JP6029183B2 - 連結供給治水システム - Google Patents

Description

本発明は、河川の氾濫・洪水を防止する連結供給治水システムに関する。

豪雨による洪水や河川水の氾濫に対する対策としては、ダムや、河川の堤防などを設置して、河川水の水を一定にする対策がある。
通常、ダムにおいては、ダム地点における河川の流入量と同量の、あるいは灌漑や河川環境の維持を目的として流入量以上の放流を行っている。しかし、豪雨などにより河川の流入量が著しく増大した場合においては、流入量と同量の放流を行うと下流部において河川流量が増大するために水位が上昇し、洪水の危険性が増すことになる。そこで、ダム地点において流入量が一定量を上回った時点で、ダムからの放流量をそれ以上に増やさず、流入量と放流量の差分をダム湖内に貯留することができれば、下流における河川流量は一定以下となり、それ以上の水位上昇を防ぐことができる。この考え方に基づく手法が洪水調節としては、一定率一定量方式と呼ばれるものがあり、ゲート操作によりピーク流量までは、流入量に対して一定の割合で貯留を行い、ピーク以降は一定量の放流を行う調節方式がある。また、自然調節方式と呼ばれるものとして、ゲート操作を行わずにダムの常時満水位（洪水期制限水位）に放流口を設け、洪水調節を行う方式がある。近年、小規模ダムで全国的に採用されている。

特開２０１２−２１３５３号公報 特開２００７−２６４８４５号公報

特許文献１には、「河川の上流或いは中流において、片側の岸辺より先端部が河川の斜め上流方向に向かい、前記先端部が河川中央付近或いはその途中までの長さとした堰堤を建設することを特徴とする、河川の自然と治水を回復する堰堤の方法。」が開示されている。

特許文献２には、ダム内に貯留された貯留水を水取引に活用して、治水者及び利水者が所望の目的や要望に応じて効率的且つ柔軟に水という資源を利用することができるダム貯留水取引システム、が開示されている。

しかしながら、上記従来の対策では、限られた区域の中にダムや池・湖などがないと対策ができず、また、限られた区域の中にダムや池・湖があっても、各々のダムや池・湖が氾濫してしまうと、洪水や河川の氾濫を防止することができなかった。そして、洪水や河川の氾濫により災害を引き起こす問題を有していた。また、上記ダムを利用した治水では、降雨の地域のみでの対策になるにすぎず、山間部や平野部の地形や、平野部における水の有効活用には十分なものではなかった。

そこで本発明は、開閉弁やバルブなどの流量を調節する水量調節手段を特段配置しなくとも、洪水や河川の氾濫を防止することができる連結供給治水システムを提供することを目的とする。

本発明の連結供給治水システムは、水を集める取水装置と、取水装置により集めた水を貯蔵する複数の中継タンクと、複数の中継タンクを連結する連結管を備え、前記複数の中継タンクの海抜（標高高さ位置）が同じ高さであり、これらの水系路と河川や池・湖が連結されており、前記中継タンクの位置が山の位置又は山間部の位置であり、前記中継タンクに配される利水用の管から下方域に水を供給することを特徴とする。また、 水を集める取水装置と、取水装置により集めた水を貯蔵する複数の中継タンクと、複数の中継タンクを連結する連結管を備え、前記複数の中継タンクの海抜（標高高さ位置）が同じ高さであり、これらの水系路と河川や池・湖が連結されているもので、開閉弁やバルブの流量を調節する水量調節手段が設けられておらず、前記連結管は、撓む性質を有するホースであり、前記中継タンクの位置が山の位置又は山間部の位置であり、降雨による集水区域外である山の高さ位置が同じ位置に配置されていることを特徴とする。また、 水を集める取水装置と、取水装置により集めた水を貯蔵する複数の中継タンクと、複数の中継タンクを連結する連結管を備え、前記複数の中継タンクの海抜（標高高さ位置）が同じ高さであり、これらの水系路と河川や池・湖が連結されているもので、開閉弁やバルブの流量を調節する水量調節手段が設けられておらず、前記連結管は、撓む性質を有するホースであり、前記中継タンクの位置が山の位置又は山間部の位置であり、前記中継タンクに配される利水用の管から下方域に水を供給することを特徴とする。また、水を集める取水装置と、取水装置により集めた水を貯蔵する複数の中継タンクと、複数の中継タンクを連結する連結管を備え、前記複数の中継タンクの海抜（標高高さ位置）が同じ高さであり、これらの水系路と河川や池・湖が連結されており、前記中継タンクの位置が山の位置又は山間部の位置であり、降雨による集水区域外である山の高さ位置が同じあり、前記中継タンクに配される利水用の管から下方域に水を供給することを特徴とする。

ここで、前記中継タンクに、開閉弁やバルブなどの流量を調節する水量調節手段が設けられていないとしても良い。
ここで、「前記複数の中継タンクの海抜（標高高さ位置）が同じ高さであり」とは、中継タンクの底部からの水量の高さ位置が重なる範囲であれば、同じ高さ位置であるとして良く、複数の中継タンクの水量が一定になれば（高い位置、上辺位置が同じであれば）、タンクの大きさや上下位置の多少のずれは問題にならない。

本発明によれば、前記複数の中継タンクの高さ位置が同じ高さ位置であることから、前記複数の中継タンクに溜まる水位は一定（同じ位置）であり、従って、前記複数の中継タンクの数を多くすればするほど、又、広域にまで遠い位置まで配置すればするほど、多くの水を貯蔵・中継して、河川の氾濫・洪水を防止することができ、渇水地域などに送ることができる。本発明としては、前記連結管又は前記中継タンクには、開閉弁やバルブなどの流量を調節する水量調節手段は必要ない。

本発明は、前記取水装置は、降雨等による治水対策や池・湖或いは河川などの洪水を防止する対策の必要な集水区域と連結され、前記中継タンクを前記河川や池・湖の集水区域外にも設置することを特徴とする。

本発明によれば、障害物があるところでも、撓む性質を有するホースである連結管で屈曲させたり上下（山や海底に配置）させたり等自由自在に配置して水を送ることができる。

本発明は、前記中継タンク又は連結管に利水用の配管と、ダムや池・湖或いは河川に供給する排水管とが連結されていることを特徴とする。

本発明によれば、前記中継タンク又は連結管に連結された利水用の供給配管から、例えば田畑などに水を供給することができる。

本発明は、前記中継タンクの位置が山の山頂付近の位置であり、前記中継タンクに配される利水用の管から山頂よりも下方域に水を供給することを特徴とする。

本発明によれば、前記中継タンクに配される利水用の管から山頂よりも下方域に水を供給できるので、効率的に水を供給できる。また、中継タンクの設置位置を洪水や氾濫に影響を受け難い場所に設置することができる

本発明は、前記中継タンクの位置が河川のある山の尾根の位置であり、降雨による集水区域外である山の高さが位置の同じ位置に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、降雨による集水区域を越えた連結供給治水システムにでき、また、中継タンクの設置位置を安定し、洪水や氾濫に影響を受け難い場所に設置することができる。

本発明は、前記取水装置には、河川水を流す導水路と、河川水の土砂を除去する除去路と、除去した土砂を貯蔵する貯蔵タンクを備えることを特徴とする。

本発明によれば、中継タンクに流れる水に土砂が混じる事態を防止することができる。

本発明の連結供給治水システムによれば、前記複数の中継タンクの高さ位置が同じ高さ位置であるから、前記複数の中継タンクに溜まる水の量はいずれも同じであり、従って、複数の中継タンクの数を多くすればするほど、河川や池・湖の氾濫を防止することができる。同じ水位を維持する原理により、開閉弁などを用いなくとも良く、簡単で安価な製造で設置可能である。連結管を介して離れた地域にまで広く設置することで、工業や農業に水を有効活用することができ、又、中継タンクを頂上付近に配置すれば、山頂付近よりも下方の地域の水不足を解消でき、又、中継タンクを降雨地域を越えた地域にまで及ばせると、洪水対策になるとともに、渇水地域に水を供給することで、渇水対策にも有効である。

本発明の原理を説明する図である。 本発明の原理を説明する図である。 本発明を適用した実施形態の連結供給治水システムを説明する図である。 本発明を適用した実施形態の連結供給治水システムの平面図である。 上記実施形態の取水装置を説明する図である。 上記実施形態の取水装置を説明する図である。 上記実施形態の取水装置を説明する図である。 上記実施形態を山間部に適用した例を説明する図である。 上記実施形態の取水装置を説明する図である。 上記実施形態の集水区域を説明する図である。 上記実施形態の集水区域を説明する図である。

以下、本発明を実施するための具体的な形態について図面を用いて説明する。

図１〜図３は、本発明を山間部で適用する場合の例を示す図である。
本実施形態の連結供給治水システム１は、河川Ｒからの水を中継タンク３に集め、これを管５により複数の中継タンク３に供給している。中継タンク３は海抜高さが同じであり（標高高さが同一の高さに設置して）、その中継タンク３の底部を連結管５で連結している（図１（ａ））。なお、複数の中継タンク３の側面部でも、底部側を連結する連結管５であっても良く、又、底部を連結する連結管５であっても良い（図８（ｂ））。図１（ｂ）では、複数の中継タンク３の高さが違っても水面の高さはすべて同じとなるため、高さ方向の無駄を省くために、上部は同じ高さにしている。

上記のように連結すると、開閉弁などを設けなくとも、連結される中継タンク３を取水装置２により土砂などを除いて連結管５や中継タンク３に送ることができる。上記中継タンク３には、利水用の配管５ｂや利水用の中継タンクが連結されて、田畑に供給しても良く、更に、ダム貯水用の配管５ｃを設けても良い（図８（ａ））。これらの配管５ｂ，５ｃにはバルブや弁を設けても良い。したがって、豪雨による河川Ｒに氾濫が生じても、晴れている地域まで水を運んで、河川の氾濫・洪水を防止する。これを利水用の配管５ｂから田畑などに供給したり、長距離で運び、渇水地域（炎天下の水不足地域）まで水を運んだりすれば、渇水対策になる。
ここで、連結管５は、下方に垂れ下がるような配置になったとしても、水は次の中継タンク３に供給される。したがって、例えば、海Ｕで隔てられる離れ小島Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に連結管５を使用して河川Ｒの水を供給することも可能である（図４（ｂ））。また、前記中継タンク３の位置が山（Ｍ１〜Ｍ３）の山頂付近の位置に配置すると、山頂よりも下方域に水を利水用の配管５ｂで供給することができる（図４（ａ）、図８（ａ）（ｂ））。
また、連結管５は、上方に膨れるような配置になったとしても、水は順次の中継タンク３に供給される（図３）。ただし、気圧との関係で、連結管５の地上から１０ｍまでの高さ以下にする必要がある。これはトリチェリの真空の実験によるもので、空気による圧力（大気圧）によって液体が押されていることによるが、連結管５が水で満たされる条件が必要である。

上記連結管５は、複数の中継タンク３を連結するためだけに使用され、枝分かれしたり、他の管と連結されたりはしていない。複数本で連結しても良い。連結管５の径の大きさは問われず、径の大きさが異なっていても良い。連結管５としては、撓む性質のホース（ゴム製や消防ホース等）であると、障害物（木や建物や壁等）があっても、自由に引き出し、自由に引き伸ばし可能である。
上記河川Ｒの水路系統と連結管５で同じ高さ位置で連結されることで、河川Ｒから供給される水は同じ高さ位置Ｗを保つ。同じ海抜（同じ標高位置）とは、図２（ａ）に示すように、水量Ｗの位置に重なり合いが生じる位置Ｋであれば良く、すべての中継タンク３が完全に同じ位置でなければならないという意味ではなく、大きさ（貯水量）も異なっても良い。各中継タンク３の底部の高さ位置Ｗが同じであることが好ましいが、地理的条件（山や平地など）により実際にはすべて揃えることは難しい。そこで、図２（ａ）に示すように、基準となる中継タンク３の高さ（水量）の高さ位置Ｗが重なる範囲である限りにおいて、高さ位置（海抜高さ）が異なる中継タンク３であっても良い。したがって、中継タンク３の高さ位置は、ダムＤとダムＤ、池・湖と池・湖の高さと水量が同じ高さになるように設置することが容易になる。

本実施形態の連結供給治水システム１は、同じ高さ位置の複数の中継タンク３を繋いで水を入れると、いずれの中継タンク３も同じ高さになる（図１（ａ）（ｂ））。複数の中継タンク３と、これらに河川Ｒからの水を引く。河川Ｒには、取水装置２を配置して、土砂などを除去して中継タンク３に貯める。ダムＤや池・湖と連結して水を引いても同じである。ダムＤとダムＤ、池・湖と池・湖の高さなどは、同じ位置にあるものは少ないが、これにより中継タンク３を介して水量を同じ高さに維持することができる。本実施の形態によれば、上記原理により同じ水位を維持することからすると、開閉弁などを用いなくとも良く、これにより簡単で安価な製造が可能である。本実施の形態によれば、複数の中継タンク３を多くすれば多くするほど洪水や河川Ｒの氾濫を防止することができる。また、上記複数の中継タンク３の位置を遠くして、降雨の位置から外れるように（同じ気象の位置から外れる位置の河川Ｒと連結されていることが好ましい。

前記取水装置２には、河川水を流す導水路１２と、河川水の土砂を除去する除去路１３と、土砂を集める土砂貯蔵箱７を備え、導水路１２と除去路１３との間には除去網が配されている（図５、図６、図７（ａ）（ｂ））。また、水車１０が軸１１を介して回転して、水の流れを確保して、土砂を押し流す。水車１０が回転することで土砂などを下流に押し流すことができる。河川ＲやダムＤ、池・湖等が流水、雨水、波等の作用により浸食されないように、堤防表面や河岸にコンクリートブロックや自然石９を張ったり、蛇篭や布団かごを設置したりして、安定感を図っている。そして、下流に向けて斜めにして使用される（図７（ａ）（ｂ））。前記取水装置２は、傾きを変えて設置すれば、中継タンク３の水位Ｗと同じにすることができる。また、供給用の配管２ａや戻し用の配管２ｂを備えて、これらを制御手段で制御して、前記取水装置２における水量の調節を行なうことは可能である（図５）。

上記中継タンク３は、プールや使用されていない田畑などの仮の中継タンクを活用することもできる。そして、これらを連結管５で連結させて、バルブにより適宜使用できる状態にしておく。また、駐車場等や、平常時にはグランドや公園などに使用されているところを、所定範囲で仮の中継タンク６として活用できる箇所（一時的に中継タンクとして使用できる外周壁になるように設計されているところ）を使用することもできる。グランドや公園などの高水敷（水が流れる低水路より一段高い部分の敷地）を利用しても良い。これら仮の中継タンク６と中継タンク３は、河川や池・湖と取水装置２を使用して水が集められる。すなわち、これら仮の中継タンク６と中継タンク３は、集水管５１と連結管５２が連結されている。

また、平野部での洪水を防止するためには、洪水の影響のない地域に水を送って使用する。すなわち、連結管５を介してできるだけ遠くに設置される中継タンク３や河川Ｒと連結させる。その遠い地域の中継タンク３や河川Ｒには洪水の影響がないことから、そこから排水しても洪水や氾濫には影響しない。

また、これら中継タンク３は、河川Ｒや池・湖と取水装置２を使用して水が集められ、これら中継タンク３は、集水管５１と連結管５３が連結されている（図５から図８）。これらダムＤや池・湖と中継タンク３、上記中継タンク３と中継タンク３は、同じ海抜（同じ標高位置）になるように配置されている。

本実施の形態の中継タンク３は、山間部の尾根Ｌ１に設置されている（図１０）。また、図１１は、富山県の山間部の実際の地図に尾根線Ｌ１を書き込み、中継タンク３と管５を設置した状態の図である。
ここで、尾根（おね）とは、頂上、峰、鞍部など、谷と谷に挟まれた突出部を結んだ線上凸部の総称である。河川Ｒのある地点について、降雨がその地点に流出する全領域を集水区域または集水域（符号Ｌ１で囲まれた範囲）といい、その面積を集水面積と言う。本実施の形態では、中継タンク３の位置は、上記集水区域または集水域を除くために、山の尾根Ｌ１の位置に配されている。したがって、中継タンク３は降雨による流出が生じ難い。

尾根線Ｌ１は、周辺より高い場所が連続するところであり、分水界（複数の集水域の境界線）となる（図１０に尾根線Ｌ１を囲む。）。雨水は相対的に標高の高い尾根線Ｌ１を越えて移動することはないので、尾根線Ｌ１に囲まれた範囲の谷線Ｌ２を流れ下ることになる。
（１）〜（４）地点に降った雨水の流れについて見てゆくと、（１）の位置は、左・右・下に尾根線Ｌ１があるため図の上方に流れる。下側に標高が高い山頂や尾根があり、Ｘ側の谷に流れ込んでくることはない。（２）の位置は、左・右・上に尾根線Ｌ１があるため図１０の下方に流れる。右側に尾根線Ｌ１が通っており、Ｘ側の谷に流れ込んでくることはない。（３）の位置は、左・上・下に尾根線Ｌ１があるため、図の右方に流れる。左下側に尾根線Ｌ１が通っているので、Ｘ側の谷に流れ込んでくることはない。（４）の位置は、左・右・上に尾根線Ｌ１があるため図１０の下方に流れて、谷線Ｌ２を通ってＸに到達する。したがって（４）がＸの集水域内にあたることになる。このようにＸの上流側で最も近くを通る尾根線Ｌ１と山頂に囲まれた範囲がＸ地点の集水域となり、このエリア内に降った雨水はＸ地点に集まってくる。
したがって、尾根Ｌ１に中継タンク３を設けると、集水域から外れることになる。本実施の形態では、中継タンク３の位置は、上記集水区域又は集水域を除くために、山の尾根Ｌ１の位置に配されている。このように谷Ｌ２を挟んだ左右の尾根の位置で同じ海抜（標高位置）に２つ対峙させるように配置することが好ましい。

以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、山間（山あい）部での実施の形態と平野部での実施の形態とを連結状態にしても良い。そして同じ高さ位置の中継タンク３や仮の中継タンク６を多くすれば多くするほど洪水や河川の氾濫を防止できるとともに、中継タンクで貯蔵する水を農業や工業に活用できることになる。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることは言うまでもない。

１ 連結供給治水システム、
２ 取水装置、
３ 中継タンク、
５ 連結管、５１ 集水管、５２ 連結管、
５ｂ 利水用の配管、 ５ｃ ダム貯水用の配管、
Ｄ，６ ダム、
Ｌ１ 尾根（尾根線）、Ｌ２ 谷（谷線）、
Ｒ 河川、
Ｗ 水量のライン（水面の高さ）、
Ｍ１〜Ｍ３ 山、
Ｓ１〜Ｓ３ 島

Claims (7)

1. 河川からの水を集める取水装置と、前記取水装置により集めた水を貯蔵する山の山頂付近の位置、又は、河川のある山の尾根の位置に設けられた複数の中継タンクと、前記複数の中継タンクを連結する連結管と、河川またはダムに水を供給するための前記中継タンクに配された排水管を備え、前記複数の中継タンクの海抜（標高高さ位置）が同じ高さであり、前記複数の中継タンクを降雨による洪水の影響のある集水区域から降雨による洪水の影響のない集水区域外にまで及ぶように連結して、集水区域の河川からの水を集水区域外の河川またはダムに供給することを特徴とする連結供給治水システム。
2. 前記連結供給治水システムは複数設けられ、前記複数の連結供給治水システムは各々異なる標高高さ位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載の連結供給治水システム。
3. 前記連結管または前記中継タンクには利水用の配管が備えられ、降雨による影響のない集水区域外において利水用に排出可能であることを特徴とする請求項１または２記載の連結供給治水システム。
4. 前記連結管は撓む性質を有するホースであり、前記連結管の撓む柔軟性を利用して障害物を越えて前記複数の中継タンクを連結することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の連結供給治水システム。
5. 取水装置が降雨による洪水の影響のある集水区域の河川の水を集め、前記取水装置により集めた前記水を海抜（標高高さ位置）が同じ高さでかつ山の山頂付近の位置、又は、河川のある山の尾根の位置に設置された複数の中継タンクにて貯蔵し、前記複数の中継タンクを連結する連結管を介して水を降雨による影響のない集水区域外に設置された前記中継タンクに供給し、前記中継タンクに配された排水管から水を河川またはダムに供給することを特徴とする連結供給治水方法。
6. 前記連結供給治水方法が各々異なる標高高さ位置で使用されていることを特徴とする請求項５記載の連結供給治水方法。
7. 前記連結管は撓む性質を有するホースであり、前記連結管の撓む柔軟性を利用して障害物を越えて前記複数の中継タンクを連結することを特徴とする請求項５または６記載の連結供給治水方法。