JP4585931B2 - 暗渠排水装置 - Google Patents

Description

本発明は、暗渠排水装置に関し、詳しくは、暗渠排水パイプに流入した地下水を水溜トラップを介して排水路に排水する暗渠排水装置に関する。

圃場の地中に埋設した通水性の暗渠排水パイプに余剰の地下水を流入させて非通水性の排水パイプから排水路に排出する暗渠排水装置において、各パイプ内への空気の流通を防止するための水溜トラップを設け、パイプ内での酸化鉄の発生を抑制することが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−２８９７３３号公報

一方、近年は、工事コストの低減や維持管理の容易性等を目的として、排水路底を浅くすることが行われつつある。このように、排水路底を浅くすると、前記水溜トラップを通して排水路に排水する際の水頭が小さくなって流速が低下するため、水溜トラップ内に堆積した土砂を排水路へ排出するのが困難になってしまう。また、口径を小さくして流速を上げることも考えられるが、所定の排水性能が得られなくなることがあったり、土砂等の詰まりも発生しやすくなるという問題がある。

そこで本発明は、排水路底が浅くても水溜トラップ内等に堆積した土砂を排水路へ確実に排出することができる暗渠排水装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の暗渠排水装置は、圃場の地中に埋設した通水性の暗渠排水パイプに流入した地下水を、下方に屈曲した水溜トラップを介して前記暗渠排水パイプよりも高位置に設けられた排水路に排水する暗渠排水装置において、前記水溜トラップの流入側管路及び流出側管路の少なくともいずれか一方に傾斜管路部を設け、該傾斜管路部両端の接続部の屈曲角度を９０度未満としたことを特徴としている。

特に、本発明の暗渠排水装置は、前記流出側管路の流出端を鉛直方向上方に向けて開口させ、該開口の上部に排水枡を連設し、該排水枡に前記排水路に排水する排水管路を設けるとともに、前記水溜トラップの流入側管路及び前記排水枡の排水管路の少なくともいずれか一方に前記傾斜管路部を設けたことを特徴としている。

さらに、本発明の暗渠排水装置は、前記傾斜管路部の傾斜角度が水平面に対して２０〜７０度であること、前記水溜トラップ内に堆積した土砂を前記排水路に排出するときの前記傾斜管路部内の水の流速が毎秒０．６ｍ以上であること、また、前記排水管路に前記傾斜管路部を設けたときに、平面視において、該排水管路の傾斜管路部を前記排水枡と前記排水路との最短距離の直線とは異なる方向に向けて設けたことを特徴としている、

本発明の暗渠排水装置によれば、水溜トラップの流入側管路や流出側管路、排水枡の排水管路に傾斜管路部を設けたことにより、水溜トラップの流入側から排水路に至る管路の流路抵抗を小さくすることができるので、水溜トラップから排水路に至る管路の流速が向上し、排水路底を浅く形成して排水水頭が小さくなっても水溜トラップ内に堆積した土砂を排水路へ確実に排出することができる。

図１は本発明の暗渠排水装置の第１形態例を示す縦断面図、図２は従来の排水路の形成例を示す縦断面図である。圃場１１の地中には、有孔管からなる通水性の暗渠排水パイプ１２が所定間隔で複数本埋設されており、この暗渠排水パイプ１２の一端が給水路１３に接続され、他端が排水路１４に接続されている。給水路１３を流れる用水は、給水路１３から給水枡等の給水装置を介して圃場１１の地上に供給され、あるいは、給水路１３から暗渠排水パイプ１２に供給されて暗渠排水パイプ１２から圃場１１の地下に供給される。なお、給水路１３は、開放型の水路で形成してもよく、パイプラインで形成することもできる。また、暗渠排水パイプ１２は、給水側に接続していなくてもよい。

暗渠排水パイプ１２の排水路１４側は、排水路１４と平行な方向に埋設された１本の合流パイプ１５にまとめられており、この合流パイプ１５と排水路１４との間に、水溜トラップ１６及び排水枡１７が設けられている。水溜トラップ１６は、該水溜トラップ１６に貯留した水によって暗渠排水パイプ１２及び合流パイプ１５内の空気の流通を防止するためのものであって、水溜トラップ１６の流入側には、合流パイプ１５から下方に屈曲した流入側管路２１が設けられ、また、水溜トラップ１６の流出側には上方に屈曲した流出側管路２２が設けられており、上方に屈曲した流出側管路２２の終端は、排水枡１７の底部に鉛直方向上方に向かって開口している。

排水枡１７は、流出側管路２２よりも大径のパイプからなる枡本体２３を鉛直方向に設置したものであって、枡本体２３の内部には、枡本体よりも小径のパイプからなる水位設定器２４が設けられ、枡本体２３の底部側方には、排水路１４に連通する排水管路２５が設けられている。水位設定器２４の下端部は、流出側管路２２の開口に着脱可能な状態で接続されており、上端部は圃場１１の設定水位に応じて上下位置が調節可能な状態に形成されている。

そして、水溜トラップ１６から排水路１４に至る流入側管路２１、流出側管路２２及び排水管路２５の内、流入側管路２１及び排水管路２５には、水溜トラップ１６を形成するための屈曲部における水の流路抵抗を小さくし、各管路２１，２２，２５を通って排水路１４に排水される水の流速を高めるための傾斜管路部２１ａ，２５ａがそれぞれ設けられている。

一般的な圃場１１では、暗渠排水パイプ１２の埋設深さは地下４０〜６０ｃｍに設定されており、水溜トラップ１６は、流入側管路２１と流出側管路２２との間のトラップ部１６ａが暗渠排水パイプ１２及び合流パイプ１５よりも十分に下方に位置するように設定されており、暗渠排水パイプ１２や合流パイプ１５の内部に水が存在しないときでも、この間のトラップ部１６ａに十分な量の水を貯留することができ、流入側管路２１及び流出側管路２２を通って空気が流通しないように形成されている。

一方、図２に示すように、従来の排水路１４は、排水路底１４ａが暗渠排水パイプ１２や合流パイプ１５の埋設位置よりも深くなるように、例えば、暗渠排水パイプ１２等より１０〜２０ｃｍ程度深くなるように形成されていたが、本形態例に示す排水路１４は、工事コストの低減や維持管理の容易性等を目的として排水路底１４ａを浅く形成したものであって、排水路底１４ａは、暗渠排水パイプ１２や合流パイプ１５の埋設位置よりも浅く、例えば、暗渠排水パイプ１２等より１０〜２０ｃｍ程度浅くなるように形成されている。

通常の灌漑時に暗渠排水パイプ１２に流入して合流パイプ１５に合流した余剰の地下水（用水）は、流入側管路２１を下降して水溜トラップ１６に流入した後、流出側管路２２から水位設定器２４内を上昇し、水位設定器２４の上端開口から水位設定器２４外周と枡本体２３内周との間に溢流し、枡本体２３の底部から排水管路２５を上昇して排水路１４に排出される。

この通常の灌漑時は、余剰の用水が排水路１４に排出されるだけであり、暗渠排水パイプ１２や合流パイプ１５、水溜トラップ１６を通過する水の流速が遅くなっているため、地下水と共に暗渠排水パイプ１２に流入した土砂は、暗渠排水パイプ１２や合流パイプ１５の底部、水溜トラップ１６のトラップ部１６ａに沈降して堆積する。

各パイプ１２，１５内や水溜トラップ１６内に堆積した土砂を排出する際には、排水枡１７から水位設定器２４を取り外し、流出側管路２２を排水枡１７の底部に直接開口させ、水溜トラップ１６の流出側管路２２から排水枡１７内に流入した水を、排水枡１７の底部から排水管路２５に直接流入させて排水路１４に排出する。

この排水状態における排水量は、圃場１１と排水路１４との水位差による水頭や、各管路２１，２２，２５の口径等の条件によって異なり、各管路２１，２２，２５の口径が変わらなければ、排水路底１４ａが深い排水路１４（図２）に比べて排水路底１４ａが浅い排水路１４（図１）では、水頭が小さくなる分だけ排水量が少なくなる。すなわち、排水路１４の排水路底１４ａを浅くすると、排水量が減少するために上昇流となる流出側管路２２及び排水管路２５での流速が低下し、これらの管路内における水の上昇速度よりも水中の土砂の沈降速度が大きくなってしまい、前述のように、水溜トラップ１６等に堆積した土砂を水と共に排水路１４に排出するのが困難になる。

このとき、水溜トラップ１６の前後に位置する管路の屈曲角度を９０度未満とし、従来の９０度に対して緩やかに屈曲させるように形成することにより、屈曲部での流水抵抗を減少させることができるので、流水抵抗の減少分に応じて流出側管路２２及び排水管路２５内の水の流速を上昇させることができる。

例えば、本形態例に示すように、流入側管路２１に、水平面に対する傾斜角度を４５度とした傾斜管路部２１ａを設け、該傾斜管路部２１ａ両端の接続部２１ｂ，２１ｃの屈曲角度をそれぞれ４５度とすることにより、流入側管路２１における流水抵抗を小さくすることができる。さらに、排水管路２５にも水平面に対する傾斜角度を４５度とした傾斜管路部２５ａを設け、該傾斜管路部２５ａ両端の接続部２５ｂ，２５ｃの屈曲角度をそれぞれ４５度とすることにより、排水管路２５における流水抵抗を小さくすることができる。

このように、流入側管路２１及び排水管路２５における流水抵抗を小さくすることにより、合流パイプ１５から水溜トラップ１６及び排水路１４を通って排水路１４に排出される水量を多くして管路内での流速を高めることができるので、流出側管路２２や排水管路２５内を上昇する水に土砂を同伴させて排水路１４に排出することが可能となる。

傾斜管路部２１ａ，２５ａの水平面に対する傾斜角度、及び、その両端の接続部の屈曲角度は、水頭や土砂の性状、各管路の口径等の条件に応じて設定されるものであって、特に限定されるものではなく、上昇流となる管路部分での流速が、土砂、特に砂粒を排水路１４に向けて排出可能な流速、通常は毎秒０．６ｍ以上の流速が得られるようにすればよい。

通常は、水平面に対して２０〜７０度の傾斜角度に設定することが好ましく、７０度を超えると流水抵抗の低減効果が小さくなり。２０度未満では所定の高低差を得るための管路長が長くなって施工が困難になり、施工コストの上昇を招くことがある。一方、傾斜管路部の傾斜角度及び接続部の屈曲角度をそれぞれ４５度に設定することにより、各接続部に市販の４５度エルボを使用することができるので、施工コストを抑えることができる。

なお、合流パイプ１５と流入側管路２１との接続部は、合流パイプ１５の途中にチーズを配置し、その分岐管部に流入側管路２１の流入端を接続することにより、傾斜管路部２１ａの傾斜角度を任意に設定することができる。また、傾斜管路部に適度な角度のベンド管を用いることもでき、４５度エルボをひねった状態で組み合わせることで任意の接続角度を選択することができる。

図３は本発明の暗渠排水装置の第２形態例を示す縦断面図である。なお、以下の説明において、前記第１形態例で示した暗渠排水装置における構成要素と同一の構成要素には、それぞれ同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本形態例は、流入側管路２１にのみ傾斜管路部２１ａを設けた例を示している。排水枡１７から排水路１４への排水は、浅く形成した排水路１４の排水路底１４ａよりも高位置の枡本体２３中間部に水平方向に設けた排水管路２５で行っている。このように形成した場合、排水枡１７の下部に、流出側管路２２の終端から排水管路２５に向かう上昇流が発生することになるが、流入側管路２１の両端接続部２１ｂ，２１ｃの屈曲角度を９０度未満として流水抵抗を小さくすることにより、排水枡１７の下部における上昇流の流速を、土砂を同伴できる十分な流速に高めることができる。

図４は本発明の暗渠排水装置の第３形態例を示す縦断面図である。本形態例は、排水管路２５にのみ傾斜管路部２５ａを設けた例を示している。水溜トラップ１６の流入側管路２１は、従来と同様に、２個の９０度エルボを組み合わせて水平方向と鉛直方向との管路で形成している。このように、排水枡１７の底部から排水路１４に至る排水管路２５における傾斜管路部２５ａ両端の接続部２５ｂ，２５ｃの屈曲角度を９０度未満として流水抵抗を小さくするだけでも、流水抵抗を小さくして上昇流部分の流速を十分に高くでき、圃場１１からの排水と同時に土砂を排水路１４に排出することができる。

図５は、傾斜管路部を設けた排水管路の設置例を示す平面図である。まず、図５（Ａ）は、傾斜管路部２５ａを設けた排水管路２５を排水路１４に対して直交する方向に配置し、排水枡１７と排水路１４とを最短距離で接続している。したがって、水溜トラップ１６から排水枡１７に流入した水は、平面視において、水溜トラップ１６から排水枡１７を介して直線状に流れて排水路１４に排出される。

図５（Ｂ）は、排水管路２５を排水枡１７と排水路１４との最短距離の直線とは異なる方向に向けて設けた例を示している。このように、排水路１４に対して傾斜させた状態で排水管路２５を設けることにより、最短距離で接続した場合に比べて排水管路２５を長くすることができるので、排水枡１７が排水路１４の近くに設置されていても、傾斜管路部２５ａを容易に設けることができる。

図５（Ｃ）は、排水管路２５を、排水枡１７から排水路１４に対して平行な方向に向かう第１排水管路２５ｄと、該第１排水管路２５ｄの終端から排水路１４に対して直交する方向に屈曲した第２排水管路２５ｅとで形成し、第１排水管路２５ｄ及び第２排水管路２５ｅのいずれか一方あるいは双方に傾斜管路部を設けた例を示している。このように形成することよっても排水管路２５の管路長を長くできるので、傾斜管路部２５ａを容易に設けることができる。なお、第１排水管路２５ｄは、排水路１４に対して傾斜した方向であればよく、平行である必要はない。また、第２排水管路２５ｅも、排水路１４に対して直交する方向に設ける必要はない。

図５（Ｄ）は、排水管路２５を排水枡１７と排水路１４との最短距離の直線とは異なる方向に向けて設けるとともに、水溜トラップ１６も、合流パイプ１５への最短距離の直線とは異なる方向に向けて設けた例を示している。このように、排水管路２５を排水路１４に対して傾斜配置するとともに、水溜トラップ１６も合流パイプ１５に対して傾斜配置することにより、合流パイプ１５と排水路１４との距離が近い場合にも、排水管路２５に傾斜管路部２５ａを容易に設けることができ、また、水溜トラップ１６の流入側管路２１にも傾斜管路部２１ａを容易に設けることができる。

図６は排水枡を設置しない場合の水溜トラップの流入側管路及び流出側管路の形状例を示す縦断面図である。まず、図６（Ａ）は、水溜トラップ１６の流出側管路２２にのみ傾斜管路部２２ａを設けた例を示している。また、図６（Ｂ）は、流入側管路２１にのみ傾斜管路部２１ａを設けた例を示している。さらに、図６（Ｃ）は、流入側管路２１及び流出側管路２２の双方に傾斜管路部２１ａ，２２ａをそれぞれ設けた例を示している。

このように、排水枡を設置しない場合でも、流入側管路２１及び流出側管路２２のいずれか一方又は双方に傾斜管路部を設け、該傾斜管路部両端の接続部の屈曲角度を９０度未満とすることにより、排水路底１４ａを浅く形成した排水路１４への土砂の排出を確実に行うことができる。なお、流出側管路２２の排水路１４側に水閘を設けることによって通常時の排水を制御することができる。

本発明の暗渠排水装置の第１形態例を示す縦断面図である。 従来の排水路の形成例を示す縦断面図である。 本発明の暗渠排水装置の第２形態例を示す縦断面図である。 本発明の暗渠排水装置の第３形態例を示す縦断面図である。 傾斜管路部を設けた排水管路の設置例を示す平面図である。 排水枡を設置しない場合の水溜トラップの流入側管路及び流出側管路の形状例を示す縦断面図である。

符号の説明

１１…圃場、１２…暗渠排水パイプ、１３…給水路、１４…排水路、１４ａ…排水路底、１５…合流パイプ、１６…水溜トラップ、１６ａ…トラップ部、１７…排水枡、２１…流入側管路、２１ａ…傾斜管路部、２１ｂ，２１ｃ…接続部、２２…流出側管路、２２ａ…傾斜管路部、２３…枡本体、２４…水位設定器、２５…排水管路、２５ａ…傾斜管路部、２５ｂ，２５ｃ…接続部、２５ｄ…第１排水管路、２５ｅ…第２排水管路

Claims (5)

1. 圃場の地中に埋設した通水性の暗渠排水パイプに流入した地下水を、下方に屈曲した水溜トラップを介して前記暗渠排水パイプよりも高位置に設けられた排水路に排水する暗渠排水装置において、前記水溜トラップの流入側管路及び流出側管路の少なくともいずれか一方に傾斜管路部を設け、該傾斜管路部両端の接続部の屈曲角度を９０度未満としたことを特徴とする暗渠排水装置。
2. 前記流出側管路の流出端を鉛直方向上方に向けて開口させ、該開口の上部に排水枡を連設し、該排水枡に前記排水路に排水する排水管路を設けるとともに、前記水溜トラップの流入側管路及び前記排水枡の排水管路の少なくともいずれか一方に前記傾斜管路部を設けたことを特徴とする請求項１記載の暗渠排水装置。
3. 前記傾斜管路部の傾斜角度は、水平面に対して２０〜７０度であることを特徴とする請求項１又は２記載の暗渠排水装置。
4. 前記水溜トラップ内に堆積した土砂を前記排水路に排出するときの前記傾斜管路部内の水の流速が毎秒０．６ｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の暗渠排水装置。
5. 前記排水管路に前記傾斜管路部を設けたときに、平面視において、該排水管路の傾斜管路部を前記排水枡と前記排水路との最短距離の直線とは異なる方向に向けて設けたことを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の暗渠排水装置。

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