(57)【要約】【課題】大深度の調節池の場合に、貯水トンネル部の内壁に働く内水圧を抑制することで、より安価なセグメント部材の使用を可能としてコストの軽減を図ることを目的とする。【解決手段】立坑部２を介して河川の水を地下に構築される貯水トンネル部１へ導入し、貯水トンネル部１が満水になる際に、第１の遮断弁３が貯水トンネル部１への水の流入を遮断して、貯水トンネル部１内の水と立坑部２内の水の間に空間Ｂを生じさせる。【選択図】　　　図１
2004076320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下に構築された貯水トンネル部と、河川の水を前記貯水トンネル部へ導入する立坑部と、該立坑部に設けられ前記貯水トンネル部への水の導入を遮断する第１の遮断弁を備えることを特徴とする調節池。
【請求項２】
請求項１記載の調節池において、
前記貯水トンネル部の前記立坑部との接続部に設けられ、前記貯水トンネル部が満水になる際に、浮力によって前記接続部を自動的に遮断する第２の遮断弁を備えることを特徴とする調節池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地下に構築されて河川の水を一時的に貯留する調節池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、河川の流量がその許容流量を越えるような場合、遊水池や調節池などにより水を一時貯留して河川の流量を調節している。しかし、都市圏内では広大な土地の確保が難しいため遊水池はあまり採用されず、調節池を地下に設ける方法が多く採用されている。図３（ａ）は、従来の地下に設けられたトンネル状の調節池の断面図であり、主に貯水トンネル部１０と立坑部１１から成っている。図３（ｂ）は、貯水トンネル部１０の断面図であり、貯水トンネル部１０は複数の鉄筋コンクリート製セグメント１０ｂによって構成されている。図３（ｂ）に示す矢印ｂは鉄筋コンクリート製セグメント１０ｂに働く内水圧を示している。
【０００３】
ところで、都市圏内では地下鉄や地下施設の増加により調節池の大深度化が進んでいる。大深度の地下に調節池を設ける場合、シールド工法により掘削を行いセグメントを組み立てて貯水トンネル部１０を構築する工法が行われている。このとき、立坑部１１の水頭圧が貯水トンネル部１０内の水に直接作用するため、貯水トンネル部１０のセグメントには大きな内水圧ｂが働く。この内水圧ｂの増大に対応すべく、貯水トンネル部１０に使用する部材を高強度の鋼製のセグメントにする方法や、大きな内水圧ｂに耐え得る厚さを有した鉄筋コンクリート製セグメント１０ｂを使用する方法がとられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の方法では、以下のような問題が存在する。高強度の鋼製セグメントを使用すると、鋼製セグメントの表面に防食対策を行う必要がある。このため、防食処理の費用が掛かりコストは高くなる。一方、大きな内水圧に耐え得る厚さを有した鉄筋コンクリート製セグメント１０ｂを使用すると、貯水トンネル部１０が大深度になるほど鉄筋コンクリート製セグメント１０ｂの厚さを厚くする必要がある。このため、大深度化が進む今日ではその厚さは相当厚くなり、鉄筋コンクリート製セグメント１０ｂの部材費用は高価なものになる。いずれにせよ、大深度の貯水トンネル部１０のセグメントには相当高額な費用が必要となる。
【０００５】
本発明は、上記のような問題を考慮されたものであり、大深度の場合に貯水トンネル部の内壁に使用される鉄筋コンクリート製セグメントの厚さを特別に厚くする必要を無くし、より安価なセグメント部材を使用することによりコストの軽減を図ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の調節池は、地下に構築された貯水トンネル部と、河川の水を前記貯水トンネル部へ導入する立坑部と、該立坑部に設けられ前記貯水トンネル部への水の導入を遮断する第１の遮断弁を備えてなることを特徴としている。
【０００７】
このような構成により、一時的に河川の水が貯水トンネル部内に貯留される。また、貯水トンネル部内が満水になる直前に、第１の遮断弁によって貯水トンネル部内への水の流入は遮断される。これにより、貯水トンネル部内に貯留された水と立坑部内の水は分離され、双方の間には空間が形成される。このため、貯水トンネル部内に貯留された水は大気開放され、立坑部内の水の水頭圧は貯水トンネル部内に貯留された水に作用しない。
【０００８】
請求項２記載の調節池は、請求項１記載の調節池であって、前記貯水トンネル部の前記立坑部との接続部に設けられ、前記貯水トンネル部が満水になる際に、浮力によって前記接続部を自動的に遮断する第２の遮断弁を備えることを特徴としている。
【０００９】
このような構成により、貯水トンネル部が満水になると第２の遮断弁によって直ちに貯水トンネル部の流水口は塞がれて、貯水トンネル部内への流入量は自動的に制御される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る調節池の第１、第２の実施の形態を、図面に基づいて説明する。尚、本発明に係る第１、第２の実施の形態は、洪水の恐れのある河川Ａの氾濫による浸水を防止するために、例えば、地下３０メートルから６０メートルの大深度の地中に、長さ数キロに渡って、内径１０数メートルほどの大規模な貯水トンネル部１を有する調節池を構築するものであり、トンネル工事にはシールド工法を採用するものである。
【００１１】
〈第１の実施の形態〉
本発明に係る第１の実施の調節池の形態について説明する。
【００１２】
図１に示すとおり、貯水トンネル部１は複数の鉄筋コンクリート製セグメント１ｂが筒状に組み立てられている構成になっており、その接合部には図示せぬシーリング部材が介装されている。貯水トンネル部１の上部には、貯水トンネル部１内に水を流入させるための直径数メートルの円形に開けられた下部流入口１ａが設けられている。また、貯水トンネル部１の側面の上部には、貯水トンネル部１内の水位を計測する水位計４が取り付けられている。
【００１３】
貯水トンネル部１の上部の下部流入口１ａには、直径数メートルの筒状の立坑部２が鉛直上方に向かって接続されている。この立坑部２は、鉄筋コンクリート造の構造物であり、土圧に耐え得る構造からなっている。
【００１４】
下部流入口１ａから数メートル上方には、第１の遮断弁３が設けられており、この第１の遮断弁３は弁体３ａと図示せぬ駆動装置と弁箱３ｂから構成されている。弁体３ａは立坑部２の円形断面よりも大きい円形の鋼製盤であり、耐水性・防食性に優れ、立坑部２を介して貯水トンネル部１へ流れ落ちる水の圧力と衝撃に耐えられる強度を有する部材から成っている。この弁体３ａは、水位計４に接続された図示せぬ制御装置と弁体３ａに接続された図示せぬ駆動装置を介して水位計４と接続されている。弁箱３ｂは、立坑部２に介装された箱状の鉄筋コンクリート造の構造物である。
【００１５】
立坑部２の上方には集水池７が設置されている。この集水池７は洪水の恐れのある河川Ａに隣接している鉄筋コンクリート造の擁壁と鉄筋コンクリート造の底盤からなる人工池である。集水池７の底盤には立坑部２に接続されている上部流入口７ａが設けられている。また、集水池７と洪水の恐れのある河川Ａの隣接部には水門７ｂが設けられている。
【００１６】
次に、上記した貯水トンネル部１と、立坑部２と、第１の遮断弁３等により洪水の恐れのある河川Ａの流量の調節を行う場合について説明する。
【００１７】
図１（ａ）に示すように、河川が氾濫する恐れのあるときに、水門７ｂを開き河川Ａの洪水流を集水池７の中に導き入れる。この洪水流を集水池７の底盤に設けられた上部流入口７ａから立坑部２の内部に導入する。このとき、立坑部２に介装された第１の遮断弁３の弁体３ａは開いておく。立坑部２の内部に導入された洪水流は、立坑部２に介装された第１の遮断弁３を通過して下部流入口１ａに到る。下部流入口１ａに到った洪水流を、下部流入口１ａから貯水トンネル部１へ導入する。このようにして、河川Ａの水を貯水トンネル部１の内部に貯留する。
【００１８】
次に、貯水トンネル部１の側面の上部に取り付けられている水位計４によって貯水トンネル部１内の水位を計測する。そして、貯水トンネル部１内が満水になるとき、その情報を水位計４から図示せぬ制御装置を介して図示せぬ駆動装置に伝達する。この情報に反応して図示せぬ駆動装置が作動して、弁体３ａを閉方向に移動させる。このようにして、弁体３ａは弁箱３ｂの中を移動して立坑部２を遮断して、立坑部２内を流れ落ちる洪水流を塞き止める。このように洪水流が弁体３ａによって塞き止められるため、貯水トンネル部１内の水と立坑部２内の水の間には空間Ｂが形成される。
【００１９】
さらにこの後も、洪水流を上部流入口７ａから立坑部２の内部に導入し続けて、立坑部２の内部にも水を貯留する。立坑部２の内部が満水になったら、水門７ｂを閉鎖して河川からの洪水流の導入を止めて、立坑部２の内部の水を集水池７で大気開放する。この後、時間が経過して河川の流量が安定したときに、貯水トンネル部１の内部に設置された図示せぬ排水ポンプにより貯水トンネル部１内に貯留された水を河川に排出する。また、立坑部２内に貯留された水は、立坑部２の内部に設置された図示せぬ排水ポンプにより河川に排出する。若しくは、貯水トンネル部１内の排水ポンプ運転によって貯水トンネル部１内の水位が下がり、立坑部２内に貯留された水を貯水トンネル部１内に流入することができるようになってから、立坑部２内に貯留された水を貯水トンネル部１内に排出して貯水トンネル部１の内部に設置された図示せぬ排水ポンプにより河川に排出する。
【００２０】
上記のようにして、貯水トンネル部１内が満水になると自動的に弁体３ａが閉じるため、貯水トンネル部１内に貯留する水と立坑部２内に貯留する水は分離され、双方の間に空間Ｂが生じる。図１（ｂ）は貯水トンネル部１の断面図であり、ａは貯水トンネル部１に働く内水圧である。この空間Ｂにより立坑部２の水頭圧は貯水トンネル部１内の水に作用しない。つまり、貯水トンネル部１内の水は大気開放されるため、貯水トンネル部１に働く内水圧は軽減される。このように貯水トンネル部１に働く内水圧が軽減されるため、大深度の場合にも貯水トンネル部１の内壁に使用される鉄筋コンクリート製のセグメントの厚さを特別に厚くする必要は無くなり、比較的安価な部材を使用することができる。
【００２１】
〈第２の実施の形態〉
本発明に係る第２の実施の形態の調節池について説明する。なお、この第２の実施の形態において、第１の実施の形態で用いた構成要素と同一の構成要素には、同一要素を付してその説明を省略する。
【００２２】
図２で示すように、貯水トンネル部１内であって、下部流入口１ａの下方には第２の遮断弁５が設置されており、この第２の遮断弁５は浮遊弁５ａと弁籠５ｂから構成されている。浮遊弁５ａは、下部流入口１ａよりも大きな半球形の部材であり、どこにも固定されず、球面を上にして下部流入口１ａの下に置かれている。この浮遊弁５ａは、水に浮き、立坑部２を介して貯水トンネル部１へ流れ落ちる水の衝撃に耐えられる強度を有するとともに、耐水性・防食性に優れた構成、例えば、ドーム形の発泡スチロールの表面全体に防食性に優れた鋼板を取り付ける構成になっている。弁籠５ｂは、下部流入口１ａと浮遊弁５ａを囲うような筒状の形をした鋼製格子であり、貯水トンネル部１に固定されている。また、浮遊弁５ａが接触すると反応する満水検知器６が下部流入口１ａの縁に取り付けられており、この満水検知器６は弁体３ａに接続されている。
【００２３】
上記のような構成により、洪水流の導入により貯水トンネル部１の内部に水が貯留されると、浮遊弁５ａは弁籠５ｂの中で浮遊する。貯水トンネル部１の内部の水位が上がると、それに伴い浮遊弁５ａも浮力によって上昇していく。貯水トンネル部１の内部が満水になると同時に浮遊弁５ａは下部流入口１ａを遮断する。このとき、満水検知器６に浮遊弁５ａが接触し、図示せぬ制御装置に満水になった情報を伝達する。この情報を図示せぬ制御装置から図示せぬ駆動装置に伝達する。情報を伝達された図示せぬ駆動装置は作動して弁体３ａを閉方向に移動させ、弁体３ａは立坑部２の内部を流れ落ちる洪水流を遮断する。
【００２４】
このようにして、満水と同時に貯水トンネル部１の内部への洪水流の導入を遮断することで、浮遊弁５ａと弁体３ａの間に空間Ｂを設けることができる。つまり、貯水トンネル部１内の水は大気開放され、立坑部２の水頭圧は貯水トンネル部１内の水に作用しないため、貯水トンネル部１に働く内水圧は軽減さる。
【００２５】
以上のように本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記した第１、第２の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で適宜変更可能である。例えば、上記した第１、第２の実施の形態では、水位計４と弁体３ａ、浮遊弁５ａと弁体３ａをそれぞれ図示せぬ制御装置と図示せぬ駆動装置を介して接続している。これによって、立坑部２内を流れ落ちる洪水流を遮断して、貯水トンネル部１内の水の流入量を制御している。しかし、単時間当たりの流入量と貯水トンネル部１内の許容流入量により流入開始から満水になるまでの時間を予め算出しておき、流入を開始してから算出された一定時間が経過すると自動的に遮断弁３が閉じるシステムにすることで、流入量を制御する方法でも良い。また、本実施の形態では、シールド工法により施工して貯水トンネル部１の部材として鉄筋コンクリート製セグメント１ｂを使用しているが、ケーソン工法により施工して貯水トンネル部１の部材として鉄筋コンクリート製ケーソンを使用する方法でも良い。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の調節池によれば、貯水トンネル部と立坑部を第１の遮断弁によって分離して、貯水トンネル部と立坑部の間に空間を設けることで、立坑部の水頭圧が貯水トンネル部内に貯留された水に作用しないようにする。これによって、貯水トンネル部の内水圧を軽減することができ、貯水トンネル部の部材を強度の高い部材を使用する必要を無くし、コストの軽減を図ることができる。
【００２７】
また、第２の遮断弁を設置することで、貯水トンネル部が満水になると直ちに下部流入口は塞がれて、貯水トンネル部内への流入量は自動的に制御される。これによって、貯水トンネル部内が満水になるときに確実に下部流入口は塞がれて、流入量を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施の形態の調節池を説明する断面図である。（ｂ）は本発明の第１の実施の形態の調節池のときに貯水トンネル部に働く内水圧を説明する貯水トンネル部の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の調節池を説明する断面図である。
【図３】（ａ）は従来の調節池の形態を説明する断面図である。（ｂ）は従来の調節池の形態のときの貯水トンネル部に働く内水圧を説明する貯水トンネル部の断面図である。
【符号の説明】
１　　貯水トンネル部
１ａ　下部流入口
１ｂ　鉄筋コンクリート製セグメント
２　　立坑部
３　　第１の遮断弁
３ａ　弁体
３ｂ　弁箱
４　　水位計
５　　第２の遮断弁
５ａ　浮遊弁
５ｂ　弁籠
６　　満水検知器
７　　集水池
７ａ　上部流入口
７ｂ　水門
Ａ　　河川
Ｂ　　空気が充満している空間
【図１】
2004076320.tif 000003
【図２】
2004076320.tif 000004
【図３】
2004076320.tif 000005