されている。また、前記取水スクリーン１８は、両端部にメッシュ地が張られ、前記取水用ピット１４の上流Ｕ側の外周部が、水中浮遊物の内部への侵入を阻止する遮蔽構造からなる一方、前記取水用ピット１４の下流Ｄ側の外周部が、取水可能なスクリーン構造からなる。具体的には、前記遮蔽構造には、横断面半円状に折曲形成された遮蔽プレート２７が用いられているる一方、前記スクリーン構造には、メッシュ地２９が用いられている。このスクリーン構造は、取水可能な他の構造、例えばバー構造などに変更可能であるとともに、目の粗さも河川・排水路などの使用する場所の水中浮遊物の条件・状況などに応じて適宜変更される。
【００２９】
前記フロート型フェンス１９は、図２に示すように、オイルフェンスに用いられるものを応用したものであって、複数のフロート２８が数珠繋ぎに連結され、図１に示すように、上流Ｕ側の前記各脚部２４に固定された一対の支持ポール２９に浮動自在に円弧状に連結支持されている。したがって、前記フロート型フェンス１９は、図１の矢印Ｃに示すように、水位の変動に連動して浮動し、前記遮蔽プレート２７の上流Ｕ側の水面に浮遊するようになっている。
【００３０】
前記水位センサー２０は、河川１１の水位情報を随時感知するとともに、感知した水位情報を制御手段に送信し、この水位センサー２０から送信された水位情報に基づき、前記制御手段（コントロールユニット）が前記両取水ポンプ１７及び前記排出ポンプ１５の作動を制御する。したがって、河川１１の水位や土砂量などに応じて、前記両取水ポンプ１７及び前記排出ポンプ１５の作動・停止を自在にコントロールすることができる。
【００３１】
例えば、比較的土砂などの量が多い河川１１では、水位センサー２０の感知した水位情報が、増水時の場合（図１に示す水深Ｈ２を超えた場合）に、前記両取水ポンプ１７の作動を停止させると同時に前記排出ポンプ１５を作動させる一方、通常水位に復帰した場合（図１に示す水深Ｈ１の場合）に、前記両取水ポンプ１７を作動させると同時に前記排出ポンプ１５を停止させることが好ましい。
【００３２】
また、比較的土砂などの量が少ない河川１１では、水位センサー２０の感知した水位情報が、増水時の場合（図１に示す水深Ｈ２を超えた場合）に、前記取水ポンプ１７を停止せずに前記排出ポンプ１５を作動させ、通常水位に復帰した場合（図１に示す水深Ｈ１の場合）に前記排出ポンプ１５の作動を停止させることもできる。
【００３３】
このような取水設備１０によれば、河川１１の川底１３においては、取水用ピット１４の上流Ｕ側の斜面Ｌ１が川底１３に対して急激に落ち込んでいるため、土砂などの沈殿性のごみが、図１中の矢印Ｐ１に示すように、取水用ピット１４の低部の頂角Ｒ１に向かって集中的に流れ込む。
【００３４】
ところが、取水用ピット１４の底部の頂角Ｒ１付近では、図１中の矢印Ｐ２に示すように、急激な水流の変化により、渦流状の乱流が発生するため、取水用ピット１４内に流入した土砂などは、図１中の矢印Ｐ３に示すように、下流Ｄ側の斜面Ｌ２の緩傾斜（スロープ）に沿って流出され、これにより取水用ピット１４の土砂などの排出効率が向上する。
【００３５】
特に、河川１１の増水を水位センサー２０が感知した場合に、排出ポンプ１５を作動させれば、取水用ピット１４内に残留しようとする土砂などを、底角Ｒ３の下流Ｄ側に向かって排出できるため、取水用ピット１４内の土砂などを効果的に排出でき、排出効率がさらに向上する。
【００３６】
したがって、両取水ポンプ１７が、河川１１の増水時に取水用ピット１４内に流入した土砂などの影響を受けずに作動でき、この結果、従来のように、増水時に取水ポンプを停止する必要がなく、この点で河川１１の流水を連続的に取水でき、取水効率が向上する。
【００３７】
ここで、比較的土砂などの量が多い河川１１では、前述のように、増水時に取水用ピット１４及び排出ポンプ１５の排出能力を超えた土砂などが取水用ピット１４内に流入するため、両取水ポンプ１７の作動を停止させ、通常水位への復帰時に両取水ポンプの作動を再開することが好ましい。
【００３８】
このとき取水設備１０では、両取水ポンプ１７が、取水ポンプ用架台１６のフレーム２３上に配置されているため、取水用ピット１４の上方に位置し、両取水ポンプ１７の吸入口２５ａが土砂などに埋没することがない。
【００３９】
したがって、河川１１が通常水位に復帰すると同時に、両取水ポンプ１７が通常に作動でき、これにより従来のように、通常水位に復帰したときに、取水ポンプの取水効率が低下するおそれがなく、この点でも取水効率が向上する。また、両取水ポンプ１７及び排出ポンプ１５の作動・停止を、自在にコントロール可能なため、両ポンプ１５，１７の作動・停止が容易になる。
【００４０】
つぎに、河川１１の水中に潜り込んだ草・木・葉などの水中浮遊物は、増水時と通常水位時とを問わず、水流にのって上流Ｕから下流Ｄに向かって流れてくるが、遮蔽プレート２７の外周面に衝突するとともに、その外周面に沿って護岸Ｇ側に流され、取水スクリーン１８の下流側Ｄに回り込むことなく、取水スクリーン１８を迂回しつつ、護岸Ｇと取水スクリーン１８の間を通り抜けて、下流Ｄの方向に流される。
【００４１】
したがって、水中浮遊物の取水スクリーン１８内への侵入を防止しつつ、下流Ｄ側のメッシュ地２９を介して取水でき、これにより両取水ポンプ１７が、水中浮遊物を吸込んで作動を停止することがなく、取水効率が一層向上する。
【００４２】
また、河川１１の水面を浮遊する木の葉・ペットボトル・紙・木片などの水面浮遊物も、水流にのって上流Ｕから下流Ｄに向かって流れてくるが、遮蔽プレート２７の上流Ｕ側にフロート型フェンス１９が浮遊しているため、水面浮遊物が各フロート２８に衝突するとともに、数珠繋ぎの各フロート２８の外周に沿って、取水スクリーン１８上を迂回しつつ、護岸Ｇと取水スクリーン１８との間を通り抜け、下流Ｄの方向に流される。
【００４３】
この各フロート２８は、図１中の矢印Ｃに示すように、河川１１の水位変動に連動して水面を浮動自在なため、増水時と通常水位時とを問わず、水面浮遊物の取水用スクリーン１８上への移動が阻止される。
【００４４】
したがって、水面浮遊物の取水スクリーン１８内への侵入が防止され、この点でも、両取水ポンプ１７が、水面浮遊物を吸込んで作動を停止することがなく、取水効率が向上する。
【００４５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば前記取水スクリーン１８を、横断面楕円形の筒状や横断面三角形状の筒状に形成することもできる。この場合は、遮蔽プレート２７の形状を、取水スクリーン１８の形状に合わせて適宜変更すればよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１記載の発明によれば、取水用ピット内に流入した土砂などは、下流側の斜面の緩傾斜に沿って流出されるため、土砂などの排出効率が向上する。したがって、取水ポンプが、水路の増水時に土砂などの影響を受けずに作動でき、これにより従来例のように、増水時に取水ポンプが取水不能に陥ることなく、連続的に流水を取水でき、取水効率が向上する。
【００４７】
また、水路の増水時に取水用ピットの排出能力を超えた土砂などが流入して、取水ポンプの稼動を停止しても、取水ポンプの吸込口が土砂などに埋没しないため、通常水位に復帰した場合に、取水効率を低下させることなく、取水ポンプが作動し、この点でも取水効率が向上する。
【００４８】
請求項２及び３記載の発明によれば、水中浮遊物の取水スクリーン内への侵入が防止されるため、取水ポンプが水中浮遊物を吸込んで作動を停止することがなく、取水ポンプの取水効率が一層向上する。
【００４９】
請求項４記載の発明によれば、水面浮遊物の取水スクリーン内への侵入が防止されるため、この点でも、取水ポンプが水面浮遊物を吸込んで作動を停止することがなく、取水ポンプの取水効率が向上する。
【００５０】
請求項５記載の発明によれば、排出ポンプの作動により、取水用ピット内の土砂などが効果的に排出され、土砂などの排出効率がさらに向上する。
【００５１】
請求項６記載の発明によれば、水路の水位や土砂量などに応じて、取水ポンプ及び排出ポンプの作動・停止を自在にコントロール可能なため、両ポンプの作動・停止が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る取水設備の縦断面図。
【図２】同平面図
【図３】従来例の河川横断面図。
【図４】同取水スクリーンの縦断面図。
【符号の説明】
１０…取水設備
１４…取水用ピット
１５…排出ポンプ
１７…取水ポンプ
１８…取水スクリーン
１９…フロート型フェンス
２０…水位センサー
２７…遮蔽プレート
Ｕ…上流
Ｄ…下流
Ｌ１…上流側の斜面
Ｌ２…下流側の斜面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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