JP4403056B2 - 取水システム - Google Patents

Description

本発明は、効率的な取水機能を備え、湖岸の裸地対策にも配慮した取水システムに関する。

ダム貯水池は、季節により水位が変動し、水没と露出を繰り返すため、帯状の裸地が発生することが多い。このような裸地となった斜面を放置しておくことは、斜面の安定や自然景観の観点から好ましくないため、従来、湖岸の裸地の保全対策として、浮島を設置している場合がある。

しかしながら、浮島の設置は、工事費が高額となるため、実施例が少ないのが現状であり、現時点では、湖岸の裸地の保全対策として有効な方法が見当たらないのが実情である。一方、ダム貯水池を建設すると、河流水がダム貯水池内に滞留するため、水温・水質の時間的・空間的分布が形成されることになり、冷水の放流、濁水の長期化、富栄養化などの現象に対する水質保全対策の確立が重要な課題となっている。

したがって、本発明は、効率的な取水機能を備え、かつ、湖岸の裸地対策にも配慮した取水システムを提供することを目的としている。

本願請求項１に記載の取水システムは、水面上に浮く浮体と、前記浮体の外周に沿って配置された取水部とを備え、前記取水部が、その上面の外周に沿って形成された第１壁と、その上面の内周に沿って形成され、前記第１壁より高さの高い第２壁と、前記第１壁と前記第２壁との間の取水溝と、前記第２壁に周方向に所定間隔隔てて設けられ、前記取水部の外側と前記取水溝とを連通させる複数の貫通孔と、前記貫通孔の各々を閉鎖するためのゲートとを有しており、前記浮体のほぼ中心から垂直方向下方に水面下に延びるように配置された導水管と、前記取水溝と前記導水管とを連通させる導水手段と、前記浮体及び前記取水部の浸漬度を調節するための調節手段とを更に備え、通常時には、前記第１壁が水面下に位置するように前記取水部の高さを設定し、前記第１壁を越えて前記取水溝に流入した水を前記導水手段及び前記導水管を介して取水し、濁水発生時には、前記第１壁が水面上に位置するように前記取水部の高さを設定し、前記貫通孔を介して取水溝に流入した水を導水手段及び導水管を介して取水するように構成されていることを特徴とするものである。

本願請求項２に記載の取水システムは、前記請求項１のシステムにおいて、前記調節手段が、前記浮体内に設けられた空洞内に水を出し入れするように構成されていることを特徴とするものである。

本願請求項３に記載の取水システムは、前記請求項１又は２のシステムにおいて、前記ゲートが、上端が前記第２壁の内面にヒンジ止めされたフラップゲートであることを特徴とするものである。

本願請求項４に記載の取水システムは、前記請求項１から３までのいずれか１項のシステムにおいて、前記浮体の下方に位置する水中領域を他の水中領域から遮断するためのシートが、前記取水部の下端から下方に延びるように取り付けられていることを特徴とするものである。

本願請求項５に記載の取水システムは、前記請求項１から４までのいずれか１項のシステムにおいて、前記浮体が、下端が湖底の基礎に固定された複数本の柱によって上下方向に移動可能に支持されていることを特徴とするものである。

本発明の取水システムによれば、浮体の周囲に取水部が配置されているため、取水深を極めて小さく設定することができ、温水・清水の取水効率を向上させることができる。また、浮体上に植生することによって、湖岸の裸地対策の一環とすることができる。また、本発明の取水システムにより取水機能と裸地対策の一体化を図ることにより、ランプサムコストの縮減をすることができる。また、浮体が柱によって支持されているので、浮体の水平方向の移動を抑制することができる。さらに、通常時において、温暖な上澄み水の取水を行うことができ、濁水発生時においては、貯水池の濁水の流入を防止して、清浄な水を取水することができる。

次に図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態に係る取水システムに関して詳細に説明する。図１は、本発明の好ましい実施の形態に係る取水システムを模式的に示した全体断面図、図２は、図１の取水システムの平面図である。図１及び図２において全体として参照符号１０で示される本発明の好ましい実施の形態に係る取水システムは、浮体１２を備えている。浮体１２は、浮くことができるように、発泡スチロールのような軽量材料で形成されている。なお、図１及び図２に示される浮体１２は、円板状の形状を有しているが、他の任意の形状にしてもよい。

取水システム１０は又、浮体１２の外周に沿って配置された取水部１４を備えている。取水部１４も、浮くことができるように、浮体１２と同様に、発泡スチロールのような軽量材料で形成されている。図示されている取水部１４は、円板状の浮体１２の外周に沿わせるため、リング状の形状を有しているが、浮体１２の形状に応じて、他の形状にすることができる。なお、取水部１４は、連結部１４ａを介して浮体１２に連結されている。

取水部１４の上面には、外周に沿って、第１壁１６が形成され、内周に沿って、第１壁１６より高さの高い第２壁１８が形成されており、第１壁１６と第２壁１８との間の領域が、取水溝２０となる。第２壁１８の内面は、その下端が第１壁１６の方へ接近するように傾斜している。また、第２壁１８には、取水部１４の外側と取水溝２０とを連通させる貫通孔２２が、周方向に所定間隔隔てて複数個設けられており、各貫通孔２２の取水溝２０の側には、貫通孔２２を閉鎖するためのゲート２４が配置されている。ゲート２４は好ましくは、上端が第２壁１８の内面にヒンジ止めされたフラップゲートである。なお、第１壁１６の上面に、流木止めスクリーン１４ｂ（図１参照）を設けてもよい。

取水システム１０は又、浮体１２及び取水部１４の浸漬度を調節するための調節手段を備えている。調節手段は、浮体１２の内部に設けられた空洞２６内に、ポンプ（図示せず）を用いて水を出し入れすることによって、浮体１２及び取水部１４を昇降させるようにになっている。

取水システム１０は更に、浮体１２のほぼ中心から垂直方向下方に水面下に延びるように配置された導水管２８と、取水部１４の取水溝２０と導水管２８とを連通させる導水手段３０とを備えている。導水管２８は、浮体１２の昇降に追従するように、伸縮可能な型式に構成されている。導水手段３０は、管部材で形成される管路型式で形成してもよく、上面が開放した開水路型式で形成してもよい（本実施形態では、管路型式で図示されている）。図２に示される実施形態では、３基の導水手段３０が示されているが、導水手段３０の基数は、これに限られるものではない。なお、導水管２８は、湖底に設けられた基礎まで下方に延び、次いで水平方向に向きを変え、放流領域（図示せず）に至るようになっている。

浮体１２の外周と取水部１４の内周との間には隙間があるが、取水溝２０と導水手段３０との接続箇所においては、導水手段３０の端部を取水溝２０の貫通孔２２の方へ延長させたり（図４参照）、取水部１４の第２壁１８を導水手段３０の端部の方へ延ばしたり（図示せず）することによって、取水溝２９と導水手段３０との連通が確保されるように構成されている。なお、取水溝２０と導水手段３０との接続箇所に設けられる貫通孔２２には、ゲートは設けられていない。

浮体１２は、下端が湖底の基礎に固定された４本の柱３２によって支持されており、柱３２によって浮体１２が回転しないようになっている。なお、浮体１２は、柱３２を伸縮可能な型式に構成するか、或いは、柱３２の上端を浮体１２に固定せずに上下方向に移動可能に構成することによって、水面の昇降に追従できるようになっている。

好ましくは、浮体１２の下方に位置する水中領域（以下「浮体下方領域」という）を他の水中領域から遮断するためのシート３４が、取水部１４の下端から下方に延びるように取り付けられている。シート３４は、浮体下方領域以外の水中領域から浮体下方領域に濁水が流入するのを遮断する役目を果たす。貯水池の水は、流速が極めて小さいため、シート３４により内外の水は分断される。シート３４は、公知の材料で形成してよい。

以上のように構成された取水システム１０の作動について説明する。まず最初に、通常時における作動について説明する。通常時においては、第１壁１６が水面下に位置するように、調節手段を用いて取水部１４の高さを設定する（図３（ａ）参照）。すると、水が第１壁１６を越えて取水溝２０に流入する。この状態では、ゲート２４の自重によりゲート２４が閉鎖しているため、取水溝２０中の水は、導水手段３０を介して導水管２８に至り、所望の放水領域に流入するようになっている。

次に、濁水発生時における作動について説明する。悪天候等のために濁水が発生した場合には、第１壁１６が水面上に位置するように、調節手段を用いて取水部１４の高さを設定する（図３（ｂ）参照）。すると、第１壁１６を越えて取水溝２０に流入する水はなくなるが、取水部１４の外側と取水溝２０との水圧差によりゲート２４が開放してゲート２４から取水溝２０に水が流入する。取水溝２０に流入した水は、通常時における作動と同様に、導水手段３０、導水管２８を経て、所望の放水領域に流入する。なお、シート３４により浮体下方領域が隔離されているので、ゲート２４から取水溝２０に流入する水は、浮体下方領域の上澄み水となり、放水領域に濁水が流入しないようになっている。

本発明は、以上の発明の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、前記実施の形態では、浮体１２と取水部１４が別個に形成され、連結部１４ａによって互いに連結されているが、浮体と取水部を一体に形成してもよい。

なお、上述の実施形態では示されていないが、浮体１２は、骨組構造で支持されており、浮体１２自体の自重や導水管２８、導水手段３０の重量の他、浮体１２の覆土、植生等の重量を加えても十分な浮力を有するように設計されている。

浮体下方領域の水は、貫通孔２２からの取水により、厳密には上昇方向の流れとなるが、取水量と比較して管内流速が極めて小さいため、自然沈降による浄化効果を期待することができる。

本発明の好ましい実施の形態に係る取水システムを模式的に示した全体断面図である。 図１の取水システムの平面図である。 図２の線３−３に沿った断面図であって、図３（ａ）は、通常時における状態を示した図、図３（ｂ）は、濁水発生時における状態を示した図である。 図２の線４−４に沿った断面図であって、取水溝と導水手段との接続箇所の一例を示した図である。

符号の説明

１０ 取水システム
１２ 浮体
１４ 取水部
１６ 第１壁
１８ 第２壁
２０ 取水溝
２２ 貫通孔
２４ ゲート
２６ 空洞
２８ 導水管
３０ 導水手段
３２ 回転防止柱
３４ シート

Claims (5)

1. 取水システムであって、
   水面上に浮く浮体と、
   前記浮体の外周に沿って配置された取水部とを備え、
   前記取水部が、その上面の外周に沿って形成された第１壁と、その上面の内周に沿って形成され、前記第１壁より高さの高い第２壁と、前記第１壁と前記第２壁との間の取水溝と、前記第２壁に周方向に所定間隔隔てて設けられ、前記取水部の外側と前記取水溝とを連通させる複数の貫通孔と、前記貫通孔の各々を閉鎖するためのゲートとを有しており、
   前記浮体のほぼ中心から垂直方向下方に水面下に延びるように配置された導水管と、
   前記取水溝と前記導水管とを連通させる導水手段と、
   前記浮体及び前記取水部の浸漬度を調節するための調節手段とを更に備え、
   通常時には、前記第１壁が水面下に位置するように前記取水部の高さを設定し、前記第１壁を越えて前記取水溝に流入した水を前記導水手段及び前記導水管を介して取水し、濁水発生時には、前記第１壁が水面上に位置するように前記取水部の高さを設定し、前記貫通孔を介して前記取水溝に流入した水を前記導水手段及び前記導水管を介して取水するように構成されていることを特徴とするシステム。
2. 前記調節手段が、前記浮体内に設けられた空洞内に水を出し入れするように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記ゲートが、上端が前記第２壁の内面にヒンジ止めされたフラップゲートであることを特徴とする請求項１又は２に記載のシステム。
4. 前記浮体の下方に位置する水中領域を他の水中領域から遮断するためのシートが、前記取水部の下端から下方に延びるように取り付けられていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載のシステム。
5. 前記浮体が、下端が湖底の基礎に固定された複数本の柱によって上下方向に移動可能に支持されていることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載のシステム。

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