JP5586112B2 - Naturally adaptable river and lake water intake equipment - Google Patents
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Description
本発明は、河川湖沼に設置し浮遊異物や底に堆積又は流下する砂等を常時自然排出すると共に回遊魚への負担を極力減らし、全ての水位に対し安全で安定した取水量を確保しメンテナンス労力の少ない安心な取水設備を汎用性を持って提供するものである。 The present invention is installed in rivers and lakes to constantly discharge floating foreign matter, sand that accumulates or flows down to the bottom, and reduces the burden on migratory fish as much as possible, ensuring a safe and stable water intake for all water levels. It provides versatile water intake equipment with less labor.
現在主流である石油石炭系化石エネルギーは地球環境に多大な負荷を生じさせその対策で自然エネルギー利用に転換することが急務であり、化石エネルギーに変わる更なるエネルギーの確保の為、無数に存在する中小河川においてそのエネルギーの活用が有望視されているが、その対応対象は大自然であり、生き物であり、利害関係が複雑で、関係監督官庁も多く、採算性即ち設備費並びにメンテナンス費用の負担問題と多岐に渡り煩雑なことから実用的な活用開発が遅れている。 Petroleum and coal-based fossil energy, which is currently the mainstream, creates a tremendous burden on the global environment, and there is an urgent need to switch to using natural energy as a countermeasure, and there are countless numbers to secure further energy to replace fossil energy. The use of energy is considered promising in small and medium-sized rivers, but the response target is nature, creatures, complicated interests, many related authorities, profitability, that is, equipment costs and maintenance costs Practical use and development has been delayed due to problems and complexity.
魚道の確保としては階段状に堰板を設け水流を落とし魚の飛び上がりを容易にしたものが採用されているが、段差が大きく魚にとって負担無く回遊できるか疑問である。 In order to secure the fishway, we have used a staircase with a dam plate to make it easy to jump off the water flow, but it is questionable if the steps are large and the fish can travel without burden.
自然を大きく変えるダム式を採用しない為には、渇水から洪水時まで全ての水位に対し安全な且つ安定した取水量を確保する機能を持つ取水口が必要で有るが従来困難とされていた。 In order not to adopt a dam type that greatly changes the nature, it is necessary to have a water intake with a function of ensuring a safe and stable water intake for all water levels from drought to flooding.
自然な湖沼や河川では流れくる塵芥類に対し濾し網等に絡む小さい異物は定期的にその排除作業により除去できるが規模が小さい設備において中型の異物は排除機械に引っ掛かり故障の原因の最たるものになっていた。増してや大きな流木転石に対しては無防備で水力発電プラント全体において発電停止期間の増大とメンテナンス労力と費用が嵩み大きな問題になっていた。従来型のバー格子への水流上翔け方式による異物排除方式は一定の効果が得られているが、本発明で述べるような全ての自然事象に対応したものとはなっていない。 In natural lakes and rivers, small foreign matter entangled in the filter net etc. can be removed periodically by dust removal, but medium-sized foreign matters are caught in the removal machine in the small scale equipment and become the most cause of failure It was. In addition, it was unprotected against large driftwood boulders, and the power generation stoppage period increased, maintenance labor, and costs became a big problem in the entire hydroelectric power plant. The conventional foreign object removal method by the water flow up method to the bar lattice has a certain effect, but does not correspond to all natural events as described in the present invention.
良好な取水用工作物で必要な機能での問題点の第一点はダムを伴う大規模水力発電所の開発は粗完了し、既に安定した電力を供給しているところであるが、自然破壊、特に生息魚類に対する負担は自らが解決手段を持たない為に極めて大きい。魚道設置済みとは名目ばかりで十分機能を果たしているものは皆無に近い。中小河川において必ず確保しなければ為らないのは渇水時にも最優先で機能する生息魚類の自然に近い回遊経路である。 The first problem with the functions required for a good water intake work is that the development of a large-scale hydroelectric power plant with a dam has been completed and is already supplying stable power. In particular, the burden on inhabiting fish is extremely large because they do not have a solution. With a fishway installed, there is almost nothing that is nominal and performs well. In small and medium-sized rivers, it is necessary to secure a migratory route that is close to the nature of inhabiting fish that functions with the highest priority even in drought.
第二点はダム式においては渇水から洪水まで全ての水位に対し流れくる水を貯水し必要な水量を取入れ口より定量的に採水する機能を有するが、河沼自然水位取水式においては大水洪水時においても過大な取水を行わず、且つ安全に機能する取水口が求められるが、変化量が余りにも大きく難問であった。 The second point is that the dam type has the function of storing the water that flows for all water levels from drought to flooding and taking the required amount of water quantitatively from the intake, but the natural water level intake type in the river marsh There is a demand for a water intake that does not take excessive water and functions safely even during floods, but the amount of change was too large and problematic.
第三点は上流より自然に流れくる水中には必ず枯葉枯草流木が存在し、砂も常時流れている。まして大雨洪水時には大きな流木や転石も流れ下る。これらを可能な限り分離し自然に取除きながら必要な水を安全に採水する機能が必要で有るが、従来の方式では限界があり異物の多い大水時には取水停止等の措置を採るのが通例であり、それ以上の洪水時では取水停止は必要措置であった。 The third point is that there is always defoliated hay and driftwood in the water that naturally flows from the upstream, and sand always flows. Even during heavy rains, large driftwood and boulders fall down. It is necessary to have the function of safely collecting the necessary water while separating them as much as possible and removing them naturally. However, the conventional method has limitations and measures such as stopping the intake when there is a large amount of foreign matter. It was customary and suspension of water intake was a necessary measure during floods beyond that.
小水力発電設備においては取水場所が、その大きな水流落差を利用することで運営効率が上がり当然河川では急峻な流れを呈する場所又はその直近となり、谷間の狭い河川内に上記課題を解決する全ての工作物を設置しなければならず、これが第四の課題である。 In the small hydroelectric power generation facility, the water intake location uses the large drop in water flow, so that the operational efficiency is increased, and naturally the river has a steep flow or close to it, and all of the above problems can be solved in the narrow river in the valley. A work piece must be installed, and this is the fourth issue.
第一の課題である生息する魚類の常時回遊経路の確保であるが、安定した取水量と落差を確保する為には河川に対する堰が必要でありこれが魚類に対する回遊経路の障害となる。まずは堰による上流側と下流側の水位の差を極力小さくする。 The first challenge is to secure a regular migration route for fish that live, but to secure a stable water intake and drop, weirs are necessary for the river, which becomes an obstacle to the migration route for fish. First, the difference between the upstream and downstream water levels caused by the weir is minimized.
次に如何なる河川水勢水位に対しても回遊経路には最優先にて水流を確保する為、堰の一部を切欠いた部分を設け回遊経路の上流端とすることで、堰を越流する程の水量が無い渇水期においても確実に回遊経路の水流が確保される。 Next, in order to secure the water flow with the highest priority in the migratory path for any river water level, a part of the weir is notched so that it is the upstream end of the migratory path. Even in the dry season when there is not enough water, the water flow in the migratory route is ensured.
回遊経路の水深を確保する為その底部分は流下方向線の直角水平線に対し傾斜角を持たせることにより底部が水平な流路に比して水深を確保しやすく、水路底幅が多少狭くなっても魚類の回遊に有利な水深を大きくした回遊経路が形成され、また横行経路を挿入することにより経路を長くでき全体的に緩やかな流下勾配となり流速を低く抑え溯上方向の回遊魚にとって負担が少なくなる。 In order to secure the water depth of the migratory path, the bottom part has an inclination angle with respect to the horizontal line perpendicular to the flow direction line, making it easier to secure the water depth than the channel with a horizontal bottom, and the width of the water channel bottom is somewhat narrower. However, a migration path with a large water depth is formed, which is advantageous for fish migration, and by inserting a traversing path, the path can be lengthened, resulting in a gentle downdraft and an overall slow downflow rate. Less.
回遊魚は溯上しようとするときは流れの一番強く大きい場所を選び水の淵が出来ている場合はその一番奥を目指し回遊する本能を持つ。従って中途半端な位置に回遊魚道を設置すると効率の良い魚類の溯上効果が期待できない。水流の奥へ奥へと進むことにより溯上が完了するように配置する必要が有る。 The migratory fish has the instinct to move to the deepest part of the water when it chooses the place with the strongest flow when it is going to go up. Therefore, if a migratory fishway is installed at a halfway position, it is not possible to expect an efficient fish raising effect. It is necessary to arrange so that the dredging is completed by proceeding to the back of the water stream.
前記魚道の確保により他の目的の対策が既に解決されている場合がある。 河川を流れる砂は絶え間なく続き、途切れることがない。従って最少水量における魚道を堰上流部の河川底より確保することにより常時流砂経路の確保が自然に成立ち通常排砂手段として確立される。また取水口より取り込まれた砂も取水槽内を経由する回遊魚道を更に確保することにより定期の排出作業を行うことなく流砂に必要な水速より魚類の遊泳速度の方が遥かに速い為、常時回遊魚道を流砂経路として自然に常時排出される。 Measures for other purposes may have already been solved by securing the fishway. The sand flowing through the river continues without interruption. Therefore, by securing a fishway with the minimum amount of water from the bottom of the river upstream of the weir, securing a constant sand flow path will naturally occur and established as normal sand removal means. Also, because the sand taken in from the intake port has a much faster swimming path than the water speed required for flowing sand without performing regular discharge work by further securing a migratory path through the intake tank, It is always discharged naturally as a drifting sand route.
第二点めの渇水から洪水時まで全ての水勢の変化に対し必要な水量を安全に確保し、且つ取水された水の余水を確実に排出する機能が求められるが、これには水流に対する水平流速と垂直落下速度の変化を巧みに利用し、大水洪水時の流速の格段の高速変化と重力による自由落下位置を理論分析並びに実施実験により堰から自然放出される水流に対し取水口の位置と向きを最適な形とする事と溢水受の形状と位置を最適に設定することで自然に制御される。 A function is required to safely secure the necessary amount of water for all changes in water from the second drought to the time of flooding, and to ensure that the remaining water is discharged. By skillfully utilizing the changes in horizontal flow velocity and vertical fall velocity, theoretical analysis of the rapid change in flow velocity and the free fall position due to gravity at the time of a large water flood, and the intake of the water flow naturally discharged from the weir by the experiment It is naturally controlled by optimizing the position and orientation and setting the shape and position of the overflow receiver optimally.
取水口から取水槽に取り込まれた水は大自然の水勢からの直後の水であり様々な要因から取水量が安定して確保され難い。そこで取水調整槽に移動した水の内、余水を排出することで安定的に必要水量を確保する。しかし洪水時の流下水を安全に堰下流へ通過させる為には河川横断形状の変更を抑制し取水調整層による横断断面積の狭隘化を極力小さくし洪水時には槽の上部屋根面上を越流させる等により取水関連工作物の為に水位が異常高騰し周囲への氾濫事故に陥る危険性を減少させなければならない。その為水没状態を計画的に実行する。水没状態の取水調整槽から余水を安全確実に排出する手法として連接吸引機能を採用する。高速で移動する流体の運動エネルギーは速度の二乗に比例し、その重力による自由落下速度に対応する移動距離分の押し上げ又は吸引のエネルギーを持つエジェクター効果の自然原理を応用し、洪水時の高速流下水連接誘引効果による強制自然排出作用を利用する。 The water taken into the water intake tank from the water intake is immediately after the natural water, and it is difficult to secure a stable water intake due to various factors. Therefore, the necessary amount of water is stably secured by discharging surplus water from the water moved to the water intake adjustment tank. However, in order to pass sewage during flooding safely downstream of the weir, changes in the cross-sectional shape of the river are suppressed, and the cross-sectional area is narrowed by the intake adjustment layer as much as possible. By doing so, the risk of water level abnormally rising due to water intake related works and flooding accidents to the surrounding area must be reduced. Therefore, the submerged state is executed systematically. The articulated suction function is adopted as a method for safely and reliably discharging excess water from a submersible intake adjustment tank. The kinetic energy of a fluid moving at high speed is proportional to the square of the velocity, and it applies the natural principle of the ejector effect that has the energy of pushing up or suctioning corresponding to the free fall velocity due to its gravity, and the high-speed flow during flooding Utilizes forced natural drainage effect due to water-attraction effect.
第三点の上流より自然に流れくる枯葉枯草枯枝や流砂、大雨洪水時の大きな流木や転石に対し、これらを可能な限り分離し自然に流下させながら必要な水を安全に採水する為、取水口には従来の越流堰バースクリーン後方取水方式の改良をし、理論と実験を元に更に改良を重ねた図47−ロ参照による小段差越流堰水流上翔け方式改良二重バースクリーンを採用し、棒状塵芥への自然排除機能向上、格子自浄作用、保守作業の容易化、排除塵芥の早期自然除去を期する為上段は上側片持バー状方式とし、下段のバー格子は下流側を取水・溢水分離壁頂部に固定した全体平面格子目は菱形を呈する二重格子とし、落下水減勢効果と洪水時流水飛び越し機能を持つ溢水受を前記横引き魚道兼流砂経路と併用することでバースクリーンにより排除された塵芥を魚道兼排砂流水により自然排除し、この程度の落差においては定期整備を確実に行うことにより安全で自然多機能な取水堰を構築できる。またこの方式による取水口は堰全長に施設することとその自浄作用により定期保守作業の間隔を格段に伸ばすことが出来る。尚それをすり抜けた小さい塵芥は取水調整層内の浮遊物除去装置にて捕集し流水に浮いたまま本流へ戻すことができる。 In order to safely collect the necessary water while separating it as much as possible and separating it naturally against dead leaves, dead leaves and falling sand that naturally flow from the upstream of the third point, and large driftwood and boulders during heavy rain floods In the intake, the improvement of the conventional overflow weir bar screen rear intake system, and further improvement based on the theory and experiment, and improved double bar with a small step overflow weir water flow up system by referring to Fig. 47-b Adopting a screen, improving the natural removal function to the bar-shaped dust, improving the self-cleaning function of the grid, facilitating maintenance work, and early natural removal of the waste dust, the upper stage is the upper cantilever bar system, and the lower bar grid is downstream The flat grid with the side fixed to the top of the water / overflow separation wall is a double lattice with a rhombus, and the overflow catcher with the falling water depressing effect and the function of jumping off the running water during flooding is used in combination with the above-mentioned horizontal pulling fishway / sand flow route Eliminated by the bar screen Was dust naturally eliminated by fishway and Haisuna flowing water can create a secure and natural multifunctional weir by reliably performing the scheduled maintenance in this degree of difference. In addition, the intake by this system can be installed over the entire length of the weir and its self-cleaning action can greatly extend the interval between regular maintenance operations. In addition, the small dust which passed through it can be collected by the floating substance removal device in the intake adjustment layer and returned to the main stream while floating in the running water.
第四の課題である谷間や渓流の狭い河川内に保守土砂吐き開閉水門を設けた取水堰に取水調整槽を付加した安全な工作物を洪水時の河川流下水の支障とならないようにコンパクトに設置するには危険を察知する野性的感性を必要とし、常に自然に対し研究心を持ち前向きでなければならない。即ちあらゆる予測される自然現象や工作物に起こりうる事象と可能性を複合的に組み合わせ最良の結果になるよう構成する。 詳細は図面にて後述する。 The fourth issue is a safe structure with a water intake adjustment tank added to a water intake weir with an open / close sluice gate for maintenance in a valley or narrow river, so that it does not interfere with river sewage during floods. Installation requires a wild sensibility to detect danger and must always have a research mind and a positive attitude toward nature. In other words, all the predicted natural phenomena and events and possibilities that can occur in the workpiece are combined to form the best result. Details will be described later with reference to the drawings.
本発明は、ダム式取水方式に比べ河川形状を大きく変えないため自然環境破壊が非常に少ない。特に魚類に関しては、最優先で取水堰の段差を少なくし最適な回遊魚道の確保により負担を極力減らし最低維持水量を確保することで生息流域を遮断すること無く生息環境の保全ができる。 Since the present invention does not greatly change the river shape as compared with the dam type water intake method, the natural environment destruction is very small. Especially for fish, it is possible to preserve the habitat environment without blocking the habitat by cutting down the steps of the intake weir with the highest priority and securing the optimal migratory path to reduce the burden as much as possible and ensure the minimum amount of water to maintain.
中型以上の塵芥について取水口にて自浄作用を持つ改良二重バースクリーン後方取水方式を採用し、取水調整槽で細目スクリーンを使用し全三段階の自然塵芥除去を行っている常時発生していることになる。流砂、大水洪水時に発生する土砂に対し、各槽の槽底の傾斜を検討調整することにより流速と移動経路が確保され小砂利から微細砂まで動力を何も使用せず常時自然除去していることから、浮遊異物や土砂が少ない用水を人手労力が格段に少なく採水できるようになる。 Adopting an improved double bar screen rear water intake system that has a self-cleaning action at the intake for medium-sized and larger dust, and using a fine screen in the intake adjustment tank, all three stages of natural dust removal are constantly occurring It will be. By examining and adjusting the slope of the bottom of each tank against sediment and sand generated during floods and heavy water floods, the flow velocity and movement path are secured, and natural removal is always performed without using any power from small gravel to fine sand. Therefore, it is possible to collect water with much less foreign labor and earth and sand with much less manual labor.
この自浄作用は水勢が変化することで特に大きくなり、我が国のように定期的に気象が時事刻々と変化し降水による水勢が変化する場合には、極めて有効である。 This self-cleaning action becomes particularly large when the water force changes, and it is extremely effective when the weather changes periodically and the water force due to precipitation changes as in Japan.
取水口構造の水理作用の検討調整により、渇水期から大水時まで全ての水位に対し安全な取水量を確保し洪水時には特に取水量を自然に制限する機能を持たせている為、動力やメンテナンス労力が少なく安全に安定した取水量を確保できるようになる。 By examining and adjusting the hydraulic action of the intake structure, it has a function to secure a safe water intake for all water levels from the drought period to a heavy water, and to naturally limit the water intake especially during floods. As a result, it is possible to secure a stable water intake with less labor and maintenance.
河川からの取水に必要な機能の全てをコンパクトに収納し且つ洪水時の高速水流による連接誘引作用の応用により洪水時に水没状態でも完全に機能するため、取水調整槽が洪水を避けた位置に構築できない場合でも安全に取水でき連続発電機能が要求される水力発電所に必要な寿命の長い安全安心な発電プラントを構築することが出来るようになる。 Since all functions necessary for water intake from the river are stored in a compact manner, and the application of the conjugation attracting action by high-speed water flow during flooding, the water intake adjustment tank is constructed in a position that avoids flooding because it functions completely even when submerged during flooding. Even if this is not possible, it will be possible to construct a safe and secure power plant with a long life required for a hydropower plant that can safely draw water and requires a continuous power generation function.
本発明を最も活用できる形態は、今後普及が期待される小水力発電プラントにおける渇水から洪水時まで如何なる流下水勢においても自然保護を最優先に、特に生息する魚類に対して影響が少なく、発電設備に対しては無駄が少なく大水洪水時にも塵芥の少ない安定した水量を確保する取水口として急峻な中小河川、いわゆる狭い渓流の河川内に保守土砂吐き開閉水門を設けた取水堰に取水調整槽を付加した安全な工作物を洪水時の河川流下水の支障とならないように各要素をコンパクト且つ複合的に組み合わせ設置し保守手間を格段に少なくし安全に運用するものである。 The most applicable form of the present invention is that nature conservation is the top priority in any flowing water flow from drought to flood in a small hydropower plant that is expected to spread in the future. Water intake adjustment tank in intake weir with maintenance sewage sluice open and close sluice gate in steep small and medium rivers, so-called narrow stream rivers, which secures a stable amount of water with little waste even in the event of a flood In order to prevent the flow of rivers from flowing into the river during flooding, each element is installed in a compact and complex combination so that maintenance work can be greatly reduced and operated safely.
図1、図2、図3に示す全体概要図のように、河川維持水量確保兼通常飛上回遊魚道兼常時流砂路9、取水槽内経由飛上回遊魚道兼流砂経路10以外の河床幅の殆どを小段差越流型改良二重バースクリーン12付後方取水口に設定でき、河床幅基準線2の範囲は水の豊富な時や大水洪水時の主要な流下水の経路として支障が無く通過できるようにし、また既存の河川横断形状基準線1の河川断面積に対し極力欠損を無くするよう保守土砂吐開閉水門7並びに取水調整設備を各対岸に配置し両岸壁側に護岸補強擁壁6を必要に応じ構築する。
1, 2, and 3, as shown in the overall schematic diagram, the riverbed width other than securing the amount of river maintenance water and the normal fly-fishing way / always-
図1に示す主要構築物の流速調整兼流砂溝付取水堰8は下流側に小段差越流型改良二重バースクリーン12付後方取水口を、内部に取水槽13を持ち、越流上面は河川縦断中心基準河床面に対し突出しないよう既存河床面を掘り下げ設置し、堰上流側整備河床4はある程度の土砂溜りの機能を持つよう調整する。
The main structure shown in FIG. 1 has a flow rate adjustment and
図1に示す取水調整槽は、取水槽13から導かれた水中からさらに小さい塵芥や砂等を取除く為、荒砂止槽19、微細砂止兼浮遊物除去槽23、導水管接続槽が一体となって構成され、上部は砂止兼浮遊物除去槽壁組31を行い、必要最小限の高さに砂止兼浮遊物除去槽屋根組30を共に槽内経由の回遊魚に対し自然な場所であることを認識できるよう採光性のある資材にて覆う。本調整槽は洪水時には水没し屋根上並びに壁外を洪水が通過することを前提とし、堅牢且つ突起が少ないよう仕上げし水没時の砂止兼浮遊物除去槽上部空間60の安定を図り換気効果を確保する為上流側通気管35並びに下流側通気管36を設ける。
The water intake adjustment tank shown in FIG. 1 is composed of a rough
図1、図3、図46に示す取水調整槽下流側に設置する導水管余水強制自然排出口兼越流水整流板33並びにその下部に設置する大水水平整流板32は、大水洪水時に槽内の余水をその整流機能により大水時余水連接誘引排出効果高速下側整流56、洪水時余水連接誘引排出効果高速上側整流57で排出口の周囲に強力な強制自然誘引吸出し作用が働き、槽上部が水没状態の時でも大水時余水連接誘引排出水流58となり排出するものである。作用力の強さは図49の排出口周囲整流流速理論値調査を参照されたい。
1, 3, and 46 shown in FIG. 1, FIG. 3, and FIG. 46, the water guide spill forced natural discharge outlet /
図1、図41、図42に示す保守土砂吐水門7の脇に配置された通常飛上回遊魚道兼常時流砂路9、取水槽内経由飛上回遊魚道兼常時流砂路10は、飛上り時の回遊魚の負担とならないよう段差を生息魚類の大きさに適した回遊魚用段差小分割貯水壁39にて抑え、回遊魚段差飛越助力上下方向渦巻水流40が発生するよう水深も十分確保する。
1, 41, and 42, the normal flying fishway / always flowing
図43に示す流速調整兼流砂溝付取水堰8の下流側には取水・溢水分離壁14に接して、落下水減勢効果と排除塵芥の急速自然除去機能を併せ持つ図16で示される適切な流水勾配と図43に示す断面形状と図6に示す溢水受回遊魚用切欠16を持つ溢水受兼常用横引回遊魚道兼常時流砂経路15を配置する。下流側は洗屈防止を兼ねた一部回遊魚用深部を設けた図44に示す堰下流沈衝調整河床5を整備する。
The downstream side of the
図43に示す断面形状について図49の水平流速と重力による自然落下曲線を参照して詳細に説明すると、重力加速度9.8m/秒/秒における水平流速を持つ自然落下水流は二次曲線で表される各水平水流の軌跡のようになる。これを図43に重ねると図48の(ロ)のようになる。水平速度0.5m/S時流水自然落下曲線50、水平速度1.0m/S時流水自然落下曲線51、水平速度2.0m/S時流水自然落下曲線52、水平速度3.0m/S時流水自然落下曲線53、水平速度4.0m/S時流水自然落下曲線54、水平速度5.0m/S時流水自然落下曲線55となり、各河川の流下勾配、川幅による渇水から洪水時までの変化する水量状況と取水量と流速の複合する相関関係にて取水・溢水分離壁14の位置を最大取水量で検討調整し、溢水受兼常用横引回遊魚道兼常時流砂経路15の水平淵位置は、洪水時の取水制限を行う時の流速を検討調整する。
The cross-sectional shape shown in FIG. 43 will be described in detail with reference to the horizontal flow velocity and the natural fall curve due to gravity in FIG. 49. The natural fall water flow having a horizontal flow velocity at a gravitational acceleration of 9.8 m / sec / second is represented by a quadratic curve. It becomes like the trajectory of each horizontal water flow. When this is superimposed on FIG. 43, it becomes as shown in FIG. Flow rate natural fall curve 50 at horizontal speed 0.5m / S, Flow rate
溢水受兼常用横引回遊魚道15の下流端に連結された常用縦引回遊魚道兼常時流砂経路17は図22、図28、図34で示す断面形状と図45に示す流下勾配を有し渇水時の流量の少ない時でも水深が確保でき渓流魚の生息域となる。また流速が早くなる 事により取水口に設けられた改良二重バースクリーン12により取水口から排除された塵芥や自然流砂の河川下流への移動除去を助ける。
The normal vertical recreational fishway / normal
図48−(ロ)に示す取水堰8に具備された小段差越流型改良二重バースクリーン12が装着された後方取水口は水量が少ないときから洪水時に至るまで安定して中型大以以上の塵芥が取水槽内へ進入することを防止するよう上段バーの隙間間隔は60mmから100mm程度とし流れ方向に平行に配置し可能な限り傾斜角度を取り且つ下段バーより少なく設定し上流側での片持方式による支持固定とし、自然落下水の水撃作用で大型の塵芥が先端方向へ移動し終に溢水受兼常用横引回遊魚道15側に落下するような自浄作用が働くよう設定し、下段バースクリーンとの間に絡みついた塵芥の除去手作業が下流側から容易に行うことが出来るようにする。
48- (b) The
下段バーの隙間隙間は20mmから30mm程度とし流れ方向に対し30から45度程度の横引回遊魚道15の流れ方向に角度を持って配列し傾斜は落下流水に含まれる塵芥がその落下水の水撃によりバーの上面に沿って取水・溢水分離壁14より溢水受兼常用横引回遊魚道15側へと徐々に移動するような自浄作用が大きく働くように敷設し、取水槽13内に絡まった塵芥や堆積砂利を手作業にて取除けるよう取り外しが容易な二点支持とする。葦・芒・木枝等の棒状の細い塵芥は、従来の単純バー方式では多くを排除できなかったが、本方式では上段バーにより下段バー上に落下したときに向きが流れ方向に整えられ下段バーはそれに対し成す角を有している為取水槽13内への侵入を高確率で阻止でき、後段の取水調整槽での負担軽減と障害発生の件数を大幅に削減できる。なお通常、上段・下段バーにより取水から排除された塵芥は魚道兼排砂流水により自然排除し水勢が大きい時は堰下流沈衝調整河床5側へ転石等も直接溢水勢にて自然流下させる。
The gap between the lower bars is about 20 mm to 30 mm, and is arranged with an angle in the flow direction of the horizontal draw fishway 15 about 30 to 45 degrees with respect to the flow direction. The self-cleaning action that gradually moves from the intake /
取水口直下に位置する取水槽13の機能は、如何なる水量の時でも迷い込んだ回遊魚38の遊泳水深を確保し、取水槽内経由飛上回遊魚道兼常時流砂路10を経由して河川上流側又は荒砂止槽19側への移動を容易にし、土砂を含む塵芥を極力水流により荒砂止槽19側へ移動させ槽内滞留堆積を減らす事である。この為に槽底面は最深設定の一部を除き図43に示すように傾斜をつけることにより全面水平底に比べ槽内渇水時水位面41の場合でも回遊魚38の遊泳に有利になり且つ流速が増すことにより土砂や塵芥の運搬が促進される。平面的にも図4に示すように槽内上流側の幅を狭くし流速を確保することによりその付近の塵芥類の滞留堆積を予防する。
The function of the
取水調整槽の第一段階は図22の断面図に示す勾配を持つ荒砂止槽19で取水槽13より流入した土砂のうち底を流れる荒砂を荒砂止壁20にて徐々に排出口側に集め回遊魚道兼荒砂排出路21から常用縦引回遊魚道兼常時流砂経路17へ排除する。断面勾配により水深と流速を増す効果により回遊魚環境の改善と塵芥類の滞留堆積を防ぐ効果を高める。 常用縦引回遊魚道兼常時流砂経路17に向け砂止浮遊物除去槽・流砂経路界壁22を貫通する回遊魚道兼荒砂排出路21は常用縦引回遊魚道兼常時流砂経路17の流速による誘引効果と槽側の水頭圧で通常は流砂が自然に急速で排出されるが、洪水時の逆水頭圧で逆流することを防止する為に逆止弁構造を付加する。
The first stage of the water intake adjustment tank is a rough
取水調整槽の第二段階は図1並びに図28の微細砂止兼浮遊物除去槽23で浮遊塵芥を細目浮遊物除去装置24にて掬い上げ取水浮遊物排出流水口59より本流に戻す。 荒砂止槽19で除去できなかった微細砂は微細砂止壁25により捕集され、常用縦引回遊魚道兼常時流砂経路17に向け砂止浮遊物除去槽・流砂経路界壁22を貫通する微細砂排出路26より常用縦引回遊魚道兼常時流砂経路17の流速による誘引効果と槽側の水頭圧で通常は自然に急速で排出されるが、洪水時の逆水頭圧で逆流することを防止する為に逆止弁構造を付加する。
In the second stage of the water intake adjustment tank, the suspended dust is picked up by the fine sand removal and floating
取水調整槽の第三段階は図1並びに図34で示す導水管異物進入防止格子27にて導水管への最終異物の流入を阻止し、導水管制水門28を経て導水管29へ用水を送る。
In the third stage of the water intake adjustment tank, the inflow of foreign material into the water conduit is blocked by the water conduit foreign matter
図4から図47迄の図にて各場所における渇水時水位面41、少水時水位面42、平常時水位面43、豊水時水位面44、大水時水位面45、洪水時水位面46、渇水時土砂吐水門開時水位面47、少水時土砂吐水門開時水位面48、平常時土砂吐水門開時水位面49、により各水位水面の状況を示し、各全ての水位において安全で安定した機能を果たす様に構成する。
In FIGS. 4 to 47, the drought
最低維持水量は通常飛上回遊魚道兼常時流砂路9と回遊魚道兼荒砂排出路21を通過する水量の合計であり、計画条件により各寸法角度等を調整する。
The minimum maintenance water amount is the sum of the amount of water that normally passes through the flying-fishing route / always flowing
図47、図48において、実施例1は取水口に(ロ)に示す改良二重バースクリーン12を採用する場合を記述してあるが、実施例2では経済的設備費の観点から(イ)の一重バースクリーン11を代替に使用する方法。
47 and 48, Example 1 describes the case where the improved
図1、図2、図3に示す全体概要図のうち主要構築物の流速調整兼流砂溝付取水堰8、下流側に小段差越流型改良二重バースクリーン12付後方取水口を、内部に取水槽13、河川維持水量確保兼通常飛上回遊魚道兼常時流砂路9、取水槽内経由飛上回遊魚道兼流砂経路10、下流側には取水・溢水分離壁14に接して、落下水減勢効果と排除塵芥の急速自然除去機能を併せ持つ図10で示される適切な流水勾配と図43に示す断面形状と図6に示す溢水受回遊魚用切欠16を持つ溢水受兼常用横引回遊魚道兼常時流砂経路15を、取水槽に連結して荒砂止槽19、を配置し、保守土砂吐開閉水門7並びに両岸壁側に護岸補強用の擁壁6を必要に応じ構築し下流側は洗屈防止を兼ねた一部回遊魚用深部を設けた図44に示す堰下流沈衝調整河床面5を整備し、別場所に塵芥を取除く為の取水調整設備に向け導水する導水路を取水槽に設けるまでを取水口設備とし河川内に設ける。
1, 2, and 3, the main structure's flow rate adjustment / flowing sand
取水調整設備として大水洪水時にも水没しない場所に、河川内に設けた取水口設備から導かれた水中からさらに小さい塵芥を取除く為、微細砂止兼浮遊物除去槽23、導水管接続槽が一体となって構成され、飛来物進入防止用に上部は砂止兼浮遊物除去槽壁組31を行い、砂止兼浮遊物除去槽屋根組30を行う。本調整設備は洪水時には水没しないのでに特別な通気設備は不要であるが取水口設備と取水調整設備との区間での水頭圧の損失を少なくするには流水傾斜を少なくする必要が有り流速が低下することから水路断面積を大きくする。
In order to remove even smaller debris from the water introduced from the water intake facility provided in the river, it is used as a water intake adjustment facility in a place where it will not be submerged during a flood. Are formed integrally, and the upper part performs a sand stop / floating matter removing
本発明は、河川湖沼に設置し浮遊塵芥や底に堆積又は流下する土砂等を常時自然に排出すると共に回遊魚への負担を極力減らし、全ての水勢に対し安全な取水を確保しメンテナンス労力の少ない汎用性を持った取水設備を提供するものであり、取水口に自浄作用のある改良二重バースクリーンを、取水調整槽で細目浮遊塵芥除去装置を設けることで浮遊塵芥除去に三段階のフィルターを懸けていることになり異物混入の非常に少ない、また各槽の槽底の傾斜を検討調整することにより流速と移動経路を調整し荒砂と微細砂の両方を動力を何も使用せず常時自然除去していることから土砂や塵芥が極めて少ないあらゆる用水の取水口設備に採用できる。 The present invention is installed in rivers and lakes and always discharges floating dust and sediment deposited or flowing down at the bottom, and reduces the burden on migratory fish as much as possible, ensuring safe water intake for all water flows and maintenance labor. It provides a water intake facility with a few versatility, and has an improved double bar screen with a self-cleaning action at the water intake, and a fine floating dust removal device in the water intake adjustment tank. There is very little contamination by foreign matter, and by adjusting and adjusting the inclination of the bottom of each tank, the flow velocity and movement path are adjusted to use both rough sand and fine sand without using any power at all times. Since it is removed naturally, it can be used for all water intake facilities with very little earth and sand.
特に小水力発電プラントで最も障害の多い取水口設備に本システムを採用することにより、自然破壊の少ない回遊魚が自由に行き来し、洪水の時並びに水位の下がった時点で少しの点検と帯状の長い流下物等の絡まりを取除くだけで連続発電機能が確保される寿命の長い安全安心な発電プラントを構築することが出来る。河川漁業権補償問題について、その他既存の水利権補償問題について本取水設備にて取水調整した水を既存の灌漑用水路に導水管から途中分岐することで又は本取水設備を既存の灌漑用水の取水口に採用することで解決に役立ちこれら難問の解消に寄与することで小水力発電プラントの建設が飛躍的に促進され地球温暖化対策に一役果たすことになる。 In particular, by adopting this system for intake facilities with the most obstacles in small hydropower plants, migratory fish with less natural destruction can freely come and go, and in the case of floods and when the water level drops, a little inspection and strip-shaped It is possible to construct a safe and secure power plant with a long service life that ensures a continuous power generation function simply by removing the entanglement of a long spillage. For river fishery rights compensation issues and other existing water rights compensation issues, water that has been adjusted for intake by this intake facility is diverted to the existing irrigation canal from the conduit, or this intake facility is used as an intake for existing irrigation water Adopting for this will help solve the problem and contribute to the resolution of these difficult problems, and the construction of a small hydropower plant will be dramatically promoted and play a role in global warming countermeasures.
1 河川横断形状基準線
2 河床幅基準線
3 平均水位面
4 堰上流側整備河床
5 堰下流沈衝調整河床
6 護岸補強擁壁
7 保守土砂吐開閉水門
8 流速調整兼流砂溝付取水堰
9 河川維持水量確保兼通常飛上回遊魚道兼常時流砂路
10 取水槽内経由飛上回遊魚道兼流砂経路
11 一重バースクリーン
12 改良二重バースクリーン
13 取水槽
14 取水・溢水分離壁
15 溢水受兼常用横引回遊魚道兼常時流砂経路
16 溢水受回遊魚用切欠
17 常用縦引回遊魚道兼常時流砂経路
18 縦引回遊魚道兼常時流砂経路・堰下流沈衝調整河床分離壁
19 荒砂止槽
20 荒砂止壁
21 回遊魚道兼荒砂排出路
23 微細砂止兼浮遊物除去槽
24 細目浮遊物除去装置
25 微細砂止壁
26 微細砂排出路
27 導水管異物進入防止格子
28 導水管制水門
29 導水管
30 砂止兼浮遊物除去槽屋根組
31 砂止兼浮遊物除去槽壁組
32 導水管余水強制自然排出口兼越流水整流板
33 大水水平整流板
34 飛来物進入防止自動開閉扉
35 上流側通気管
36 下流側通気管
37 下流側回遊魚用整備河川床
38 回遊魚
39 回遊魚用段差小分割貯水壁
40 回遊魚段差飛越助力上下方向渦巻水流
41 渇水時水位面
42 少水時水位面
43 平常時水位面
44 豊水時水位面
45 大水時水位面
46 洪水時水位面
47 渇水時土砂吐水門開時水位面
48 少水時土砂吐水門開時水位面
49 平常時土砂吐水門開時水位面
50 水平速度0.5m/S時流水自然落下曲線
51 水平速度1.0m/S時流水自然落下曲線
52 水平速度2.0m/S時流水自然落下曲線
53 水平速度3.0m/S時流水自然落下曲線
54 水平速度4.0m/S時流水自然落下曲線
55 水平速度5.0m/S時流水自然落下曲線
56 大水時余水連接誘引排出効果高速下側整流
57 洪水時余水連接誘引排出効果高速上側整流
58 大水時余水連接誘引排出水流
59 取水浮遊物排出流水口
60 砂止兼浮遊物除去槽上部空間
1 River crossing
35 Upstream vent pipe 36 Downstream vent pipe 37 Maintenance riverbed for downstream
60 Sabo and floating material removal tank upper space
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