JP2006214151A - Outside reservoir institution of river course of river water in case of flood - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は洪水時河川水の河道外貯留施設に係り、洪水時の河川水を取水し、前処理を施して地下空洞等に貯留し、必要に応じて生活用水等の貯水運用に用いるようにした洪水時河川水の河道外貯留施設に関する。 The present invention relates to an off-channel storage facility for river water during flooding, taking river water during flooding, pre-treating it, storing it in an underground cavity, etc., and using it for water storage operations such as domestic water as needed. Related to offshore river water storage facilities.
従来、豊水時等に放流していた膨大な河川水を河道外に設けられた所定容量の確保された貯留施設に貯留すれば、貯留施設における貯水運用によって、新たな生活用水、工業用水または農業用水に活用できる新規利水量を生み出すことが期待できる。しかし、洪水時の河川水は濁水化している可能性が高い。したがって、そのまま貯水すれば、貯留施設内へ砂等が流入沈殿し、これにより貯留容積が侵され、貯水機能が損なわれるおそれがある。したがって、河川水の前処理装置や施設を設けることが好ましい。 If a large amount of river water that has been discharged at the time of flooding is stored in a storage facility with a predetermined capacity outside the river channel, new water for domestic use, industrial water, or agriculture can be obtained by storing water in the storage facility. It can be expected to generate new water usage that can be used for water. However, the river water at the time of flooding is likely to be muddy. Therefore, if the water is stored as it is, sand or the like flows into the storage facility and precipitates, which may impair the storage volume and impair the water storage function. Therefore, it is preferable to provide a pretreatment device or facility for river water.
そこで、出願人は、すでにこの問題を解決した洪水時河川水の河道外貯留施設を提案している(特許文献1参照)。この洪水時河川水の河道外貯留施設50は、図10に示したように、河川51に設けられた堰52の上流の川岸に設けられた取水口53で取水され、水路54を経て送られた河川水に含まれる夾雑物を除去する前処理部55と、前処理部55から送水された河川水を一時貯留するとともに、河川水を流量調整して下流浄水施設(図示せず)に送水可能な河川水貯留部56とから構成されている。前処理部55では、送水系統の切替を行って所定の前処理池(図示せず)にて河川水に含まれる夾雑物を除去するとともに沈砂処理して、河川水を河道外貯留部56へ送水するようになっている。この図10で示した提案施設では、洪水により濁水化した河川水の前処理として、流木等の粗大物は取水口53で流入を阻止し、砂や泥および微粒な懸濁物は、前処理部55で処理するものとしている。
Therefore, the applicant has already proposed an off-channel storage facility for flood water that has solved this problem (see Patent Document 1). As shown in FIG. 10, the river
ところで、洪水時河川水の取水においては、上述したような貯留施設内に流木等の浮遊物や粗大物等が流入するのを確実に阻止することが必要がある。このために、一般には河川の取水口部には浮遊物の流入を防止するために、格子状のスクリーン等を設置することで対応している。特許文献1においても、取水口表面にスクリーンを設け、濁水化した河川水を取水する際に流木等の粗大物が流入水路54へ流入するのを阻止している。この際、従来の取水口の取水設備では、スクリーンの目詰まりを防止するために、スクリーン表面近くに浮遊して停留する浮遊物を掻き揚げる機構等が備えられている。そして、スクリーン表面に付着した浮遊物の掻き上げ作業を定期的に行ったり、スクリーンの目詰まりによって取水に支障が生じるような場合には、目詰まり除去処理作業を行っている。このため、取水設備の維持作業が負担が多く、維持コストも相当額になると言う問題がある。ところで、洪水時河川水の取水時において、懸濁物等は水面近くの流速の早い河川水により多く含まれるため、必要に応じて取水深度が選択できれば、無駄な懸濁物等を取水時に取り込まないようにすることができる。この点を考慮することが設備の維持管理上、好ましい。
By the way, in the intake of river water during floods, it is necessary to reliably prevent floating substances such as driftwood and coarse materials from flowing into the storage facility as described above. For this purpose, generally, a grid-like screen or the like is installed at the water intake of the river to prevent inflow of floating substances. Also in Patent Document 1, a screen is provided on the surface of the water intake port to prevent a coarse material such as driftwood from flowing into the
また、特許文献1に開示された発明では、貯水池や貯水空洞に貯水される河川水の水質はかなり改善されているが、貯水空洞内等に長期間にわたり、河川水を貯留させておくと、河川水中に混入していた微細な懸濁物が空洞内に沈殿し、これらが貯水空洞内の底部に堆積することになる。このため、貯水空洞内の清浄化対策を定期的に行うことが必要となってくる。 In addition, in the invention disclosed in Patent Document 1, the quality of river water stored in a reservoir or a storage cavity is considerably improved, but if river water is stored for a long time in a storage cavity or the like, Fine suspensions mixed in the river water settle in the cavities and accumulate at the bottom of the reservoir cavities. For this reason, it is necessary to periodically take measures for cleaning the water storage cavity.
そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、洪水時河川水の取水において、選択取水を有効に実現して、懸濁物、粗大浮遊物等の前処理施設内への流入を阻止するとともに、貯水空洞等内に貯水された貯留水に含まれる微細な懸濁物を、効率的に除去できるようにした洪水時河川水の河道外貯留施設を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to effectively realize selective intake in the intake of river water during flooding, in the pretreatment facility such as suspended matter and coarse suspended matter. To provide an off-river river storage facility for flooding river water that prevents the inflow of water into the water and efficiently removes fine suspensions contained in the water stored in the storage cavities. is there.
上記目的を達成するために、本発明は取水口を介して洪水時河川水を取水し、該河川水に含まれる夾雑物を除去して一時貯留するとともに、前記河川水を流量調整して下流浄水施設に送水可能な河川水貯留部とから構成された洪水時河川水の河道外貯留施設であって、前記取水口は洪水時期に応じて取水深度を調整可能なゲートと、該ゲートの背面に連通する取水水路との間に防塵手段が備えられたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention takes in river water at the time of flooding through a water intake, removes impurities contained in the river water and temporarily stores them, and adjusts the flow rate of the river water downstream. A river water storage facility outside a river channel composed of a river water storage unit capable of sending water to a water purification facility, wherein the water intake has a gate whose depth of intake can be adjusted according to the flood time, and a back surface of the gate A dust-proof means is provided between the intake channel and the intake channel.
前記ゲートは、洪水時取水の際、前記取水口を上下2段に区分し、上部開放状態と下部開放状態とによって洪水時河川水を取水することが好ましい。 It is preferable that the gate divides the water intake into two stages when taking water during flooding, and takes river water during flooding according to an upper open state and a lower open state.
前記防塵手段は、前記ゲート背面に位置して取水口を覆い、所定目幅を構成するように河川水流方向に沿って取水口に配列されたディスク構造スクリーンを用いることが好ましい。 It is preferable that the dust-proof means use a disk structure screen which is located on the back surface of the gate, covers the water intake, and is arranged in the water intake along the river water flow direction so as to form a predetermined mesh width.
取水口を介して洪水時河川水を取水し、該河川水に含まれる夾雑物を除去して一時貯留するとともに、前記河川水を流量調整して下流浄水施設に送水可能な河川水貯留部とから構成された洪水時河川水の河道外貯留施設であって、前記河川水貯留部は、底面部が前記河川水に混入する懸濁物を自然流下可能な勾配で形成され、該勾配に沿って洗浄管が配管されたことを特徴とする。 A river water storage unit that takes in river water at the time of flooding through a water intake, removes impurities contained in the river water, temporarily stores the water, adjusts the flow rate of the river water, and supplies the downstream water purification facility with water. The river water storage facility outside the river channel composed of the river water storage section, the bottom of the river water storage section is formed with a slope that can naturally flow the suspension mixed in the river water, along the slope A cleaning pipe is provided.
前記洗浄管は、高圧水あるいは高圧空気が供給され、噴出口から噴出された前記高圧水あるいは高圧空気で、前記河川水貯留部の底部に沈降堆積した懸濁物を洗浄除去することが好ましい。 The washing pipe is preferably supplied with high-pressure water or high-pressure air, and the high-pressure water or high-pressure air ejected from a jet outlet is preferably used to wash and remove the suspended sediment deposited on the bottom of the river water reservoir.
前記河川水貯留部は、所定範囲粒径の礫状体が充填され、該礫状体の表面に付着生息する微生物による浄化作用により前記河川水の懸濁物を除去することが好ましい。その際、前記河川水貯留部に曝気管が配管され、該曝気管から供給される空気により前記礫状体の表面に付着生息する微生物の好気化が図られるようにすることが好ましい。 Preferably, the river water reservoir is filled with gravel bodies having a predetermined range of particle diameters, and the suspension of river water is removed by a purification action by microorganisms adhering to the surface of the gravel bodies. In that case, it is preferable that an aeration pipe is piped in the river water storage part, and the air supplied from the aeration pipe is used to aerobize microorganisms adhering to the surface of the gravel-like body.
本発明によれば、取水口における取水時期、深度の選択取水の採用によって、比較的負荷が小さい状態で、洪水時河川水の効率的な取水が可能となるとともに、浮遊物(懸濁物)の流入を阻止することが可能となり、上述した施設の前処理装置等の負荷軽減につながるという効果を奏する。 According to the present invention, by adopting water intake timing and depth selective intake at the water intake, it is possible to efficiently take in river water during flooding with a relatively small load, and floating matter (suspension) The inflow of water can be prevented, and the effect of reducing the load on the above-described facility pretreatment device and the like can be achieved.
また、貯水空洞内の浄化手段によって、微細な懸濁物堆積層を貯留水の送水時に下流側に自然流下させ、あるいは礫間接触酸化法等により、効率的に貯留水(河川水)の浄化を行うことができるという効果を奏する。 In addition, it is possible to purify the stored water (river water) efficiently by purifying the fine suspended sediment layer to the downstream side when the stored water is sent by the purification means in the reservoir cavity, or by the contact oxidation method between gravel. There is an effect that can be performed.
以下、本発明の洪水時河川水の河道外貯留施設の実施するための最良の形態として、以下の実施例について添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, the following embodiments will be described with reference to the accompanying drawings as the best mode for carrying out an out-of-channel storage facility for river water during flooding according to the present invention.
図1は、河川取水施設として河川1の横断方向に取水堰52(図10)が設けられ、その堰52の手前にもうけられた取水口3から、洪水時等に無効放流される基準渇水流量を超えた河川流量を河川水流入水路4に取り入れるように各施設を配置した洪水時河川水の河道外貯留施設の全体構成を模式的に示した構成図である。本実施例では、堅固な岩盤内に構築された地下空洞を河道外貯留施設として利用した地下水面下に地下空洞を設置した水封方式施設としての貯水施設(以下、貯水空洞と呼ぶ。)を想定している。
FIG. 1 shows a reference drought flow rate that is effectively discharged during a flood or the like from a
本実施例では、図1,図2に示したように、取水口3には、後述する取水ゲート10と、取水用防塵装置20とが設備されている。また、流入水路4としては岩盤内を通過する管路トンネルが用いられており、その管路トンネルは、内部に夾雑物が詰まったり沈殿しないような水路勾配、水路断面に設定されている。さらに、河川水流入水路4の経路中には、前処理部としての河川水前処理施設5が設けられている。さらに河川水前処理施設5の下流には所定貯水容量を擁する河道外貯留施設としての貯水空洞7が設けられている。貯水空洞7から既存の浄水場(図示せず)への送水は設定した水路の水位関係により自然流下させるか、ポンプ圧送させるかの送水方式がとられている。本実施例では、貯水空洞7からの送水制御を行うために送水量調整を行える制御弁等の送水制御部8が設けられている。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the
取水ゲートは、図2,図3各図に拡大して示したように、取水口を上下2段の昇降可能な鋼製ゲートで覆う構成からなる。この取水ゲート10は、図示しない昇降装置により、ガイドレール14(図4参照)に沿って独立して昇降可能な上側ゲート12、下側ゲート13から構成され、図2に示した平常時水位においては上側ゲート12、下側ゲート13が重ならないように上下に位置し、取水口3を完全に閉塞した状態となる。
The intake gate is configured to cover the intake port with a steel gate that can be moved up and down in two stages, as shown in enlarged views in FIGS. This
本発明では、洪水時に発生する浮遊物や粗大物等が取水口3内に流入するのを阻止する方策として、懸濁物の多い洪水初期を避けて洪水を取水する取水時期の選択を行うものとした。具体的には、洪水時の時間経過、水位変化、流量等に応じて、図3(a),(b)に示したように、取水ゲート10は、その開放状態として上側ゲート12を下げて取水口3の上部を開放した状態(上部開放状態)、下側ゲート13を上げて取水口3の下部を開放した状態(下部開放状態)が適宜選択できるようになっている。この上部開放状態と下部開放状態との切り替えは、たとえば、洪水時の増水初期において、河川水を混濁させる懸濁物等は水面近くの流速の早い河川水により多く含まれるため、これら懸濁物の取水を押さえるために、取水水深が深くなる下部開放状態を選択する。
In the present invention, as a measure for preventing floating or coarse materials generated during a flood from flowing into the
次に、取水口の取水ゲート10及び取水用防塵設備の構成について、図4,図5各図を参照して説明する。取水ゲート10は、図2,図4に示したように、河川の法面の一部に沿った角度で配置された上側ゲート12と下側ゲート13とがゲート両側に沿って設けられたガイドレール14に昇降装置(図示せず)によって昇降可能に支持されている。
Next, the structure of the
取水口3の取水ゲート10の背面側には、取水用防塵設備20が設置されている。取水用防塵設備20は、たとえば、洪水時に水面付近に多量に発生している浮遊物や流下する粗大物が取水口から流入するを阻止しつつ河川水のみを取水する機能を有することが重要である。そこで、本実施例では、取水用防塵設備20として、ディスク構造スクリーン21が設置されている。このディスク構造スクリーン21は、図5(a),(b)に示したように、回転縦軸22を中心軸として複数枚の円板23(ディスク)を軸線方向に所定間隔をあけて取り付けられたディスク全体が略筒状をなした回転体を単位回転体24として、この単位回転体24を河川の水流方向に沿って取水口を閉塞するように配列した構成からなる。この単位回転体24からなるディスク構造スクリーン21の水平方向目幅は単位回転体24の円板半径及び単位回転体24の河川に水流方向に沿った配列間隔とから定まり、軸線方向(縦方向)目幅は回転縦軸22への円板23の取付間隔を調整することで設定することができる。すなわち、各円板23の縁辺が、隣に配列された単位回転体24の回転縦軸22にほぼ接する程度(円板半径にほぼ等しい離れ)に離して単位回転体24を配列するとともに、回転縦軸22の高さ方向に関して交互位置で重なるようにすることで、各単位回転体24間に所定の縦横目幅のスクリーンが形成される。本実施例では、円板直径は約φ450mmで、水平方向目幅は200mm、縦方向目幅は約20mmに設定されている。これらのスクリーンの目幅は、予想される洪水時水位、取水口規模等によって適宜設定することが好ましいが、ディスク構造スクリーンを採用した場合の目幅寸法の範囲としては、水平方向目幅はおよそ160〜300mm、縦方向目幅はおよそ10〜40mm程度とすることが、スクリーニング機能上、好ましい。そして、この配列された各単位回転体24には、上部カバー25内に収納された駆動伝達機構(図示せず)により、たとえば毎分1回転程度の回転力が付与され、取水時に回転縦軸22の回転より、単位回転体24全体が所定の回転数で図中矢印方向に同期回転するようになっている。
On the back side of the
このディスク構造スクリーン21は、図5各図に例示したように、単位回転体24が取水時に同一矢印方向に等角速度で回転するので、例えば洪水時に河川水の流下に伴い、取水口位置でスクリーン21を通過しようとする比較的小さな浮遊物は、回転している円板23上に載り、回転に伴ってさらに隣の円板23上に移動した状態でその回転力によってスクリーン外の河川に押し戻され、水路2(図3)内への流入が阻止される。これにより、洪水時取水において、河川水にスクリーンの目幅以上の懸濁物、粗大物が混入するのを確実に防止できる。このため、水路上の前処理装置5の負荷が小さくなり、前処理装置5の小型化も可能になる。
As illustrated in FIGS. 5A and 5B, the
ここで、洪水時取水を行う際の、取水時期、取水深度の設定方法とについて図4,図5(a),(b)を参照して説明する。まず、洪水時の増水初期には、河川水を混濁させる懸濁物等が多く混入するため、これら懸濁物の取水を押さえるために、洪水初期は、図4に示したように、取水ゲート10を閉塞して取水を行わず、その後は水面近くの流速の早い河川水により多く含まれる懸濁物を回避するため、取水深度が深くなる下部開放状態を選択して取水を行う。このとき、浮遊する粗大流出物等も水面近くの取水口3が閉塞しているため、取水されることなく、洪水時の水量によって下流の堰52(図10)で停留あるいは越流することになる。その後、懸濁物の希釈あるいは沈降した流下状態が観測されたら上部開放状態に切り替えた取水を行う。
Here, with reference to FIG. 4, FIG. 5 (a), (b), the setting method of the intake time at the time of flood intake and the intake depth is demonstrated. First, since there are a lot of suspended matters that make river water turbid in the early stage of flooding during floods, in order to suppress the intake of these suspensions, the intake gate is used as shown in FIG. 10 is closed and water is not taken. Thereafter, in order to avoid suspended matters that are more contained in river water with a high flow velocity near the water surface, the lower open state where the water intake depth is deep is selected and water is taken. At this time, the floating coarse effluent etc. is blocked at the downstream weir 52 (FIG. 10) depending on the amount of water at the time of flooding, because the
[懸濁物堆積層の除去および水質浄化手段]
図1に示した洪水時河川水の河道外貯留施設では、前処理施設5を経て貯水空洞7に貯水される河川水の水質はかなり改善された状態にあるが、貯水空洞内での長期間の貯留により、微細な懸濁物が沈殿する。このため、貯水空洞7等の貯水領域においての懸濁物堆積層の除去等、何らかの浄化対策を行うことが必要となってくる。図6は、送水路6側に向けて下り勾配となる縦断形状とした貯水空洞7の構造形状を示した概略縦断面図である。同図に示したように、貯水空洞7を縦断方向に所定勾配をつけた空洞構造とすることで、懸濁物が貯水空洞7の底部7aに層状に堆積するが、この懸濁物堆積層も貯留水の送水時に下流側の送水路側に自然流下させることができる。このとき、貯水空洞7の横断面形状は、図7(a)に示したように、底面7aが鈍角のV字形断面をなす形状とすることが好ましい。また、必要に応じて、図6及び図7(a)に示したように、貯水空洞7外に圧源9(図1)、水混合部、制御部(図示せず)から延設された洗浄管11を縦断方向に沿って配管し、洗浄管11に一定間隔で高圧水または高圧空気の噴出口12を形成し、この噴出口12からの高圧水または高圧空気で懸濁物堆積層を撹乱し、排水とともに懸濁物を強制的に貯水空洞7外に排出することが好ましい。排出された懸濁物は排土ポンプ等の汲み上げ設備を設置し、運転することにより水路外に排出することが可能となる。
[Removal of suspended sediment and water purification]
In the off-river river water storage facility shown in FIG. 1, the quality of the river water stored in the
貯水空洞7の断面形状は、貯水空洞7の貯水容積、掘削される岩盤強度等を考慮して決定されるが、上述の懸濁物堆積層の除去を考慮した場合、たとえば図7(b)に示したように、複数列のV字形底面を配して各底面付近に洗浄管11を設けることで、大断面の場合でも洗浄の効率化を図ることができる。また、同図(c)に示したように、下方が尖った卵形断面とすることにより、貯水空洞7内での流速最速位置を断面下方に下げることができ、懸濁物が堆積しにくく、また自然流下しやすい流れ状態を作ることができる。
The cross-sectional shape of the
図8は貯水空洞7内に所定範囲の粒径からなる礫状体15としての礫、割栗石等を充填し、礫間接触酸化法や湛水浸透を利用した浄化作用を実現して、貯水空洞7内に貯留された河川水の水質浄化を行うようにした実施例を示した縦断面である。この礫間接触酸化法では、懸濁物を含んだ河川水が貯水空洞7内を流下する接触酸化ろ過材としての礫、割栗石等の自然石に接触することにより沈殿あるいは吸着を起こし、また礫等の表面に形成された細菌・藻類・原生生物などの微生物から構成される生物膜によって、有機物質の分解を促進させ、懸濁物によって汚染した河川水の浄化が図られる。本実施例では、好気微生物の活性化のために、礫間に空気を供給する曝気管16を配管することが好ましい。図9は洗浄管11と曝気管16の配置例を示した横断面図である。曝気管16から供給される高圧空気は礫間を上昇し、礫の表面に付着した微生物に酸素を供給するとともに、礫間に堆積し団粒化し、目詰まりのもととなる懸濁物を破砕することができる。なお、上述した礫状体としては、自然石をクラッシャ等で所定粒径範囲に破砕して製造する他、強度が確保できれば、各種の人工骨材等を用いることもできる。
FIG. 8 shows that the
なお、図8,図9に示したように貯水空洞7内に礫を充填して堆積させた際、上層の礫自重により下層の礫が破砕するのを防止するために、鉄筋コンクリート等の耐久性のある部材により、通水性を有する多層スラブ構造を設け、各スラブごとにその上方の礫状体15の自重を分担して荷重の分散を図り、構造体としての安定性を確保することが好ましい。その際、洗浄管11、曝気管16を各スラブ上に配管することで、各配管の容量を小さくするとともに、効率のよい洗浄作業と微生物好気化を行うことができる。
As shown in FIGS. 8 and 9, in order to prevent crushing of the lower gravel due to the gravel weight of the upper layer when the
以上の洪水時河川水の処理方法の説明は、岩盤中の地下水面下に構築される水封式貯留空洞を前提とした構成について行ったが、地下水面より上部に設置される貯水空洞や、開放貯水池の場合も適用可能であることはいうまでもない。 The above description of the method for treating river water during flooding was based on the premise of a water-sealed storage cavity built under the groundwater surface in the rock, but the storage cavity installed above the groundwater surface, Needless to say, this is also applicable to open reservoirs.
1 河川
3 取水口
4 河川水流入水路
5 前処理施設
7 貯水空洞
10 取水ゲート
11 洗浄管
12 上側ゲート
13 下側ゲート
15 礫状体
16 曝気管
20 取水用防塵設備
21 ディスク構造スクリーン
23 円板
24 単位回転体
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