JP4413153B2

JP4413153B2 - 取水装置

Info

Publication number: JP4413153B2
Application number: JP2005043464A
Authority: JP
Inventors: 省二平松; 剛大村
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2005-02-21
Filing date: 2005-02-21
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2025-02-21
Also published as: JP2006226052A

Description

本発明は、ダム湖等の貯水池において所定の水深の範囲内で取水する技術に関する。

一般に、河川の水は、降雨によって上流から流れてくる土砂や砂等で濁っても、２〜３日でもとの清澄な状態に戻るが、ダム湖等の貯水池内では、水が滞留するため、一旦濁った場合には砂等が沈殿して清澄な状態に戻るのに数週間を要することもある。また、貯水池内の水は、表面付近では温かく、水深方向に向って冷たくなるなど、水深や場所によって温度が異なる。

ダム湖等の貯水池には、生活や農業に適した温度の清澄な水を下流地域に供給する機能を有しているものもあるが、上記のように、水質や水温は均一ではないため、一般に、供給に適した水を取水できる選択取水設備を備えている。この選択取水設備は、発電用水を水力発電所へ供給する水路内に砂等が堆積するのを防ぐためにも用いられる。

従来の選択取水設備としては、例えば、下記特許文献１に示されるように、水面よりも上方で前方に突出するデッキをダム壁に設置して、このデッキに取り付けた昇降機のワイヤを最上段のフレームに連結することにより、ワイヤによる最上段のフレームの昇降に連動して下側のフレームも昇降させることで、各フレームの遮水膜で取水口の周囲を遮水して、水が最上段のフレームの上方をオーバーフローして取水口から取水されるようにした遮水膜昇降式選択取水設備がある。

特開２００４−６８４０６号公報

しかしながら、上記の遮水膜昇降式選択取水設備を設置するためには、取水口が見える程度にまで水位を低下させたうえで取水口周辺の大規模な土木工事が必要になる。また、この取水設備は、堰堤の取水口周辺に設置されるため、取水口のスクリーンに流木等のゴミが付着した場合、これを取り除く際には取水設備自体が邪魔になるとともに、破損した遮水膜がスクリーンに付着した場合、取水できなくなるおそれもある。更に、流水断面が比較的小さいにも拘わらず大量の水が流れ込むため、遮水膜が一旦破損すると、その箇所から流入する水の圧力で遮水膜の損傷が拡大するおそれがある。

一方、貯水池によっては、任意の水深で取水できなくても、水面付近の清廉な水を常時取水できればよい場合もある。

本発明は、上記の事情を考慮し、水面付近の水を取水可能で容易に設置することができる取水装置を提供することを目的とする。

本発明の取水装置は、ダム湖等の貯水池において水面から所定の深さまでの取水範囲内で取水するための取水装置であって、両端が前記貯水池の周辺に取り付けられる帯状に形成され、該貯水池に浮かんで水面を取水口側の部分とその他の部分に分ける浮水部と、前記浮水部に取り付けられ、前記貯水池の水中に位置する遮水部と、前記浮水部と前記遮水部との間又は前記遮水部における前記取水範囲に対応する部位に設けられた通水部とを備える。

そして、前記浮水部が前記水面上を浮遊するのを防ぐための手段として、両端が前記貯水池の周辺にそれぞれ取り付けられ、該貯水池の上方に渡したメインワイヤと、一端が前記メインワイヤに取り付けられ、他端が前記貯水池の水に沈むアンカーに取り付けられ、且つ該貯水池の水位変動に伴う前記浮水部の昇降を案内するガイドワイヤと、前記浮水部を前記ガイドワイヤに沿って昇降させる昇降案内部とを備えることを特徴とする。

上記遮水部は、前記取水範囲に相当する間隔をあけて前記浮水部に取り付けられており、該遮水部と浮水部との間の間隙が前記通水部を成すことができる。

本発明の具体的態様では、前記浮水部は、その全部又は一部が鋼材等の剛性で作られている。

更に詳細には、前記遮水部の一方の面には、重りが横一列に取り付けられ、他方の面には前記重りの重力より小さい浮力を生ずる浮きが前記重りの下方に横一列に取り付けられている。この場合、遮水部には、前記重りと浮きを一対で上下に複数取り付けることができる。

本発明によれば、貯水池の中で遮水部が貯水池の水を遮るとともに、通水部が水面から所定の深さまでの取水範囲内で水を通すため、貯水池の水位に拘わらず、当該範囲内にある清廉な水を取水口へ送り込むことができる。また、浮水部を貯水池の水に浮かべる簡単な作業を行うだけで取水装置を設置することができ、取水装置を取水口から離れた位置に設置できるので、取水口のスクリーンに付着した流木等のゴミを容易に除去することができる。更に、遮水部は、取水口の断面積よりも格段に大きく作ることができるため、遮水部の局所に水圧が掛かって損傷するおそれもない。

また、浮水部が貯水池の水位変動に伴いガイドワイヤに沿って昇降する構成とすることにより、風や波浪等の影響により浮水部が水面を浮遊するのを防ぎ、安定した取水機能を発揮することができる。

また、遮水部を、水面から所定の深さまでの取水範囲に相当する間隔をあけて浮水部に取り付けた場合は、遮水部と浮水部の間の間隙を通水部として機能させることができる。

上記浮水部の全部又は一部を鋼材のような剛性材料で作ることにより、浮水部の局所に大きな水圧が掛かっても湾曲しないため、浮水部の損傷を防ぐことができる。

更に、遮水部の一方の面に重りを取り付け、他方の面に重りの重力より小さい浮力を生ずる浮きを取り付けることにより、貯水池の水位変動に伴って浮水部が下降しても、遮水部は一定の方向に弛みながら沈降することができ、不規則な方向に弛みながら沈降して遮水部が損傷するのを防ぐことができる。また、重りと浮きを一対で上下に複数取り付けることにより、一層深い貯水池にも対応することができる。

図１及び図２は、実施例の取水装置１をダム湖２に設置した状態を示す。

この取水装置１は、ダム湖２の水面から所定の深さ（例えば、水深５ｍ）までの取水範囲内で清廉な水を取水するため、
両端がダム湖２の周辺に取り付けられる帯状に形成され、ダム湖２に浮かんで水面を取水口４側の部分とその他の部分に分ける浮水部５と、
浮水部５に取り付けられ、ダム湖２の水中に位置する遮水部７と、
遮水部７と浮水部５の間に設けられた通水部８と
を備えている。

浮水部５は、その一部が鋼材等の剛性材料で作られており、具体的な構成としては、
鋼材を格子状に立体的に組み合わせて帯状に形成した鋼製フロート１０と、
一端が鋼製フロート１０の端部に取り付けられ、他端がダム湖２の周辺に取り付けられ、鋼製フロート１０の両側にそれぞれ設けられた湾曲自在なケーブル状の樹脂製フロート１１ａ，１１ｂと
から成る。

鋼製フロート１０は、Ｌ字形に作られており、その格子の隙間に浮きとしての円柱形の発砲スチロール１３が装着されることにより、ダム湖２の水に浮くことができるようになっている。また、鋼製フロート１０の上面は、平らに作られており、人が歩行したりメンテナンス等の作業を行えるようになっている。

更に、鋼製フロート１０には、舟が通ることのできる舟通り１５が設けられている。舟通り１５は、鋼製フロート１０の一部に下方へ凹む段差を設けることにより形成され、鋼製フロート１０を水に浮かべたとき、その段差が所定の水深（例えば、水深１〜２ｍ）の水路になる。この水路を通って、ダム湖２の周辺及び浮水部５で区切られた範囲（取水口４側の範囲）の内側へ舟で乗り入れることにより、当該範囲内の水面に滞留した流木等のゴミを取り除いたり、巡視や点検を行うことができる。また、流木等のゴミが舟通り１５を通過して取水口４側へ流れ込むのを防ぐため、鋼製フロート１０には、舟通り１５を遮る開閉自在の扉１６が設けられている。

樹脂製フロート１１ａ，１１ｂは、プラスチック等の樹脂で作られた複数の中空の玉を化学繊維で作られた布で直線的に包み込むことにより形成されている。

鋼製フロート１０と堤体１７の間に設けられる樹脂製フロート１１ａは、堤体１７に上下に取り付けられたガイドワイヤ１９に一端が連結され、ガイドワイヤ１９に沿って昇降するようになっている。このガイドワイヤ１９は、堤体１７に打ち込んだ一対のＵ字形アンカー２０に端部がそれぞれ連結されている。

他方の樹脂製フロート１１ｂの一端は、ダム湖２の周辺に打ち込んだＵ字形アンカー２１に連結したワイヤ２２に接続されている。

また、取水装置１は、浮水部５（特に鋼製フロート１０）がダム湖２の水面上を浮遊するのを防ぐための手段として、
両端がダム湖２の周辺にそれぞれ取り付けられ、ダム湖２の上方に渡した２本のメインワイヤ２４と、
一端がメインワイヤ２４に取り付けられ、他端がダム湖２の水に沈むアンカー２５に取り付けられ、且つダム湖２の水位変動に伴う浮水部５の昇降を案内する３本のガイドワイヤ２７と、
浮水部５をガイドワイヤ２７に沿って昇降させる昇降案内部２８と
を備えている。

メインワイヤ２４は、ダム湖２の周辺の適宜の箇所に打ち込んで固定したＵ字形アンカー２９に連結され、ダム湖２の上方で直線状に張った状態になっている。

昇降案内部２８は、浮水部５に取り付けられ、ガイドワイヤ２７を挿通した状態になっている。昇降案内部２８の詳細については後述する。

ダム湖２に沈められたアンカー２５は、ダム湖２内の水とともに移動するのを防ぐため、一端がダム湖２の周辺に連結されたアンカー固定用ワイヤ３０によって保持されている。このアンカー固定用ワイヤ３０も、ダム湖２の周辺（図２参照）や堤体１７に打ち込んで固定したＵ字形アンカー３２に連結されている。

遮水部７は、例えば、耐久性や耐寒性等の諸性能に優れた高強度のポリエステル系合成繊維で作られた遮水膜を用いることができ、透水性の無いもの又は少なくとも砂等の懸濁物質を遮ることのできるものを採用するのが好ましい。遮水部７は、水面から所定の深さ（例えば、水深５ｍ）の取水範囲に相当する間隔をあけて樹脂又は金属で作られたチェーン３４によって浮水部５に取り付け（吊り下げ）られている。これにより、遮水部７と浮水部５との間の間隙が通水部８となり、ダム湖２の水面から所定の深さの取水範囲内で取水することができる。

また、遮水部７には、その下縁に沿って重りとしてのチェーン３７が取り付けられており、遮水部７の下部とダム湖２の底面との間に隙間ができるのを防いでいるとともに、遮水部７の堤体１７側の端部は、堤体１７に取り付けられたガイドワイヤ１９に沿って昇降できるようになっている。詳細は後述する。

更に、遮水部７の一方の面（例えば、取水口４側の面）には、重り４０が横一列に取り付けられており、他方の面には重り４０の重力より小さい浮力を生ずる浮き４１が重り４０の下方で横一列に取り付けられている。遮水部７には、この重り４０と浮き４１が一対で上下に複数（図では上下２段に）取り付けられている。

図３は、ダム湖２の深さと取水装置１の遮水部７の大きさとの関係を示す。

遮水部７は、例えば、ダム湖２が計画高水位（ＨＷＬ［High Water level］）に達したときの水面に浮水部５を浮かべた場合、その下縁部と湖底の間に隙間ができない大きさであることが望ましい。これにより、ダム湖２の水位変動に伴って浮水部５が昇降しても、遮水部７と湖底の間に隙間が生じないため、湖底に堆積した土砂等が取水口４に流入するのを防ぐことができる。

図４は、取水装置１の遮水部７を一方の面側（取水口４側）から見た状態を示す。

遮水部７の取水口４側の面に取り付ける重り４０には、金属で作られたチェーンを用いることができ、ゴミなどが絡まるのを防ぐため、プラスチック等の樹脂で作られた筒４５に通しておくのがよい。重り４０を遮水部７に取り付けるには、遮水部７に金属で作られた環状部材４７を取り付けておき、この環状部材４７と重り４０を成すチェーンの一構成単位である環状部材とを、両端部に互いに連通する孔を備えたＵ字形部材で連結し、該Ｕ字形部材の両端部に設けた孔に通したボルトをナットで締め付ければよい。このＵ字形部材、ボルト、及びナットから成る連結具をシャックルという。

遮水部７を鋼製フロート１０に取り付けるには、まず、遮水部７の上端部に環状部材４９を取り付けておき、この環状部材４９とチェーン３４をシャックル５１で連結する。そして、チェーン３４の端部と鋼製フロート１０の下部にある鋼材とをシャックル５２で連結すればよい。

鋼製フロート１０に設けた舟通り１５を開閉する扉１６は、矩形のフレームと、流木等のゴミを遮るためにフレームの内側に設けられた格子とから成る。扉１６のフレームの両側には上下一対の突起５５が設けられており、この突起５５の中央には孔（図示せず）が設けられている。更に、鋼製フロート１０にも、扉１６の突起５５に設けた孔と連通する孔を有する突起５７が上下一対に設けられており、各突起５５，５７を重ねた状態で、金属で作られた一対のシャフト５８をそれぞれの孔へ挿通させることにより、舟通り１５内で扉１６が鋼製フロート１０に固定される。舟通り１５に舟を通す場合、一対のシャフト５８を引き抜いて扉１６を取り外してもよいし、一方のシャフト５８だけを引き抜いて、他方のシャフト５８を軸にして扉１６を回動させればよい。

図５は、取水装置の遮水部を図４の反対側から見た状態を示す。

遮水部７に取り付けられる浮き４１は、プラスチック等の適宜の材料で作られた複数の中空の玉６０を合成繊維から成る布６１で直線的に包んで形成され、遮水部７の一方の面側に取り付けられている。浮き４１の遮水部７への取付方法としては、複数の玉６０を内包した布６１を遮水部７へ直接縫い付けてもよいし、遮水部７と布６１のそれぞれに等間隔の孔を設け、この孔に通した紐で両者を縫い合わせるようにして連結してもよい。

図６は、樹脂製フロート１１ａ及び遮水部７と堤体１７に取り付けたガイドワイヤ１９との掛かり具合を示す。

樹脂製フロート１１ａ及び遮水部７の堤体１７側の縁部には、シャックル６３が取り付けられており、このシャックル６３にガイドワイヤ１９を通すことにより、樹脂製フロート１１ａ及び遮水部７は、ガイドワイヤ１９に沿って昇降できるようになっている。

また、浮水部５を別のガイドワイヤ２７に沿って昇降させる昇降案内部２８は、シャックル６５同士を複数連結して構成されており、いずれか一つのシャックル６５にガイドワイヤ２７を通してある。

図７（ａ）は、浮水部５をガイドワイヤ２７に沿って昇降させる昇降案内部２８を横から見た状態で、（ｂ）は、（ａ）を上から見た状態を示す。

昇降案内部２８は、
互いに連結された複数のシャックル６５と、
上記シャックル６５の１つを鋼製フロート１０に連結するため、鋼製フロート１０に取り付けられたＵ字形部材６７と
から成る。

Ｕ字形部材６７は、鋼製フロート１０に溶接等の適宜の方法で取り付けることができる。そして、複数連結したシャックル６５の一端にある１つのシャックル６５を樹脂製フロート１１ａの端部に連結し、他端にあるシャックル６５をＵ字形部材６７に連結し、中間にあるシャックル６５にガイドワイヤ２７を通すことにより、昇降案内部２８がガイドワイヤ２７に沿って昇降可能になる。これにより、浮水部５もガイドワイヤ２７に沿って昇降可能になる。

この昇降案内部２８は、鋼製フロート１０と一方の樹脂製フロート１１ａとの間だけでなく、鋼製フロート１０と他方の樹脂製フロート１１ｂとの間にも設けられている。また、Ｌ字形を成す鋼製フロート１０の角の部分にも昇降案内部２８（図１）が設けられている。

図８〜図１０は、ダム湖２の水位変動に伴い浮水部５が昇降したときの遮水部７の状態及び取水状況を示す。

まず、図８に示すように、ダム湖２が計画高水位（ＨＷＬ）に達している場合、遮水部７は、ダム湖２の底部との間に隙間ができないように大きく作られているため、上段の重り４０と浮き４１との間で取水口４側へ弛んだ状態になる。この場合、ダム湖２の水は、浮水部５と遮水部７との間に設けた通水部８から取水され、取水口４へ流入する。尚、実施例では、遮水部７に二段構成で取り付けた上下一対の重り４０及び浮き４１は、上段の浮き４１の浮力が下段の重り４０の重力より大きくなるように構成した。

次に、図９に示すように、ダム湖２の水位が図８の状態から低下した場合、これに伴い浮水部５も下降するため、上段の重り４０が遮水部７の一部を下方へ更に弛ませることになる。この場合においても、ダム湖２の水は、通水部８を通って取水口４へ流入することができる。

そして、図１０に示すように、更に水位が低下した場合、上段及び下段の各重り４０が遮水部７を下方へ牽引し、遮水部７は、下段の重り４０と浮き４１の間で取水口４側へ弛んだ状態になる。この場合においても、ダム湖２の水は、通水部８を通って取水口４へ流入することができる。

上記のとおり、取水装置１は、ダム湖２の水位変動に追従し、常に水面から所定の水深までの取水範囲内で取水することができる。

また、重り４０を遮水部７の一方の面に取り付け、浮き４１を他方の面に取り付けることにより、ダム湖２の水位が低下しても、遮水部７は、一定の方向（実施例では取水口４側）に弛むことができる。これにより、遮水部７が不規則な向きに弛んで損耗するのを防ぐことができる。

以上、実施例の取水装置１について説明したが、通水部は、遮水部７の浮水部５への取付方法に応じて、図１１に示すように、遮水部７自体に設けることができる。具体的には、遮水部７を、チェーン３４を用いずにシャックル５１，５２同士を連結することにより浮水部５に取り付けた場合、遮水部７における水面から所定の深さ（例えば、水深５ｍ）までの取水範囲に相当する部位に開口７０を設け、この開口７０を通水部とすることができる。

実施例の取水装置をダム湖に設置した状態を示す斜視図。実施例の取水装置をダム湖に設置した状態を示す平面図。ダム湖の深さと取水装置の遮水部の大きさとの関係を示す図。取水装置の遮水部を一方の面側（取水口側）から見た状態を示す図。取水装置の遮水部を図４の反対側から見た状態を示す図。樹脂製フロート及び遮水部と堤体に取り付けたガイドワイヤとの掛かり具合を示す図。図７（ａ）は、浮水部をガイドワイヤに沿って昇降させる昇降案内部を横から見た図で、（ｂ）は、（ａ）を上から見た状態を示す図。ダム湖が計画高水位に達したときの遮水部の状態及び取水状況を示す図。図８の状態からダム湖の水位が低下した状態を示す図。図９の状態から更に水位が低下した状態を示す図。遮水部自体に通水部を設けた別の実施形態の取水装置を示す図。

符号の説明

１…取水装置、２…ダム湖、４…取水口、５…浮水部、７…遮水部、８…通水部、１０…鋼製フロート、１１ａ，１１ｂ…樹脂製フロート、１３…発砲スチロール、１５…舟通り、１６…扉、１７…堤体、１９，２７…ガイドワイヤ、２０，２１，２９，３２…Ｕ字形アンカー、２２…ワイヤ、２４…メインワイヤ、２８…昇降案内部、３０…アンカー固定用ワイヤ、３４…チェーン、３７…チェーン、４０…重り、４１…浮き、４５…筒、４７，４９…環状部材、５１，５２，６３，６５…シャックル、５５，５７…突起、５８…シャフト、６０…玉、６１…布、６７…Ｕ字形部材、７０…開口。

Claims

ダム湖等の貯水池において水面から所定の深さまでの取水範囲内で取水するための取水装置であって、
両端が前記貯水池の周辺に取り付けられる帯状に形成され、該貯水池に浮かんで水面を取水口側の部分とその他の部分に分ける浮水部と、
前記浮水部に取り付けられ、前記貯水池の水中に位置する遮水部と、
前記浮水部と前記遮水部との間又は前記遮水部における前記取水範囲に対応する部位に設けられた通水部とを備え、
前記浮水部が前記水面上を浮遊するのを防ぐための手段として、
両端が前記貯水池の周辺にそれぞれ取り付けられ、該貯水池の上方に渡したメインワイヤと、
一端が前記メインワイヤに取り付けられ、他端が前記貯水池の水に沈むアンカーに取り付けられ、且つ該貯水池の水位変動に伴う前記浮水部の昇降を案内するガイドワイヤと、
前記浮水部を前記ガイドワイヤに沿って昇降させる昇降案内部と
を備えたことを特徴とする取水装置。
請求項１記載の取水装置において、前記遮水部は、前記取水範囲に相当する間隔をあけて前記浮水部に取り付けられており、該遮水部と浮水部との間の間隙が前記通水部となっていることを特徴とする取水装置。
請求項１又は２に記載の取水装置において、前記浮水部は、その全部又は一部が鋼材等の剛性材料で作られていることを特徴とする取水装置。
請求項１乃至３のいずれか記載の取水装置において、前記遮水部の一方の面には、重りが横一列に取り付けられ、他方の面には前記重りの重力より小さい浮力を生ずる浮きが前記重りの下方に横一列に取り付けられていることを特徴とする取水装置。
請求項４記載の取水装置において、前記遮水部には、前記重りと浮きが一対で上下に複数取り付けられていることを特徴とする取水装置。