JP2009057818A - フェンス式取水設備 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な設備の追加と簡単な操作だけで、表層水と下層水を同時に取水することを可能としたフェンス式取水設備を提供する。
【解決手段】ダム湖１の堰堤２等の取水口５の上流側周囲をフェンス状に覆う可撓性の遮水膜１０が設けられ、上部フロート１１と遮水膜１０の上端部１０ｂとの間の上部取水口１３から表層水ａを取水するようにしたフェンス式取水設備において、遮水膜１０の下端部１０ａに着地用錘１６が取付けられるとともに、遮水膜１０の下端部１０ａと上端部１０ｂとの間に、中間フロート１７が設けられて、中間フロート１７にエアーを供給した時に、着地用錘１６とともに遮水膜１０の下端部１０ａを持ち上げて、下端部１０ａと水底４との間の下部取水口１９から下層水ｂを取水するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、フェンス式取水設備に関する。

従来、フェンス（カーテンウォール）式取水設備としては、水底に固定された支柱の上部に可撓性の遮水膜の下端部を連結し、遮水膜の上端部に取付けた上部フロートを水面に浮上させることで表層水（浅層水）を遮水し、遮水膜の下端部と水底との間の下部取水口から下層水（深層水）のみを取水するものがある（特許文献１参照）。

また、ダム湖の堰堤等の取水口の上流側周囲を広範囲でフェンス状に覆う可撓性の遮水膜の下端部を水底に固定し、遮水膜の上端部を水面に浮上する上部フロートに連結部材を介して連結して、上部フロートと遮水膜の上端部との間の上部取水口から表層水のみを取水するものも提案されている。
特開２００５−１４０７５１号公報

ところで、前記のようなフェンス式取水設備において、ダム湖の堰堤の取水口に対して設置されているような場合、常時は表層水のみを取水して下流側に放流する一方、大雨等で濁水がダム湖に流入したときは、表層水とともに下層水（濁水）も同時に取水して放流したいという要望がある。

本発明は、前記要望に応えるためになされたもので、簡易な設備の追加と簡単な操作だけで、表層水と下層水を同時に取水することを可能としたフェンス式取水設備を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために、本発明は、ダム湖の堰堤等の取水口の上流側周囲をフェンス状に覆う可撓性の遮水膜が設けられ、遮水膜の下端部は水底に着地され、遮水膜の上端部は、水面に浮上する上部フロートに連結部材を介して連結されて、上部フロートと遮水膜の上端部との間に形成された上部取水口から表層水を取水するようにしたフェンス式取水設備において、前記遮水膜の下端部に、この下端部を水底に着地させるための着地用錘が取付けられるとともに、遮水膜の下端部と上端部との間に、中間フロートが設けられて、この中間フロートにエアーを供給した時に、中間フロートの浮力で前記着地用錘とともに遮水膜の下端部を持ち上げて、この下端部と水底との間に形成される下部取水口から下層水を取水するようにしたことを特徴とするフェンス式取水設備を提供するものである。

請求項２のように、前記中間フロートは、着地用錘を水底に着地させた状態で、着地用錘と中間フロートとの間の遮水膜を略垂直状に張るための水没フロートと、エアーを供給した時の浮力で前記着地用錘とともに遮水膜の下端部を持ち上げるための浮沈フロートとで成る構成とすることが好ましい。

請求項３のように、前記水没フロートは、アンカー部材で水底に固定されて、このアンカー部材は、浮沈フロートで着地用錘とともに遮水膜の下端部が持ち上げられた時に、前記下部取水口を保持する長さに設定されていることが好ましい。

請求項４のように、前記アンカー部材の上流側部分と前記着地用錘とは、振れ防止部材で連結されていることが好ましい。

請求項５のように、前記中間フロートより上側の遮水膜上部は、中間フロートの下流側に位置されて、この遮水膜上部に、略垂直下向きのテンションを付与するためのテンション用錘が設けられているとともに、遮水膜の上端部に、この上端部を略水平状に張るための取水口フロートが設けられていることが好ましい。

請求項６のように、前記テンション用錘は、鉄や鉛等の高比重材料をゴム材で包んで成るゴムブロックで形成されていることが好ましい。

請求項７のように、前記テンション用錘は、遮水膜の横方向に所定の間隔を隔てて貼付け固定していることが好ましい。

本発明によれば、遮水膜の下端部を着地用錘で水底に着地させることで、常時は、上部フロートと遮水膜の上端部との間の上部取水口から表層水のみを取水することができる。一方、表層水と下層水を同時に取水するときは、中間フロートにエアーを供給すれば、中間フロートの浮力で着地用錘とともに遮水膜の下端部が持ち上げられて、水底との間に下部取水口が形成されるので、この下部取水口から下層水を取水できるようになる。このように、遮水膜に中間フロートを追加するだけで良いので、設備コストが安価であるとともに、中間フロートのエアーを供給制御するだけで良いので、操作が簡単に行える。

請求項２によれば、中間フロートを２重または２個の水没フロートと浮沈フロートとで構成することができ、水没フロートが既設されていれば、着地用錘と浮沈フロートとエアー給排設備とを追加するだけで良くなる。

請求項３によれば、水没フロートをアンカー部材で水底に固定することで、浮沈フロートで着地用錘とともに遮水膜の下端部を持ち上げた時に、下部取水口の高さが正確に保持されるようになる。

請求項４によれば、遮水膜の下端部の着地用錘をアンカー部材の上流側部分と振れ防止部材で連結することで、下部取水口からの下層水の取水時に、遮水膜の下部側が水流によって振れ動くのが抑制されるようになる。

請求項５によれば、中間フロートより上側の遮水膜上部にテンション用錘を設けることで、遮水膜上部に略垂直下向きのテンションが付与されるから、水流による下流方向への変形が防止されて遮水膜上部の形状が安定するので、取水水位が規則的となって上部取水口からの取水がスムーズに行えるようになる。また、テンション用錘は、水位の変動で下降する遮水膜上部を、中間フロートの下流側に折り畳むようにガイドしながらスムーズに下降させるようになる。加えて、遮水膜の上端部に、この上端部を略水平状に張るための取水口フロートを設けることで、上端部が蛇行しにくくなるので、取水水位が規則的となって上部取水口からの取水がスムーズに行えるようになる。

請求項６によれば、テンション用錘が鉄や鉛等の高比重材料をゴム材で包んで成るゴムブロックであるから、遮水膜が触れても損傷が防止できるようになる。

請求項７によれば、各テンション用錘を遮水膜の横方向に間隔を隔てて貼付け固定しているから、テンション用錘がフレキシブルになって、遮水膜上部の変形に追随できるようになるとともに、遮水膜に貼付け固定であるので、適宜に増減も可能になる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図６に示すように、ダム湖１の堰堤２は、堰頂３と水底４との間が傾斜状態であり、この傾斜した堰堤２の下部に取水口５が設けられ、この取水口５の上流側周囲を平面視で略Ｕ字形でフェンス状に覆う可撓性（ゴム引布製）の遮水膜１０が設けられている。

概略であるが、遮水膜１０の下流側の幅Ｗ１は約１００ｍ、上流側の幅Ｗ２は約５０ｍ、下流側と上流側の奥行きＬは約１２０ｍ、上流側の高さＨは約８０ｍである。これらは、本実施形態における遮水膜１０の広さを理解するための参考値である。なお、図６では、堰堤２の取水口５の位置を明らかにするため、遮水膜１０をクロスハッチングで網目状に描いているが、実際は網目状では無く、完全な遮水用の膜である。

図３（ａ）（ｂ）にも示すように、遮水膜１０の下端部１０ａは水底４に着地され、遮水膜１０の上端部１０ｂは、水面に浮上する上部フロート１１に多数本のフロートロープ（連結部材）１２を介して連結されて、上部フロート１１と遮水膜１０の上端部１０ｂとの間に形成された上部取水口１３から表層水ａを取水するようになっている。

具体的には、図２および図４に示すように、上部フロート１１は、上下のフロートロープ１４ａ，１４ｂの間に繭玉状のフロート単体１１ａが長さ方向に一連に並べられ、上下のフロートロープ１４ａ，１４ｂに一体的に連結されて構成されている。上下のフロートロープ１４ａ，１４ｂの両端部１４ｃは、図６のように、堰堤２の上部に係留されている。

また、遮水膜１０の上流側は、複数のアンカーロープ１５ａとアンカー１５ｂとで水底４に係留されている。

上部フロート１１の下フロートロープ１４ｂには、長さ方向に所定の間隔でフロートロープ１２の上端が係止され、このフロートロープ１２の下端が遮水膜１０の上端部１０ｂに係止されることで、上部フロート１１と遮水膜１０の上端部１０ｂとの間に、フロートロープ１２の長さに相当する上部取水口１３が形成されるようになる。

図３（ａ）（ｂ）のように、遮水膜１０の下端部１０ａに、この下端部１０ａを水底４に着地させるためのチェーン状の着地用錘１６が一連に取付けられている。

この着地用錘１６の重力と上部フロート１１の浮力との関係は、洪水時等に水位が異常に上昇した時は、着地用錘１６の重力が上部フロート１１の浮力に打ち勝って、上部フロート１１が水没されるように設定されている。

また、遮水膜１０の上端部１０ｂには、フロート単体２５ａが長さ方向に一連に並べられ、上端部１０ｂに一体的に連結されることで、上端部１０ｂを略水平状に張るための取水口フロート２５が取付けられている。

遮水膜１０の下端部１０ａと上端部１０ｂとの間には、中間フロート１７が取付けられている。この中間フロート１７は、図３（ａ）のように、着地用錘１６を水底４に着地させた状態で、着地用錘１６と中間フロート１７との間の遮水膜（固定膜）１０を略垂直状に張るための浮力を有する水没フロート１７Ａと、図１のように、エアーを供給した時の浮力で着地用錘１６とともに遮水膜１０の下端部１０ａを持ち上げるための浮沈フロート１７Ｂとで構成されている。本例では、中間フロート１７を２個の水没フロート１７Ａと浮沈フロート１７Ｂとで構成したが、内側の水没フロート１７Ａの外側に浮沈フロート１７Ｂを嵌め込んだ２重構成とすることもできる。

水没フロート１７Ａは、図４のように、遮水膜１０に固定された補強部材１８に繭玉状のフロート単体１７ａが長さ方向に一連に並べられ、一体的に連結されて構成されている。

また、浮沈フロート１７Ｂは、水没フロート１７Ａの上部に連結され、両端が閉塞された長いチューブ体であって、具体的に図示しないが、堰堤２の堰頂３等に設置されたエアー給排設備（ポンプ室等）のエアー給排管が接続されて、エアーの給排制御がされるようになっている。

浮沈フロート１７Ｂにエアーが供給されていない時は、図３（ａ）（ｂ）のように、浮沈フロート１７Ｂは萎んで浮力が無くなり、着地用錘１６が水底４に着地された状態で、水没フロート１７Ａの浮力により、着地用錘１６と中間フロート１７との間の遮水膜１０が略垂直状に張られるようになる。

そして、浮沈フロート１７Ｂにエアーが供給された時は、図１のように、浮沈フロート１７Ｂの浮力で着地用錘１６とともに遮水膜１０の下端部１０ａが持ち上げられて、この下端部１０ａと水底４との間に、下層水ｂを取水するための下部取水口１９が形成されるようになる。

水没フロート１７Ａは、上流側と下流側のアンカー２０とアンカーロープ２１とで水底４に係留されている。このアンカーロープ２１は、図１のように、浮沈フロート１７Ｂで着地用錘１６とともに遮水膜１０の下端部１０ａが持ち上げられた時に、下部取水口１９を保持する長さに設定されている。

前記実施形態では、遮水膜１０の補強部材１８に水没フロート１７Ａを連結し、この水没フロート１７Ａの上部に浮沈フロート１７Ｂを連結したが、図７のように、遮水膜１０の補強部材１８に浮沈フロート１７Ｂを連結し、この浮沈フロート１７Ｂの上部に水没フロート１７Ａを連結することもできる。このようにすれば、浮沈フロート１７Ｂが萎んで浮力が無い時に（図７の実線の状態）、萎んだ浮沈フロート１７Ｂが水没フロート１７Ａで引っ張り上げられた状態で保持されるようになるから〔図３（ａ）を対比参照〕、萎んだ浮沈フロート１７Ｂが水流によって振れ動くのが抑制されるようになる。

中間フロート１７より上側の遮水膜１０の上部は、中間フロート１７の下流側に位置されて、この遮水膜１０の上部に、略垂直下向きのテンションを付与するためのテンション用錘２６が貼付け固定されている。

このテンション用錘２６は、鉄や鉛等の高比重材料をゴム材で包んで成るゴムブロックで形成されていて、遮水膜１０の横方向に所定の間隔を隔てて複数個が貼付け固定されている。

前記のようにフェンス式取水設備を構成すれば、図３（ａ）のように、遮水膜１０の下端部１０ａを着地用錘１６で水底４に着地させることで、常時は、上部フロート１１と遮水膜１０の上端部１０ｂとの間の上部取水口１３から表層水ａのみを取水することができる。図３（ａ）は満水位ＨＷＬの場合であり、図３（ｂ）のように低水位ＬＷＬとなっても、同様に、上部取水口１３から表層水ａのみを取水することができる。

一方、大雨等で濁水がダム湖に流入して、表層水ａととともに下層水（濁水）ｂも同時に取水して放流するときは、中間フロート１７の浮沈フロート１７Ｂにエアーを供給すれば、図１のように、浮沈フロート１７Ｂの浮力で着地用錘１６とともに遮水膜１０の下端部１０ａが持ち上げられて、水底４との間に下部取水口１９が形成されるので、この下部取水口１９から下層水ｂを取水できるようになる。

この結果、上流の水質と近い水質の水を下流に放流することで、河川の連続性を確保し、下流の環境維持に貢献することができる。

また、中間フロート１７を２重または２個の水没フロート１７Ａと浮沈フロート１７Ｂとで構成することができ、遮水膜１０に水没フロート１７Ａが既設されていれば、着地用錘１６と浮沈フロート１７Ｂとエアー給排設備とを追加するだけで良いので、設備コストが安価であるとともに、浮沈フロート１７Ｂのエアーを供給制御するだけで良いので、操作が簡単に行える。

さらに、水没フロート１７Ａをアンカーロープ２１で水底４に固定することで、浮沈フロート１７Ｂで着地用錘１６とともに遮水膜１０の下端部１０ａを持ち上げた時に、下部取水口１９の高さが正確に保持されるようになる。

図５（ａ）に示すように、上流側部分のアンカーロープ２１の長さ方向の略中間部と着地用錘１６とを振れ防止ロープ（振れ防止部材）２２で連結することが好ましい。または、図５（ｂ）に示すように、上流側部分のアンカー２０と着地用錘１６とを振れ防止ロープ（振れ防止部材）２２で連結することが好ましい。

このように、遮水膜１０の下端部１０ａの着地用錘１６をアンカー部材であるアンカーロープ２１またはアンカー２０の上流側部分と振れ防止ロープ２２で連結することで、下部取水口１９からの下層水ｂの取水時に、遮水膜１０の下部側が水流によって振れ動くのが抑制されるようになる。特に、図５（ａ）のように、振れ防止ロープ２２を水底４から遠ざけていると、遮水膜１０の下端部１０ａを着地用錘１６で水底４に着地させている時に、遮水膜１０の上流側に堆積した土砂に振れ防止ロープ２２が埋まるおそれが少なくなるので有利である。

一方、中間フロート１７より上側の遮水膜１０の上部にテンション用錘２６を設けることで、遮水膜１０の上部に略垂直下向きのテンションが付与されるから、水流による下流方向への変形が防止されて遮水膜１０の上部の形状が安定するので、取水水位が規則的となって上部取水口１３からの取水がスムーズに行えるようになる。

また、テンション用錘２６は、水位の変動で下降する遮水膜１０の上部を、中間フロート１７の下流側に折り畳むようにガイドしながらスムーズに下降させるようになる〔図３（ａ）→（ｂ）参照〕。

加えて、フロートロープ１２の間の遮水膜１０の上端部１０ｂに、この上端部１０ｂを略水平状に張るための取水口フロート２５を設けることで、上端部１０ｂが蛇行しにくくなるので、取水水位が規則的となって上部取水口１３からの取水がスムーズに行えるようになる。

また、テンション用錘２６が鉄や鉛等の高比重材料をゴム材で包んで成るゴムブロックであるから、遮水膜１０が触れても損傷が防止できるようになる。

さらに、ゴムブロックである各テンション用錘２６を遮水膜１０の横方向に間隔を隔てて貼付け固定しているから、テンション用錘２６がフレキシブルになって、遮水膜１０の上部の変形に追随できるようになるとともに、ゴム引布製の遮水膜１０にゴム系接続剤で貼付け固定であるので、適宜に増減も可能になる。

前記実施形態では、下部取水口１９から下層水（濁水）を取水することを前提としたが、遮水膜１０の上流側に堆積した土砂を下流側に流し去るために、一時的に下部取水口１９を形成するフラッシング設備として、または取水量制御設備としても利用することもできる。

また、前記実施形態は、ダム湖１のフェンス式取水設備であったが、汽水河川または水域において、塩分の遡上を防止するフェンス式取水設備としても利用することができる。

本発明の実施形態に係るフェンス式取水設備であり、上部取水口と下部取水口を形成した側面断面図である。 図１のフェンス式取水設備の要部正面図である。 図１の上部取水口のみを形成したフェンス式取水設備であり、（ａ）は満水位の側面断面図、（ｂ）は低水位の側面断面図である。 図１のフェンス式取水設備の要部斜視図である。 （ａ）（ｂ）は、それぞれ振れ防止ロープを設けた図１の変形例の側面断面図である。 本発明の実施形態に係るフェンス式取水設備の全体斜視図である。 図１の上部取水口のみを形成したフェンス式取水設備の変形例の側面断面図である。

符号の説明

１ ダム湖
２ 堰堤
４ 水底
５ 取水口
１０ 遮水膜
１０ａ 下端部
１０ｂ 上端部
１１ 上部フロート
１２ フロートロープ（連結部材）
１３ 上部取水口
１６ 着地用錘
１７ 中間フロート
１７Ａ 水没フロート
１７Ｂ 浮沈フロート
１９ 下部取水口
２０ アンカー（アンカー部材）
２１ アンカーロープ（アンカー部材）
２２ 振れ防止ロープ（振れ防止部材）
２５ 取水口フロート
２６ テンション用錘
ａ 表層水
ｂ 下層水

Claims (7)

1. ダム湖の堰堤等の取水口の上流側周囲をフェンス状に覆う可撓性の遮水膜が設けられ、遮水膜の下端部は水底に着地され、遮水膜の上端部は、水面に浮上する上部フロートに連結部材を介して連結されて、上部フロートと遮水膜の上端部との間に形成された上部取水口から表層水を取水するようにしたフェンス式取水設備において、
   前記遮水膜の下端部に、この下端部を水底に着地させるための着地用錘が取付けられるとともに、遮水膜の下端部と上端部との間に、中間フロートが設けられて、この中間フロートにエアーを供給した時に、中間フロートの浮力で前記着地用錘とともに遮水膜の下端部を持ち上げて、この下端部と水底との間に形成される下部取水口から下層水を取水するようにしたことを特徴とするフェンス式取水設備。
2. 前記中間フロートは、着地用錘を水底に着地させた状態で、着地用錘と中間フロートとの間の遮水膜を略垂直状に張るための水没フロートと、エアーを供給した時の浮力で前記着地用錘とともに遮水膜の下端部を持ち上げるための浮沈フロートとで成ることを特徴とする請求項１に記載のフェンス式取水設備。
3. 前記水没フロートは、アンカー部材で水底に固定されて、このアンカー部材は、浮沈フロートで着地用錘とともに遮水膜の下端部が持ち上げられた時に、前記下部取水口を保持する長さに設定されていることを特徴とする請求項２に記載のフェンス式取水設備。
4. 前記アンカー部材の上流側部分と前記着地用錘とは、振れ防止部材で連結されていることを特徴とする請求項３に記載のフェンス式取水設備。
5. 前記中間フロートより上側の遮水膜上部は、中間フロートの下流側に位置されて、この遮水膜上部に、略垂直下向きのテンションを付与するためのテンション用錘が設けられているとともに、遮水膜の上端部に、この上端部を略水平状に張るための取水口フロートが設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のフェンス式取水設備。
6. 前記テンション用錘は、鉄や鉛等の高比重材料をゴム材で包んで成るゴムブロックで形成されていることを特徴とする請求項５に記載のフェンス式取水設備。
7. 前記テンション用錘は、遮水膜の横方向に所定の間隔を隔てて貼付け固定していることを特徴とする請求項５または６に記載のフェンス式取水設備。

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