JP5632033B2 - 漏水測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、漏水測定装置に関し、特に、三角堰、四角堰等の堰を利用して、対象の施設の漏水量を測定する漏水測定装置に関する。

重力式コンクリートダム等のダムの漏水は、一般に、コンクリートの打設継目部、ひび割れ部、岩盤部、岩盤接触部、地山等から生じる。漏水は、ダムの安定と密接な関係にあるため、ダムの安全管理上極めて重要で、河川法等でその測定、報告が義務付けられている。

漏水の測定は、容器に貯留、排水する方法、転倒枡による方法、三角堰、四角堰等の堰越流による方法、電磁流量計による方法等があり、漏水量の大小、測定場所、測定頻度等を考慮して、効果的な方法で測定が行われている。

本願発明者らは、ダムの漏水の測定に三角堰による堰越流による方法を利用し、図６に示すように、三角堰５の上流側の水位を測定し、この測定した水位に基づいて三角堰５を越流する漏水の越流量を計算により求めることよりダムの漏水量をリアルタイムに計測し、この計測した漏水量のうちの毎日定時のものを計測値として記録している。

ところで、ダムの漏水中には不純物（水垢、石灰分、微生物等）が含まれているため、図７に示すように、不純物２５が三角堰５の越流部６に付着することにより越流部６の断面形状が変化し、三角堰５の上流側の水位が上昇し、正確な越流量の計測ができなくなる。

このため、三角堰５の越流部６をブラシで清掃する等の方法を定期的（例えば、１回／週）に実施し、越流部６に付着した不純物を除去しているが、三角堰５を常時漏水が流れているため、越流部６を定期的に清掃しても徐々に不純物２５が付着し、見かけ上、次第に漏水量が増加しているような状態となり、正確な越流量の計測ができない。

三角堰等の堰越流を利用した技術が特許文献１、２に記載されている。特許文献１に記載の技術は、三角堰を越流する水量を測定することにより、地下水の排水量を測定するように構成したものである。特許文献２に記載の技術は、堰板の上流側の水位を検出することにより、水路の流量を測定するように構成したものである。

しかし、特許文献１、２には、三角堰や堰板に不純物（水垢、石灰分、微生物等）が付着して、三角堰や堰板の断面形状が変化した場合の不純物の除去方法については何ら記載されていないため、不純物が付着して断面形状が変化することにより、測定精度が影響を受けることは避けられない。

実開平５−４５５２３号公報 特開２００４−１８４３６８号公報

本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、三角堰、四角堰等の堰を利用して、対象の施設の漏水量を測定する場合に、堰に付着した漏水に含まれる不純物を容易に除去することができ、これにより、常に一定の測定精度が得られる漏水測定装置を提供することを目的とする。

上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、本発明は、堰の越流部の上流側の水位を測定することにより、越流部を越流する漏水の漏水量を測定する漏水測定装置であって、前記越流部に向けて圧縮空気を噴射させることにより、前記越流部に付着した不純物を除去する不純物除去手段を備えていることを特徴とする。

本発明の漏水測定装置によれば、不純物除去手段によって越流部に向けて圧縮空気を噴射させることにより、越流部に付着した不純物を除去することができる。従って、越流部の断面形状が不純物の付着によって変化することはなく、越流部の断面形状を常に一定に保つことができるので、越流部の上流側の水位を一定の精度で測定することができ、越流部を越流する漏水量を一定の精度で測定することができる。

また、本発明において、前記不純物除去手段は、前記越流部に向けて圧縮空気を噴射させる噴射ノズルと、該噴射ノズルに圧縮空気を供給するコンプレッサーとを備えていることとしてもよい。

本発明の漏水測定装置によれば、コンプレッサーから噴射ノズルに圧縮空気を供給することにより、噴射ノズルから越流部に向けて圧縮空気を噴射させ、越流部に付着した不純物が除去することができる。

また、本発明においては、前記越流部は、鉛直方向に対して所定の角度で傾斜するとともに、下端が互いに交差する２つの越流面を有し、各越流面、及び２つの越流面の交差部に対向するように、前記噴射ノズルをそれぞれ設けたこととしてもよい。

本発明の漏水測定装置によれば、越流部の各越流面、及び交差部に付着する不純物を効率よく除去することができ、越流部を一定の断面形状に保つことができる。

また、本発明において、前記噴射ノズルを、水平方向に対して所定の角度で傾斜させたこととしてもよい。

本発明の漏水測定装置によれば、噴射ノズルを、水平方向に対して所定の角度で傾斜させたことにより、越流部に付着する不純物を効率よく除去することができる。

さらに、本発明において、前記コンプレッサーを一定の時間ごとに作動させて一定の時間運転し、一定の時間経過後に停止させるように構成したこととしてもよい。

本発明の漏水測定装置によれば、コンプレッサーを一定の時間ごとに作動させて一定の時間運転し、一定の時間経過後に停止させるように構成したので、施設の漏水量を毎日定時に測定するような場合であっても、施設の漏水に含まれる不純物が越流物に付着するようなことはなく、常に、一定の測定精度で施設からの漏水量を測定することができる。

以上、説明したように、本発明の漏水測定装置によれば、堰の越流部に付着した漏水に含まれる不純物を容易に除去することができるので、越流部の断面形状が変化するようなことはなく、越流部の上流側の水位を常に一定の精度で測定することができ、越流部を越流する漏水量を常に一定の精度で測定することができる。

本発明による漏水測定装置の一実施の形態の全体を示した平面図である。 図１の正面図である。 図１の右側面図である。 三角堰と噴射ノズルとの位置関係を示した正面図である。 図４の三角堰の平面図である。 三角堰の越流部の正常な状態を示した説明図である。 三角堰の越流部に不純物が付着した状態を示した説明図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図５には、本発明による漏水測定装置の一実施の形態が示されている。本発明の漏水測定装置１は、三角堰５を利用した越流による方法によって施設の漏水量を測定するものであって、本実施の形態においては、施設としての重力式コンクリートダム（以下、ダムという。）の漏水量の測定に適用している。

すなわち、本実施の形態の漏水測定装置１は、図１〜図３に示すように、ダムからの漏水を貯留させる水槽２と、ダムからの漏水を水槽２内に導く樋８と、水槽２内を第１貯留部３と第２貯留部４との２室に区画する三角堰５と、第１貯留部３の水位を検出する水位検出器１０と、水位検出器１０が検出した水位に基づいて、三角堰５を越流する漏水の流量（越流量）を求め、この求めた流量（越流量）をダムからの漏水量として記録する制御手段１３と、三角堰５に向けて圧縮空気を噴射させることにより、三角堰５に付着した不純物２５を除去する不純物除去手段１５とを備えている。

水槽２は、平面視長方形状の箱状をなすものであって、長さ方向の一端に樋８が接続され、長さ方向の他端に排水管９が接続されている。ダムからの漏水は、樋８を通じて水槽２内に流入し、水槽２内を一端から他端方向に流れ、三角堰５を越流して排水管９に導かれ、排水管９から水槽２外に流出するように構成されている。

三角堰５は、板状をなすものであって、排水管９よりも上流側の水槽２の部分に水槽２を幅方向に仕切るように設けられている。三角堰５の中央部には、図４及び図５に示すように、三角形状に切り欠かれた越流部６が設けられ、この越流部６を介して第１貯留部３から第２貯留部４に漏水が越流するように構成されている。

越流部６は、鉛直方向に対して所定の角度で傾斜するとともに、下端が交差する２つの越流面（第１越流面６ａ、第２越流面６ｂ）を有している。各越流面６ａ、６ｂは、第２貯留部４から第１貯留部３にかけて、水槽２の幅方向に順次広がるように全長に亘って所定の角度で面取りされ、この越流面６ａ、６ｂに向けて後述する不純物除去手段１５により圧縮空気が噴射される。

水槽２の第１貯留部３内の複数箇所（本実施の形態では４箇所）には、図１及び図２に示すように、水槽２を幅方向に仕切るように整流板７ａ〜７ｄが設けられている。整流板７ａ〜７ｄは、複数の細孔を有する多孔板であって、この整流板７ａ〜７ｄによって第１貯留部３の水面に波紋が形成されるのが防止され、第１貯留部３の水面が定常状態に保たれる。

水位検出器１０は、例えば、超音波センサ１０ａであって、水槽２の第１貯留部３の上方の部分にアングル材１１を介して設置され、第１貯留部３の水面に向けて鉛直方向から超音波を発信可能に構成されている。

超音波センサ１０ａの送波部から第１貯留部３の水面に向けて超音波を発信し、その反射波を受波部で受信することにより、水面までの距離を検出することができ、この検出した水面までの距離に基づいて第１貯留部３の水位を検出することができる。なお、水位検出器１９は、超音波センサ１０ａに限らず、第１貯留部３の水位を検出できる機能を有するものであればよい。

なお、図１及び図２中の符号１２は、第１貯留部３に流入した漏水の温度を計測する温度センサ（例えば、測温抵抗体）である。温度センサ１２によって計測された漏水の温度は、制御手段１３によって記録される。

ダムからの漏水を樋８を介して水槽２の第１貯留部３に導き、第１貯留部３から三角堰５の越流部６を越流させて第２貯留部４に導き、第２貯留部４から排水管９を介して水槽２外に排水させる。この際に、水位検出器１０で第１貯留部３の水位を検出し、この水位検出器１０で検出した水位に基づいて、制御手段１３によって三角堰５の越流部６を越流する漏水の越流量を求めることにより、ダムの漏水量をリアルタイムに計測することができる。計測したダムの漏水量のうちの毎日定時のものが制御手段１３によって記録される。

不純物除去手段１５は、図１〜図４に示すように、三角堰５の越流部６に向けて圧縮空気を噴射させる複数の噴射ノズル１６〜１８と、圧縮空気の供給源としてのコンプレッサー２２と、コンプレッサー２２と複数の噴射ノズル（本実施の形態では３本の噴射ノズル１６〜１８）との間を接続する供給管１９と、コンプレッサー２２の運転を制御する制御装置２３とを備えている。

供給管１９は、水槽２の第１貯留部３の上方の部分に水平に架け渡される分岐管２０と、分岐管２０とコンプレッサー２２との間を接続する本管２１とを備えている。分岐管２０には、複数箇所（本実施の形態では３箇所）に噴射ノズル１６〜１８の接続口２０ａが設けられ、各接続口３０ａにそれぞれ噴射ノズル（第１噴射ノズル１６、第２噴射ノズル１７、及び第３噴射ノズル１８）が接続されている。

各噴射ノズル１６〜１８は、図２に示すように、水平方向に対して約４５°をなすように、角度が調整されている。また、図４に示すように、第１噴射ノズル１６は、先端の噴射口１６ａが越流部６の第１越流面６ａと斜め上方から対向するように、先端の角度が調整されている。また、第２噴射ノズル１７は、先端の噴射口１７ａが越流部６の第１越流面６ａと第２越流面６ｂとの交差部６ｃに鉛直方向の上方から対向するように、先端の角度が調整されている。さらに、第３噴射ノズル１８は、先端の噴射口１８ａが越流部６の第２越流面６ｂと斜め上方から対向するように、先端の角度が調整されている。

なお、第１噴射ノズル１６、第２噴射ノズル１７、及び第３噴射ノズル１８をフレキシブルな材料で形成し、第１噴射ノズル１６、第２噴射ノズル１７、及び第３噴射ノズル１８を屈曲させることにより、鉛直方向及び水平方向に対する角度を調整可能に構成してもよい。

そして、上記のように構成した本実施の形態の漏水測定装置１を用い、ダムからの漏水を樋８を介して水槽２に導き、水槽２内の第１貯留部３から三角堰５の越流部６を越流させて第２貯留部４に導き、第２貯留部４から排水管９を通じて水槽２外に排水させる。この際、水位検出器１０によって第１貯留部３の水位を検出し、この検出した水位に基づいて、制御手段１３によって三角堰５の越流部６を越流する漏水の越流量を求めることにより、ダムからの漏水量を計測することができる。

この場合、ダムからの漏水には、水垢、石灰分、微生物等の不純物２４が含まれているため、これらの不純物２４が三角堰５の越流部６の第１越流面６ａ、第２越流面６ｂ、交差部６ｃに付着することにより、三角堰５の越流部６の断面形状が変化し、三角堰の上流側の水位が上昇することにより、正確な越流量の計測ができなくなるおそれがある。

このため、不純物除去手段１５の制御装置２３により、コンプレッサー２２を一定の時間ごとに作動させて、コンプレッサー２２の運転を一定の時間継続した後に停止させることを行い、各噴射ノズル１６〜１８の各噴射口１６ａ〜１８ａから越流部６の第１越流面６ａ、第２越流面６ｂ、交差部６ｃに向けて圧縮空気を噴射させ、第１越流面６ａ、第２越流面６ｂ、交差部６ｃの表面に付着しようとする不純物２５を除去する。

これにより、三角堰５の越流部６の断面形状が不純物２５の付着によって変化するのを避けることができ、常に一定の精度で第１貯留部３の水位を測定することができ、ダムからの漏水量の測定精度を高めることできる。

なお、各噴射ノズル１６〜１８の各噴射口１６ａ〜１８ａから越流部６の第１越流面６ａ、第２越流面６ｂ、交差部６ｃに向けて圧縮空気を噴射させることにより、第１貯留部３の水面が波立ち、第１貯留部３の水位の測定が困難になるため、波が消滅して第１貯留部３の水面が定常状態に戻った後に、第１貯留部３の水位を測定するように、制御装置２３によりコンプレッサー２２の運転間隔を調整している。

上記のように構成した本実施の形態の測定装置にあっては、不純物除去手段２５のコンプレッサー２２を一定の時間ごとに作動させて、一定の時間各噴射ノズル１６〜１８の各噴射口１６ａ〜１８ａから三角堰５の越流部６に向けて圧縮空気を噴射させるように構成したので、ダムからの漏水に含まれる水垢、石灰分、微生物等の不純物２５が越流部６の第１越流面６ａ、第２越流面６ｂ、交差部６ｃに付着するのを防止できる。

従って、不純物２５が付着することによって越流部６の断面形状が変化するようなことはなく、第１貯留部３の水位を常に一定の精度で測定することができ、ダムからの漏水量の測定精度を高めることできる。

なお、上記の説明においては、三角堰５を利用した堰越流による方法に本発明を適用したが、四角堰等の他の形状の堰を利用した堰越流による方法に本発明を適用してもよい。

また、上記の説明においては、本発明による漏水測定装置１をダムからの漏水量の測定に適用したが、ダムに限らず、その他の施設の漏水量の測定に適用してもよい。また、施設の漏水量の測定に限らず、施設の流量の測定に本発明を適用してもよい。

１ 漏水測定装置
２ 水槽
３ 第１貯留部
４ 第２貯留部
５ 三角堰
６ 越流部
６ａ 第１越流面
６ｂ 第２越流面
６ｃ 交差部
７ａ〜７ｄ 整流板
８ 樋
９ 排水管
１０ 水位検出器
１０ａ 超音波センサ
１１ アングル材
１２ 温度センサ
１３ 制御手段
１５ 不純物除去手段
１６ 第１噴射ノズル
１６ａ 噴射口
１７ 第２噴射ノズル
１７ａ 噴射口
１８ 第３噴射ノズル
１８ａ 噴射口
１９ 供給管
２０ 分岐管
２０ａ 接続口
２１ 本管
２２ コンプレッサー
２３ 制御装置
２５ 不純物

Claims (2)

1. 堰の越流部の上流側の水位を測定することにより、越流部を越流する漏水の漏水量を測定する漏水測定装置であって、
   前記越流部に向けて圧縮空気を噴射させることにより、前記越流部に付着した不純物を除去する不純物除去手段を備え、
   前記不純物除去手段は、前記越流部に向けて圧縮空気を噴射させる噴射ノズルと、該噴射ノズルに圧縮空気を供給するコンプレッサーとを備え、
   前記越流部は、鉛直方向に対して所定の角度で傾斜するとともに、下端が互いに交差する２つの越流面を有し、各越流面、及び２つの越流面の交差部に対向するように、前記噴射ノズルをそれぞれ設け、
   前記噴射ノズルを、前記漏水の下流方向に水平方向に対して所定の角度で傾斜させた ことを特徴とする漏水測定装置。
2. 前記コンプレッサーを一定の時間ごとに作動させて一定の時間運転し、一定の時間経過後に停止させるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の漏水測定装置。