JP3191636U - 排水システム - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプ等の設備定期点検時の試運転における支川流域の浸水を防止するための簡便な排水システムを提供する。【解決手段】排水システムは、吸い込み水槽２ａと、ポンプ２ｂと、第１のゲート３と、第２のゲート４とを含む。吸い込み水槽は、一次支川Ｂ１から流入する水を溜める。ポンプは、吸い込み水槽内の水を本川Ｍに排出する。第１のゲートは、一次支川と本川との境界近傍に設けられ、一次支川から本川へ流れる水量を調整する。第２のゲートは、第１のゲートよりも１次支川の上流側に設けられ、第１のゲート側に流れる水量を調整する。第２のゲートの高さは、二次支川Ｂ２の水位及び吸い込み水槽の水位よりも低くなるよう調整されている。試運転時は第一のゲートが開かれており、二次支川の水位や吸い込み水槽の水位が上昇し過ぎた場合であっても、第２のゲートを介して本川に水が排出されるため、支川流域で水が溢れ出ることが無い。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、河川で使用される排水システムに関する。

洪水対策のため、河川には排水機場が設けられている。本川が増水した場合、本川の水が支川（一次支川、二次支川）に流入し支川流域が浸水しないよう、本川と支川の境界付近に設けた水門（樋門）を閉じる。一方、水門（樋門）を閉じると支川の水は本川に流れることができない。よって、支川が溢れ、支川流域が浸水する可能性がある。このような被害を防ぐため、排水機場は、増加した一次支川の水を吸い込み水槽に溜め、ポンプで強制的に本川に排出する。

このような役目を有する排水機場は、洪水時に迅速且つ確実に稼働させる必要がある。従って、定期的に排水機場の試運転（管理運転）を行い、ポンプ等の設備が正常に動くかをチェックする必要がある。また、試運転を通じて、作業員は予めポンプの操作に習熟しておく必要がある。

試運転は、一次支川の水を吸い込み水槽に溜めて行う。吸い込み水槽に水を溜める場合、従来は上記の水門（樋門）を閉じ、一次支川から本川への流れを堰き止めて行っている。

財団法人 国土開発技術研究センター編 「河川ポンプ設備更新検討マニュアル」、株式会社 山海堂、平成８年３月１５日、ｐ１６−１８

ここで、水門（樋門）を閉じた場合、上述の通り支川の水が本川に流れることができないため、吸い込み水槽の水位は徐々に上昇する。そして、吸い込み水槽の水位が高くなり過ぎると（吸い込み水槽に水を溜めすぎると）、一次支川に水が逆流する。逆流した水は、本川に流れることができないため、一次支川流域で溢れ出るか、或いは一次支川から二次支川に流れ込み、二次支川流域で溢れ出す恐れがある。

従って、従来は、吸い込み水槽の水位（及び一次支川の水位）が高くなり過ぎないように、その水位を監視し、水位が上がった場合には、水門（樋門）を開けて本川に水を流す操作を手動で行っていた。そのため、試運転には排水機場の作業員の他に、水位の監視員、水門の操作員、監視員と操作員との連絡を取る連絡員等、人手を多く必要とするという問題があった。

一方、水門（樋門）を自動制御することも考えられるが、水位は微小な調整（数ミリ〜数十ミリ単位）が必要であり、通常の水門（樋門）では対応できない。また、一次支川の水位を上げずに吸い込み水槽の水位のみを上げようとする場合、一次支川と吸い込み水槽との間に専用の水門やポンプを設ける必要があり、システム全体が大型化、複雑化してしまう。

本考案は、これらの課題を解決するためになされたものであり、試運転時における支川流域の浸水を防止するための簡便な排水システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１記載の排水システムは、本川、本川に直接合流する一次支川、及び一次支川に合流する二次支川を有する河川に用いられる。排水システムは、吸い込み水槽と、ポンプと、第１のゲートと、第２のゲートとを含む。吸い込み水槽は、一次支川から流入する水を溜める。ポンプは、吸い込み水槽内の水を本川に排出する。第１のゲートは、一次支川と本川との境界近傍に設けられ、一次支川から本川へ流れる水量を調整する。第２のゲートは、第１のゲートよりも１次支川の上流側に設けられ、第１のゲート側に流れる水量を調整する。第２のゲートの高さは、二次支川の水位及び吸い込み水槽の水位よりも低くなるよう調整されている。
また、上記課題を解決するために、請求項２記載の排水システムは、請求項１記載の排水システムであって、ポンプの試運転時、第１のゲートは開かれている。
また、上記課題を解決するために、請求項３記載の排水システムは、請求項１記載の排水システムであって、一次支川は、本川に合流する第１のルート及び第２のルートを有する。第１のゲートは、それぞれが独立に可動する第１の部分及び第２の部分を有する。第１のルートには、第１の部分及び第２のゲートが設けられる。第２のルートには、第２の部分が設けられる。
また、上記課題を解決するために、請求項４記載の排水システムは、請求項３記載の排水システムであって、ポンプの試運転時、第１の部分は開かれ、第２の部分は閉じられている。
また、上記課題を解決するために、請求項５記載の排水システムは、請求項１〜４のいずれか一つに記載の排水システムであって、ポンプは、吸い込み水槽の水位が、二次支川の水位よりも低くなるよう調整する。
また、上記課題を解決するために、請求項６記載の排水システムは、請求項１〜５のいずれか一つに記載の排水システムであって、第２のゲートは、固定部材と調整部材とを含む。固定部材は、一次支川内に固定される。調整部材は、固定部材の上端に設けられ、固定部材に対する高さを調整することにより、第１のゲート側に流れる水量を調整する。

本考案の排水システムによれば、第２のゲートの高さが、二次支川の水位及び吸い込み水槽の水位よりも低くなるよう調整されている。よって、試運転のために吸い込み水槽に水を溜めた結果、二次支川の水位や吸い込み水槽の水位が上昇し過ぎた場合であっても、第２のゲートを介して本川に水が排出されるため、支川流域で水が溢れ出ることが無い。また、本考案の排水システムは、予め第２ゲートの高さを調整しておくだけでよい。すなわち、試運転時に人手を要することもなくまた専用の水門等を設ける必要もないため、試運転を簡便に行うことができる。

第１実施形態に係る排水システムを示す図である。 第１実施形態に係る第２のゲートを示す図である。 第１実施形態に係る第２のゲートを示す図である。 第１実施形態に係る第２のゲートを示す図である。 第２実施形態に係る排水システムを示す図である。

＜第１実施形態＞
図１〜図４を参照して、第１実施形態に係る排水システム１について説明を行う。

［排水システム１の全体構成］
図１は、本実施形態に係る排水システム１の全体を示す概略図である。排水システム１は、本川Ｍ、本川Ｍに直接合流する一次支川Ｂ１、及び一次支川Ｂ１に合流する二次支川Ｂ２を含む河川Ｒに用いられる。排水システム１は、一次支川Ｂ１の水を本川Ｍに強制的に排出することができる。

本実施形態に係る排水システム１は、排水機場２と、第１のゲート３と、第２のゲート４とを含んで構成される。

［排水機場］
排水機場２は、一次支川Ｂ１の水を本川Ｍに排出するための設備である。排水機場２は、吸い込み水槽２ａと、ポンプ２ｂと、吐出水槽２ｃとを含んで構成される。本考案における排水システム１は、少なくとも吸い込み水槽２ａ及びポンプ２ｂを含む。

吸い込み水槽２ａは、一次支川Ｂ１の一部から分岐しており、一次支川Ｂ１から流入する水を溜めることができる。

ポンプ２ｂは、吸い込み水槽２ａ内に溜まった水を本川Ｍに排出する。本実施形態に係るポンプ２ｂは、吸い込み水槽２ａ内の水を吐出水槽２ｃ経由で本川Ｍに排出する。

吐出水槽２ｃは、ポンプ２ｂが排出した水を一時的に溜め、本川Ｍに排出する。

［第１のゲート］
第１のゲート３は、一次支川Ｂ１と本川Ｍとの境界近傍（一次支川Ｂ１の河口付近）に設けられ、一次支川Ｂ１から本川Ｍへ流れる水量を調整する。第１のゲート３は、一次支川Ｂ１の川幅全体に設けられる（図１参照）。第１のゲート３は所謂、水門や樋門といった、開閉可能な装置である。

通常時（排水機場２を稼働させない場合）、第１のゲート３は開かれている。ここで、たとえば一次支川Ｂ１の水位が高くなった場合、一次支川Ｂ１（二次支川Ｂ２）の水は本川Ｍに流入する。よって、一次支川Ｂ１流域（二次支川Ｂ２流域）が浸水することはない。

一方、本川Ｍの水位が高くなった場合には、第１のゲート３を閉めて本川Ｍからの水の流入を防ぐ。併せて、排水機場２を稼働させ、一次支川Ｂ１の水を本川Ｍに流すことで支川流域での浸水を防止する（以下、このような状態を「実運転時」という場合がある）。

［第２のゲート］
第２のゲート４は、第１のゲート３よりも一次支川Ｂ１の上流側に設けられ、第１のゲート３側に流れる水量を調整する。第２のゲート４は、たとえば、一次支川Ｂ１の川幅全体に設けられる（図１参照）。通常時及び実運転時、第２のゲート４は開かれている。

第２のゲート４の高さは、二次支川Ｂ２の水位及び吸い込み水槽２ａの水位よりも低くなるよう調整されている。一次支川Ｂ１の自然流下量は、雨量や二次支川Ｂ２への水の流入量の増減等により変化する。第２のゲート４の高さは、これらのデータに基づき、試運転の前に予め調整される。具体例として、第２のゲート４の高さは、越流水深の分だけ低く調整される。越流水深は、たとえば、堰の越流に関する水理式等、公知の手法により求めることができる。

ここで、図２〜４を参照して、第２ゲート４の具体的な構成例について述べる。図２は、第２のゲート４の全体図である。図３は、図２の右上部分の拡大図である。図４は、図３のＡ−Ａ断面である。本実施形態における第２のゲート４は、固定部材４ａと、調整部材４ｂとを含んで構成される。

固定部材４ａは、たとえば、一の板状部材からなり、一次支川Ｂ１内や一次支川Ｂ１の側壁に設けられた溝に嵌め込まれることにより、一次支川Ｂ１内に固定される部材である。固定部材４ａは、一次支川Ｂ１内に固定されることにより、一次支川Ｂ１の上流からの水を堰き止めることができる。

調整部材４ｂは、固定部材４ａの上端に設けられ、固定部材４ａに対する高さを調整可能となっている。本実施形態では、図３及び図４に示すように、一の固定部材４ａに対して８つの調整部材４ｂが設けられている。各調整部材４ｂには、２つの長孔４０が形成されている。この長孔４０にねじ４１を通して固定部材４ａに固定することで第２のゲート４を任意の高さに調整できる（図４の矢印は、固定部材４ａに対して調整部材４ｂが上下に調整可能であることを示す）。

なお、第２のゲート４は、その高さが二次支川Ｂ２の水位及び吸い込み水槽２ａの水位よりも低くなるよう調整することができれば、図２〜図４の構成に限られない。たとえば、固定部材４ａは複数の板状部材からなっていてもよい。また、調整部材４ｂの数や形状（長孔４０の数や形状）等も本実施形態の構成に限られない。

［試運転時の状態］
ここで、試運転時の各ゲートの状態について説明を行う。ポンプ２ｂを試運転する場合、第１のゲート３は開かれ、第２のゲート４は閉じられる。従って、一次支川Ｂ１の水は第２のゲート４の高さ分だけ堰き止められるため一次支川Ｂ１の水位は徐々に上昇する。増加した水は吸い込み水槽２ａ内に流入する。

この状態でポンプ２ｂを稼働させると、吸い込み水槽２ａの水は、吐出水槽２ｃを介して本川Ｍに排出される。また、第２のゲート４は、吸い込み水槽２ａの水位や二次支川Ｂ２の水位よりも低く調整されている。従って、吸い込み水槽２ａの水位や二次支川Ｂ２の水位が上昇し過ぎた場合、増加した水は第２のゲート４から流れ出す。上述の通り、第１のゲート３は開かれているため、第２のゲート４を越流した水は本川Ｍに排出される。従って、試運転時に支川流域が浸水することはない。

このように、本実施形態に係る排水システム１によれば、第２のゲート４の高さが、二次支川Ｂ２の水位及び吸い込み水槽２ａの水位よりも低くなるよう調整されている。よって、試運転のために吸い込み水槽２ａに水を溜めた結果、二次支川Ｂ２の水位や吸い込み水槽２ａの水位が上昇し過ぎた場合であっても、第２のゲート４を介して本川Ｍに水が排出されるため、支川流域で水が溢れ出ることが無い。また、予め第２のゲート４の高さを調整するだけでよいため、排水システム１を複雑化する必要がない。更に、第２のゲート４の高さを予め調整しておくことにより、試運転時に手動で水門を開けたり閉めたりする必要がない。よって、試運転時に多くの人手を要することがない。

なお、ポンプ２ｂは、吸い込み水槽２ａの水位が、二次支川Ｂ２の水位よりも低くなるよう調整することが望ましい。このように水位を調整することで、吸い込み水槽２ａの水位が上がりすぎて水が逆流した場合であっても、二次支川Ｂ２流域が浸水する可能性を更に低くできる。具体例としては、吸い込み水槽２ａと二次支川Ｂ２にそれぞれ水位計を設けておく。排水機場２の制御ユニット（図示なし）は、試運転時にそれぞれの水位計の値を検出する。吸い込み水槽２ａの水位が二次支川Ｂ２の水位よりも高くなったことを検出した場合、制御ユニットは（図示なし）、水の排出量を増加させるようポンプ２ｂを稼働させ、吸い込み水槽２ａ内の水をより早く本川Ｍに排出させる。よって、二次支川Ｂ２流域が浸水することを防ぐことができる。

＜第２実施形態＞
次に図５を参照して、第２実施形態に係る排水システム１について説明を行う。本実施形態では、一次支川Ｂ１の川幅の一部に第２のゲート４を設ける例について述べる。第１実施形態と同様の構成については詳細な記載を省略する場合がある。

図５は、本実施形態に係る排水システム１の全体を示す概略図である。本実施形態における一次支川Ｂ１は、本川Ｍとの境界近傍において、３つのルートＲ１〜Ｒ３に分岐している。ルートＲ１〜Ｒ３は、それぞれが本川Ｍに合流する。それぞれのルートは、壁Ｗにより区切られている。ルートＲ１は、「第１のルート」の一例である。ルートＲ２及びルートＲ３は、「第２のルート」の一例である。

また、本実施形態における第１のゲート３は、３つのゲート（ゲート３ａ、ゲート３ｂ、ゲート３ｃ）を含んで構成されている。それぞれのゲートは、独立に可動（開閉）することができる。通常時、ゲート３ａ、ゲート３ｂ、ゲート３ｃは開いている。ゲート３ａは、「第１の部分」の一例である。ゲート３ｂ及びゲート３ｃは、「第２の部分」の一例である。

図５に示すように、ルートＲ１には、ゲート３ａ及び第２のゲート４が設けられている。通常時、第２のゲート４は開いている。また、ルートＲ２には、ゲート３ｂが設けられている。ルートＲ３には、ゲート３ｃが設けられている。

なお、ルートＲ３には、ゲート３ｃよりも一次支川Ｂ１の上流側に川裏逆流防止ゲート５が設けられている。通常時、川裏逆流防止ゲート５は開いている。逆に、ポンプ２ｂの実運転時には排水機場２から排出された水が一次支川Ｂ１に逆流しないよう、川裏逆流防止ゲート５は閉じられる。なお、ポンプ２ｂの実運転時は、ゲート３ｃは開いているがゲート３ａ及びゲート３ｂは閉じられる。よって、排水機場２から排出される水は、ルートＲ３を通り、ゲート３ｃの部分から本川Ｍに排出される。このように、本実施形態では、一次支川Ｂ１を介して間接的に吸い込み水槽２ａの水を本川Ｍに排出する。

［試運転時のゲートの状態］
ここで、試運転時の各ゲートの状態について説明を行う。ポンプ２ｂを試運転する場合、ゲート３ａ及び川裏逆流防止ゲート５は開かれる。ゲート３ｂ、ゲート３ｃ及び第２のゲート４は閉じられる。従って、一次支川Ｂ１の水位は徐々に上昇し、増加した水が吸い込み水槽２ａ内に流入する。

この状態でポンプ２ｂを稼働させると、吸い込み水槽２ａの水は、吐出水槽２ｃを介してルートＲ３に流入し、本川Ｍに排出される。また、第２のゲート４は、吸い込み水槽２ａの水位や二次支川Ｂ２の水位よりも低く調整されている。従って、吸い込み水槽２ａの水位や二次支川Ｂ２の水位が上昇しても、第２のゲート４から流れ出す。上述の通り、ゲート３ａは開かれているため、第２のゲート４を越流した水は本川Ｍに排出される。従って、試運転時に支川流域が浸水することはない。

１ 排水システム
２ 排水機場
２ａ 吸い込み水槽
２ｂ ポンプ
２ｃ 吐出槽
３ 第１のゲート
４ 第２のゲート
Ｂ１ 一次支川
Ｂ２ 二次支川
Ｍ 本川
Ｒ 河川

Claims (6)

1. 本川、前記本川に直接合流する一次支川、及び前記一次支川に合流する二次支川を有する河川に用いられる排水システムであって、
   前記一次支川から流入する水を溜める吸い込み水槽と、
   前記吸い込み水槽内の水を前記本川に排出するポンプと、
   前記一次支川と前記本川との境界近傍に設けられ、前記一次支川から前記本川へ流れる水量を調整する第１のゲートと、
   前記第１のゲートよりも前記１次支川の上流側に設けられ、前記第１のゲート側に流れる水量を調整する第２のゲートと、
   を有し、
   前記第２のゲートの高さは、前記二次支川の水位及び前記吸い込み水槽の水位よりも低くなるよう調整されていることを特徴とする排水システム。
2. 前記ポンプの試運転時、前記第１のゲートは開かれていることを特徴とする請求項１記載の排水システム。
3. 前記一次支川は、前記本川に合流する第１のルート及び第２のルートを有し、
   前記第１のゲートは、それぞれが独立に可動する第１の部分及び第２の部分を有し、
   前記第１のルートには、前記第１の部分及び前記第２のゲートが設けられ、
   前記第２のルートには、前記第２の部分が設けられていることを特徴とする請求項１記載の排水システム。
4. 前記ポンプの試運転時、前記第１の部分は開かれ、前記第２の部分は閉じられていることを特徴とする請求項３記載の排水システム。
5. 前記ポンプは、前記吸い込み水槽の水位が、前記二次支川の水位よりも低くなるよう調整することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の排水システム。
6. 前記第２のゲートは、
   前記一次支川内に固定される固定部材と、
   前記固定部材の上端に設けられ、前記固定部材に対する高さを調整することにより、前記第１のゲート側に流れる水量を調整する調整部材を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の排水システム。

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