(57)【要約】【課題】河川流量に対する取水流量の割合が50％を超えても、晶氷などの浮遊物が分岐路へ流入するのを防ぐ。【解決手段】浮体構造体が、一様な幅Bwの板状物体で構成され、この板状物体は、第1板状部34と、第1板状部と連続して一体形成された第2板状部36とを有している。第1板状部は、その主平面を河川本流の水面に対し直交させ、且つ川本流の流れの方向に対して傾けて、第2板状部とは反対側の一端20を河川本流の側壁面の取水口30の位置より上流側に固定されている。また、第2板状部は、その主平面を河川本流の水面に対し直交させ、且つ河川本流の流れの方向に対して平行に設定されている。【選択図】図2 
2005133450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
河川本流の側壁面に設置する浮体構造体を具えて構成される浮遊物流入防止装置であって、
該浮体構造体は、板状物体を具えており、
該板状物体は、第1板状部と、該第1板状部と連続して一体形成された第2板状部とを有し、
前記第1板状部は、その主平面を前記河川本流の水面に対し直交させ且つ該河川本流の流れの方向に対して傾けて、前記第2板状部とは反対側の一端を前記河川本流の側壁面の取水口の位置より上流側に固定して、設けられる部材であり、
前記第2板状部は、その主平面を前記河川本流の水面に対し直交させ且つ該河川本流の流れの方向に対して平行に設定して、設けられる部材である
ことを特徴とする浮遊物流入防止装置。
【請求項２】
河川本流の側壁面に設置する浮体構造体を具えて構成される浮遊物流入防止装置であって、
該浮体構造体は、板状物体を具えており、
該板状物体は、第1板状部と、該第1板状部と連続して一体形成された第2板状部とを有し、
前記第1板状部は、前記第2板状部とは反対側の一端を前記河川本流の側壁面の取水口の位置より上流側に固定して、設けられる部材であり、
該第1板状部及び該第2板状部は、それぞれの主平面を前記河川本流の水面に対し直交させ且つ該河川本流の流れの方向に対して傾けて設定して、設けられる部材であり、
前記板状物体の水没幅が、前記第2板状部において、前記第1板状部と前記第2板状部との境界とは反対側の一端に近い位置ほど狭くなるように、設定されている
ことを特徴とする浮遊物流入防止装置。
【請求項３】
河川本流の側壁面に設置する浮体構造体を具えて構成される浮遊物流入防止装置であって、
該浮体構造体は、板状物体を具えており、
該板状物体は、第1板状部と、該第1板状部と連続して一体形成された第2板状部とを有し、
前記第1板状部は、その主平面を前記河川本流の水面に対し直交させ且つ該河川本流の流れの方向に対して傾けて、前記第2板状部とは反対側の一端を前記河川本流の側壁面の取水口の位置より上流側に固定して、設けられる部材であり、
前記第2板状部は、その主平面を前記河川本流の水面に対し直交させ、且つ該河川本流の流れの方向に対して平行に設定して、設けられる部材であり、
前記板状物体の水没幅が、前記第2板状部において前記第1板状部と前記第2板状部との境界とは反対側の一端に近い位置ほど狭くなるように、設定されている
ことを特徴とする浮遊物流入防止装置。
【請求項４】
請求項1乃至3に記載の浮遊物流入防止装置であって、
浮体構造体は、第1板状部の一端に連続して一体化して設けられる、河川本流の側壁面に浮体構造体を設置するための、固定部を具えている
ことを特徴とする浮遊物流入防止装置。
【請求項５】
河川本流の側壁面に設置する第１浮体構造体及び第２浮体構造体を具えて構成される浮遊物流入防止装置であって、
該第１及び第２浮体構造体は、それぞれ板状物体で構成され、
前記第1浮体構造体は、その主平面を前記河川本流の水面に対し直交させ且つ該河川本流の流れの方向に対して平行に、一端を前記河川本流の側壁面の取水口の位置より上流側に固定して、設けられる部材であり、
前記第2浮体構造体は、第1板状部と、該第1板状部と連続して一体形成された第2板状部とを有し、
前記第1板状部は、その主平面を前記河川本流の水面に対し直交させ、且つ該河川本流の流れの方向に対して傾けて、前記第2板状部とは反対側の一端を前記河川本流の側壁面の取水口の位置より上流側に固定して、設けられる部材であり、
前記第2板状部は、その主平面を前記河川本流の水面に対し直交させ且つ該河川本流の流れの方向に対して平行に設定して、設けられる部材である
ことを特徴とする浮遊物流入防止装置。
【請求項６】
請求項5に記載の浮遊物流入防止装置であって、
前記第2板状物体の水没幅が、前記第2板状部において前記第1板状部と前記第2板状部との境界とは反対側の一端に近い位置ほど狭くなるように設定されている
ことを特徴とする浮遊物流入防止装置。
【請求項７】
請求項5及び6に記載の浮遊物流入防止装置であって、
第1及び第2浮体構造体は、第1浮体構造体を構成する板状物体の一端及び第2浮体構造体を構成する第1板状部の一端に連続して一体化して設けられる、河川本流の側壁面に浮体構造体を設置するための、固定部を具えている
ことを特徴とする浮遊物流入防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、河川本流から取水するための取水口へ、例えば、晶氷、流木、塵、あるいは浮遊油等の浮遊物が流入するのを防止するための、浮遊物流入防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
河川本流からの取水による水利用において、取水口へ、流木、塵など異物が流入するのを防ぐことが重要である。また河川に船舶が航行する場合、座礁や衝突事故等によって河川本流を流れる流水中へ油等の液状物が流出することもあり、流出油等の液状物の流入も防ぐ必要がある。また、北海道などの寒冷地を流れる河川では寒冷地特有の現象として、冬期間の気温の低下や積雪の影響によって晶氷が発生し、融雪期においてはアイスジャムが発生し、雪泥が流入することもある。これらの浮遊物が取水口へ流入することも防止する必要がある。
【０００３】
取水口への浮遊物の流入を防止するための浮遊物流入防止装置として、この発明の発明者らは、既に第１号浮遊物流入防止装置を完成している。この第１号浮遊物流入防止装置は、河川本流の側壁面であって取水口の上流の位置に板状物体（以後「浮体構造体」ということもある。）を取り付けることで構成される。そしてこの第１号の浮遊物流入防止装置によって、取水口への浮遊物の流入防止について一定の効果が得られることを確認している（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】第18回寒地技術シンポジウム「取水口における氷晶侵入防止策に関する研究」CTC02-I-018 p.117〜p.123
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した第１号浮遊物流入防止装置によれば、河川本流を流れる水の総流量（以後「河川流量」ということもある。）に対して取水口から分岐路へ取り込む水の流量（以後「取水流量」ということもある。）の割合（取水流量）/（河川流量）が最大でも0.5、すなわち50％であれば、分岐路へ流れ込む浮遊物の流入を防止する効果が得られる。
【０００５】
しかしながら、浮体構造体の河川本流の上流側の面に晶氷等の浮遊物が滞留することを効果的に防ぐことができない。また、河川流量に対する取水流量の割合が50％を大きく超える場合には、分岐路へ流れ込む浮遊物の流入を防止する効果が著しく低下する。また、後述するように河川本流の水深に対する浮体構造体の水没幅が狭い場合にも、上記効果が著しく低下することが分かっている。
【０００６】
ここで、河川本流の水深とは河川本流を流れる水の水面から河川本流の底までの長さを指すものとし、水没幅とは河川本流を流れる水の水面と浮体構造体の主平面との交線（以後「喫水線」ということもある。）から浮体構造体の底辺までの幅を指すものとする。これらの用語は以下の説明において同様の意味を持つものとして使う。
【０００７】
上述の第１号浮遊物流入防止装置において、分岐路へ流れ込む浮遊物の流入を防止する効果が著しく低下する原因は、浮体構造体の底辺と河川本流の底との間を晶氷などの浮遊物が通過して分岐路へ流入するためであると考えられている。また、浮体構造体先端部において渦が発生し、この渦によって晶氷などの浮遊物が河川本流から取水口の方向へ誘導されて分岐路へ流入するためであると考えられている。
【０００８】
そこで、浮体構造体の河川本流側壁面への固定部から先端部までの長さ（以後「浮体構造体の長さ」ということもある。）を長くし、且つ/または、水没幅を広く設定することで、分岐路へ流れ込む浮遊物の流入を防止する効果を高めることができると考えられる。しかし、浮体構造体の長さを長くし、且つ/または、水没幅を広く設定すると河川本流の流れを著しく妨げることとなり、しかも河岸や河床の洗掘が発生するなど、河川環境に悪影響を及ぼす可能性がある。また、浮体構造体自体が大型化して重量が重くなることに加えて、浮体構造体が河川本流を流れる水等から受ける抵抗も大きくなる。これに伴ない浮体構造体の河川本流側壁面への固定部分の構造および浮体構造体自体を係留するための構造が大規模となる。
【０００９】
このため、浮体構造体自体をできるだけ小さな装置としつつ、河川流量に対する取水流量の割合が50％を大きく超える場合でも、晶氷などの浮遊物の分岐路への流入を防ぐことができる浮遊物流入防止装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、この発明の発明者らは、浮体構造体の形状及び浮体構造体の河川本流側壁面への取り付け形態等を検討した結果、上記課題を解決できる浮遊物流入防止装置を発明した。
【００１１】
第1の発明は、河川本流の側壁面に設置する浮体構造体を具えて構成される浮遊物流入防止装置であり、この浮体構造体の形状に特徴を有する。すなわち、この浮体構造体は、板状物体を具えており、この板状物体は、第1板状部と、第1板状部と連続して一体形成された第2板状部とを有している。第1板状部は、その主平面を河川本流の水面に対し直交させ且つ河川本流の流れの方向に対して傾けて、第2板状部とは反対側の一端を河川本流の側壁面の取水口の位置より上流側に固定して、設けられる部材である。また、第2板状部は、その主平面を河川本流の水面に対し直交させ且つ河川本流の流れの方向に対して平行に設定して、設けられる部材である。
【００１２】
第2の発明も、河川本流の側壁面に設置する浮体構造体を具えて構成される浮遊物流入防止装置であり、第1板状部及び第2板状部は、その主平面を河川本流の水面に対し直交させ且つ河川本流の流れの方向に対して傾けて設定して、設けられる部材である。そして、板状物体の水没幅が、第2板状部において第1板状部と第2板状部との境界とは反対側の一端に近い位置ほど狭くなるように設定されていることが特徴である。
【００１３】
第3の発明は、第1の発明と第2の発明とを組み合わせた発明である。すなわち、水没幅が、第2板状部において、第1板状部と第2板状部との境界とは反対側の一端に近い位置ほど狭くなるように設定されている。そして、第1板状部は、その主平面を河川本流の水面に対し直交させ、且つ河川本流の流れの方向に対して傾けて、また、第2板状部は、その主平面を河川本流の水面に対し直交させ且つ河川本流の流れの方向に対して平行に設定して、設けられる部材である。
【００１４】
第１から第3の発明において、浮体構造体は、第1板状部の一端に連続して一体化して設けられる、河川本流の側壁面に浮体構造体を設置するための、固定部を具えている。
【００１５】
第4の発明は、河川本流の側壁面に設置する第１浮体構造体及び第２浮体構造体を具えて構成される浮遊物流入防止装置である。第１及び第２浮体構造体は、いずれも板状物体で構成されている。第1浮体構造体は、その主平面を河川本流の水面に対し直交させ、且つ河川本流の流れの方向に対して平行に、一端を前記河川本流の側壁面の取水口の位置より上流側に固定されている。また、第2浮体構造体は、第1板状部と、第1板状部と連続して一体形成された第2板状部とを有し、第1板状部は、その主平面を河川本流の水面に対し直交させ、且つ河川本流の流れの方向に対して傾けて、第2板状部とは反対側の一端を河川本流の側壁面の取水口の位置より上流側に固定されている。そして、第2板状部は、その主平面を河川本流の水面に対し直交させ、且つ河川本流の流れの方向に対して平行に設定されている。または、これらの構成に加えて、水没幅が、第2板状部において第1板状部と第2板状部との境界とは反対側の一端に近い位置ほど狭くなるように設定されている。
【００１６】
また、第4の発明においても、第1及び第2浮体構造体は、第1浮体構造体を構成する板状物体の一端及び第2浮体構造体を構成する第1板状部の一端に連続して一体化して設けられる、河川本流の側壁面に浮体構造体を設置するための、固定部を具えている。
【発明の効果】
【００１７】
第１の発明の浮遊物流入防止装置を河川本流に設置した場合には、浮体構造体を構成する板状物体の第1板状部において晶氷等の浮遊物が取水口へ流入するのを防ぐ機能を発揮する。また、第2板状部は、河川本流の流れの方向と平行の方向に板状物体の主平面が向けられているので、浮体構造体の先端部分において発生しやすい渦の発生が抑制される。したがって、浮体構造体の上流側の主平面に浮遊物が停留することがなく、スムーズに下流に流される状態となる。
【００１８】
また、実験を重ねた結果、第2の発明の浮遊物流入防止装置を河川本流に設置した場合には、浮遊物が取水口へ誘導されて流入することを防止する効果が得られることが確かめられた。
【００１９】
そこで、第3の発明として、第1の発明の浮遊物流入防止装置と第2の発明の浮遊物流入防止装置のそれぞれの特長を組み合わせた形状として浮体構造体を構成する板状物体を設計すれば、上述した、浮体構造体の上流側の主平面に浮遊物が停留することを防ぐ効果及び浮体構造体の先端部分において発生する渦の発生をより効果的に抑制する効果が得られる。
【００２０】
第4の発明の浮遊物流入防止装置を河川本流に設置した場合には、河川本流の流れを著しく妨げることもなく、しかも河岸や河床の洗掘が発生するなど、河川環境に悪影響を及ぼすこともない。また、浮体構造体が河川本流を流れる水等から受ける抵抗も小さく抑えることができ、これに伴ない浮体構造体の河川本流側壁面への固定部分の構造および浮体構造体自体を係留するための構造を大規模なものとする必要がない。また、浮体構造体自体をできるだけ小さな装置としつつ、河川流量に対する取水流量の割合が50％を大きく超える場合でも、晶氷などの浮遊物の分岐路への流入をほぼ完全に防ぐことができることを後述する実験結果によって確かめた。また、第4の発明において、水没幅が、第1板状部におけるより第2板状部において第1板状部と第2板状部との境界とは反対側の一端に近い位置ほど狭くなるように設定することによりいっそう効果を高められる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図を参照して、この発明の実施の形態につき説明する。なお、各図は、この発明に係る一構成例を図示するものであり、この発明が理解できる程度に各構成要素の配置関係等を概略的に示しているに過ぎず、この発明を図示例に限定するものではない。また、以下の説明において、特定の機器及び条件等を用いることがあるが、これら材料及び条件は好適例の一つに過ぎず、したがって、何らこれらに限定されない。また、各図において同様の構成要素については、同一の番号を付して示し、その重複する説明を省略することもある。また、この発明の浮遊物流入防止装置の実施の形態を説明するに当って、浮遊物として晶氷をその対象として採り上げることもあるが、晶氷以外の浮遊物に対しても、同様の効果が得られる。
【００２２】
図1から図3を参照して、浮体構造体を設置する河川本流及び分岐路の形状、河川本流の側壁面への取り付け位置等の浮体構造体と河川本流との関係、及び浮体構造体自体の寸法等を与えるパラメータの説明を行なう。
【００２３】
図1(A)、(B)及び(C)は、浮体構造体の設置形態と浮体構造体自体の形状の説明に供する図である。図1(A)は、河川本流と分岐路とを流れる流水表面に対して垂直上方から正対する向きに見た、浮遊物流入防止装置の概略的平面図である。河川本流は護岸壁等の側壁面10及び12に挟まれて構成され、分岐路は護岸壁等の側壁面14及び16に挟まれて構成される。
【００２４】
側壁面10及び12と側壁面14及び16とは直交する、すなわち、河川本流の水流の流れの方向と分岐路の水流の流れの方向とは垂直な方向になるように、河川本流と分岐路とが配置されているものとする。取水口30は、河川本流の側壁面に位置し、分岐路への入り口である。河川本流の川幅をBとし、分岐路の幅をBdとする。
【００２５】
図1(A)において、河川本流を流れる流水は、図面の上から下に向かって流れ、その流量はQで表すこととする。また、河川本流から取水されて分岐路を流れる流水は図中左側に流れ、その流量はQdで表すこととする。流量は、単位時間当たり流れの方向に対して垂直な平面を通過する流水の体積である。河川本流の流量Qは、取水口30から十分に上流に離れた位置で測定するものとする。すなわち、河川本流に分岐路が設けられていないものとした場合に、河川本流を流れる流水の流量、すなわち河川本流を流れる正味の流量を表すものとする。取水口30の近傍においては、取水口から河川本流を流れる流水の一部が取水されるため、上記で定義した河川本流の流量Qの値よりも小さい値となる。そのため、流量Qは、取水口から河川本流を流れる流水の一部が取水される影響が及ばない、取水口30から十分に上流に離れた位置で測定する。
【００２６】
図1(B)は、河川本流の側壁面10に垂直な方向から見た浮体構造体の形状の概略的側面図である。以後、図1(B)に示す浮体構造体を「ストレートタイプの浮体構造体」ということもある。ストレートタイプの浮体構造体は、一様な幅Bwの板状物体で構成され、取り付け部18と浮遊物流入防止部22から成り、取り付け部18と浮遊物流入防止部22とは、境界20において平面板が折り曲げられた構造である。ストレートタイプの浮体構造体は、河川本流の側壁面10に取り付け部18が固定されることによって設置される。
【００２７】
図1(B)において、S及びTで挟まれた領域が取り付け部18に対応する。また、T及びUで挟まれた領域が浮遊物流入防止部22に対応する。図１(A)おいても、S、T及びUで示した位置は、それぞれ図1(B)においてS、T及びUで示した位置と対応している。Uで示した浮体構造体の位置を、浮体構造体の先端部という。
【００２８】
浮体構造体が河川本流の側壁面に設置された場合、境界20を浮体構造体の設置線20と言い、設置線20の存在する位置を設置位置と言うこともある。すなわち、河川本流の側壁面10の取水口30の位置より上流の部分に固定される浮体構造体の固定される一端である。設置線20は、河川本流を流れる水流の流れの方向に対して垂直に設定される。一点鎖線Wは、浮体構造体の主平面と河川本流の水面との交線、すなわち喫水線を示す。
【００２９】
分岐路の側壁面14から設置線20までの距離は、L1であり、浮遊物流入防止部22の全長である設置線20から先端までの長さはBLである。また、浮遊物流入防止部22と河川本流の側壁面10とのなす角（以後「設置角」ということもある。）はαである。
【００３０】
前述した、第1号浮遊物流入防止装置は、図1(B)に示す浮体構造体、すなわちストレートタイプの浮体構造体を利用して構成した。
【００３１】
図1(C)は、河川本流の側壁面10に垂直な方向から見た浮体構造体の形状の概略的側面図である。図1(C)に示す浮体構造体は、上記ストレートタイプの浮体構造体とは、浮遊物流入防止部の構造が異なる。以後、図1(C)に示す浮体構造体を「バリアントタイプの浮体構造体」ということもある。バリアントタイプの浮体構造体の浮遊物流入防止部は、第1板状部24と第2板状部26とで構成される。第1板状部24の幅は一様でBwであるが、第2板状部26の幅が、第1板状部24と第2板状部26との境界25においては、Bwであるが、第2板状部26においては先端部27に近いほど狭くなり、先端部27ではその幅がBhとなっていることが特徴である。図1(C)に示す構成例では、第2板状部26の幅は、幅Bwから幅Bhまで直線的に変化している。また、第1板状部24と第2板状部26とから成る浮遊物流入防止部の全長である、設置線20から先端までの長さはBLであり、第1板状部24の長さはBbである。
【００３２】
すなわち、Bw＞Bhであり、バリアントタイプの浮体構造体が河川本流に設置された場合、水没幅が、第2板状部26において第1板状部24と第2板状部26との境界25とは反対側の一端である先端部27に近い位置ほど狭く設定されている。
【００３３】
図1(C)において、S及びTで挟まれた領域が取り付け部28に対応する。また、T及びUで挟まれた領域が、第1板状部24と第2板状部26とから成る浮遊物流入防止部に対応する。図１(A)おいても、S、T及びUで示した位置は、それぞれ図1(C)においてS、T及びUで示した位置と対応している。
【００３４】
図2(A)及び(B)は、上述のストレートタイプあるいはバリアントタイプの浮体構造体とは異なる形状の、浮体構造体の設置形態と浮体構造体自体の形状の説明に供する図である。図2(A)は、図1(A)と同様に、河川本流と分岐路とを、これらを流れる流水表面に対して垂直上方から正対する向きに見た浮遊物流入防止装置の概略的平面図である。浮体構造体を設置する河川本流及び分岐路の形状、河川本流の側壁面への取り付け位置等の浮体構造体と河川本流との関係、及び浮体構造体自体の寸法等を与えるパラメータは、図1(A)、(B)及び(C)における場合と同様の意味に用いる。
【００３５】
図2(B)は、河川本流の側壁面10に垂直な方向から見た浮体構造体の形状の概略的側面図である。以後、図2(B)に示す浮体構造体を「ベントタイプの浮体構造体」ということもある。図2(A)おいて、S、T、V及びUで示した位置は、それぞれ図2(B)においてS、T、V及びUで示した位置と対応している。
【００３６】
ベントタイプの浮体構造体は、一様な幅Bwの板状物体で構成され、この板状物体は、第1板状部34と、第1板状部34と連続して一体形成された第2板状部36とを浮遊物流入防止部として有し、第1板状部34は、その主平面を河川本流の水面に対し直交させ、且つ河川本流の流れの方向に対して傾けて、第2板状部36とは反対側の一端20を河川本流の側壁面10の取水口30の位置より上流側に固定されており、第2板状部36は、その主平面を河川本流の水面に対し直交させ、且つ河川本流の流れの方向に対して平行に設定されている。
【００３７】
また、ベントタイプの浮体構造体は、取り付け部38と第１板状部34とは、境界20（設置線20に対応する。）において平面板が折り曲げられた構造である。また、第１板状部34と第２板状部36との境界35においても平面板が折り曲げられた構造である。ベントタイプの浮体構造体も、河川本流の側壁面10に取り付け部38が固定されることによって設置される。
【００３８】
ベントタイプの浮体構造体が設置される場合も、設置線20は、河川本流を流れる水流の流れの方向に対して垂直に設定される。分岐路の側壁面14から設置線20までの距離は、L1であり、分岐路の側壁面16からベントタイプの浮体構造体の先端37までの距離は、L2である。また、第1板状部34の長さである設置線20から境界35までの長さはBL1であり、第2板状部36の長さである境界35からから先端37までの長さはBL2である。また、第1板状部34と河川本流の側壁面10とのなす角である設置角はαであり、第2板状部36と河川本流の側壁面10とは平行である。
【００３９】
図3は、浮体構造体の設置形態と浮体構造体自体の形状の説明に供する図であり、河川本流に対して水流の流れの方向に、垂直方向から見た浮遊物流入防止装置の断面図である。河川本流は側壁面10及び12に挟まれて構成され、浮遊物流入防止装置は、河川本流の側壁面10に浮体構造体が、その設置線EF（図1及び2における設置線20に対応する。）が河川本流を流れる水流の流れの方向に対して垂直に設定されて固定されることによって形成される。
【００４０】
四辺形EFGHは、浮体構造体の浮遊物流入防止部40を表す。すなわち、浮遊物流入防止部40は、図１(B)に示すストレートタイプの浮体構造体を例にして描いたものである。バリアントタイプ及びベントタイプの浮体構造体である場合には、それぞれ、図1(C)及び図2(B)に示す浮遊物流入防止部の形状となる。
【００４１】
四辺形MNJKは、河川本流を流れる流水の、垂直断面である。浮体構造体を構成する浮遊物流入防止部40の、水面NMから浮体構造体の底辺FGまでの長さとして定義される水没幅をパラメータDで表す。また、河川本流を流れる流水の水深MKをパラメータhで表す。浮遊物流入防止部40の主平面と流水表面との交線が喫水線であり、一点鎖線Wで示してある。
【００４２】
既に説明したように、浮体構造体の上辺EHは直線である必要はない。また、パラメータDは、浮体構造体の底辺FGが水面NMに対して平行でない場合には、喫水線Wに直交する垂線が浮体構造体の底辺と交わる点から喫水線Wまでの幅を、その位置の水没幅というものとする。
【００４３】
河川本流を流下する晶氷が、取水口へ流入するメカニズムを把握するために、この発明の発明者らは模擬実験を行い、取水口への晶氷の流入に対して関連する原因について調べた。実験では晶氷の模型として、比重0.95で粒径3.0ｍｍのポリプロピレン粒子を用いた。以後このポリプロピレン粒子を、晶氷あるいは浮遊物体と称することもある。
【００４４】
実験では、取水口に流入する晶氷の流入割合Iに対する、流量比Qrの関係を調べた。流入割合Iは、河川本流を流れる晶氷の総量に対する取水口へ流入した晶氷の量、すなわち、I＝(取水口へ流入した晶氷の量)/(河川本流を流れる晶氷の総量)として定義する。また、流量比Qrは、河川本流を流れる流水の流量Qと分岐路へ流れ込む流水(取水)の流量はQdとの比、すなわち、Qr＝Qd/Qとして定義する。
【００４５】
＜ストレートタイプ＞
まず、ストレートタイプの浮体構造体を利用して浮遊物流入防止装置を構成した場合について、浮遊物の取水口への流入防止効果等について、模擬実験により検討した。
【００４６】
図4を参照して、まず、浮遊物流入防止装置が設置されていない場合において、流量比Qrに対する晶氷の流入割合Iの関係を調べた結果を説明する。これによって、後述する浮遊物流入防止装置を設置した場合の効果を評価することが可能となる。図4は、流量比Qrに対する晶氷の流入割合Iの関係を、横軸に流量比Qrをとり縦軸に晶氷の流入割合Iを目盛って示した図である。分岐路の幅Bdの河川本流の川幅Bに対する比、Bd/Bが0.25である場合を●印で示し、0.5である場合を×印で示してある。
【００４７】
図4によれば、流量比Qrが増加するにつれ、晶氷の流入割合Iが増加することが分かる。また、分岐路の幅Bdの河川本流の川幅Bに対する比Bd/Bが大きくなると、晶氷の流入割合Iも大きくなることが分かる。すなわち、流入割合Iは、流量比Qr、及びBdのBに対する比Bd/Bに依存することが判明した。
【００４８】
次に、ストレートタイプの浮体構造体を利用した第1号浮遊物流入防止装置を試作して、晶氷の取水口への流入防止効果を調べた。この発明の発明者らは既に、浮体構造体の設置角αがこの流入防止効果に影響を与える因子であることを突き止めており、α＝30°に設定した場合が、最も効果が高いことを確かめている（非特許文献1参照）。そこで、以下説明する実験では、設置角αを30°に設定した。
【００４９】
実験では、河川本流の流量Qを38.9 l/secと設定し、河川本流を流れる流水の水深hに対する水没幅Dの比D/hを0.12から0.55の範囲で変化させて、晶氷の動きを調べた。D/h＝0.51及び0.55である場合において、浮体構造体の先端で渦が発生することが確かめられた。この渦は、水面付近では水面に垂直の方向にその回転軸を持つが、水面を離れて深くなるにつれてその回転軸の向きが変化して、取水口へと巻き込まれる渦が生成されていることが分かった。晶氷はこの渦に巻き込まれて、取水口へと流れ込む。
【００５０】
また、D/h＝0.12及び0.18である場合において、浮体構造体の上流側の主平面を伝って流下する晶氷の中に、浮体構造体の先端に達する前に、浮体構造体の底辺の下を潜り抜けて取水口に流れ込むものがあることが判明した。これは水没幅Dが狭すぎることに起因しているものと推察される。
【００５１】
図5を参照して、河川本流を流れる流水の水深hに対する水没幅Dの比D/hが流入割合Iに与える影響を調べた実験結果を説明する。図5は、比D/hに対する流入割合Iの関係を、横軸に比D/hをとり縦軸に晶氷の流入割合Iを目盛って、示した図である。D/h＜0.35では、D/h が小さくなるほど、すなわち水没幅Dが狭くなるほど、Iは増加傾向にあり、D/h＞0.35において、Iは小さく抑えられることが分かる。実験の結果、浮体構造体の先端部で発生する渦の影響を受けないD/hの範囲は、0.35＜D/h＜0.45であることが判明したので、浮遊物体が取水口に流入するのを有効に防ぐためには、比D/hを0.35＜D/h＜0.45と定めればよいことが分かった。
【００５２】
次に、浮体構造体の浮遊物流入防止部22の全長である設置線20から先端までの長さBLの相違による、晶氷の流入割合Iの受ける影響について実験的に調べた。実験では、河川本流の流量Qを18.8〜38.9 l/secと設定し、BLと分岐路の幅Bdとの比であるBL/Bdを1.4、2.1及び2.8に設定し、河川本流を流れる流水の水深hに対する水没幅Dの比D/hについては、0.35＜D/h＜0.45と設定した。
【００５３】
上記実験によれば、BL/Bdが小さくなる、すなわち分岐路の幅Bdに対して浮体構造体の浮遊物流入防止部22の全長BLが短くなるほど、晶氷が取水口に流入しやすくなる。また、河川本流を流れる流水の流量Qと分岐路へ流れ込む流水(取水)の流量Qdとの比である流量比Qrが大きくなると、すなわち取水量が多くなると、BL/Bdの値にかかわらず、浮体構造体の先端部分から取水口に流れ込む水流が発生することが確認された。
【００５４】
図6を参照して、浮体構造体の浮遊物流入防止部22の全長BLの相違による、流入割合Iに与える影響について実験的に調べた結果を説明する。図6は、流量比Qrに対する流入割合Iの関係を、BL/Bd＝1.4、2.1及び2.8である場合について示した図であり、横軸に流量比Qrを縦軸に流入割合Iを目盛って示してある。BL/Bd＝1.4の場合は●印、BL/Bd＝2.1の場合は▲印、BL/Bd＝2.8の場合は■印で示してある。
【００５５】
●印、▲印、■印の順に、同一の流量比Qr値に対して、流入割合Iが小さくなっている。BL/Bdが大きいほど、すなわち浮体構造体の浮遊物流入防止部の長さを長くするほど、浮体構造体の晶氷の取水口への流入防止効果が高い。しかしながら、浮体構造体の長さを長く設定すると河川本流の流れを著しく妨げる等、既に説明した問題が生ずる。このため、浮体構造体の長さは、取水口からの取水量等を勘案して判断する必要がある。
【００５６】
図7を参照して、分岐路の側壁面14から設置線20までの距離L1の相違による、流入割合Iの受ける影響について実験的に調べた結果を説明する。実験では、BL/Bd＝2.8、0.35＜D/h＜0.45と設定した。また、河川本流の流量Qを18.8〜38.9 l/secと設定し、距離L1と分岐路の幅Bdとの比であるL1/Bdを0、0.6及び1.2に設定した。
【００５７】
図7は、流量比Qrに対する流入割合Iの関係を、L1/Bd＝0、0.6及び1.2である場合について示した図であり、横軸に流量比Qrを縦軸に流入割合Iを目盛って示してある。L1/Bd＝1.2の場合は●印、L1/Bd＝0.6の場合は▲印、L1/Bd＝0の場合は■印で示してある。
【００５８】
■印、▲印、●印の順に、同一の流量比Qr値に対して、流入割合Iが大きくなっている。L1/Bdが大きくなるにつれて、すなわち、分岐路の側壁14から設置線20までの距離L1が長くなるにつれて、取水口に流入する晶氷の流入割合Iが増加していることが分かる。これは、距離L1が長くなるにつれて、浮体構造体の先端部が取水口の位置へと接近し、このことにより、浮体構造体の先端部から取水口の方向に巻き込まれて取水口に流入する晶氷が増えるものと考えられる。
【００５９】
また、L1/Bdが大きくなるにつれて、晶氷が滞留する領域が浮体構造体の先端部分へと移動する様子が観測された。すなわち、晶氷は、浮遊物流入防止部22の設置線20に近い領域には、晶氷が滞留しなくなり、先端部分のみに滞留するようになる。したがって、浮遊物流入防止部の底辺を潜り込んで取水口へ流入する晶氷がなくなるようにできれば、晶氷が浮遊物流入防止部22に滞留することなく、下流へ流下させ易くすることができ、好ましい効果が期待できる。
【００６０】
L1/Bd＝0.6の場合あるいは、L1/Bd＝1.2の場合、晶氷の取水口への流入は、ほとんど浮体構造体の先端部分から巻き込まれることに起因している。そこで、浮遊物流入防止部22の全長である設置線20から先端までの長さBLと分岐路の幅Bdとの比であるBL/Bdを大きくする、すなわち浮遊物流入防止部の長さBLを長くすることで、晶氷が取水口へと流入することを防止する効果が高くなると考えられる。
【００６１】
流量比Qrが大きくなると、浮体構造体の先端部分で取水口に向かって巻き込む流れが顕著となるので、図7に示されているように、Qr＞0.5となると、L1/Bdの値の相違による取水口への流入割合Iの値の変化への影響も顕著になる。
【００６２】
＜ベントタイプ＞
第1の発明である、ベントタイプの浮体構造体を利用して浮遊物流入防止装置を構成した場合について、上記ストレートタイプの浮体構造体と同様に、浮遊物の取水口への流入防止効果等について、模擬実験により検討した。この実験において、浮体構造体の設置角αを30°に設定した。また、BL/Bd＝2.8に設定し、D/hを0.35から0.45の範囲で変化させて実験した。以下の実験結果の説明において、図2を適宜参照する。図2は、ベントタイプの浮体構造体を用いて構成される第1の発明の浮遊物流入防止装置の実施の形態を示す、模式的概略図である。
【００６３】
まず、浮体構造体の第2板状部36の長さである境界35からから先端37までの長さBL2に対する第1板状部34の長さである設置線20から境界35までの長さBL1の比が、取水口への流入割合Iに与える影響について調べた。河川本流の流量Qを、18.8 l/secから71.7 l/secの範囲として、BL1/BL2＝0.5、1.0及び2.0と設定した場合について、流量比Qrに対する取水口への流入割合Iの値を調べた。
【００６４】
実験に先立って、ベントタイプの浮体構造体は、浮体構造体の第1板状部34で晶氷の取水口への流入を防止することができれば、浮体構造体の第2板状部36の板状物体の平面が河川本流の流れの方向に平行に設置されるので、浮体構造物の先端部分37での渦の発生が抑制され、下流へと晶氷がスムーズに流下させることができるという効果が期待された。
【００６５】
実験中に河川本流及び分岐路を流れる晶氷の流れの様子をビデオレコーダに記録した。この記録された映像によると、流量比Qrが大きい条件下では、晶氷が浮体構造体の上流側の面に滞留し、浮体構造体の先端から晶氷が取水口方向へ巻き込まれて取水口へ流入している様子が観察された。
【００６６】
BL1/BL2＝0.5である場合、浮体構造体の平面板が折り曲げられた構造である、第1板状部34と第2板状部36との境界(屈曲部)35を河川本流の側壁面10に垂直投影した位置が、取水口の位置に当り、屈曲部35に近い第2板状部36の領域では浮体構造体と河川本流の底との間の隙間から取水口の方向に向かう強い流速度成分があるために、晶氷がこの第2板状部の底辺と河川本流の底との間の隙間から取水口へ向かって流入することが確認された。
【００６７】
BL1/BL2＝2.0である場合は、第1板状部34の長さBL1が長いため、晶氷が流下する様子は、ストレートタイプの浮体構造体を使った場合と差異がなかった。
【００６８】
図8を参照して、BL1/BL2の相違による、流入割合Iの受ける影響について実験的に調べた結果を説明する。図8は、流量比Qrに対する流入割合Iの関係を、BL1/BL2＝0.5、1.0及び2.0である場合について示した図であり、横軸に流量比Qrを縦軸に流入割合Iを目盛って示してある。BL1/BL2＝0.5の場合は▲印、BL1/BL2＝1.0の場合は●印、BL1/BL2＝2.0の場合は■印で示してある。
【００６９】
BL1/BL2の値がいずれであっても、Qr＜0.6の範囲ではIの値は小さく、取水口への晶氷の流入は防止されることが分かる。しかし、Qrが0.6以上となると、Iの値は急激に増大していることが読み取れる。すなわち、取水口への晶氷の流入の防止効果は小さいことが分かる。
【００７０】
しかしながら、ストレートタイプの浮体構造体を利用して構成される浮遊物流入防止装置に関する実験結果を示した、ベントタイプの浮体構造体を利用して構成される浮遊物流入防止装置に関する実験結果を示した図8は、図4、図6及び図7に比べて、重要な相違がある。それは、図4、図6及び図7に示すように、ストレートタイプの浮体構造体を利用した場合には、Qr＜0.6の範囲であっても流入割合Iの値は0.2以上の値をとる場合があるのに対して、ベントタイプの浮体構造体を利用した場合には、図8に示すように、Qr＜0.6の範囲であれば、流入割合Iはほぼ0となることである。すなわち、第1の発明である、ベントタイプの浮体構造体を利用た浮遊物流入防止装置によれば、Qr＜0.6の範囲であれば、流入割合Iはほとんど0、つまりほぼ完全に取水口への晶氷の流入を防止できることを意味している。
【００７１】
次に、分岐路の側壁面14から設置線20までの距離L1、及び、分岐路の側壁面16からベントタイプの浮体構造体の先端37までの距離L2の相違による、流量比Qrに対する流入割合Iの関係について調べた。まず、BL1/BL2＝1.0に設定した浮体構造体を、L1/Bd＝0.6となる位置に設置して実験した。このとき、L2/Bd＝1.01である。次に、L2をL2/Bd＝1.61を満たすように設定するために、BL2を長くして、BL1/BL2＝0.7となるように設定した浮体構造体を、上記同様にL1/Bd＝0.6となる位置に設置して実験した。河川本流の流量Qが18.8 l/secから38.9 l/sec間での範囲内における、L1とL2を変化させた場合の、晶氷が取水口に流入するのを防止する効果について調べた。
【００７２】
図9を参照して、L1とL2を変化させた場合の、晶氷が取水口に流入するのを防止する効果について調べた結果を説明する。図9は、流量比Qrに対する流入割合Iの関係を、以下の3とおりのケースについて示した図であり、横軸に流量比Qrを縦軸に流入割合Iを目盛って示してある。
【００７３】
ケース1：L1/Bd＝０、L2/Bd＝1.61
ケース2：L1/Bd＝０.6、L2/Bd＝1.01
ケース3：L1/Bd＝０.6、L2/Bd＝1.61
ケース1の場合は●印、ケース2の場合は▲印、ケース3の場合は■印で示してある。
【００７４】
ケース1〜3のいずれの場合も、Qr＜0.6では、Iがほぼ０であり、取水口への浮遊物の流入は、効果的に防止されている。一方、Qrが0.6を超えるといずれのケースにおいても、取水口への浮遊物の流入は完全には防止できない。しかし■印で示すケース3においては、Qr＝0.9のあたりを比較すると、ケース1及びケース2におけるよりも、Iの値が小さい。
【００７５】
この結果は、流量比Qrが大きい場合において、晶氷の浮体構造体に対する滞留位置の変化と、L2が伸ばされたことにより、浮体構造体の先端での流れの巻き込みの勢いが緩和されたことに起因するものと考えられる。すなわち、L1/Bd及びL2/Bdを大きく設定することで、浮遊物流入防止装置の浮遊物の取水口への流入防止効果が高められることが分かった。
【００７６】
第1の発明の浮遊物流入防止装置の実施の形態による実験結果を整理すると、流量比Qrが0.6と大きな場合であっても、晶氷などの浮遊物が分岐路へ流入するのを防ぐ効果が確かめられた。第１の発明の浮遊物流入防止装置の実施の形態によれば、晶氷等の浮遊物が取水口へ流入するのを防ぐことができ、浮体構造体の先端部分において発生しやすい渦の発生も抑制される。したがって、浮体構造体の上流側の面に浮遊物が停留することがなく、スムーズに下流に流される状態となる。
【００７７】
以上の実験結果を踏まえて、ストレートタイプの浮体構造体とベントタイプの浮体構造体とを具えて、浮遊物流入防止装置を構成することを、実験によって検討した。第4の発明は、この実験によって見出されたものである。すなわち、ストレートタイプの浮体構造体である第１浮体構造体、及びベントタイプの浮体構造体である第2浮体構造体を具えて構成される浮遊物流入防止装置である。
【００７８】
図10を参照して、第4の発明の浮遊物流入防止装置の実施の形態の構成を説明する。図10は、河川本流と分岐路とをこれらを流れる流水表面に対して垂直上方から正対する向きに見た第4の発明の浮遊物流入防止装置の平面図である。浮体構造体を設置する河川本流及び分岐路の形状、河川本流の側壁面への取り付け位置等の浮体構造体と河川本流との関係、及び浮体構造体自体の寸法等を与えるパラメータは、図1(A)あるいは図2(A)における場合と同様の意味に用いる。
【００７９】
図1(A)あるいは図2(A)における場合と異なる点は、第1浮体構造体44と第2浮体構造体46とが併設されている点である。第1浮体構造体44は、河川本流の側壁面10の取水口の位置30より上流部分に、その一端が固定される。図10から明らかなように、第1浮体構造体44を構成する板状物体の固定された一端48から先端44aまで板状物体の主平面と河川本流を流れる流水の水面とは直交し、且つ流水の流れの方向に対して平行（α＝0°）になる方向に設定される。
【００８０】
また、第2浮体構造体46を構成する板状物体の第1板状部50は、その平面と河川本流を流れる流水の水面とが直交し、且つ河川本流を流れる水流の流れの方向に対して斜めの向き（α＝30°）に設定されており、第2浮体構造体46の第2板状部52は、その主平面と河川本流を流れる水の水面とが直交し、且つ河川本流を流れる水流の流れの方向と平行になる方向に設定される。
【００８１】
実験では、BL1/BL2＝0.7、に設定し、L1/Bd＝0.6、L2/Bd＝1.61となる位置に第2浮体構造体46を設置した。河川本流の流量Qを18.8 l/sec〜38.9 l/secの範囲に設定した。Q＝18.8 l/secでの実験において、第2浮体構造体46の先端46aから取水口の方向に晶氷が巻き込まれる現象が観測された。これらの晶氷は、第1浮体構造体（ストレートタイプの浮体構造体）の底辺と川底との間を通過して取水口へと流入したが、取水口への取り込み量が少ない場合には、第1浮体構造体44によって取水口への流入が阻止され、第1浮体構造体44と第2浮体構造体46との間に滞留した。
【００８２】
図11を参照して、ストレートタイプの浮体構造体44とベントタイプの浮体構造体46とを共に具えた浮遊物流入防止装置（第4の発明の浮遊物流入防止装置）と、ベントタイプの浮体構造体46のみを具えた浮遊物流入防止装置の晶氷が取水口に流入するのを防止する効果について調べた結果を説明する。図11は、流量比Qrに対する晶氷流入割合Iの関係を、第4の発明の浮遊物流入防止装置に対しては●印で、ベントタイプの浮体構造体46のみを具えた浮遊物流入防止装置に対しては▲印で示している。
【００８３】
流量比Qrが0.6を超えると、取水口への晶氷の流入が起こるが、●印で示された第4の発明の浮遊物流入防止装置が、▲印で示された浮遊物流入防止装置より流入割合Iが概ね小さく、特にQr＝0.7に至るまでの範囲では第4の発明の浮遊物流入防止装置では0となっている。すなわち、第4の発明の浮遊物流入防止装置である、ストレートタイプの浮体構造体44とベントタイプの浮体構造体46とを共に具えた浮遊物流入防止装置を用いることによって、より一層晶氷の取水口への流入防止効果が高くなる。
【００８４】
＜バリアントタイプ＞
第2の発明である、バリアントタイプの浮体構造体を利用して浮遊物流入防止装置を構成した場合について、上記ストレートタイプ及びベントタイプの浮体構造体と同様に、浮遊物の取水口への流入防止効果等について、模擬実験により検討した。以下、図1(A)及び(C)を適宜参照しつつ、実験結果を説明する。図1(A)及び(C)は、バリアントタイプの浮体構造体を用いて構成される第2の発明の浮遊物流入防止装置の実施の形態を示す、模式的概略図である。
【００８５】
実験に先立って、バリアントタイプの浮体構造体は、河川本流を流れる流水の水深hに対する水没幅Dの比D/hを大きくして、晶氷が浮体構造体の底辺を潜り抜けて通過することを防止し、更に浮体構造体の先端部分で水没幅を狭くすることによって、この先端部分での渦の発生が抑制されるという効果を有することが期待された。
【００８６】
実験は、河川本流の流量Qを18.8 l/secから38.9 l/secの範囲内に設定し、用いた浮体構造体の形状は表1に示すタイプ1〜3の三種類とした。なお、D/h＝0.5と設定して実験を行なった。
【００８７】
【表１】
2005133450.tif 000003
【００８８】
タイプ1（Bb/BL＝0.71）を用いて実験を行なったところ、浮体構造体の先端部分で渦が発生し、この渦はこの先端に留まることが確かめられた。これは、Bb/BL＝0.71と浮体構造体の第1板状部24のが長く、実質的にストレートタイプの浮体構造体に近い形状であり、取水口へ向かって流れ込む流れを制御し切れなかったものと考えられる。タイプ2（Bb/BL＝0.50）及びタイプ3（Bb/BL＝0.25）を用いての実験では、河川本流の流量Q＝38.8 l/sec と設定した場合にのみ、浮体構造体の先端において渦の発生が見られた。この場合に発生した渦は、上記の渦とはその動きが異なり、一定の時間間隔を以って、発生し、浮体構造体の先端から離れる、再び発生、浮体構造体の先端から離脱を繰り返した。
【００８９】
流量比Qrの値にかかわらず渦は発生するので、分岐路に取水すると否とにかかわらず、河川本流の流水の流速度そのもののが発生の原因となっているものと考えられる。
【００９０】
また、流量比Qrの値が大きい場合でも、晶氷が浮体構造体の表面に滞留し堆積するという現象は起こらなかった。これは、浮体構造体をバリアントタイプという特殊な構造としたために、浮体構造体の先端部分での水没幅が狭まり、河川本流の流れを妨げる効果が薄れたためと考えられる。
【００９１】
図12を参照して、タイプ1〜3の三種類のバリアントタイプの浮体構造体を利用して、晶氷が取水口に流入するのを防止する効果について調べた結果を説明する。図12は、流量比Qrに対する流入割合Iの関係を、三種類のタイプの浮体構造体を用いた場合のそれぞれに対する実験結果を示しており、横軸に流量比Qrを縦軸に流入割合Iを目盛って示してある。それぞれの実験値に対してタイプ1の場合は●印、タイプ2の場合は▲印、タイプ3の場合は■印で示してある。
【００９２】
タイプ１を用いた実験では、流量比Qrが0.2を超えても流入割合Iの値は最大でも0.2（Qr＝0.8）止まりであり、さほど大きくないが、晶氷が取水口へ流入することが確かめられた。タイプ１を浮体構造体として用いた場合、流量比Qrにかかわらず、浮体構造体の先端部分に渦が発生するためである。
【００９３】
タイプ2あるいは3を用いた実験では、流量比Qrが0.5程度の値となるまで、流入割合Iは非常に小さく、すなわち、晶氷が取水口へ流入することを防止する効果が発揮されている。河川本流の流量Qを38.9 l/secと設定して実験を行なった場合、浮体構造体の先端部分で渦が発生したが、この渦は、一定の時間間隔を以って、発生し、浮体構造体の先端から離れることを繰り返すタイプの渦（以後「剥離渦」ということもある。）であり、晶氷を断続的にしか取水口に向かって巻き込むことがなく、取水口に流入する晶氷が少なくなるものと考えられる。
【００９４】
実験に用いた全てのタイプにおいて、渦が発生したが、それにもかかわらず流入割合Iが小さくできた要因としては、上記のように発生する渦が、浮体構造体の先端部分に停留する性質でなく、剥離渦であることが挙げられる。また、浮体構造体の底辺を潜り込み取水口へ流入する晶氷を減らす効果があることにも起因していると考えられる。
【００９５】
バリアントタイプの浮体構造体を利用する浮遊物流入防止装置は、BL/Bd＝2.8である場合、Bb/BL＞0.5と設定すると浮体構造体の先端部分に渦が顕著に発生する。また、Bb/BLが0.5以下と設定すれば、河川本流の流量Qが大きくなると、剥離渦が発生する。D/h＝0.5に設定すれば、浮体構造体の底辺を潜り込んで晶氷が取水口に流入することを完全に防止することができる。
【００９６】
バリアントタイプの浮体構造体の先端部の幅Bhを調整し、また、D/hを小さく設定することで渦の発生を抑制することができる反面、晶氷が浮体構造物の底辺を潜り込んで通過することを完全には防げない。しかし、上記ストレートタイプの浮体構造体を用いた実験において示されたように、D/hを0.35＜D/h＜0.5の範囲に設定すれば、渦の影響をほとんど受けることがない。したがって、D/hを0.35＜D/h＜0.5の範囲に設定することで、バリアントタイプの浮体構造体を具える浮遊物流入防止装置の、晶氷の取水口への流入防止効果を高めることができる。
【００９７】
以上の実験結果を整理すると以下の通りとなる。すなわち、板状物体の水没幅が、第2板状部において第1板状部と第2板状部との境界とは反対側の一端に近い位置ほど狭く設定し、第1板状部及び第2板状部の主平面は、河川本流を流れる流水の水面とは直交し、且つ河川本流を流れる水流の流れの方向に対して斜めの方向に設定して構成される、第2の発明によれば、晶氷などの浮遊物が分岐路へ流入するのを防げることが確かめられた。
【００９８】
以上の実験結果を踏まえて、バリアントタイプの浮体構造体とベントタイプの浮体構造体との特徴を兼ね備えた浮体構造体を具えて、浮遊物流入防止装置を構成することを、実験によって検討した。すなわち、第１の発明と第２の発明とを組み合わせた第3の発明である。すなわち、水没幅が、第2板状部において、第1板状部と第2板状部との境界とは反対側の一端に近い位置ほど狭く設定されている。そして、第1板状部は、その主平面を河川本流の水面に対し直交させ、また、第2板状部は、その主平面を河川本流の水面に対し直交させ、且つ河川本流の流れの方向に対して平行に設定されている。
【００９９】
第3の発明の浮遊物流入防止装置の実施の形態は、図２(A)及び図１(C)に示されている。図２(A)は、河川本流と分岐路とを、これらを流れる流水表面に対して垂直上方から正対する向きに見た、その概略的平面図である。図１(C)は、河川本流の側壁面10に垂直な方向から見たその概略的側面図である。
【０１００】
実験に先立ち、バリアントタイプの浮体構造体とベントタイプの浮体構造体との特徴を兼ね備えた浮体構造体を利用すれば、両者が発揮する機能を兼ね備えた効果が期待された。
【０１０１】
そこで、バリアントタイプの浮体構造体を、第1板状部24と第2板状部26との境界25でBL1/BL2＝1.0となるように折り曲げて、バリアントタイプとベントタイプの複合型のタイプの浮体構造体を作製した。以後この複合タイプの浮体構造体を新タイプ2と称する。
【０１０２】
新タイプ2を用いて、浮遊物流入防止装置の試作を行い、その性能を確かめる実験を行なった。実験は、河川本流の流量Qを18.8 l/sec及び38.9 l/secに設定して行なった。実験には、表1に示した浮体構造体のタイプ1〜3の三種類に加えて、新タイプ2の浮体構造体を用いた。実験の結果、新タイプ2の浮体構造体の先端部分に渦が発生することはなかった。
【０１０３】
図13を参照して、タイプ1〜3の三種類のバリアントタイプの浮体構造体及び新タイプ2の浮体構造体を利用して実験した、晶氷が取水口に流入するのを防止する効果について調べた結果を説明する。図13は、流量比Qrに対する流入割合Iの関係を、四種類のタイプの浮体構造体を用いた場合のそれぞれに対する実験結果を示しており、横軸に流量比Qrを縦軸に流入割合Iを目盛って示してある。それぞれの実験値に対してタイプ1の場合は●印、タイプ2の場合は▲印、タイプ3の場合は■印、新タイプ2の場合は◆印で示してある。
【０１０４】
新タイプ2の場合は、晶氷流入割合Iが、流量比Qrにかかわらずほぼ0であることが読み取れる。タイプ1〜3までのベントタイプの浮体構造体を用いても、晶氷流入割合Iを小さく抑えることができるが、新タイプ2の浮体構造体を用いることで、より一層効果的に、晶氷の取水口への流入防止効果を高めることができることが示された。
【０１０５】
浮体構造体が、バリアントタイプであれば、渦は発生しにくいこと、また浮体構造体を取水口への流れを妨げないようにベントタイプを組み合わせた形状とすることで、流量比Qrが大きい場合（特にQr＞0.5）でも、浮体構造体の先端部分で渦による晶氷の巻き込みによる晶氷の取水口への流入を、防ぐことができることが示された。
【０１０６】
第3の発明によれば、上述した実験結果から明らかなように、第2の発明の効果に加えて、浮体構造体の上流側の面に浮遊物が停留することを防ぐ効果及び浮体構造体の先端部分において発生しやすい渦の発生をより効果的に抑制する効果が得られることが分かった。
【０１０７】
更に、前述した第4の発明において、第2浮体構造体を第1の発明のベントタイプの浮体構造体とする代わりに、第3の発明のベントタイプとバリアントタイプを複合させた浮体構造体（新タイプの浮体構造体）を利用することで、更に浮遊物体の流入防止効果が高まることは、以上の説明から明らかである。
【０１０８】
第1の発明乃至第4の発明において、浮体構造体は、河川本流の流れによって受ける水圧等に対して、その設置角α等の寸法が変わらないように、適宜補助部材を取り付けて補強して河川本流の即壁面に取り付けてもよいことはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
以上説明したように、従来のストレートタイプの浮体構造体を用いて構成される浮遊物流入防止装置と比較して、ベントタイプの浮体構造体を用いれば、浮体構造体の先端部で晶氷等の浮遊物を巻き込み取水口へと流入させる、渦の発生を抑制できる。また、バリアントタイプの浮体構造体を用いれば、流量比Qrが大きく、すなわち取水量が多い場合でも、晶氷が浮体構造体の表面に滞留しない。これらのことから、ベントタイプもしくはバリアントタイプの浮体構造体を利用して浮遊物流入防止装置を構成すれば、取水口への浮遊物の流入を防止する高い効果が得られる。また、ベントタイプとバリアントタイプとを複合した浮体構造体を利用することで、より一層上記流入防止効果を高められる。また、第1浮体構造体として、ストレートタイプの浮体構造体を設置角α＝0°で設置した上で、第2浮体構造体として、ベントタイプもしくはバリアントタイプの浮体構造体あるいは、ベントタイプとバリアントタイプとを複合した浮体構造体を更に追加して設置することで、より一層上記浮遊物流入防止効果を高められる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】浮体構造体の設置形態と浮体構造体自体の形状の説明に供する図である。
【図２】浮体構造体の設置形態と浮体構造体自体の形状の説明に供する図である。
【図３】浮遊物流入防止装置の断面図である
【図４】流量比Qrに対する流入割合Iの関係を、Bd/B＝0.25及び0.5である場合について示した図である。
【図５】比D/hに対する流入割合Iの関係を示した図である。
【図６】流量比Qrに対する流入割合Iの関係を、BL/Bd＝1.4、2.1及び2.8である場合について示した図である。
【図７】流量比Qrに対する流入割合Iの関係を、L1/Bd＝0、0.6及び1.2である場合について示した図である。
【図８】流量比Qrに対する流入割合Iの関係を、BL1/BL2＝0.5、1.0及び2.0である場合について示した図である。
【図９】流量比Qrに対する流入割合Iの関係を、3とおりのケースについて示した図である。
【図１０】第4の発明の浮遊物流入防止装置の説明に供する図である。
【図１１】流量比Qrに対する流入割合Iの関係を示した図である。
【図１２】流量比Qrに対する流入割合Iの関係を、三種類のタイプの浮体構造体を用いた場合について示した図である。
【図１３】流量比Qrに対する流入割合Iの関係を、四種類のタイプの浮体構造体を用いた場合について示した図である。
【符号の説明】
【０１１１】
10、12：河川本流の側壁面
14、16：分岐路の側壁面
18：ストレートタイプの浮体構造体の取り付け部
20：ストレートタイプの浮体構造体の設置線
22：ストレートタイプの浮遊物流入防止部
24：バリアントタイプの浮体構造体の第1板状部
26：バリアントタイプの浮体構造体の第2板状部
28：バリアントタイプの浮体構造体の取り付け部
30：取水口
34、50：ベントタイプの浮体構造体の第1板状部
36、52：ベントタイプの浮体構造体の第2板状部
38：ベントタイプの浮体構造体の取り付け部
40：浮体構造体の浮遊物流入防止部
44：第1浮体構造体
46：第2浮体構造体
【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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【図１３】
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