JP2003293927A

JP2003293927A - ダムの維持放流装置

Info

Publication number: JP2003293927A
Application number: JP2002104022A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Okuda; 誠一奥田; Haruhiko Hirano; 晴彦平野
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-04-05
Filing date: 2002-04-05
Publication date: 2003-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】独立した設備で工事期間中にダム機能を停止
する必要がなく、消費電力が少なく、設備の維持管理が
容易なダムの維持放流装置を提供する。【解決手段】ダム堤体１内の貯水２をダム堤体外へ維
持放流するダムの維持放流装置であって、前記貯水２を
前記ダム堤体１の上端より上に汲み上げる揚水ポンプ
と、当該揚水ポンプによって汲み上げられた水の位置エ
ネルギーの一部を利用して前記貯水をダム堤体外へ放流
する放流機構を備えたので、工事期間中にダム機能を停
止する必要がない上に、消費電力が少なく、設備の維持
管理が容易である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、構築されたダムの
下流における河川の機能を正常に維持するべく使用され
るダムの維持放流装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ダムは乾期等においても所定の
放水量を維持することが望ましいとされている。その理
由は、放水が完全に停止されると、下流の河川が枯川化
することによって景観、環境が悪化するのみならず、枯
川化した河川敷には、樹木が生い茂ることとなり、増水
放流時において、河川の流れを妨げ堤防破壊を招き洪水
の原因や鉄砲水の原因となるからである。このような事
情から、新設のダムには、予め維持放流装置が設けられ
ているが、既存のダムに維持放流装置を設けるのは容易
ではない。

【０００３】図３は、従来のダムに維持放流装置を新た
に設置した一例を示す斜視図である。図中、堤体１によ
って堰き止められた貯水２を下流の河川に流すため、ダ
ム内に取水設備３を設置すると共に、ダム堤体内に孔を
穿設して放流管４を埋設する工事が必要であった。ま
た、維持放水量を管理する放流設備５の設置も必要であ
った。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のダムの
堤体に孔を穿設して維持放流用の放流管４を埋設した
り、ダム内に取水設備３を設置する工事には、水面下の
孔開け作業等の水中作業が必要となり、その実施は容易
ではない。また、工事期間中には、本来のダム機能を一
時停止させることも必要であった。更に、堤体に孔を開
けることは、ダム自体の強度上の検討が必要であった。

【０００５】上記問題点を解決するため本発明は、設置
に際して本来のダム機能を損なう必要がなく、消費エネ
ルギーも少なく、しかも維持管理の容易なダムの維持放
流装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、ダム堤体内の貯水をダム堤体外へ維持放
流するダムの維持放流装置であって、前記貯水を前記ダ
ム堤体の上方または陸側で貯留する貯水タンクと、該貯
水タンクへ前記提体内の貯水を送り込む揚水ポンプと、
該貯水タンクから堤体の下方へ落下する水のエネルギー
の一部を利用して前記揚水ポンプを駆動する駆動手段と
からなることを特徴とする。

【０００７】また前記揚水ポンプは、ダム堤体内に設け
られて貯水が流入可能な送水タンクであり、前記駆動手
段はダム堤体外に設けられた放水タンクであって、該放
水タンクは、放流に伴って放出される水の位置エネルギ
ーの一部を空気の圧力に変換し、この空気を前記送水タ
ンクに供給することによって送水タンク内の貯水を前記
貯水タンクへ揚水することを特徴とする。

【０００８】また前記揚水ポンプは、ダム堤体内に設け
られて貯水が流入可能な送水タンクであり、前記駆動手
段は、前記貯水タンクから落下する水のエネルギーの一
部を利用して駆動されるタービンと、該タービンにより
駆動されるコンプレッサとからなり、前記コンプレッサ
により発生した高圧空気を前記送水タンクへ送ることに
より、該送水タンク内の貯水を前記貯水タンクへ揚水す
ることを特徴とする。

【０００９】また本発明は、前記送水タンクを複数個備
えることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施
形態であるダムの維持放流装置の動作説明図である。こ
こで、ダムの維持放流装置１０は、ダム堤体１内の貯水
２をダム堤体２外へ維持放流するものであって、貯水２
をダム堤体１の上端１ａより上に汲み上げる図外の揚水
ポンプと、この揚水ポンプによって汲み上げられた水を
一旦貯留する貯水タンク１１と、ダム堤体１内に設けら
れて、前記貯水タンク１１へ貯水を送り込むポンプとし
ての機能を果たす送水タンク１２,１３と、ダム堤体１
外に設けられて貯水タンク１１内の水のエネルギーを利
用して前記ポンプの駆動源としての機能を果たす放水タ
ンク１４、１５とを備えている。

【００１１】また、貯水タンク１１は、ダム堤体１の上
端１ａより上に位置しており、送水タンク１２と切替弁
１６を介して送水管１７で接続されている。また、送水
タンク１２は、貯水２の略水面下に位置しており、タン
クの下端に位置する切替弁１８を介して貯水２と連通し
ている。送水タンク１２の上端には、切替弁１９、２０
が配設されており、切替弁１９は大気に開放可能とされ
ている。また、切替弁２０は、送気管２１および切替弁
２２を介して放水タンク１４と接続されている。図１に
示す実施の形態においては、送水タンクが複数設けられ
ており、もう一つの送水タンク１３も、タンクの下端に
設けられた切替弁２３を介して送水管２４と接続されて
いる。また、タンクの下端に位置する切替弁２５を介し
て貯水２と連通している。更に、送水タンク１３の上端
には、切替弁２６、２７が配設されており、切替弁２６
は大気に開放可能とされている。また、切替弁２７は、
送気管２８および切替弁２９を介して放水タンク１５と
接続されている。

【００１２】また、貯水タンク１１は、下端に設けられ
た切替弁３０を介して放流管３１に接続されている。放
流管３１は、ダム堤体１の下方まで延設されており、切
替弁３２を介して放水タンク１４に接続されている。ま
た、分岐した放流管３１は、切替弁３３を介して放水タ
ンク１５と接続されている。

【００１３】放水タンク１４は、ダム堤体１の下流に配
設されており、内部にピストン１４ａを有している。ピ
ストン１４ａの下面は、切替弁３２を介して放流水の流
れる放流管３１に臨んでおり、上面は切替弁２２を介し
て、送気管２１に臨んでいる。また、ピストン１４ａの
上面は切替弁３４を介して大気と連通可能であり、下面
は切替弁３５を介して外部に開放可能とされている。

【００１４】放水タンク１５も同様に内部にピストン１
５ａを有しており、ピストン１５ａの下面は、切替弁３
３を介して放流水の流れる放流管３１に臨んでいる。ま
た、ピストンの上面は切替弁２９を介して、送気管２８
に臨んでいる。また、ピストン１５ａの上面は切替弁３
６を介して大気と連通可能であり、下面は切替弁３７を
介して外部に開放可能とされている。

【００１５】次に、以上のように構成されたダムの維持
放流装置１０の動作について説明する。先ず、本発明の
維持放流装置を起動するには、外部の電力を使用して図
外の揚水ポンプによってダムから必要量の貯水を貯水タ
ンク１１へ汲み上げる。一旦貯留された貯水タンク１１
の水は、切替弁３０を開放することにより放流管３１か
らダム堤体１の下流へ放流される。この際、切替弁３２
は開となり、切替弁３５は閉じている。したがって、貯
水タンク１１からの水の落下エネルギーは、ピストン１
４ａを押し上げ、空気を圧縮して送気管２１を介して送
水タンク１２へ送られる。この時、送水タンク１２の切
替弁１６，２０は開、切替弁１８、１９は閉となってい
る。したがって、送水タンク１２内へ圧縮空気が供給さ
れると、内部の水は送水管１７から貯水タンク１１へ揚
水される。

【００１６】また、貯水タンク１１内の水は、順次、放
流管３１から放流される。放水タンク１４に於いて、ピ
ストン１４ａが上死点まで上昇すると、切替弁３２が閉
とされ、切替弁３５が開とされる。すると、ピストン１
４ａ下面の水が切替弁３５から排出されて、再度ピスト
ン１４ａが下降する。この間に、放流管３１からの水は
放水タンク１５に水が導かれ、同様にピストン１５ａの
上昇によって発生した圧縮空気が送気管２８から、送水
タンク１３に導かれ、内部の水が送水管２４を介して貯
水タンク１１に揚水される。このように、送水タンク１
２と放水タンク１４および送水タンク１３と放水タンク
１５の組みを交互に使用することにより、連続的に貯水
タンク１１へ貯水２を汲み上げ、放流管３１から放流す
ることができる。

【００１７】なお、初期揚水のみ、外部電力を使用した
揚水ポンプを使用すればよく、その後は、落下する水の
位置エネルギーの一部を使用して、揚水して維持放流を
続けることができる。なお、一般に送水タンクとの貯水
タンクとの落差に比べて、貯水タンクと放水タンクとの
落差は十分に大きいから、貯水タンク内の貯水が持つ位
置エネルギのごく一部を利用すれば、送水タンクから貯
水タンクへの揚水に必要な圧縮空気を生成することがで
きる。また、この実施形態の維持放流装置は、既存のダ
ムに対して、孔を設けるなど、ダム堤体１自体に対する
工事を何ら必要とせず、また、工事期間中にダム機能を
停止する必要もない。更に、伝達エネルギーが空気であ
るため、設備の維持管理も容易である。また、設備がタ
ンクと切替弁とパイプのみであるので、構造が簡素であ
る。

【００１８】なお、以上の実施の形態では、送水タンク
および放水タンクを複数設ける例について説明したが、
送水タンクおよび放水タンクの一組みであっても放流す
ることができる。また、貯水タンクを設ける例について
説明したが、貯水タンクを設けなくても放流することが
できる。

【００１９】図２は、本発明のダムの維持放流装置の他
の実施の形態を示す動作説明図である。本実施の形態に
おいて、ダムの維持放流装置は貯水２をダム堤体１の上
端１ａより上に汲み上げる図外の揚水ポンプと、この揚
水ポンプによって汲み上げられた水を一旦貯留する貯水
タンク１１と、ダム堤体１内に設けられて、前記貯水タ
ンク１１へ水を送り込むポンプとしての機能を有する送
水タンク４０、４１と、ダム堤体１外に設けられて前記
貯水タンク１１からの放流水により駆動されるタービン
４２と、これに直結したコンプレッサ４３とを備えてい
る。そして、これらタービン４２およびコンプレッサ４
３は、前記送水タンク４０をポンプとして機能させるた
めの駆動源となっている。

【００２０】送水タンク４０と貯水タンク１１は、切替
弁４４を介して送水管１７で接続されている。また、送
水タンク４０は、貯水２の略水面下に位置しており、タ
ンクの下端に位置する切替弁４５を介して貯水２と連通
している。更に、送水タンク４０の上端には、切替弁４
６、４７が配設されており、切替弁４７は大気に開放可
能とされている。また、切替弁４６は、送気管４８を介
して空気タンク４９と接続されている。図２に示す実施
の形態においては、送水タンクが複数設けられており、
もう一つの送水タンク４１も、タンクの下端に設けられ
た切替弁５０を介して送水管２４と接続されている。ま
た、タンクの下端に位置する切替弁５１を介して貯水２
と連通している。更に、送水タンク４１の上端には、切
替弁５２、５３が配設されており、切替弁５２は大気に
開放可能とされている。また、切替弁５３は、送気管５
４を介して空気タンク４９と接続されている。

【００２１】また、貯水タンク１１は、下端に設けられ
た切替弁３０を介して放流管３１に接続されている。放
流管３１は、ダム堤体１の下方まで延設されており、タ
ービン４２に接続されている。また、タービン４２に
は、コンプレッサ４３が直結されている。コンプレッサ
４３の吐出側に接続された送気管５５は、空気タンク４
９に接続されている。

【００２２】次に、以上のように構成されたダムの維持
放流装置の動作について説明する。先ず、本維持放流装
置を起動するには、外部の電力を使用して図外の揚水ポ
ンプによってダムから必要量の貯水を貯水タンク１１へ
汲み上げる。一旦貯留された貯水タンク１１の水は、切
替弁３０を開放することにより放流管３１からダム堤体
１の下流へ放流される。貯水タンク１１からの水の落下
エネルギーは、タービン４２を回し、これと直結したコ
ンプレッサ４３が空気を圧縮して送気管５５を介して送
水タンク４０へ送る。この時、送水タンク４０の切替弁
４６，４４は開、切替弁４５、４７は閉となっている。
したがって、送水タンク４０内へ圧縮空気が供給される
と、内部の水は送水管１７から貯水タンク１１へ揚水さ
れる。

【００２３】送水タンク４０内の揚水が完了すると、切
替弁４４、４６が閉となり、切替弁４５、４７が開とな
る。タンクの上端が大気に開放されると共に、切替弁４
５が開くので、内部に貯水２が導かれる。一方、空気タ
ンク４９内の圧縮空気は、切替弁５３を開くことにより
送水タンク４１へ導入される。この時、切替弁５０、５
３は開、切替弁５１、５２は閉とされるので、タンク内
部の水は貯水タンク１１へ送水管２４を介して揚水され
る。このように、空気タンク４９からの圧縮空気を送水
タンク４０、４１へ交互に送ることにより、連続的に貯
水タンク１１へ貯水２を汲み上げ、放流管３１から放流
することができる。

【００２４】なお、本実施の形態においても、初期揚水
のみ外部電力を使用した揚水ポンプを使用すればよく、
その後は、落下する水の位置エネルギーの一部を使用し
て、維持放流を続けることができる。また、既存ダムの
工事もダム堤体１の孔を穿設する必要がないので、工事
期間中にダム機能を停止する必要もない。更に、伝達エ
ネルギーが空気であるため、設備の維持管理も容易であ
る。また、設備がタンクと切替弁とパイプのみであるの
で、構造が簡素である。更に、ダムとの取り合いが少な
くなる。

【００２５】なお、以上の実施の形態では、送水タンク
を複数設ける例について説明したが、これらの送水タン
クは単一であっても放流することができる。また、貯水
タンクを設ける例について説明したが、貯水タンクを設
けなくても放流することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明のダムの維持
放流装置は、ダム堤体内の貯水をダム堤体外へ維持放流
するダムの維持放流装置であって、前記貯水を前記ダム
堤体の上方または陸側で貯留する貯水タンクと、該貯水
タンクへ前記提体内の貯水を送り込む揚水ポンプと、該
貯水タンクから堤体の下方へ落下する水のエネルギーの
一部を利用して前記揚水ポンプを駆動する駆動手段とか
ら構成されているから、既存のダム大掛かりな工事を必
要とすることなく設置することができる。また、初期の
揚水以外は、外部からのエネルギーを必要とすることな
く位置エネルギーの一部を利用して継続してダムの維持
放流が可能である。

【００２７】また前記揚水ポンプは、ダム堤体内に設け
られて貯水が流入可能な送水タンクであり、前記駆動手
段はダム堤体外に設けられた放水タンクであって、該放
水タンクは、放流に伴って放出される水の位置エネルギ
ーの一部を空気の圧力に変換し、この空気を前記送水タ
ンクに供給することによって送水タンク内の貯水を前記
貯水タンクへ揚水するので、構造が簡易で、かつ格別な
エネルギ源を用いる必要もないので、設備の維持管理が
容易である。

【００２８】また、貯水タンクから落下する水のエネル
ギを利用してタービンを回し、コンプレッサにより発生
した高圧空気を前記送水タンクへ送って揚水するので、
同様に、構造が簡易で、かつ格別なエネルギ源を用いる
必要もないので、設備の維持管理が容易である。

【００２９】また、前記送水タンクおよび放水タンクを
複数個設けることにより、これらを交互に動作させて揚
水するので、円滑な維持放流が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるダムの維持放流装
置の動作説明図である。

【図２】同ダムの維持放流装置の他の実施の形態を示
す動作説明図である。

【図３】従来のダムの維持放流装置の一例を示す斜視
図である。

【符号の説明】

１ダム堤体２貯水１０ダムの維持放流装置１１貯水タンク１２、１３送水タンク１４、１５放水タンク４０、４１送水タンク４２タービン４３コンプレッサ４９空気タンク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダム堤体内の貯水をダム堤体外へ維持放
流するダムの維持放流装置であって、前記貯水を前記ダム堤体の上方または陸にて貯留する貯
水タンクと、該貯水タンクへ前記提体内の貯水を送り込む揚水ポンプ
と、該貯水タンクから堤体の下方へ落下する水のエネルギー
の一部を利用して前記揚水ポンプを駆動する駆動手段と
からなることを特徴とするダムの維持放流装置。
【請求項２】前記揚水ポンプは、ダム堤体内に設けら
れて貯水が流入可能な送水タンクであり、前記駆動手段はダム堤体外に設けられた放水タンクであ
って、該放水タンクは、放流に伴って放出される水の位置エネ
ルギーの一部を空気の圧力に変換し、この空気を前記送
水タンクに供給することによって送水タンク内の貯水を
前記貯水タンクへ揚水することを特徴とする請求項１に
記載のダムの維持放流装置。
【請求項３】前記揚水ポンプは、ダム堤体内に設けら
れて貯水が流入可能な送水タンクであり、前記駆動手段は、前記貯水タンクから落下する水のエネ
ルギーの一部を利用して駆動されるタービンと、該ター
ビンにより駆動されるコンプレッサとからなり、前記コンプレッサにより発生した高圧空気を前記送水タ
ンクへ送ることにより、該送水タンク内の貯水を前記貯
水タンクへ揚水することを特徴とする請求項１に記載ダ
ムの維持放流装置。
【請求項４】前記放流機構は、前記送水タンクを複数
個備えることを特徴とする請求項２または３に記載ダム
の維持放流装置。