(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
河川から取水するためのバースクリーンにおいて、該バースクリーンが、上部角形鋼管、下部角形鋼管、前記各鋼管の両端部近傍でこれらと結合して型枠を形成する二本の型枠バー、及び前記型枠内に挿入される着脱可能なバーからなると共に、隣接するバーの隙間幅が末広がりとなるように該バーの下部角形鋼管の挿入孔を千鳥配列とした事を特徴とする、河川取水工千鳥配列バースクリーン。
【請求項２】
前記型枠バーが上下の角形鋼管とそれぞれピン止めされてなる、請求項１に記載された河川取水工千鳥配列バースクリーン。
【請求項３】
前記型枠バーが上下の角形鋼管とそれぞれ溶接によって固着されてなる、請求項１に記載された河川取水工千鳥配列バースクリーン。
【請求項４】
前記型枠に係る下部角形鋼管の上面に、各バーがバースクリーン取付設置角度に準じた角度で遊嵌されるようにバー挿入孔を千鳥配列した、請求項１〜３の何れかに記載された河川取水工千鳥配列バースクリーン。
【請求項５】
前記型枠に係る下部角形鋼管の上面に、各バーがほぼ直角に遊嵌されるようにバー挿入孔を千鳥配列した、請求項１〜３の何れかに記載された河川取水工千鳥配列バースクリーン。
【請求項６】
バースクリーンを構成する各バーとして丸鋼棒を使用する、請求項１〜５の何れかに記載された河川取水工千鳥配列バースクリーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川から取水するためのバースクリーンに関し、特に、石礫による流下石礫による目詰まりが起こり難く、安定した取水を可能にすると共に流下石に対して十分な強度を有し、且つ従来の鋼管バースクリーンに比べて軽量で、施工、維持管理が容易であり、工事費及び維持管理費の軽減を図ることもできるバースクリーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の鋼管を平行に取り付けた直線配列バースクリーンは、隙間幅よりも大きめの流下石礫が流勢によって隙間に嵌入し易く、これがバースクリーンの目詰まりの原因になっている。しかしながら、渓流河川の堰堤等に取り付けられるバースクリーンには、このような目詰まりが起こり難い安定した計画取水が望まれる。
また、バーに鋼管を使用する場合には、増水時の流下巨石に対する強度の観点から鋼棒よりも太くする必要がある。このように単位幅当り取水量が小さくなる鋼管バースクリーンを使用した場合には、計画取水量を確保するために取水所要鋼管長を長くする必要があるので、強度上更に管径を大きくする事が必要となり、それに合わせたバースクリーン取付斜面段落高さも高くならざるを得ないという欠点があった。
従来、海水中に存在するゴミ等による目詰まりを防止するため、流れ方向に対して延びているフラットバーを千鳥格子状に配置するバースクリーン（特許文献１）が知られているが、この発明は、河川において流下する石礫による目詰まり防止を目的とするものではなく、石礫による目詰まりに関する記載はもとより、それを示唆する記載もない。
なお、本明細書（特許請求の範囲を含む）におけるバーとは、鋼管及び鋼棒のいずれをも含む概念である。
【特許文献１】特開２００２−３５６８３２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明者は上記の欠点を解決するために鋭意検討した結果、該バースクリーンの隣接するバーの隙間幅が末広がりとなるように該バーの下部を千鳥配列とした場合には、流下石礫による目詰まりを防止する事ができることを見いだし、本発明に到達した。
【０００４】
従って本発明の第一の目的は、流下石礫による目詰まりが起こり難いバースクリーンを提供することにある。
本発明の第二の目的は、従来の鋼管バースクリーンに比べて単位幅あたりの取水量が大きく、バースクリーン取付斜面段落高さの低い渓流にも対応できるだけでなく、施工及び維持管理を容易にし、工事費並びに維持管理費を軽減する事のできるバースクリーンを提供する事にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の上記の諸目的は、河川から取水するためのバースクリーンにおいて、該バースクリーンが、上部角形鋼管、下部角形鋼管、前記各鋼管の両端部近傍でこれらと結合して型枠を形成する二本の型枠バー、及び前記枠内に挿入される着脱可能なバーからなると共に、隣接するバーの隙間幅が末広がりとなるように該バーの下部角形鋼管の挿入孔を千鳥配列とした事を特徴とする、河川取水工千鳥配列バースクリーンによって達成された。
【０００６】
この場合、前記型枠バーを上下の角形鋼管とそれぞれ溶接しても良いが、溶接の代わりにピン止めする事が、搬送が容易な組み立て式バースクリーンとする観点から好ましい。
また、前記型枠下部角形鋼管上面には、各バーがバースクリーン取付設置角度に準じた角度で遊嵌されるように楕円形等の適宜の形状のバー挿入孔を千鳥配列に設ける事ができる他、各バーがほぼ直角に遊嵌されるように円形等の適宜の形状のバー挿入孔を千鳥配列に設ける事も可能である。
特に、バーとして、直径が小さい丸鋼棒を使用し、単位幅当りの取水量を大きくする事が好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の千鳥配列バースクリーンは、互いに隣接するバーの隙間幅が上端から下端に向かって拡大するので、従来、流勢によって隙間に嵌入していた流下石礫は、隙間幅の拡大方向に沿って滑り落ちるため、バースクリーンの目詰まりを防止することができ、これによって維持管理費を軽減することができる。
また、本発明のバースクリーンは施工現場で容易に組み立てる事ができるので、搬送が極めて容易である。更に、バースクリーンの重量は鋼管バースクリーンに比べて３０〜４０％軽くなり、施工、維持管理も容易になるので、バースクリーン方式河川取水工の建設費を軽減する事ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。図１、図２は本発明の単位バースクリーンの一例である。この単位バースクリーンは横方向に連結され、河川に設置される。
図１中央部は、バースクリーン取付斜面に設置された本発明の千鳥配列バースクリーンの平面図である。図１上部及び下部は、上部角形鋼管下面及び下部角形鋼管上面のバー挿入面を図示したものである。
【０００９】
図１中の符号１、２は、それぞれ上部角形鋼管及び下部角形鋼管であり、符号３は前記上下の角形鋼管と共に型枠を形成する型枠バーである。この型枠バーは、工場や現場で上下の角形鋼管とそれぞれ溶接によって取り付けでも良いが、本発明のバースクリーンの運搬を容易にする上から、型枠バーを、例えば、ピン止め等の公知の固定手段を用いて着脱自在とし、現場で組み立て可能とすることが好ましい。
【００１０】
符号４は着脱可能バーを示す。該バーを設置するために、上部角形鋼管には、その上部に下部角形鋼管の深さ以上の遊びを持たせる事が必要である。本発明のバースクリーン型枠は、河川取水工段落斜面に設置され、着脱可能バーが挿入されることによって千鳥配列バースクリーンが完成する。符号５は型枠取付用ボルト孔で、型枠を堰堤に設置・固定する際に利用する。符号６は型枠連結用フランジを示し、単位バースクリーンを連結・固定する際に利用する。符号７、８はそれぞれ、円形挿入孔及び楕円形挿入孔を示す。
単位型枠角形鋼管長（Ｌｍ）は、丸鋼棒直径をφ、丸鋼棒上端隙間幅をａとしたときに、Ｌ＝ｎ（φ＋ａ）で表される。
【００１１】
本実施例の型枠に係る上部角形鋼管の下面には、丸鋼棒がほぼ直角に遊嵌されるように円形バー挿入孔が直線配列され、当該型枠に係る下部角形鋼管の上面には、丸鋼棒がバースクリーン取付設置角度に準じた角度（θ１、θ１’）で遊嵌されるように、楕円形バー挿入孔が千鳥配列される。これにより、型枠バーを含む全てのバー下端が千鳥配列される。但し、ここで、バーは丸鋼棒に限定されるものではなく、長方形等の適宜の形態であっても良い。
【００１２】
本発明の実施に際しては、バースクリーン組立て用型枠に、上部角形鋼管及び下部角形鋼管に着脱可能バーを挿入する。ここで、挿入孔には着脱可能バーの挿入を容易にさせる程度の遊びがあることが好ましい。着脱可能バー上端は上部角形鋼管の円形挿入孔の下部に接するように、着脱可能バー下端は下部角形鋼管の楕円形挿入孔又は円形挿入孔の下部に接するように設置させるので、隣接するバーの隙間幅は算定通りに保たれる。
【００１３】
本発明におけるバースクリーンを形成するバーは、従来の鋼管に替えて丸鋼棒を使用することが好ましい。強度の観点から丸鋼管より直径を小さくする事のできる丸鋼棒を使用することにより、バースクリーンの開度を大きくし、単位幅あたりの取水量を大きくする事ができる。これによって、バースクリーン取付斜面段落高さを低く設定しても計画取水量を達成することができるので、取水箇所の選択肢を大幅に増加させることができるという利点が生じる。
【００１４】
本発明の千鳥配列バースクリーンの開度（バースクリーン全隙間面積／バースクリーン全面積）は、バーとして直径の小さい丸鋼棒を使用した場合には、バースクリーン全隙間面積が増大するため、バーとして鋼管を使用したバースクリーンの２倍以上とする事も可能となる。この事から、丸鋼棒長は鋼管長の１／２以下にする事が可能となり、結果として、前記した如く、バースクリーン取付斜面段落高さを従来より格段に低いものにする事ができる。
千鳥配列バースクリーン型枠の寸法等は、河川取水工の規模、設計条件によって決める。バースクリーン型枠は人力で運搬・据え付け可能な重量になるように組み立て式とし、寸法等を決定すると施工が容易になり、特に重機の導入が困難な山間渓流部の施工に対して有利になる。
【００１５】
本発明の千鳥配列バースクリーンを連結して使用する場合には、連結単位となる単位バースクリーンのバーの総数は偶数本である事が望ましい。このようにする事によって、バースクリーン連結部においてもバーを千鳥配列状に保つことができるからである。
上部角形鋼管と下部角形鋼管は必ずしも同寸法の鋼管を使用する必要はなく、上部角形鋼管が丸鋼棒を装着しやすいようにその挿入方向に長い奥行きを持っている限り、本発明を実施する事ができる。本実施例では、上部角形鋼管及び下部角形鋼管に同寸法のものを使用しているが、このようにした場合には製造コストを下げる事ができるので好ましい。
【００１６】
図２は千鳥配列丸鋼棒バースクリーンの側面概念図である。
符号９は堰堤部、符号１０は水クッション水平低床面を示す。実線、破線と水クッション水平底床面との角度によって表される、丸鋼棒の取付設置角度をそれぞれθ１、θ１’とする。その設置角度の差は、下部角形鋼管上面の丸鋼棒挿入孔が千鳥配列になっていることから生じる。本実施例では水クッション水平底床面に対して５０〜６０度の勾配で、丸鋼棒を下部角形鋼管上面に挿入するため、挿入孔は図１で示すように楕円形を形成する（楕円でなく長方形や逆台形等であってもよい）。
【００１７】
図３は上部角形鋼管及び下部角形鋼管の断面図である。長辺はＡ０ｍｍ、短辺はＢ０ｍｍ、厚さはｔｍｍ、長さはＬｍとなる。これらの寸法は適宜設計して決定される。
【００１８】
本発明において、丸鋼棒バースクリーンの隙間から流入するバースクリーン取付斜面の流下水は、図６に示すように放物線を描きながら落下して流入する。この放物線がバースクリーン裏面と交わる点ＣからＢまでの丸鋼棒区間は、バースクリーン裏面が開放状態であっても、閉塞状態であっても、取水量は変わらない取水有効区間になる。本発明の実施に際しては、計画取水工設計条件によっては、取水所要丸鋼棒が長くなるので、流下巨石に対する応力強度が不足する事のないように、応力強度区間長であるｌ１ｍを算定し、応力強度区間長丸鋼棒部が流下巨石に対して十分な強度を有するように設計する。
【００１９】
バースクリーン取付設置角度をθ１、応力強度区間長をｌ１ｍとする丸鋼棒に最大曲げモーメントが発生する流下巨石（球体と仮定）の直径（Ｄｍ）は、
Ｄ＝１．６ｔａｎθ×ｌ１ｍ，θ＝（１８０−θ１）／２
によって求めることができる。このとき、流下巨石と丸鋼棒との接点をＥとすると、図６に示すように、ＡＥ＝Ｄ／２×ｃｏｔθｍとなる。
従って、最大曲げモーメントが発生する流下巨石との接点Ｅにおいて、流下巨石に対して十分な強度を有するように該丸鋼棒を設計する。
【００２０】
図４、図５は本発明の他の実施例を示す図である。
基本設計及び各種符号は図１、図２と同様である。相違点は、図３にてバースクリーン型枠下部角形鋼管上面に挿入する挿入孔を、丸鋼棒が前記上面にほぼ直交するような円形挿入孔とする点にある。
【００２１】
従って、図５の側面図においては、丸鋼棒とほぼ直交するように水クッション水平底床面をそれに合わせて切り落としている。この場合、下部角形鋼管上面は、水クッション水平底床面に対して３０〜４０度の逆勾配になるので、土砂がバースクリーンを通過して取水工に流入し易くなることが懸念されるものの、落下してくる斜面流下水の流入取水量が多くなるという利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明の河川取水工千鳥配列バースクリーンは、目詰まりが起こり難くなり、これによって維持管理を容易にできる上、特にバースクリーンを形成するバーを鋼管に代えて丸鋼棒とした場合には、バースクリーン材料の重量を３０〜４０％軽くする事ができ、製造費用、施工費用を大幅に軽減させることができるので、産業上極めて有意義である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、丸鋼棒挿入孔が楕円形である場合における、一単位の千鳥配列丸鋼棒バースクリーンの概念図である。
【図２】図２は、図１に示す千鳥配列丸鋼棒バースクリーンの側面概念図である。
【図３】図３は、角形鋼管の断面図である。
【図４】図４は、丸鋼棒挿入孔が円形である場合における、一単位の千鳥配列丸鋼棒バースクリーンの概念図である。
【図５】図５は、図４に示す千鳥配列丸鋼棒バースクリーンの側面概念図である。
【図６】図６は、バースクリーン流入水流の形状と取水有効区間長：ｌ２との関係を示す概念図である。
【図７】図７は、流下巨石と丸鋼棒との接点Ｅで、強度計算を実施するための概念図である。
【符号の説明】
【００２４】
１    型枠に係る上部角形鋼管
２    型枠に係る下部角形鋼管
３    取水所要長丸鋼棒
４    取水所要長丸鋼棒
５    型枠取付用アンカーボルト孔
６    型枠連結用フランジ
７    円形挿入孔
８    楕円形挿入孔
９    堰堤部
１０  水クッション水平底床面
Ａ０  角形鋼管断面の長辺長
Ｂ０  角形鋼管断面の短辺長
ｔ    角形鋼管肉厚
φ    丸鋼棒直径
ａ    丸鋼棒上端隙間幅
ｌ    取水所要鋼棒長
ｌ１  応力強度区間長
ｌ２  取水有効区間長
θ１  丸鋼棒取付設置角度
θ１’  丸鋼棒取付設置角度
Ｌ    単位型枠角形鋼管長
ｎ    丸鋼棒本数（偶数）
【図１】
0005072501.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0005072501.tif 000006
【図６】
0005072501.tif 000007
【図７】
0005072501.tif 000008