JP3648693B2

JP3648693B2 - 水力エレベータ式魚道装置

Info

Publication number: JP3648693B2
Application number: JP24245895A
Authority: JP
Inventors: 勝二寺薗; 正信高尾; 正文佐竹
Original assignee: 財団法人ダム水源地環境整備センター
Priority date: 1995-08-28
Filing date: 1995-08-28
Publication date: 2005-05-18
Anticipated expiration: 2015-08-28
Also published as: JPH0959965A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遡上魚を搬送容器で、河川に構築した河川横断構造物の上流側に移送し、または、下降魚を下流側に移送するもので、前記搬送容器を河川横断構造物の高低差に応じてほぼ垂直に昇降させるようにした水力エレベータ式魚道装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、河川に河川横断構造物を設けることによって水流が途切れたり、水位差の大きい段差ができたりして、遡上魚や、下降魚の移動が妨げられるので、魚道装置の付設により魚の遡上、下降ができるようにされている。魚を遡上、下降させるのに無動力で行えるものには、敷地面積を利用した階段式魚道がある。これは上流と下流を結ぶ魚道の水路に順次隔壁を配置したものであり、河川の水位差を複数の隔壁により分割して魚が飛越できるようにし、遡上を図るようにしている。
【０００３】
また、魚を収容させるボックスをワイヤーで吊るして下流から上流に移動できるように索道を利用したものもある。また、水位差の大きい河川横断構造物では魚を収容させるボックスを電動機によって垂直方向に移動させるようにしたエレベータ式の魚道装置が使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、水位差の大きい河川横断構造物において、無動力の魚道装置、すなわち、階段式魚道を付設しようとすると、広い敷地面積を必要とする問題が発生する。また、索道を利用して魚を収容させるボックスを移動させる場合は、ボックスの姿勢を上昇時と下降時とで同じ状態にさせ、遡上魚、下降魚を収容して移送することができるが、移送用駆動装置は省略することはできない。
【０００５】
本発明は、魚道を垂直型にして設置面積を小さくし、駆動装置を使用せずに魚の遡上、下降を支援するようにした水力エレベータ式魚道装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、請求項１に記載した発明は、上下水位差を形成する河川横断構造物の直下流に、該河川横断構造物の上流側に連絡する上部ブロックと、この上部ブロックと連絡され鉛直方向に延びる中間部ブロックと、この中間部ブロックに連絡され前記河川横断構造物の下流側に連絡される下部ブロックとを結合して骨組みされた架構を設け、前記上部ブロックと前記河川横断構造物の上流側とが連絡される部位に、前記河川横断構造物の上流側の流水を貯溜する誘導槽を設け、前記架構の内部に、魚を上昇させるための上昇通路と魚を下降させるための下降通路とを設け、前記上昇通路及び下降通路内に沿って設けた環状の案内軌条にエンドレスの連結部材を回転自在に設け、該連結部材を、流水の上下水位差により前記環状の案内軌条に沿って回転させる回転手段を設け、前記連結部材に、筒体内部の中央に床板を配置して、該床板の両側に該床板が底部となる箱状の容器を形成した搬送容器を、その端部開口が前記連結部材の移動方向に向くように、間隔を空けて複数個取付け、前記上部ブロックに、前記搬送容器が反転して回転する位置の下方に、前記誘導槽に連絡する移送用シュートを設けると共に、前記誘導槽の流水を前記下降通路内に間欠的に送り込む閉塞弁を設けたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明において、前記下部ブロックに、前記河川横断構造物の下流側に延設した貯水水路を設けると共に、前記連結部材の案内軌条を前記貯水水路に沿って設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載した発明は、請求項２に記載した発明において、前記貯水水路の最下流端の延長線上に誘導水路を設けると共に呼び水管を配し、該誘導水路と前記貯水水路のそれぞれの床面を繋ぐ底部閉塞板を、該底部閉塞板の前記誘導水路と連結している側を軸として回動自在に設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載した発明は、請求項３に記載した発明において、前記架構内の前記上昇通路及び下降通路を鋼管製の主柱で枠組みして構成し、該主柱の上部を前記河川横断構造物の上流側に連通させ、前記主柱の下部を前記貯水水路の下方で護岸に囲まれた流水用貯水槽、および前記呼び水管に連絡させたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
ダム、堰に設ける魚道装置は、固定式の魚道装置のほか、遡上期に取付け、他の時期には取り外すものがあり、本装置は既存のダムに組み付け、取り外しが容易にできる構造である。また、新たに取付ける設置スペースの余裕はあまりないので場所を取らないものが良く、垂直型は好適である。また、その都度、維持費を多く必要としないように、地形を利用し水位差を駆動力に変えるようにした。また、本装置では遡上魚と下降魚とを対象にし、搬送容器にそれぞれの機能を持たせるようにした。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。魚の遡上を可能にする越流堰や魚道水路の隔壁は水位差がわずかであるが、図１ないし図３に示すように、水路１を遮断する河川横断構造物（以下、ダムと言う）２の水位差が大きいものには、一例としてエレベータ式魚道装置３が使用される。このエレベータ式魚道装置３を構成する架構は、上流側水路に連絡する上部ブロック４、ほぼ鉛直な構造の中間部ブロック５および、下流側に延びた貯水水路７を構成する下部ブロック６に分割され、各ブロックの端部のフランジ８を合わせボルト結合して一体にしたものである。そして、この架構内を搬送容器９が環状に移動して昇降され遡上魚・降下魚を移送するようになっている。
【００１２】
魚道装置３はダム２の直下流に隣接して設けられ、上部ブロック４はダム２の上部に連絡している。ダム２の下流水路に沿った護岸には、図３に示すように凹部が形成され貯水水路７が収納されている。そして、下部ブロック６の下流は下流水路に合流する。
【００１３】
図２に示すように、ダム２はその上部にコンクリート壁を開口した貫通水路１０を設け、上流側開口に制水ゲート１１を設けている。貫通水路１０の下流口には上部ブロック４の上流側端に臨んで誘導槽１２が設けられ、この誘導槽１２の一画に土砂溜り１３が形成され、土砂溜り１３には鋼製または木製ブロックの角落しゲート１４が備えられている。
【００１４】
図１、図３に示すように、下部ブロック６を収納した護岸の下流側にアンカー１５が架設され、アンカー１５から垂下した吊り棒１６は下部ブロック６の下流側部に長さ調節自在に連結されている。したがって、中間部ブロック５の下端のフランジ８と連結する箇所を調整し、吊り棒１６の長さを調整することで下部ブロック６の傾斜および、姿勢を設定できる。
【００１５】
架構内部は複数の搬送容器９が間隔をあけてエンドレスの一対のローラチェン（連結部材）１７にその側面を連結されており、鋼管、形鋼等で製作された架構は各ブロックに分割され、上部ブロック４にはローラチェン１７を支持する円弧状（図面上、円弧角は１８０度以上）の案内軌条１８が左右両側に設けられ、下部ブロック６の貯水水路７の下流側端にも円弧状（略半円）の案内軌条１８が設けられている。また、中間部ブロック５に並設された上昇・下降通路１９，２０に、それぞれローラチェン１７を支持する案内軌条１８が内蔵されている。
【００１６】
搬送容器９は図４ないし図６に示すように、角筒体の内部中央に底部となる床板２１を配設し、上昇時には床板２１を介して上方に位置する１次室（容器）２２とその裏側で床板２１を介して下方に位置する２次室（容器）２３とを形成している。１次室２２の上辺２２ａは内側から外側にかけてカム面となるように曲線状に形成され、内部内側はシュート面２２ｂが形成されている。２次室２３は内側と外側の側面が蛇腹状部材２４で構成され、ヒンジ２４ａを介して床板２１と連結されている。また、他の向かい合っている側面間には連結棒２３ａが張り渡されている。また、１次室２２，２次室２３とも側面は鋼板等で製作され、露出部分はゴムが被覆され、連結棒２３ａもゴム被覆される。図７に示すように、搬送容器９の両側面中央部はローラチェン１７を連結するように突出され、この部分が案内軌条１８によって両側から支持され、軌条間の外側には塞水板２５が張られて水密にされている。
【００１７】
上部ブロック４には図２，図３に示すように、横方向の誘導槽１２に向け移送用シュート２６が傾斜して設けられている。また、上端、側面および各ブロックに防鳥網２７（図１参照）が取付けられている。
【００１８】
図８ないし図１２に示すように、搬送容器９が反転し、かつ、上流の流水が上部ブロック４に流れ込む位置に、閉塞弁２８が設けられている。閉塞弁２８は水路を横断する軸２９を有し、軸２９の下流側に突出した倒伏動作部２８ａは凸状の上面両側に複数個の案内ローラ３０を並列に取付けており、軸２９を支持する台形の傾斜面によって倒伏角度が決められ、傾斜面の端部に倒伏動作部２８ａ先端と当接するストッパ３１が取付けられている。この台形の傾斜面、側面にはカバー３２が覆ってあり、降下魚の回り込みによる侵入を防ぐものである。カバー３２はスポンジ、ゴム、発泡スチロールで製作し魚に損傷を与えないようにする。
【００１９】
また、倒伏動作部２８ａとは反対に上流側に突出した起立動作部２８ｂはかぎ型に形成され、その中間部の面に金網３３を掛け渡した開口部３４を形成しており、回転時に水が開口部３４から流通することで水の抵抗を少なくしている。また、先部にはウエイト３５を装着すると共に、先部の甲部分は鋼板を張ってほぼ円弧状のカム形状にされている。甲部分には傾斜して設けた移動スクリーン案内溝３６の内部を摺動する移動スクリーン３７の下端部が接触されている。なお、かぎ型の先端に当接する台形下端にはストッパ３８が取付けられ、この近傍に堆砂・排砂管３９が設けられている。
【００２０】
図４に示すように、架構の中間部ブロック５は鋼管による主柱Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４とその間に張った鋼板（図７参照）とで構成し、主柱Ｔ３，Ｔ４が上昇通路１９を形成し、主柱Ｔ１，Ｔ２が下降通路２０を形成している。上流の水は主柱Ｔ１，Ｔ２の間を流下するか、通水管４０，防塵用スクリーン４１を介して余水吐水槽４２に流入し、主柱Ｔ４を流下する。通水管４０は余水吐水槽４２へ水が流入しない場合でも流下するように流入口は適宜高さに設置される。主柱Ｔ１にはその高さの中間部から下方に向けて等間隔に孔４３が明けられている。孔４３は孔位置における静水頭による流出量を同量とするように直径を変えても良い。主柱Ｔ１に流入した水は排水管４４を通り下部ブロック６の流水用貯水槽４５、あるいは補給水管４６を通って貯水水路７に流下する。また、主柱Ｔ４に流入した水は呼び水管４７、水力を利用した回転手段Ｐに流下する。したがって、主柱Ｔ４の鋼管径は回転手段Ｐに必要量の水を供給するため、構造上の必要強度を得るための径よりも大きくする場合がある。なお、符号４８は流量調整弁である。
このほか、搬送容器９によって汲み上げられた水は移送用シュート２６に落とされ、誘導槽１２に流される。
【００２１】
次に、下部ブロック６を図１ないし図３を参照して説明する。
吊り棒１６に支持された下部ブロック６は、貯水水路７の下方に護岸に囲われて流水用貯水槽４５を形成し、貯水水路７の下流側底板には流水用貯水槽４５と連通する湧水用孔７ａ（図２参照）が明けられている。また、貯水水路７の下流端は円弧状の案内軌条１８によりローラチェン１７が摺動して搬送容器９が回転移動するようになっており、搬送容器９の通り道の間隔（開口）を空け貯水水路７の延長上に誘導水路４９が設けられている。また、呼び水管４７は貯水水路７、誘導水路４９に沿って両側に配設され、誘導水路４９の先端位置から水を散水させるようになっている。
【００２２】
貯水水路７と誘導水路４９との間の開口は、底部閉塞板５０で塞がれ両底面が連絡されている。
底部閉塞板５０はヒンジを介して誘導水路４９の底部上流端に取付けられ、先端にウエイト５１を設けて常に開口を塞ぐように倒れ勝手になっている。この底部閉塞板５０には水抜き孔５０ａが明けられ、底部閉塞板５０が回動したときの水の抵抗を少なくしている。また、貯水水路７の上流側底面は傾斜されて流水用吐き口５２が形成され、流水用貯水槽４５と連通されている。
【００２３】
ここでローラチェン１７の緩みを取る構造について説明する。中間部ブロック５の最上部フランジ８をベースにして、上部ブロック４の下側フランジ８に設けた押しボルトを回転させることにより上部ブロック４を浮かせ、調整管をその空間部に挿入し、各々のフランジ８，８、調整管にボルトを貫通させて締め付けることにより両フランジ８，８を固着し、ローラチェン１７に引っ張り力を与えるようにする。
【００２４】
次に、図１３ないし図１５を参照して回転手段Ｐを説明する。
主柱Ｔ４の下部に導水管５３を連結して回転手段Ｐである水車（水車回転部５４）に水を流入させ、水車回転部５４は吐出管５５および排水樋５６を接続し、排水樋５６の先端を流水用貯水槽４５に向けている。また、水車回転部５４は羽根軸をスラスト軸受５７に支持して減速機５８の軸に連結させ、減速機５８の出力軸はジョイント５９を介して伝動軸６０に連結されている。なお、減速機５８は遠心ブレーキ、手動操作機能を有する。
また、図１４に示すように、貯水水路７の側壁には回転軸６１が設けられ、伝動軸６０および回転軸６１に固着したスプロケット６２，６３にチェン６４を掛け渡し、回転軸６１に固着した大スプロケット６５を搬送容器９に連結されているローラチェン１７と係合させている。なお、導水管５３には流量調整弁６６が設けられている。
【００２５】
回転手段Ｐに水車を利用することのほか、図１６、図１７に示すように流水通路中にポンプ６７を取付け、ポンプ６７から回転力を得るようにしても良い。
【００２６】
次に、魚道装置３の稼働について説明する。
まず、魚道装置３の搬送容器９を移動させるための初期状態においては、閉塞弁２８は倒伏動作部２８ａが起立して水路を閉じているので、図４に示すように、流水は通水管４０および余水吐水槽４２を通って流下する。そこで、図１３、図１４に示すように、導水管５３を通って水車に流水が供給され、羽根軸の回転は減速機５８を介して伝動軸６０に伝わり、チェン６４を介して貯水水路７に取付けた回転軸６１が回転し、回転軸６１に取付けた大スプロケット６５が回転して、搬送容器９を固着したローラチェン１７を案内軌条１８内で摺動させ搬送容器９を移動させる。
【００２７】
また、貯水水路７の勾配は、遡上魚、あるいは下流水位に合わせて、下部ブロック６と中間部ブロック５とのフランジ８の結合部にライナー板を挿入して位置調整すると共に、吊り棒１６の長さを決め適正な位置にする。
また、排水管４４に流入された流水は流水用貯水槽４５に流入し、余剰な流水の勢いによって流水用吐き口５２および湧水用孔７ａから貯水水路７に流水が流れ込む。
【００２８】
次に、遡上魚を対象とした魚道装置３の作用を説明する。
遡上魚は、図２に示すように、誘導水路４９の両側の呼び水管４７からの放水と、流水用吐き口５２からの流水および湧水用孔７ａからの湧水とによって、下流水路から誘導水路４９、貯水水路７に誘導され、上流に向かってくることになる。底部閉塞板５０より下方に位置していた搬送容器９は、Ｔ１，Ｔ２間を流下する水力と回転手段Ｐによる作動力（水力）とにより、底部閉塞板５０を押し上げて貯水水路７に移動し（図１参照）、貯水水路７の下流側から上流側に移動して遡上魚を捕獲収容する。貯水水路７上流側では、補給水管４６からの補給水を受けて搬送容器９内を満杯にし、この状態で垂直上昇させる。搬送容器９が垂直に上昇しているときは防鳥網２７によって遡上魚の安全性を確保している。なお、補給水管４６からの放水は遡上魚に有効に作用する。
【００２９】
上部ブロック４ではローラチェン１７の摺動により、搬送容器９が反転して内部の遡上魚を汲み上げた流水ごとシュート面２２ｂから下方の移送用シュート２６に落下させ、移送用シュート２６を滑らせて遡上魚を誘導槽１２に放出することになり、遡上魚は貫通水路１０を通ってダム上流側の水路に放流される。
【００３０】
貯水水路７の水流の微速は、自然の流れに近い環境を作り出すことができ、またその時間を長く保持するために有効である。また、貯水水路７に２つの搬送容器９が位置するとその間では水流が不自然になるので、搬送容器９間の間隔を長く取り、有用な水流を作り出している。
【００３１】
次に、降下魚を支援する作用を図８ないし図１１を参照して説明する。移動スクリーン３７はその下端を閉塞弁２８の起立動作部２８ｂの甲部分に接触させているので、流水は移動スクリーン３７を越えて閉塞弁２８の起立した倒伏動作部２８ａに達している。搬送容器９が反転して下降し、倒伏動作部２８ａに接触すると容器カム面（上辺２２ａ）と案内ローラ３０によって倒伏動作部２８ａと搬送容器９は滑らかに互いの軌道上を下降する。このとき、図１０に示すように、起立動作部２８ｂの甲部分が上昇し移動スクリーン３７が上方移動して流水を阻止すると共に下降魚を上流側に逃がさないようにしている。そして、倒伏動作部２８ａが回転下降することにより水路に隙間を生じ、その間から下降魚が落下することになり、下方に位置した搬送容器９に下降魚が収容される。
【００３２】
さらに、図１１に示すように、倒伏動作部２８ａの案内ローラ３０が搬送容器９の側面を摺動するようになると蛇腹状部材２４が搬送容器９と下降通路２０との隙間を閉じ、流水を効率よく搬送容器９に収容する。また、起立動作部２８ｂに接している移動スクリーン３７は、甲部分が上方移動回転することにより上方に押し上げられて上流水路を閉塞して流下する水を少なくし、これに伴い搬送容器９の落下に衝動をあまり与えないようにさせている。また、図１０において、下降通路２０を降下中の搬送容器９にさらに流水が落下して来た場合など、主柱Ｔ１の孔４３から余分な水が流出するので、ローラチェン１７の回転速度が不均一になることはない。
【００３３】
なお、閉塞弁２８が閉塞不能になった場合、下降通路２０内の搬送容器９に過大の水流が掛かり、移動速度が急激に速くなるが、遠心ブレーキによって保護されている。
【００３４】
以上説明したように、遡上魚および、降下魚の搬送のための搬送容器の移動駆動源を河川横断構造物の上下水位差を水力に変換することができたので、維持、管理費を安くすることができる。また、遡上魚を誘導するための呼び水や流下水、湧水は上流側の水を主柱Ｔ１，Ｔ４を利用して配管するので、構造が簡素になって架構外観がすっきりし、かつ、構造強度を向上させている。
【００３５】
また、エレベータ式魚道装置３を構成する架構は上中下のブロック４、５、６に分割されているので現地での組み立て、据え付けが簡単であり、したがって移設して使用する場合も、分解、組み立て、据え付けが容易で経費も安くなる。また、従来技術に比べ、外形の構造は垂直に立ち上がって上下水位差を消化するので、装置の占める平面スペースは小さくなり、固定式コンクリート製魚道のように水平方向に延伸される魚道のような土木施設費は不要となる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したものであるので、水流の落差を利用した水力を使用するので、機械的動力およびそのメンテナンスは不要となり、水を流す配管は架構の鋼管を利用するので設備費が安くなり、外観がすっきりするという利点がある。また、複数の搬送容器を十分に間隔を明けて取付け、水力による回転手段を設けたことにより貯水水路の水流を微速に設定することができ、呼び水や湧水と併せ遡上魚の誘導が効果的である。
また、搬送容器が反転したときにも下降魚を収容することができ、また、下降魚と一緒に収容される水は閉塞弁によって間欠的に流下させられるので、搬送容器の速度が継続して速くなることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施例の水力エレベータ式魚道装置を示す側断面図である。
【図２】図１に示す装置の平面図である。
【図３】図１に示す装置の正面図である。
【図４】図１に示す魚道装置の水流系を説明する模式図である。
【図５】図４に示す搬送容器を中間部ブロック内に位置させた側面図である。
【図６】図４に示す搬送容器の上面図である。
【図７】図５に示す中間部ブロック内の搬送容器を示す断面図である。
【図８】実施例の上部ブロックの断面図である。
【図９】図８に示す上部ブロックのＡ−Ａ矢視断面図である。
【図１０】図８に示す上部ブロックの断面図である。
【図１１】図８に示す上部ブロックの断面図である。
【図１２】図１１に示すＢ矢印方向の正面図である。
【図１３】実施例の水車式回転手段を示す平面図である。
【図１４】実施例の水車式回転手段の伝達系を示す側面図である。
【図１５】図１３に示す水車式回転手段の側面図である。
【図１６】実施例のポンプ式回転手段を示す側面図である。
【図１７】図１６に示すポンプ式回転手段の平面図である。
【符号の説明】
２河川横断構造物
７貯水水路
９搬送容器
１２誘導槽
１７連結部材
１８案内軌条
１９上昇通路
２０下降通路
２１床板
２６移送用シュート
２８閉塞弁
４５流水用貯水槽
４７呼び水管
４９誘導水路
５０底部閉塞板
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４主柱
Ｐ回転手段

Claims

上下水位差を形成する河川横断構造物の直下流に、該河川横断構造物の上流側に連絡する上部ブロックと、この上部ブロックと連絡され鉛直方向に延びる中間部ブロックと、この中間部ブロックに連絡され前記河川横断構造物の下流側に連絡される下部ブロックとを結合して骨組みされた架構を設け、
前記上部ブロックと前記河川横断構造物の上流側とが連絡される部位に、前記河川横断構造物の上流側の流水を貯溜する誘導槽を設け、
前記架構の内部に、魚を上昇させるための上昇通路と魚を下降させるための下降通路とを設け、
前記上昇通路及び下降通路内に沿って設けた環状の案内軌条にエンドレスの連結部材を回転自在に設け、
該連結部材を、流水の上下水位差により前記環状の案内軌条に沿って回転させる回転手段を設け、
前記連結部材に、筒体内部の中央に床板を配置して、該床板の両側に該床板が底部となる箱状の容器を形成した搬送容器を、その端部開口が前記連結部材の移動方向に向くように、間隔を空けて複数個取付け、
前記上部ブロックに、前記搬送容器が反転して回転する位置の下方に、前記誘導槽に連絡する移送用シュートを設けると共に、前記誘導槽の流水を前記下降通路内に間欠的に送り込む閉塞弁を設けたことを特徴とする水力エレベータ式魚道装置。
前記下部ブロックに、前記河川横断構造物の下流側に延設した貯水水路を設けると共に、前記連結部材の案内軌条を前記貯水水路に沿って設けたことを特徴とする請求項１記載の水力エレベータ式魚道装置。
前記貯水水路の最下流端の延長線上に誘導水路を設けると共に呼び水管を配し、該誘導水路と前記貯水水路のそれぞれの床面を繋ぐ底部閉塞板を、該底部閉塞板の前記誘導水路と連結している側を軸として回動自在に設けたことを特徴とする請求項２記載の水力エレベータ式魚道装置。
前記架構内の前記上昇通路及び下降通路を鋼管製の主柱で枠組みして構成し、該主柱の上部を前記河川横断構造物の上流側に連通させ、前記主柱の下部を前記貯水水路の下方で護岸に囲まれた流水用貯水槽、および前記呼び水管に連絡させたことを特徴とする請求項３記載の水力エレベータ式魚道装置。