JP2000080630A

JP2000080630A - 取水装置

Info

Publication number: JP2000080630A
Application number: JP10252919A
Authority: JP
Inventors: Norio Nakajima; 憲夫中嶋
Original assignee: MARUSHIMA AQUA SYSTEM KK; Marsima Aqua System Corp
Current assignee: MARUSHIMA AQUA SYSTEM KK; Marsima Aqua System Corp
Priority date: 1998-09-07
Filing date: 1998-09-07
Publication date: 2000-03-21

Abstract

(57)【要約】【課題】ゲート昇降用の動力を省力化することがで
き、且つ長期に亘って水密を維持することができ、加え
てメンテナンス作業を簡便にすることができる取水装置
を提供する。【解決手段】逆Ｕ字状からなる取水管の一方端部18を貯
水中に浸漬させ、他方端部24を取水塔11内の水中に浸漬
させ、取水管頂部25aに圧縮空気導入手段26a,27a,28a,2
9a及び真空引き手段26b,30a,31をそれぞれ接続し、圧縮
空気導入手段から圧縮空気を導入することにより取水管
頂部に空気溜まりを形成して貯水からの取水を遮断し、
また、真空引き手段によって取水管頂部内を真空引きす
ることにより貯水と取水塔内の水をサイホン効果で連通
させ、それによって取水管25の開閉を行うことを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダム、貯水池等に
おいて取水を行う際に使用される取水装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、ダムに設置される取水装置は、設
置場所、使用目的、取水条件等によってその構造が決定
されるが、一般的な取水装置として、図７（ａ）の側面
断面図及びその平面断面図（同図（ｂ））に示されるよ
うな直線多段式の取水装置が知られている。

【０００３】この種の取水装置は、取水塔６０内に複数
のプレート状ゲート６１ａ〜６１ｅを階段状に配置して
上下方向に伸縮可能に構成し、ウインチ６２を巻き取
り、または巻き戻すことにより最上段のゲート６１ａを
水位に合わせて昇降させ、その最上段のゲート６１ａ上
縁からスクリーン６３を介して貯水を越流させ取水塔６
０内に導入することにより、表層取水を行うようになっ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の取水装置では、ゲートを昇降させるために大き
な動力のウインチが必要であり、また、各ゲートの連結
部分には止水用のゴムが配設されているものの滑動する
ものであるために完全止水が得られず準止水に留まって
いる。さらにまた、止水用のゴムを取り替えるメンテナ
ンス作業に多大な時間と労力を必要とするという問題も
ある。

【０００５】本発明は以上のような従来の取水装置にお
ける課題を考慮してなされたものであり、ゲート昇降用
の動力を省力化することができ、且つ長期に亘って水密
を維持することができ、加えてメンテナンス作業を簡便
にすることができる取水装置を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、逆Ｕ字状から
なる取水管の一方端部を貯水中に浸漬させ、他方端部を
取水塔内の水中に浸漬させ、取水管頂部に圧縮空気導入
手段及び真空引き手段をそれぞれ接続し、圧縮空気導入
手段から圧縮空気を導入することにより取水管頂部に空
気溜まりを形成して貯水からの取水を遮断し、また、真
空引き手段によって取水管頂部内を真空引きすることに
より貯水と取水塔内の水をサイホン効果で連通させ、そ
れによって取水管の開閉を行う取水装置である。

【０００７】本発明においては、取水塔の高さ方向に取
水管を複数配置し、任意の取水管について圧縮空気の導
入または真空引きを行うことにより、貯水水位の変化に
追従して表層取水を可能にすることができる。

【０００８】本発明において、取水塔をパイプからなる
複数の支柱で構成し、その支柱を取水管の他方端部とし
て利用することができる。また、取水塔は筒状のコンク
リート製躯体で構成することもできる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面に示した実施形態に基
づいて本発明を詳細に説明する。

【００１０】図１は、本発明の取水装置の原理図を示し
たものである。同図において、１は逆Ｕ字状からなる取
水管であり、一方端部２は貯水中に縦方向に浸漬され、
他方端部３は取水塔内の水中に縦方向に浸漬される。L.
W.Lは一方端部２内の水位を示し、R.W.Lは他方端部３内
の水位を示している。また、４は昇降動作することによ
って放流路５を開閉するバルブである。

【００１１】取水管１の頂部６には２つの管路が接続さ
れており、一方の管路６ａからは圧縮空気を導入するこ
とができるようになっており、他方の管路６ｂからは取
水管１内部を真空引きすることができるようになってい
る。

【００１２】上記構成において、水圧に等しい圧力の圧
縮空気を一方の管路６ａから取水管１内に導入すると、
取水管頂部６内に空気溜まりが形成され、その空気溜ま
りによって取水管１が遮断される。すなわち、取水が停
止される。

【００１３】また、他方の管路６ｂから真空引きを行う
と、取水管１内の空気溜まりが排出され、サイホン効果
によって一方端部２内の水L.Wと他方端部３内の水R.Wが
連通する。すなわち、取水が開始される。

【００１４】このように、本発明は、取水管１の頂部６
内に圧縮空気を導入する操作と頂部６内を真空引きする
操作とを選択的に行うことにより、機械的なゲート開閉
機構を必要とせずに取水管１の開閉を可能にしている。

【００１５】図２は、本発明に係る取水装置をダムの取
水塔に適用した第一の実施形態を示したものである。図
２（ａ）は取水塔の正面図を示し、図２（ｂ）は図１
（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図を示している。なお、両図に
示す取水装置は基本的に、貯水において比較的温度が高
く、沈殿物が含まれない表層部分から取水を行う、いわ
ゆる表層取水を行うものである。

【００１６】図２（ａ）において、取水装置９は、内部
に円筒状の空室１０ａを有するコンクリート製基台１０
と、その基台１０から垂直方向に起立された６本の取水
塔支柱（以下、支柱と略称する）１１〜１６と、それら
の支柱１１〜１６の上端に備えられた操作室１７とを備
えている。支柱１１〜１６はそれぞれ鋼製パイプで構成
されており平面から見て円周上に等間隔に配置されてい
る（図３参照）。

【００１７】各支柱１１〜１６には、取水口の高さを変
えて第１取水管部１８〜第６取水管部２３がそれぞれ接
続されている。以下、第１取水管部１８を代表して取水
構造を詳しく説明する。

【００１８】図４において、第１取水管部１８は、支柱
１１のパイプ側壁から水平方向に分岐しさらに下向き方
向に延設されている。また、支柱１１内には支柱内部を
閉塞するように湾曲した仕切蓋１８ａが設けられてお
り、その仕切蓋１８ａから下方の支柱１１は、取水した
水を放流通路へ導くための第１導水管部２４として機能
するようになっている。それにより、第１取水管部１８
と第１導水管部２４は全体として逆Ｕ字状をなす第１取
水管２５を構成している。

【００１９】第１取水管２５の頂部２５ａには圧縮空気
導入管路２６ａ１と真空引き管路２６ｂ１が接続されて
いる。圧縮空気導入管路２６ａ１には圧縮空気導入手段
としての第１バルブ２７ａ１、エアータンク２８ａ１、
コンプレッサ２９ａ１が接続されており、所定の圧力に
制御された圧縮空気がその頂部２５ａ内に導入できるよ
うになっている。また、真空引き管路２６ｂ１には第１
バルブ３０ａ１を介して真空ポンプ３１が接続されてお
り、第１取水管頂部２５ａ内の空気を排出することがで
きるようになっている。上記第１バルブ３０ａ１及び真
空ポンプ３１は真空引き手段とみなすことができる。

【００２０】上記した第１バルブ２７ａ１、エアータン
ク２８ａ１、コンプレッサ２９ａ１、第１バルブ３０ａ
１及び真空ポンプ３１は、操作室１７内に設置されてお
り、オペレータの操作により頂部２５ａに対して圧縮空
気の導入または真空引きを選択的に行うことができるよ
うになっている。

【００２１】また、取水管の数（本実施形態では６本）
に対応して圧縮空気導入管路２６ａ２〜２６ａ６が設け
られており、各圧縮空気導入管路毎に上記バルブ２７ａ
２〜２７ａ６、エアータンク２８ａ２〜２８ａ６が備え
られている。従って、異なる圧力の圧縮空気を取水管毎
にその頂部に導入することができるようになっている。

【００２２】真空引き管路も同様に、取水管の数に対応
した数の管路２６ｂ２〜２６ｂ６が設けられており、各
真空引き管路毎にバルブ３０ａ２〜３０ａ６が備えら
れ、図示しないヘッダーで集合されて真空ポンプ３１に
接続されている。

【００２３】また、上記圧縮空気導入管路２６ａ及び真
空引き管路２６ｂの一部については、仕切蓋１８ａより
も上方の支柱１１内に収納することができる。３２は取
水管９の下端に備えられ、浮遊する塵芥を除去するため
のスクリーンであり、３３は第１取水管部１８と支柱１
１とを接続して第１取水管部１８を補強する補強金具で
ある。

【００２４】図２において、支柱１１〜１６の内側中心
には鋼製パイプで構成された導水塔３４が縦方向に設け
られている。この導水塔３４は、その上端開口３４ａを
貯水液面よりも高く配置して基台１０の空室１０ａ内を
大気圧とし、それによってサイホン効果により例えば第
１取水管部１８から導水管部２４に向けてスムーズに水
が流れるようにしている。

【００２５】本実施形態の取水装置をダムに適用する場
合、最も高い位置に配置される第１取水管部１８は、そ
の頂部２６が取水最大水位よりも若干高い位置となるよ
うに支柱１１側壁に取り付けられる。第２取水管部１９
〜第６取水管部２３については等間隔でその高さを減じ
ていきそれぞれの支柱１２〜１６側壁に取り付けられ
る。

【００２６】なお、３５は非常放流ゲートであり、操作
室１７内に設置されているウインチ３６によって開閉で
きるようになっている。また、３７は管理橋であり、３
８は取水塔を平面視六角形に連結する連結パイプであ
る。また、図２（ｂ）に示す水位は各取水管部による取
水範囲を示したものであり、第１取水管部１８は水位W.
L 65,000〜60,400ｍまで、第２取水管部１９はW.L 60,4
00〜55,800ｍまで、第３取水管部２０はW.L 55,800〜5
1,200ｍまで、第４取水管部２１はW.L 51,200〜46,600
ｍまで、第５取水管部２２はW.L 46,600〜42,000ｍま
で、第６取水管部２３はW.L 42,000〜37,550ｍまでの各
範囲について取水を行うようになっている。

【００２７】次に、上記構成を有する取水装置の動作に
ついて説明する。取水を行うに際しては、コンプレッサ
２９ａが作動してエアータンク２８ａ内に所定圧力の圧
縮空気が充填されており、そのエアータンク２８ａから
第１取水管部１８〜第６取水管部２３の頂部に対して圧
力の制御された圧縮空気が個別に導入され、空気溜まり
が形成され、それによってすべての取水管について通水
が停止されていることを前提とする。また、真空引き側
の第１バルブ３０ａ１〜第６バルブ３０ａ６は閉じてい
るものとする。

【００２８】まず、第１取水管部１８から取水を行う場
合、圧縮空気導入側の第１バルブ２７ａ１を閉じ、第２
バルブ２７ａ２から第６バルブ２７ａ６については開動
作させて圧縮空気の導入を継続する。

【００２９】次いで、真空ポンプ３１を作動させ、真空
引き側の第１バルブ３０ａ１を開いて第１取水管部１８
内を真空引きし、空気溜まりを排出する。

【００３０】空気溜まりが排出されると、第１取水管部
１８内の水と導水管部２４内の水が連通し、貯水と取水
塔内の水位差によってスクリーン３２から第１取水管部
１８内に貯水が取り込まれ、サイホン効果によって導水
管部２４内に流れる。それによって第１取水管部１８か
ら選択的に取水が開始される。

【００３１】次に、貯水の水位が低下して取水位置を第
１取水管部１８から第２取水管部１９に切り換える場合
について説明する。

【００３２】第２取水管部１９から取水を行う場合、圧
縮空気導入側の第１バルブ２７ａ１を閉じ動作するのに
加えて第２バルブ２７ａ２を閉じ、第３バルブ２７ａ３
から第６バルブ２７ａ６については開動作させて圧縮空
気の導入を継続する。

【００３３】次いで、真空ポンプ３１を作動させ、真空
引き側の第１バルブ３０ａ１を閉じるとともに第２バル
ブ３０ａ２を開いて第２取水管部１９内を真空引きし、
空気溜まりを排出する。空気溜まりが排出されると、上
記と同様に第２取水管部１８内の水と導水管部内の水が
連通し、第２取水管部１９から選択的に取水が開始され
る。

【００３４】上記第一の実施形態によれば、取水塔の支
柱１１〜１６が取水管の他方端部を兼用しているため、
取水塔の構造を簡単にすることができ、コストを削減す
ることができるとともに、施工期間を大幅に短縮するこ
とができる。

【００３５】図５は本発明に係る取水装置の第二の実施
形態を示したものである。同図（ａ）は正面図を示し、
同図（ｂ）はＣ−Ｃ矢視平面図を示している。なお、同
図において図２と同じ構成要素については同一符号を付
してその説明を省略する。

【００３６】両図に示す取水装置は、取水塔３９がコン
クリート製で筒状に構成されており、その側壁に、高さ
を変えて６本の取水管部を配置している。

【００３７】第１取水管部４０と第２取水管部４１は前
側壁面に、第３取水管部４２と第４取水管部４３は右側
壁面に、第５取水管部４４と第６取水管部４５は左側壁
面にそれぞれ配置されている。各取水管部において、そ
の一方端部は第一の実施形態と同じ構成であり貯水中に
浸漬され、頂部はコンクリート製躯体で支持され、他方
端部は一方端部と平行して取水塔３９内に垂設されてい
る。

【００３８】４６はコンプレッサであり、エアータンク
４７を介して各取水管部４０から４５の頂部に圧縮空気
を導入するようになっている。４８は真空ポンプであ
り、各取水管部４０〜４５の頂部内を選択的に真空引き
するようになっている。

【００３９】上記第二の実施形態によれば、開閉ゲート
を内蔵する必要がないため、取水塔の規模を小さくする
ことができ、且つコストダウンを図ることができる。

【００４０】また、上述した取水装置において、取水を
より円滑に行えるように、取水管部の呑口部に図６に示
す整流・取水量調整装置を設けることができる。

【００４１】同図において、整流・取水量調整装置５０
は、第１取水管部１８を例に取って説明すると、呑口部
１８下方に配置される円錐状の整流板５１と、その整流
板５１を上下方向に移動させる移動機構とから構成され
ている。その移動機構は、垂設された取水管部１８の略
中間高さ及び下部にそれぞれ固定されている軸受け５２
及び５３と、その軸受け５２，５３を挿通し得る昇降用
ロッド５４と、昇降用ロッド５４上端を接続している昇
降用ビーム５５と、その昇降用ビーム５５を昇降させる
吊りロッド５６と、そのロッド５６をワイヤを介して巻
き取りまたは巻き戻すウインチまたはスピンドル（図示
しない）とから構成されている。

【００４２】この構成によれば、呑口部１８ｂに取り込
まれる水の流れが整流板５１によって整えられるため乱
流の発生を防止して円滑な取水を実現することができ
る。また、吊りロッド５６を上昇させると、呑口部１８
ｂと整流板５１との間隔が縮小され、取水量を減少させ
ることができ、その反対に、吊りロッド５６を下降させ
ると、呑口部１８ｂと整流板５１との間隔が拡張され、
取水量を増加させることができる。

【００４３】なお、本発明の取水装置は上記ダム用取水
塔に限らず、河川、上水道用貯水池用の取水塔にも適用
することができる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明の取水装置によれば、従来、ゲート及びそのゲー
トを開閉動作させるために必要とされた動力の大きな駆
動機構を必要としないため、取水操作に要する動力を省
力化できる。

【００４５】また、止水用ゴム等の滑動部分がないた
め、長期に亘って水密を維持することができる。

【００４６】さらにまた、ゲート開閉機構等の可動部を
備えていないため、故障発生率を低減させることがで
き、それによって保守点検作業を大幅に削減することが
できるという長所を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る取水装置の原理図である。

【図２】本発明の取水装置をダムに適用した第一の実施
形態を示す説明図である。

【図３】図２（ａ）のＢ−Ｂ矢視平面図である。

【図４】本発明の取水装置による圧縮空気導入及び真空
引きを示す説明図である。

【図５】本発明の第二の実施形態を示す説明図である。

【図６】本発明の取水管部に備えられた整流・取水量調
整装置の構成図である。

【図７】従来の直線多段式取水装置の構成を示す説明図
である。

【符号の説明】

９取水装置１０基台１１〜１６支柱１７操作室１８〜２３取水管部２６ａ１圧縮空気導入管路２６ｂ１真空引き管路２８ａエアータンク２９ａコンプレッサ３１真空ポンプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】逆Ｕ字状からなる取水管の一方端部を貯
水中に浸漬させ、他方端部を取水塔内の水中に浸漬さ
せ、前記取水管頂部に圧縮空気導入手段及び真空引き手
段をそれぞれ接続し、前記圧縮空気導入手段から圧縮空
気を導入することにより前記取水管頂部に空気溜まりを
形成して前記貯水からの取水を遮断し、また、前記真空
引き手段によって前記取水管頂部内を真空引きすること
により前記貯水と前記取水塔内の水をサイホン効果で連
通させ、それによって前記取水管の開閉を行うことを特
徴とする取水装置。
【請求項２】前記取水塔の高さ方向に前記取水管を複
数配置し、任意の前記取水管について圧縮空気の導入ま
たは真空引きを行うことにより、貯水水位の変化に追従
して表層取水を可能にした請求項１記載の取水装置。
【請求項３】前記取水塔がパイプで構成された複数の
支柱を有し、該支柱が前記取水管の他方端部を兼ねる請
求項１または２に記載の取水装置。
【請求項４】前記取水塔が筒状のコンクリート製躯体
から構成されている請求項１または２に記載の取水装
置。