JP2006161289A - 下水道の伏越部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】既設の設備に低コストで容易に適用し得る伏越部構造を提供する。
【解決手段】上流側伏越室１１及び下流側伏越室１２と、伏越横断管１３とを備え、伏越横断管の内部に、周囲に十分な流路を確保した状態で、伏越横断管の入口から出口まで延びる補助管２０を配設する。補助管の下流側を、下流側伏越室の内部において周囲に十分な流路を確保した状態で立ち上げて、その上端を排出口２１として下流側下水路に連通させる。補助管の上端の排出口２１と下流側伏越室内の下水の自由水面Ｊ１との間に、該自由水面を補助管の排出口よりも高める堰３１を設ける。補助管の上流端の入口２２を、上流側伏越室から伏越横断管への入口１３Ａに、下水の流れてくる方向に向かうように開口させる。上流側伏越室内に、落下する砂類を補助管の入口に誘導する誘導壁４１や傾斜底壁４２を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、下水道の伏越部構造に係り、特に既設の設備に砂類の堆積防止機能を追加するのに適した伏越部構造に関するものである。

一般に河川、鉄道、あるいは移設が困難な地下埋設物等の障害物を横切って地下水路を敷設する必要があるような場合、障害物の存在する区間の下水道を伏越（逆サイフォン式の連通路）で構成することが多い（例えば、特許文献１、２参照）。合流式下水道の分野で採用される伏越の構成例の中に、エアクッション・サイフォンシステムを取り入れたものが知られているので（例えば、非特許文献１、２参照）、それについて以下に簡単に説明する。図４は２つのゲートでエアクッション室を形成するタイプの構造例を示している。

この構造では、図４（ａ）に示すように、障害物１０３を挟んで上流側と下流側に上流側下水路１０１と下流側下水路１０２が設けられ、各下水路１０１、１０２に連通させて、障害物１０３の両側に上流側伏越室１１１と下流側伏越室１１２とが垂直に設けられている。そして、垂直に設けられた両伏越室１１１、１１２の下端間を、障害物１０３の下側に通した伏越横断管１１３で連結している。

また、各伏越室１１１、１１２と伏越横断管１１３の両端の連絡口１１５、１１６には、該各連絡口１１５、１１６を上側から閉鎖するゲート１１７、１１８が昇降自在に設けられており、各ゲート１１７、１１８は図示略の駆動機構により開閉操作ができるようになっている。図４（ｂ）のように２つのゲート１１７、１１８をある程度閉じると、伏越横断管１１３内の上部に空気溜まり用の空間（以下、エアクッション室という）Ｐを形成することができ、ここに外部から空気を導入して封じ込めることにより、伏越横断管１１３内の下水の流れる流路断面を小さくして流れを速くすることができる。

このゲート式のエアクッション・サイフォンシステムを運転する場合、図４（ａ）に示すように、通常時はゲート１１７、１１８を全開して、伏越横断管１１３の流路断面を大きく使って下水を流す。流路断面を大きく使った場合、緩い流れとなるので、伏越横断管１１３内に堆積物Ｔが溜まるおそれがある。そこで、適当なタイミングで、図４（ｂ）に示すような堆積物除去運転を行う。堆積物除去運転時は、ゲート１１７、１１８をある程度まで閉じる。そして、それにより伏越横断管１１３内の上部にできるエアクッション室Ｐに外部から空気を導入し、これを保持することにより伏越横断管１１３内の下水の流れる断面を小さくして、下水の流れを速くして、堆積物Ｔを押し流す。このように運転することにより、伏越横断管１１３内の清掃の負担を減らすことができる。

また、下水量に差のある雨天時と晴天時の運転の切り替えにより、予め伏越横断管１１３の中に堆積物が溜まらないようにすることもできる。即ち、下水量の少ない晴天時には、伏越横断管１１３の流路断面を全部開放すると流速が遅くなって堆積物が溜まりやすくなるので、ゲート１１７、１１８を適当な開度まで閉じて、伏越横断管１１３の中に空気を封じ込めることにより、下水の流れる断面を小さくして、流れを速くする。こうすることで、伏越横断管１１３の中に堆積物が溜まりにくくすることができる。また、雨天時に下水の量が増えたときには、晴天時に封入しておいた空気を抜いて、ゲート１１７、１１８を全開することで、たくさんの下水を流せるようにする。

また、別の公知例として、図５に示すように、前述のゲート１１７、１１８（図４参照）の代わりに、伏越横断管１１３の両端連絡口１１５、１１６にそれぞれ空気袋１２７、１２８を配設し、必要に応じてこれらの空気袋１２７、１２８に空気を導入して空気袋１２７、１２８を膨らませることにより、伏越横断管１１３の両端連絡口１１５、１１６を上側から所定の断面分だけ閉鎖して、伏越横断管１１３の流路断面内の上部にエアクッション室Ｐを形成し、そのエアクッション室Ｐにエア吹込管１２３を介して空気を導入することにより、伏越横断管１１３の実質的な流路断面を縮小するようにしたものもある。

また、更に別の公知例として、図６に示すように、前述のゲート１１７、１１８（図４参照）や空気袋１２７、１２８（図５参照）の代わりに、伏越横断管１１３の両端連絡口１１５、１１６に、開口部を下に向けたエルボ管１３７、１３８を接続し、必要に応じて伏越横断管１１３の中に空気を導入して、伏越横断管１１３の流路断面内の上部のエアクッション室Ｐに空気を閉じこめることで、伏越横断管１１３の実質的な流路断面を縮小するようにしたものもある。

特開２００２−３４８９４８号公報 特開２００３−２５３７３９号公報 「合流式下水道と伏越し」鈴木宏 著 株式会社 公共投資ジャーナル社 平成１４年１２月２５日発行 東京都下水道局 インターネット ＜ＵＲＬ：http://www.gesui.metro.tokyo.jp/odekake/syorijyo/03_13.htm＞

ところで、上述した従来の下水道の伏越部構造においては、次のような問題があった。
即ち、従来例のいずれの構造も、伏越横断管１１３の内部に空気を導入することで、伏越横断管の実効流路断面積を縮小するようにしているので、空気源であるコンプレッサ（図示略）や空気給送管１４０の設置が必要であり、また、管内に導入した空気が漏れないようにするための工夫（ゲート１１７、１１８、空気袋１２７、１２８、エルボ管１３７、１３８等）が必要であった。それゆえ、構成が複雑化し、コスト負担が嵩むことになるため、既設の伏越構造に簡単に適用するのには無理があった。

本発明は、上記事情を考慮し、簡単な構成で、既設の設備に低コストで容易に適用し得る伏越部構造を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、障害物を挟んで配設された上流側下水路及び下流側下水路にそれぞれ連結されて前記障害物よりも下方に延びる上流側伏越室及び下流側伏越室と、前記障害物の下方で上流側伏越室及び下流側伏越室の下端同士を連結する伏越横断管と、を備える下水道の伏越部構造において、前記伏越横断管の内部に、周囲に十分な流路を確保した状態で、伏越横断管の入口から出口まで延びる補助管を配設し、その補助管の下流側を、前記下流側伏越室の内部において周囲に十分な流路を確保した状態で立ち上げて、その上端を排出口として前記下流側下水路に連通させ、一方、前記補助管の上端の排出口と下流側伏越室内の下水の自由水面との間に、該自由水面を補助管の排出口よりも高める堰を設けたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１において、前記補助管の上流端の入口を、前記上流側伏越室と伏越横断管との連絡口に、下水の流れてくる方向に向かうように開口させたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２において、前記上流側伏越室内に、上流側伏越室内にて落下する砂類を前記補助管の入口に誘導するための誘導手段を設けたことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１において、前記補助管の上流側を、前記上流側伏越室の内部において周囲に十分な流路を確保した状態で立ち上げて、その上端を吸込口として前記上流側下水路に連通させ、一方、前記補助管の上端の吸込口と上流側伏越室内の下水の自由水面との間に、一定以上の高さレベルで下水が流れてくるときだけ、前記自由水面側への下水の越流を許す堰を設けたことを特徴とする。

請求項１の発明の伏越部構造において、伏越横断管内に配設した補助管の外部の流路は、下流側伏越室内の自由水面につながっている。また、補助管の内部の流路は、下流側下水路に連通する排出口につながっている。下流側伏越室の自由水面は、堰の存在により、補助管の上端の排出口よりも高いレベルに保たれるようになっているから、その自由水面につながった補助管の外部を下水が流れるには、堰を越流するだけの水圧を必要とする。晴天時は水量が少ないので、それだけの水圧は発生せず、従って、下水は堰を越えることなく、補助管の外部及び下流側伏越室内に止まった状態に置かれる。

一方、補助管の内部を流れる下水は、堰を越える必要がないので、小さい抵抗で流れることができる。このため、晴天時のように流水量が少ないときには、補助管の内部だけを下水が流れることになる。補助管の内部は、伏越横断管よりも流路断面積が小さいので、下水の流量が少ない場合でも流速が速くなり、砂等の固形物が滞留することなく、下水と共に下流に流れていき、最終的に下流側下水路に移送される。

また、雨天時には、下水量が増大して流水圧が堰を越える以上に高まることにより、補助管の内部はもちろん伏越横断管の全断面を下水が流れる。そして、補助管の外部を流れた下水は、下流側伏越室内の堰を越流して、下流側下水路に流入する。この場合も、下流側伏越室内の自由水面と補助管の排出口との間には、堰の存在によって所定以上の水位差が保たれるので、その水位差に応じた分だけ、補助管の内部の流速の方が補助管の外部の流速よりも速くなる。従って、もし補助管内に既に砂類が堆積している場合であっても、堆積している砂類を速い流速で押し流すことが期待できる。また、上流側伏越室と伏越横断管の連絡口に補助管の入口が開口している場合には、上流側伏越室内下部に落下した砂が管内流速の速い補助管に吸い込まれやすくなるため、補助管内を速い流速で移送されることになる。

このように、請求項１の発明によれば、雨天時と晴天時の下水の流れる断面を、流水量の多い少ないに応じて自動的に適切に切り替えることができる。従って、下水流量の少ない晴天時に伏越横断管内において砂類が堆積する問題を有効に解決することができ、清掃等のメンテナンスの間隔を延ばすことができる。しかも、その構成は、伏越横断管から下流側伏越室内にかけて補助管を配設し、下流側伏越室内に堰を設けるだけのシンプルな構成であるから、低コストに実現できる。特に、空気源や空気漏れ止めなどの複雑な手段が全く不要であるから、既設の伏越部構造に対して容易に適用することができる。

請求項２の発明によれば、上流側伏越室と伏越横断管の連絡口に補助管の入口を開口させ、しかもその入口を下水の流れてくる方向に向かわせているので、上流側伏越室内にて下水と共に落下する砂類を、管内流速の速い補助管内に誘導することができ、砂類の滞留を有効に防止することができる。

請求項３の発明によれば、上流側伏越室内にて落下する砂類を補助管の入口に誘導するための誘導手段を設けているので、上流側伏越室内における砂類の滞留を更に有効に防止することができる。

請求項４の発明によれば、補助管の上流側を上流側伏越室内で立ち上げ、その上端を吸込口として上流側下水路に連通させ、その吸込口と上流側伏越室内の自由水面との間に、一定以上の高さレベルで下水が流れてくるときだけ自由水面側への下水の越流を許す堰を設けたので、流水量の少ない晴天時においても、スカムを補助管に効率良く吸い込ませることができ、上流側伏越室内でのスカムの滞留を防止することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は第１実施形態として示す伏越部構造の全体断面図である。

ここで対象とする下水道は、汚水と雨水を同一の管渠で排出する合流式下水道であり、図１（ａ）に示すように、河川等の障害物１００を挟んで上流側と下流側に上流側下水路１と下流側下水路２が設けられており、障害物１００を回避して両下水路１、２をつなぐために伏越部１０が設けられている。伏越部１０を構成する手段として、まず、各下水路１、２に連通させて障害物１００の両側に垂直な立坑４、５が設けられている。

各立坑４、５の下部はそれぞれ上流側伏越室１１と下流側伏越室１２になっており、両伏越室１１、１２の下端間が、障害物１００の下側に通した伏越横断管１３で連結されている。そして、これら上流側伏越室１１、下流側伏越室１２、伏越横断管１３によって伏越部１０が構成されている。

また、この伏越部１０の伏越横断管１３の内底部には、図１（ｂ）に示すように周囲に十分な流路を確保した状態で、伏越横断管１３の入口１３Ａから出口１３Ｂまで延びる補助管２０が配設されており、その補助管２０の下流側が、下流側伏越室１２の内部において周囲に十分な流路を確保した状態で立ち上げられ、その上端が排出口２１として下流側下水路２に連通されている。

また、補助管２０の上端の排出口２１と下流側伏越室１２内の下水の自由水面Ｊ１との間には、該自由水面Ｊ１を補助管２０の排出口２１よりも高めるための堰３１が設けられている。図２に拡大して示すように、この堰３１は、補助管２０の上端の排出口２１と下流側伏越室１２内の下水の自由水面Ｊ１との間にあって、自由水面Ｊ１と排出口２１との間に所定以上の水位差Ｈを確保する役目を果たす。

なお、補助管２０の管径は、晴天時の流量を基準にして、砂類が堆積しない程度以上の流速となるように定められている。また、堰３１の高さは、補助管２０の流路損失を考慮して、水量の少ない晴天時に水位差Ｈによって確実に補助管２０の内部に所定以上の流速の流れを生じさせることができるレベルに設定してある。

一方、補助管２０の上流端の入口２２は、上流側伏越室１１から伏越横断管１３への入口１３Ａに、下水の流れてくる方向に向かうように開口している。また、上流側伏越室１１の内部には、上流側伏越室１１内にて落下する砂類を補助管２０の入口２２に誘導するための誘導手段として、誘導壁４１や傾斜底壁４２が設けられている。

次に作用を説明する。
この伏越部構造においては、伏越横断管１３内に配設した補助管２０の外部の流路が、下流側伏越室１２内の自由水面Ｊ１につながっており、補助管２０の内部の流路が、下流側下水路２に連通する排出口２１につながっている。下流側伏越室１２の自由水面Ｊ１は、堰３１の存在により、補助管２０の上端の排出口２１よりも高いレベルに保たれるようになっているから、その自由水面Ｊ１につながった補助管２０の外部の流路を下水が流れるには、堰３１を越流するだけの水圧を必要とする。

晴天時は水量が少ないので、それだけの水圧は発生せず、従って、下水は堰３１を越えることなく、伏越横断管１３内の補助管２０の外部及び下流側伏越室１２内に止まった状態に置かれる。一方、補助管２０の内部を流れる下水は、堰３１を越える必要がないので、小さい抵抗で流れることができる。このため、晴天時のように流水量が少ないときには、補助管２０の内部だけを下水が流れることになる。

補助管２０の内部は、伏越横断管１３よりも流路断面積が小さいので、下水の流量が少ない場合でも流速が速くなり、砂等の固形物が滞留することなく、下水と共に下流に流れていき、最終的に下流側下水路２に移送される。

また、雨天時には、下水量が増大して流水圧が堰３１を越える以上に高まることにより、補助管２０の内部はもちろん伏越横断管１３内の全断面を下水が流れる。そして、補助管２０の外部を流れた下水は、下流側伏越室１２内の堰３１を越流して、下流側下水路２に流入する。

この場合も、下流側伏越室１２内の自由水面Ｊ１と補助管２０の排出口２１との間には、堰３１の存在によって所定以上の水位差Ｈが保たれるので、その水位差Ｈに応じた分だけ、補助管２０の内部の流速の方が補助管２０の外部の流速よりも速くなる。従って、もし補助管２０内に既に砂類が堆積していても、堆積している砂類を速い流速で押し流すことが期待できる。

また、補助管２０の排出口２１を、図示しないバルブ等で閉止できるようにしてもよく、そのようにした場合、必要に応じて補助管２０内の流れを止めることができ、伏越横断管１３内の流路の有効断面積を補助管２０の断面積分だけ小さくことができる。その結果、伏越横断管１３内の流速を速めることができて、管内堆積物の排出を促進させることが可能となる。

また、補助管２０の入口２２は、上流側伏越室１１から伏越横断管１３への入口１３Ａ（連絡口）に、下水が流れてくる方向に向かうように開口させているので、上流側伏越室１１内にて下水と共に落下する砂類を、管内流速の速い補助管２０内に誘導することができる。特に上流側伏越室１１内には、誘導壁４１や傾斜底壁４２を設けているので、上流側伏越室１１内における砂類の滞留を有効に防止することができる。

このように、本伏越部構造によれば、雨天時と晴天時の下水の流れる断面を、流水量の多い少ないに応じて自動的に適切に切り替えることができる。従って、下水流量の少ない晴天時に、伏越横断管１３内において砂類が堆積する問題を有効に解決することができ、清掃等のメンテナンスの間隔を延ばすことができる。

しかも、その構成は、伏越横断管１３内から下流側伏越室１２内にかけての範囲に補助管２０を配設し、下流側伏越室１２内に堰３１を設けるだけのシンプルな構成であるから、低コストに実現できる。特に、この伏越部構造の場合、空気源としてのコンプレッサや空気漏れ止めのためのゲートや空気袋などの手段を全く使用しないから、既設の伏越部構造に対して容易に適用することができる。

図３は本発明の第２実施形態の伏越部構造の断面図である。
この伏越部１０Ｂにおいては、補助管２０の上流側を、上流側伏越室１１の内部において周囲に十分な流路を確保した状態で立ち上げて、その上端を吸込口２３として上流側下水路１に連通させている。そして、補助管２０の上端の吸込口２３と上流側伏越室１１内の下水の自由水面Ｊ２との間に、一定以上の高さレベルで下水が流れてくるときだけ、自由水面Ｊ２側への下水の越流を許す堰３２を設けている。その他の点は、図１の第１実施形態の伏越部構造と全く同じであるので、説明は省略する。

この構成の伏越部構造によれば、補助管２０の上流側を上流側伏越室１１内で立ち上げ、その上端を吸込口２３として上流側下水路１に連通させ、その吸込口２３と上流側伏越室１１内の自由水面Ｊ２との間に堰３２を設けているので、流水量の少ない晴天時においても、スカムを補助管２０に効率良く吸い込ませることができ、上流側伏越室１１内でのスカムの滞留を有効に防止することができる。

なお、上記各実施形態における堰３１、３２は、高さを変えられるように上下に可動になっていてもよく、既設の上下可動式の堰が設置されている場合は、それを流用することができる。

本発明の第１実施形態の伏越部構造の構成図で、（ａ）は全体断面図、（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ矢視断面図である。 図１のＩＩ部の拡大図である。 本発明の第２実施形態の伏越部構造の構成図で、（ａ）は全体断面図、（ｂ）は（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ矢視断面図である。 従来のエアクッション・サイフォンシステムを組み込んだ伏越部構造の図であり、（ａ）は通常時の状態、（ｂ）は清掃時の状態を示す図である。 従来の伏越部構造の他の例を示す全体断面図である。 従来の伏越部構造の更に他の例を示す全体断面図である。

符号の説明

１ 上流側下水路
２ 下流側下水路
１０，１０Ｂ 伏越部
１１ 上流側伏越室
１２ 下流側伏越室
１３ 伏越横断管
１３Ａ 伏越横断管の入口
１３Ｂ 伏越横断管の出口
２０ 補助管
２１ 排出口
２２ 入口
２３ 吸引口
３１，３２ 堰
４１ 誘導壁（誘導手段）
４２ 傾斜底壁（誘導手段）
１００ 障害物
Ｊ１，Ｊ２ 自由水面

Claims (4)

1. 障害物を挟んで配設された上流側下水路及び下流側下水路にそれぞれ連結されて前記障害物よりも下方に延びる上流側伏越室及び下流側伏越室と、前記障害物の下方で上流側伏越室及び下流側伏越室の下端同士を連結する伏越横断管と、を備える下水道の伏越部構造において、
   前記伏越横断管の内部に、周囲に十分な流路を確保した状態で、伏越横断管の入口から出口まで延びる補助管を配設し、その補助管の下流側を、前記下流側伏越室の内部において周囲に十分な流路を確保した状態で立ち上げて、その上端を排出口として前記下流側下水路に連通させ、
   一方、前記補助管の上端の排出口と下流側伏越室内の下水の自由水面との間に、該自由水面を補助管の排出口よりも高める堰を設けたことを特徴とする下水道の伏越部構造。
2. 前記補助管の上流端の入口を、前記上流側伏越室と伏越横断管との連絡口に、下水の流れてくる方向に向かうように開口させたことを特徴とする請求項１に記載の下水道の伏越部構造。
3. 前記上流側伏越室内に、上流側伏越室内にて落下する砂類を前記補助管の入口に誘導するための誘導手段を設けたことを特徴とする請求項２に記載の下水道の伏越部構造。
4. 前記補助管の上流側を、前記上流側伏越室の内部において周囲に十分な流路を確保した状態で立ち上げて、その上端を吸込口として前記上流側下水路に連通させ、
   一方、前記補助管の上端の吸込口と上流側伏越室内の下水の自由水面との間に、一定以上の高さレベルで下水が流れてくるときだけ、前記自由水面側への下水の越流を許す堰を設けたことを特徴とする請求項１に記載の下水道の伏越部構造。

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