JP2009068292A - Zigzag-arranged bar screen for river intake works - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、河川から取水するためのバースクリーンに関し、特に、石礫による流下石礫による目詰まりが起こり難く、安定した取水を可能にすると共に流下石に対して十分な強度を有し、且つ従来の鋼管バースクリーンに比べて軽量で、施工、維持管理が容易であり、工事費及び維持管理費の軽減を図ることもできるバースクリーンに関する。 The present invention relates to a bar screen for taking water from a river, and in particular, clogging due to falling stone gravel due to stone gravel hardly occurs, enables stable water intake and has sufficient strength against falling stone, and The present invention relates to a bar screen that is lighter than conventional steel pipe bar screens, is easy to construct and maintain, and can reduce construction costs and maintenance costs.
従来の鋼管を平行に取り付けた直線配列バースクリーンは、隙間幅よりも大きめの流下石礫が流勢によって隙間に嵌入し易く、これがバースクリーンの目詰まりの原因になっている。しかしながら、渓流河川の堰堤等に取り付けられるバースクリーンには、このような目詰まりが起こり難い安定した計画取水が望まれる。
また、バーに鋼管を使用する場合には、増水時の流下巨石に対する強度の観点から鋼棒よりも太くする必要がある。このように単位幅当り取水量が小さくなる鋼管バースクリーンを使用した場合には、計画取水量を確保するために取水所要鋼管長を長くする必要があるので、強度上更に管径を大きくする事が必要となり、それに合わせたバースクリーン取付斜面段落高さも高くならざるを得ないという欠点があった。
従来、海水中に存在するゴミ等による目詰まりを防止するため、流れ方向に対して延びているフラットバーを千鳥格子状に配置するバースクリーン（特許文献１）が知られているが、この発明は、河川において流下する石礫による目詰まり防止を目的とするものではなく、石礫による目詰まりに関する記載はもとより、それを示唆する記載もない。
なお、本明細書（特許請求の範囲を含む）におけるバーとは、鋼管及び鋼棒のいずれをも含む概念である。
Moreover, when using a steel pipe for a bar, it is necessary to make it thicker than a steel rod from a viewpoint of the strength with respect to the falling boulder at the time of water increase. When steel pipe bar screens with a small water intake per unit width are used in this way, it is necessary to lengthen the required steel pipe length in order to secure the planned water intake. However, there was a drawback that the height of the bar screen mounting slope was inevitably high.
Conventionally, a bar screen (Patent Document 1) is known in which flat bars extending in the flow direction are arranged in a staggered pattern in order to prevent clogging due to dust or the like present in seawater. The invention is not intended to prevent clogging due to stones flowing down in rivers, and there is no description suggesting it as well as a description regarding clogging due to stones.
In addition, the bar in this specification (including a claim) is a concept including both a steel pipe and a steel bar.
本発明者は上記の欠点を解決するために鋭意検討した結果、該バースクリーンの隣接するバーの隙間幅が末広がりとなるように該バーの下部を千鳥配列とした場合には、流下石礫による目詰まりを防止する事ができることを見いだし、本発明に到達した。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned drawbacks, the present inventor has found that when the lower part of the bar is staggered so that the gap width between adjacent bars of the bar screen is widened, it is caused by falling stone gravel. It has been found that clogging can be prevented, and the present invention has been achieved.
従って本発明の第一の目的は、流下石礫による目詰まりが起こり難いバースクリーンを提供することにある。
本発明の第二の目的は、従来の鋼管バースクリーンに比べて単位幅あたりの取水量が大きく、バースクリーン取付斜面段落高さの低い渓流にも対応できるだけでなく、施工及び維持管理を容易にし、工事費並びに維持管理費を軽減する事のできるバースクリーンを提供する事にある。
Accordingly, a first object of the present invention is to provide a bar screen that is less likely to be clogged by falling gravel.
The second object of the present invention is that not only can the water intake per unit width be larger than that of a conventional steel pipe bar screen, but it can cope with mountain streams with a low height of the slope of the bar screen mounting slope, it also facilitates construction and maintenance. It is to provide a bar screen that can reduce construction costs and maintenance costs.
本発明の上記の諸目的は、河川から取水するためのバースクリーンにおいて、該バースクリーンが、上部角形鋼管、下部角形鋼管、前記各鋼管の両端部近傍でこれらと結合して型枠を形成する二本の型枠バー、及び前記枠内に挿入される着脱可能なバーからなると共に、隣接するバーの隙間幅が末広がりとなるように該バーの下部角形鋼管の挿入孔を千鳥配列とした事を特徴とする、河川取水工千鳥配列バースクリーンによって達成された。 The above-mentioned objects of the present invention are a bar screen for taking water from a river, and the bar screen is combined with an upper square steel pipe, a lower square steel pipe, and both ends of each steel pipe to form a formwork. It consists of two mold bars and a detachable bar inserted into the frame, and the insertion holes of the lower rectangular steel pipes of the bars are staggered so that the gap width between adjacent bars widens. Achieved by the river intake staggered bar screen characterized by
この場合、前記型枠バーを上下の角形鋼管とそれぞれ溶接しても良いが、溶接の代わりにピン止めする事が、搬送が容易な組み立て式バースクリーンとする観点から好ましい。
また、前記型枠下部角形鋼管上面には、各バーがバースクリーン取付設置角度に準じた角度で遊嵌されるように楕円形等の適宜の形状のバー挿入孔を千鳥配列に設ける事ができる他、各バーがほぼ直角に遊嵌されるように円形等の適宜の形状のバー挿入孔を千鳥配列に設ける事も可能である。
特に、バーとして、直径が小さい丸鋼棒を使用し、単位幅当りの取水量を大きくする事が好ましい。
In this case, the formwork bar may be welded to the upper and lower rectangular steel pipes, but pinning instead of welding is preferable from the viewpoint of an assembled bar screen that can be easily transported.
Further, on the upper surface of the lower square steel pipe of the formwork, bar insertion holes of an appropriate shape such as an ellipse can be provided in a staggered arrangement so that each bar is loosely fitted at an angle according to the bar screen mounting installation angle In addition, it is also possible to provide bar insertion holes of an appropriate shape such as a circle in a staggered arrangement so that each bar is loosely fitted at a substantially right angle.
In particular, it is preferable to use a round steel bar having a small diameter as the bar and increase the water intake per unit width.
本発明の千鳥配列バースクリーンは、互いに隣接するバーの隙間幅が上端から下端に向かって拡大するので、従来、流勢によって隙間に嵌入していた流下石礫は、隙間幅の拡大方向に沿って滑り落ちるため、バースクリーンの目詰まりを防止することができ、これによって維持管理費を軽減することができる。
また、本発明のバースクリーンは施工現場で容易に組み立てる事ができるので、搬送が極めて容易である。更に、バースクリーンの重量は鋼管バースクリーンに比べて３０〜４０％軽くなり、施工、維持管理も容易になるので、バースクリーン方式河川取水工の建設費を軽減する事ができる。
In the staggered array bar screen of the present invention, the gap width of the bars adjacent to each other increases from the upper end toward the lower end, so that the falling stone gravel conventionally inserted into the gap by the flow force is along the direction of increasing the gap width. Therefore, the clogging of the bar screen can be prevented, and the maintenance cost can be reduced.
Further, since the bar screen of the present invention can be easily assembled at the construction site, it is very easy to convey. Furthermore, the weight of the bar screen is 30 to 40% lighter than that of the steel pipe bar screen, and the construction and maintenance can be facilitated. Therefore, the construction cost of the bar screen type river intake can be reduced.
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。図１、図２は本発明の単位バースクリーンの一例である。この単位バースクリーンは横方向に連結され、河川に設置される。
図１中央部は、バースクリーン取付斜面に設置された本発明の千鳥配列バースクリーンの平面図である。図１上部及び下部は、上部角形鋼管下面及び下部角形鋼管上面のバー挿入面を図示したものである。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated based on an Example, this invention is not limited by this. 1 and 2 are examples of the unit bar screen of the present invention. This unit bar screen is connected in the horizontal direction and installed in the river.
1 is a plan view of a staggered bar screen of the present invention installed on a bar screen mounting slope. The upper part and the lower part of FIG. 1 illustrate the bar insertion surfaces on the lower surface of the upper rectangular steel pipe and the upper surface of the lower rectangular steel pipe.
図１中の符号１、２は、それぞれ上部角形鋼管及び下部角形鋼管であり、符号３は前記上下の角形鋼管と共に型枠を形成する型枠バーである。この型枠バーは、工場や現場で上下の角形鋼管とそれぞれ溶接によって取り付けでも良いが、本発明のバースクリーンの運搬を容易にする上から、型枠バーを、例えば、ピン止め等の公知の固定手段を用いて着脱自在とし、現場で組み立て可能とすることが好ましい。 Reference numerals 1 and 2 in FIG. 1 denote an upper square steel pipe and a lower square steel pipe, respectively, and reference numeral 3 denotes a formwork bar that forms a formwork together with the upper and lower square steel pipes. This formwork bar may be attached to the upper and lower rectangular steel pipes by welding at the factory or in the field, but from the viewpoint of facilitating the transportation of the bar screen of the present invention, the formwork bar is known, for example, by pinning. It is preferable that the fixing means is detachable and can be assembled on site.
符号４は着脱可能バーを示す。該バーを設置するために、上部角形鋼管には、その上部に下部角形鋼管の深さ以上の遊びを持たせる事が必要である。本発明のバースクリーン型枠は、河川取水工段落斜面に設置され、着脱可能バーが挿入されることによって千鳥配列バースクリーンが完成する。符号５は型枠取付用ボルト孔で、型枠を堰堤に設置・固定する際に利用する。符号６は型枠連結用フランジを示し、単位バースクリーンを連結・固定する際に利用する。符号７、８はそれぞれ、円形挿入孔及び楕円形挿入孔を示す。
単位型枠角形鋼管長（Ｌｍ）は、丸鋼棒直径をφ、丸鋼棒上端隙間幅をａとしたときに、Ｌ＝ｎ（φ＋ａ）で表される。
Reference numeral 4 denotes a detachable bar. In order to install the bar, it is necessary for the upper square steel pipe to have a play at the upper part that is more than the depth of the lower square steel pipe. The bar screen mold according to the present invention is installed on the river intake section slope, and the removable bar is inserted to complete the staggered bar screen. Reference numeral 5 denotes a bolt hole for mounting the mold, which is used when the mold is installed and fixed to the dam. Reference numeral 6 denotes a flange for connecting the formwork, which is used when connecting and fixing the unit bar screen. Reference numerals 7 and 8 denote a circular insertion hole and an elliptical insertion hole, respectively.
The unit form square steel pipe length (Lm) is represented by L = n (φ + a) where the round steel bar diameter is φ and the round steel bar upper end gap width is a.
本実施例における型枠上部角形鋼管下面には、丸鋼棒がほぼ直角に遊嵌されるように円形バー挿入孔が直線配列され、当該型枠下部角形鋼管上面には、丸鋼棒がバースクリーン取付設置角度に準じた角度（θ１、θ１’）で遊嵌されるように、楕円形バー挿入孔が千鳥配列される。これにより、型枠バーを含む全てのバー下端が千鳥配列される。但し、ここで、バーは丸鋼棒に限定されるものではなく、長方形等の適宜の形態であっても良い。 In this embodiment, circular bar insertion holes are linearly arranged on the lower surface of the upper square steel pipe of the mold so that the round steel bars are loosely fitted at a substantially right angle. The elliptical bar insertion holes are staggered so as to be loosely fitted at angles (θ 1 , θ 1 ′) according to the screen mounting installation angle. Thereby, all the bar lower ends including a formwork bar are arranged in a staggered manner. However, the bar is not limited to the round steel bar, and may be in an appropriate shape such as a rectangle.
本発明の実施に際しては、バースクリーン組立て用型枠に、上部角形鋼管及び下部角形鋼管に着脱可能バーを挿入する。ここで、挿入孔には着脱可能バーの挿入を容易にさせる程度の遊びがあることが好ましい。着脱可能バー上端は上部角形鋼管の円形挿入孔の下部に接するように、着脱可能バー下端は下部角形鋼管の楕円形挿入孔又は円形挿入孔の下部に接するように設置させるので、隣接するバーの隙間幅は算定通りに保たれる。 In carrying out the present invention, a detachable bar is inserted into the upper square steel pipe and the lower square steel pipe into the bar screen assembly form. Here, it is preferable that the insertion hole has play enough to facilitate insertion of the removable bar. The top of the removable bar is installed so that it touches the bottom of the circular insertion hole of the upper square steel pipe, and the bottom of the removable bar is installed so as to touch the elliptical insertion hole of the lower rectangular steel pipe or the bottom of the circular insertion hole. The gap width is kept as calculated.
本発明におけるバースクリーンを形成するバーは、従来の鋼管に替えて丸鋼棒を使用することが好ましい。強度の観点から丸鋼管より直径を小さくする事のできる丸鋼棒を使用することにより、バースクリーンの開度を大きくし、単位幅あたりの取水量を大きくする事ができる。これによって、バースクリーン取付斜面段落高さを低く設定しても計画取水量を達成することができるので、取水箇所の選択肢を大幅に増加させることができるという利点が生じる。 The bar forming the bar screen in the present invention preferably uses a round steel bar instead of a conventional steel pipe. By using a round steel bar whose diameter can be made smaller than that of a round steel pipe from the viewpoint of strength, the opening of the bar screen can be increased and the water intake per unit width can be increased. As a result, the planned water intake can be achieved even when the height of the bar screen mounting slope is set low, so that there is an advantage that the options for water intake can be greatly increased.
本発明の千鳥配列バースクリーンの開度（バースクリーン全隙間面積／バースクリーン全面積）は、バーとして直径の小さい丸鋼棒を使用した場合には、バースクリーン全隙間面積が増大するため、バーとして鋼管を使用したバースクリーンの２倍以上とする事も可能となる。この事から、丸鋼棒長は鋼管長の１／２以下にする事が可能となり、結果として、前記した如く、バースクリーン取付斜面段落高さを従来より格段に低いものにする事ができる。
千鳥配列バースクリーン型枠の寸法等は、河川取水工の規模、設計条件によって決める。バースクリーン型枠は人力で運搬・据え付け可能な重量になるように組み立て式とし、寸法等を決定すると施工が容易になり、特に重機の導入が困難な山間渓流部の施工に対して有利になる。
The opening degree of the staggered bar screen of the present invention (bar screen total gap area / bar screen total area) is such that when a round steel bar having a small diameter is used as the bar, the bar screen total gap area increases. As a result, it is possible to make it more than twice that of a bar screen using a steel pipe. Therefore, the length of the round bar can be reduced to 1/2 or less of the length of the steel pipe. As a result, as described above, the height of the bar screen mounting slope can be made much lower than before.
The dimensions of the staggered bar screen formwork are determined by the scale of the river intake and the design conditions. The bar screen formwork is assembled so that it can be transported and installed by human power, and if the dimensions are determined, the construction becomes easy, which is especially advantageous for construction in mountainous mountainous areas where it is difficult to introduce heavy machinery. .
本発明の千鳥配列バースクリーンを連結して使用する場合には、連結単位となる単位バースクリーンのバーの総数は偶数本である事が望ましい。このようにする事によって、バースクリーン連結部においてもバーを千鳥配列状に保つことができるからである。
上部角形鋼管と下部角形鋼管は必ずしも同寸法の鋼管を使用する必要はなく、上部角形鋼管が丸鋼棒を装着しやすいようにその挿入方向に長い奥行きを持っている限り、本発明を実施する事ができる。本実施例では、上部角形鋼管及び下部角形鋼管に同寸法のものを使用しているが、このようにした場合には製造コストを下げる事ができるので好ましい。
When the zigzag array bar screens of the present invention are connected and used, it is desirable that the total number of bars of the unit bar screen as a connection unit is an even number. This is because the bars can be kept in a staggered arrangement at the bar screen connecting portion.
The upper square steel pipe and the lower square steel pipe do not necessarily need to use the same size steel pipe, and the present invention is implemented as long as the upper square steel pipe has a long depth in the insertion direction so that a round steel rod can be easily attached. I can do things. In the present embodiment, the upper rectangular steel pipe and the lower rectangular steel pipe having the same size are used, but this is preferable because the manufacturing cost can be reduced.
図２は千鳥配列丸鋼棒バースクリーンの側面概念図である。
符号９は堰堤部、符号１０は水クッション水平低床面を示す。実線、破線と水クッション水平底床面との角度によって表される、丸鋼棒の取付設置角度をそれぞれθ１、θ１’とする。その設置角度の差は、下部角形鋼管上面の丸鋼棒挿入孔が千鳥配列になっていることから生じる。本実施例では水クッション水平底床面に対して５０〜６０度の勾配で、丸鋼棒を下部角形鋼管上面に挿入するため、挿入孔は図１で示すように楕円形を形成する（楕円でなく長方形や逆台形等であってもよい）。
FIG. 2 is a conceptual side view of a staggered round steel bar bar screen.
Reference numeral 9 denotes a dam portion, and reference numeral 10 denotes a water cushion horizontal low floor surface. The mounting and installation angles of the round steel bar represented by the angle between the solid line and the broken line and the water cushion horizontal bottom floor surface are θ 1 and θ 1 ′, respectively. The difference in the installation angle arises from the fact that the round steel rod insertion holes on the upper surface of the lower square steel pipe are in a staggered arrangement. In this embodiment, since the round steel bar is inserted into the upper surface of the lower square steel pipe with a gradient of 50 to 60 degrees with respect to the horizontal bottom floor surface of the water cushion, the insertion hole forms an ellipse as shown in FIG. It may also be a rectangle or inverted trapezoid).
図３は上部角形鋼管及び下部角形鋼管の断面図である。長辺はＡ０ｍｍ、短辺はＢ０ｍｍ、厚さはｔｍｍ、長さはＬｍとなる。これらの寸法は適宜設計して決定される。 FIG. 3 is a cross-sectional view of the upper rectangular steel pipe and the lower rectangular steel pipe. The long side is A 0 mm, the short side is B 0 mm, the thickness is tmm, and the length is Lm. These dimensions are determined by designing as appropriate.
本発明において、丸鋼棒バースクリーンの隙間から流入するバースクリーン取付斜面の流下水は、図６に示すように放物線を描きながら落下して流入する。この放物線がバースクリーン裏面と交わる点ＣからＢまでの丸鋼棒区間は、バースクリーン裏面が開放状態であっても、閉塞状態であっても、取水量は変わらない取水有効区間になる。本発明の実施に際しては、計画取水工設計条件によっては、取水所要丸鋼棒が長くなるので、流下巨石に対する応力強度が不足する事のないように、応力強度区間長であるｌ１ｍを算定し、応力強度区間長丸鋼棒部が流下巨石に対して十分な強度を有するように設計する。 In the present invention, the falling water of the bar screen mounting slope flowing from the gap between the round steel bar bar screens falls and flows in while drawing a parabola as shown in FIG. The round steel bar section from point C to B where the parabola intersects the back surface of the bar screen is an effective water intake section where the amount of water intake does not change regardless of whether the back surface of the bar screen is open or closed. When implementing the present invention, depending on the planned intake design conditions, the required round steel bar becomes longer, so that the stress intensity section length l 1 m is calculated so that the stress intensity against the falling boulder is not insufficient. However, the stress strength section long round steel bar portion is designed to have sufficient strength against the falling boulder.
バースクリーン取付設置角度をθ１、応力強度区間長をｌ１ｍとする丸鋼棒に最大曲げモーメントが発生する流下巨石（球体と仮定）の直径（Ｄｍ）は、
Ｄ＝１．６ｔａｎθ×ｌ１ｍ，θ＝（１８０−θ１）／２
によって求めることができる。このとき、流下巨石と丸鋼棒との接点をＥとすると、図６に示すように、ＡＥ＝Ｄ／２×ｃｏｔθｍとなる。
従って、最大曲げモーメントが発生する流下巨石との接点Ｅにおいて、流下巨石に対して十分な強度を有するように該丸鋼棒を設計する。
The diameter (Dm) of a falling boulder (assumed to be a sphere) that generates the maximum bending moment in a round steel bar with a bar screen mounting angle of θ 1 and a stress intensity interval length of 1 m is
D = 1.6 tan θ × l 1 m, θ = (180−θ 1 ) / 2
Can be obtained. At this time, when the contact point between the falling boulder and the round steel bar is E, as shown in FIG. 6, AE = D / 2 × cot θm.
Therefore, the round steel bar is designed to have sufficient strength against the falling boulder at the contact point E with the falling boulder where the maximum bending moment is generated.
図４、図５は本発明の他の実施例を示す図である。
基本設計及び各種符号は図１、図２と同様である。相違点は、図３にてバースクリーン型枠下部角形鋼管上面に挿入する挿入孔を、丸鋼棒が前記上面にほぼ直交するような円形挿入孔とする点にある。
4 and 5 are diagrams showing another embodiment of the present invention.
The basic design and various symbols are the same as those in FIGS. The difference is that the insertion hole that is inserted into the upper surface of the bar screen form lower square steel pipe in FIG. 3 is a circular insertion hole in which the round steel bar is substantially orthogonal to the upper surface.
従って、図５の側面図においては、丸鋼棒とほぼ直交するように水クッション水平底床面をそれに合わせて切り落としている。この場合、下部角形鋼管上面は、水クッション水平底床面に対して３０〜４０度の逆勾配になるので、土砂がバースクリーンを通過して取水工に流入し易くなることが懸念されるものの、落下してくる斜面流下水の流入取水量が多くなるという利点がある。 Therefore, in the side view of FIG. 5, the water cushion horizontal bottom floor surface is cut off according to it so that it may be substantially orthogonal to a round steel bar. In this case, since the upper surface of the lower square steel pipe has an inverse gradient of 30 to 40 degrees with respect to the horizontal bottom floor surface of the water cushion, there is a concern that the earth and sand can easily flow into the intake pipe through the bar screen. There is an advantage that the amount of inflow and intake water of the falling slope flowing water increases.
本発明の河川取水工千鳥配列バースクリーンは、目詰まりが起こり難くなり、これによって維持管理を容易にできる上、特にバースクリーンを形成するバーを鋼管に代えて丸鋼棒とした場合には、バースクリーン材料の重量を３０〜４０％軽くする事ができ、製造費用、施工費用を大幅に軽減させることができるので、産業上極めて有意義である。 The river water intake staggered arrangement bar screen of the present invention is less likely to be clogged, thereby facilitating maintenance and management, especially when the bar forming the bar screen is a round steel bar instead of a steel pipe, The weight of the bar screen material can be reduced by 30 to 40%, and the manufacturing cost and construction cost can be greatly reduced.
１ 型枠上部角形鋼管
２ 型枠下部角形鋼管
３ 取水所要長丸鋼棒
４ 取水所要長丸鋼棒
５ 型枠取付用アンカーボトル孔
６ 型枠連結用フランジ
７ 円形挿入孔
８ 楕円形挿入孔
９ 堰堤部
１０ 水クッション水平底床面
Ａ０ 角形鋼管断面の長辺長
Ｂ０ 角形鋼管断面の短辺長
ｔ 角形鋼管肉厚
φ 丸鋼棒直径
ａ 丸鋼棒上端隙間幅
ｌ 取水所要鋼棒長
ｌ１ 応力強度区間長
ｌ２ 取水有効区間長
θ１ 丸鋼棒取付設置角度
θ１’ 丸鋼棒取付設置角度
Ｌ 単位型枠角形鋼管長
ｎ 丸鋼棒本数（偶数）
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Formwork top rectangular steel pipe 2 Formwork bottom square steel pipe 3 Water intake required long round steel rod 4 Water intake required long round steel bar 5 Mold frame attachment anchor bottle hole 6 Mold frame connecting flange 7 Circular insertion hole 8 Elliptical insertion hole 9 long side length B 0 RHS short side length t RHS thickness φ round steel bar diameter a round steel rod upper end gap width l intake required steel rod length of the cross section of the dam 10 water cushion horizontal bottom floor a 0 RHS section l 1 Stress strength section length l 2 Effective intake section length θ 1 Round steel bar installation angle θ 1 'Round steel bar installation angle L Unit form square steel pipe length n Number of round steel bars (even number)
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