JP6101574B2 - 地下排水機場およびその運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、ポンプが何らかの原因で異常停止した際に発生するサージング現象を効果的に防止することのできる地下排水機場（地下排水ポンプ場）に関する。また、本発明は、当該地下排水機場の運転方法に関する。

大雨が降った際の河川氾濫といった災害を防止するための都市型下水道システムとして、地下放水路を使用した排水システムがある。この排水システムでは、図１に示すように、複数の河川（例えば小河川）と連通する複数の立坑１−ａ，１−ｂ，・・・に接続した地下放水路２が、例えば地下５０〜６０ｍの深さに埋設されている。これらの地下放水路２は、地下に設置された排水機場の吸込水槽３に接続されており、地下放水路２を通って吸込水槽３に集められた水が、ポンプ４によって吐出河川（例えば大河川）に排出される。このような構成により、大雨が降った際に小河川が氾濫しそうな場合には、立坑１−ａ，１−ｂ，・・・から地下放水路２に小河川の水が導入される。そして、地下放水路２を通って吸込水槽３に集められた水を、ポンプ４によって大河川に排出することで、小河川の氾濫を防止する。

図１に示されるような地下放水路２は、その全体が水で完全に満たされた満管状態で運用される閉水路である。なお、開水路と称するものがあるが、この開水路は、水路内に自由表面が存在している状態で運用されるものを言う。本発明の排水機場は、図１に示されるような閉水路で運用される地下放水路を対象とする。

ところで、このような地下排水機場においては、ポンプ４を駆動する駆動機の故障などに起因してポンプ４が異常停止する場合がある。このような場合、地下放水路２内の流体は、ポンプ４が止まったとしても、慣性力により吸込水槽３へ流れ込み続け、吸込水槽３の水位を上昇させてしまう現象（アップサージ）が生じる。吸込水槽３の水位が当該吸込水槽３の上端レベルより上昇すると、ポンプ４が配置されている排水機場やその周辺流域を冠水させてしまうおそれがあった。

また、一旦吸込水槽３に流れ込んで、吸込水槽３の水位を上昇させた水が、今度は、地下放水路２を通って、上流側の立坑１−ａ，１−ｂ，・・・に逆流する現象（Ｕ字管現象）が生じることがある。立坑１−ａ，１−ｂ，・・・の上端レベルより逆流した水の水位が高くなると、立坑１に連通する河川の流域を浸水させるおそれがあった。

そこで、従来では、ポンプ４が異常停止しても、吸込水槽３の水位が大きく上昇しないように、吸込水槽３の床面積を非常に大きく取っていた。このような構成とすれば、吸込水槽３自身が水のバッファとして機能するので、アップサージ現象を軽減することが可能となる。しかしながら、地下放水路２から吸込水槽３に流入する水は、例えば、毎秒１００ｍ^３超といった非常に大量の水である。このような大量の水のバッファとして吸込水槽３を用いる場合、非常に広大な面積が必要となるため、排水機場の設置場所の確保を難しくするという問題があった。また、土木構造費が嵩むといった問題もあった。

このような問題を解決するために、従来から様々な技術が提案されている。例えば、特許文献１には、吸水槽と吐出場所とを連通するバイパス通路を設け、当該バイパス通路に、吸水槽から吐出場所への流れのみを許容する逆止弁を配置した排水機場が開示されている。このような構成とすれば、吐出場所の水位よりも吸水槽の水位が高くなったときに、当該水位差を利用して逆止弁を開き、バイパス通路を通じて吸水槽の水を吐出場所へ排出することができる。

しかしながら、特許文献１の構成では、吸水槽の水位が吐出場所の水位より高い場合にのみ、バイパス通路を介して吐出場所へ水が流れる。したがって、吸水槽全体を嵩上げする必要があり、土木建築費が膨らんでしまうという問題がある。また、吐出場所の水位が高い場合には、吸水槽から吐出場所に流れる水量が小さくなるので、吸水槽に相当量の水が残ってしまい、この残水がＵ字管現象によって上流側に逆流するという問題がある。さらに、吸水槽への水の逆流を防ぐために、逆止弁が常に正常に機能する必要があり、排水機場全体が信頼性に欠けるという問題もある。

特許文献２には、ポンプの異常停止時における大河川と吸水槽との間の水位差を水位センサにより検知し、吸水槽の水位が大河川の水位より高い場合に、ポンプ吐出側の吐出弁を開状態にするよう構成された排水機場が開示されている。このような構成とすれば、大河川の水位よりも吸水槽の水位が高くなったときに、ポンプ吐出側の吐出弁を開き、水位差を利用して吸水槽の水を大河川へ排出することができる。

しかしながら、特許文献２の構成では、吸水槽の水位が大河川の水位より高い場合にのみ、ポンプ吐出側水路を介して大河川へ水が流れる。したがって、吸水槽全体を嵩上げする必要があり、土木建築費が膨らんでしまうという問題がある。また、大河川の水位が高い場合には、吸水槽から大河川に流れる水量が小さくなるので、吸水槽に相当量の水が残ってしまい、この残水がＵ字管現象により上流側に逆流してしまうという問題がある。さらに、この排水機場が稼働するには、水位センサや、この水位センサの信号を検知してポンプ吐出弁を操作する制御機構などが正常に動作する必要があり、緊急時の対策としては、信頼性に欠けるという問題もある。

特許文献３には、地下放水路の上流側の立坑部に貯留池を設ける構成が開示されている。このような構成によれば、ポンプ異常停止時の水のアップサージ現象を貯留池で抑制することができる。しかしながら、特許文献３の構成では、貯留池を設けるために立坑側に広大な敷地を必要とするため、立坑部の設置場所の確保が難しいという問題がある。

特開平９−８８１７０号公報 特開平９−８８８３４号公報 特開平９−２２８４５７号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、広大な設置面積を不要とし、かつ信頼性の高い地下排水機場を提供することを課題とする。さらに、本発明は、このような地下排水機場の運転方法を提供することを課題とする。

本発明の一態様は、上記した課題を達成するためになされたものであり、閉水路運用を行う流入水路に接続される吸込水槽と、前記吸込水槽内の水を所定の吐出場所へ移送するポンプと、前記吸込水槽に連通し、上方に延びる調圧分槽とを備え、前記調圧分槽は、前記吐出場所の計画最高水位より高い越流堰を介して、前記吐出場所と連通する越流流路と連通していることを特徴とする地下排水機場である。

本発明の好ましい態様は、前記越流流路の出口に、前記吐出場所からの水の逆流を防止する逆流防止機構を設けたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記逆流防止機構が開閉可能に構成され、前記吐出場所には吐出水槽が設けられており、前記吐出水槽の出口に水を遮断する開閉可能な吐出水槽ゲートが設けられ、前記流入水路の出口に前記吸込水槽への流水を遮断する開閉可能な流入水路ゲートが設けられることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記越流堰の下部に、前記調圧分槽と前記越流流路とを連通するための排水ゲートを設けたことを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記越流堰の上端部が可倒堰として構成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記調圧分槽の床面に、前記越流流路へ水を移送する水中ポンプを配置したことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記越流流路は、前記調圧分槽から前記吐出場所に向かって下方に傾斜していることを特徴とする。

本発明の他の態様は、閉水路運用を行う流入水路に接続される吸込水槽と、前記吸込水槽内の水を所定の吐出場所へ移送するポンプと、前記吸込水槽に連通し、上方に延びる調圧分槽と、前記調圧分槽に設けられ、前記吐出場所の計画最高水位より高い越流堰と、前記越流堰を乗り越えた水を前記吐出場所に排出する越流流路とを備えた地下排水機場の運転方法であって、前記ポンプが異常停止した際に前記吸込水槽に流入した水は、前記吸込水槽を満たした後に、前記調圧分槽内を上昇し、前記越流堰を乗り越えて前記越流流路を通って前記吐出場所に排出されることを特徴とする。

本発明によれば、ポンプが異常停止した際に吸込水槽に流入した水は、吸込水槽を満たし、その後、調圧分槽内を上昇し、越流堰を乗り越えて越流流路を通り、吐出場所で排出される。越流堰は、吐出場所の計画最高水位より高いので、越流堰を越えた水と吐出場所との間には必ず水位差が存在する。したがって、吐出場所の水位によらず、確実に水を吐出場所に排出することができる。また、調圧分槽の面積を吸込水槽より小さくしているため、ポンプ異常停止時に慣性により吸込水槽に流れ込んだ水を効率良く上昇させることができ、流入水の多くを越流堰を越えさせて吐出場所に排水することができる。なお、吸込水槽にバッファとしての機能を持たせる必要が無いので、吸込水槽の容積を必要以上に大きくする必要はない。したがって、広大な設置面積を確保する必要がなくなるので、立地条件の制限が緩和される。さらに、本発明によれば、吐出側の計画最高水位より高く嵩上げする構造物は、調圧分槽だけであるので、土木構造費を低く抑えることが可能となり、経済性に優れた地下排水機場を提供できる。加えて、土木構造物だけでポンプ異常停止時の対策を講じているので、センサやバルブなどの計装部品を使わないだけでなく、これら計装部品の複雑な制御機構も必要としない。したがって、信頼性の高い対策を提供することが可能となる。

地下放水路を使用した排水機場の概略図である。 本発明に係る地下排水機場の一実施形態の概略立面図である。 本発明に係る地下排水機場の一実施形態の概略平面図である。 逆流防止機構の一例を示す概略立面図である。 越流堰に調圧分槽と越流流路とを連通する排水ゲートを設けた例を示す概略立面図である。 越流堰の上端部が可倒堰として構成された例を示す概略立面図である。 本発明に係る地下排水機場の他の実施形態の概略平面図である。 好適な越流堰の上端部分を拡大した概略立面図である。 別の好適な越流堰の上端部分を拡大した概略立面図である。 越流水の騒音対策を示した概略立面図である。 図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、越流水の緩衝構造の一例を示した概略図である。 図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、越流水の緩衝構造の他の例を示した概略図である。 図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、越流水の緩衝構造のさらに他の例を示した概略図である。 越流水の緩衝構造のさらに他の例を示した概略図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図２および図３は、それぞれ、本発明に係る地下排水機場の概略立面図と概略平面図である。図２および図３に示すように、排水機場は、流入水路（地下放水路）２に接続された吸込水槽３と、吸込水槽３に連通し、当該吸込水槽３内の水を吐出水槽５へ移送するポンプ４と、吸込水槽３に接続され、上方に延びる調圧分槽６とを備える。吸込水槽３および調圧分槽６は自由表面を有する水槽として構成されており、吸込水槽３の側面に設けられた連絡路３ａを通じて調圧分槽６に連通している。

先に記述したように、流入水路２は、水が満管状態で流れる閉水路である。調圧分槽６は、吐出場所の計画最高水位（ＨＷＬ：Ｈｉｇｈ Ｗａｔｅｒ Ｌｅｖｅｌ）より高い越流堰７を有している。調圧分槽６は、この越流堰７を介して吐出水槽５と連通する越流流路８と連通している。図示した例では、吐出場所は、吐出水槽５および吐出側河川（通常、大河川）から構成されている。吐出水槽５と吐出側河川との間には堤防が設けられており、これら吐出水槽５と吐出側河川とは互いに連通している。なお、吐出水槽５は省略してもよいが、この場合の吐出場所は吐出側河川になる。

ポンプ４は、吸込配管９を通じて吸込水槽３と連通していて、当該吸込配管９から吸い込んだ水を吐出配管１０に移送する。吐出配管１０は吐出水槽５に連通している。また、当該吐出配管１０には逆止弁１１およびポンプ吐出弁１２が配置されている。さらに、ポンプ４を駆動させるための駆動機１３が配置されている。駆動機１３としては、例えばガスタービンエンジンやディーゼルエンジンなどが採用されるのが一般的である。この駆動機１３はギア１４と連結され、ギア１４とポンプ４とは連結されている。このような構成で、駆動機１３によって発生した駆動力は、ギア１４を介してポンプ４に伝達され、ポンプ４を駆動することができる。

図３において、ポンプ４は２台図示されている。この排水機場は、大雨などの自然災害時の緊急対策として運用されるので、ポンプの故障に対するリスク分散のために、ポンプ４は、少なくとも２台設けられるのが好ましい。当然ながら、３台以上のポンプを設置することもある。

越流流路８は、越流堰７を乗り越えた水が鉛直方向に落下する鉛直部８ａと、鉛直方向に落下した水を水平方向に搬送する水平部８ｂとを備えている。また、図示した例では、水平部８ｂの出口には、吐出水槽５内の水の逆流を防止する逆流防止機構１５が設けられている。図２に示されるように、本実施形態では、逆流防止機構１５として、シンプルな構造を持つフラップ弁が採用されている。越流堰７は、吐出側の計画最高水位よりも高いので、吐出側に存在する水は、調圧分槽６を越えて吸込水槽３に逆流することはない。したがって、逆流防止機構１５にフラップ弁などの止水性の低い弁を設けても、吸込水槽３への水の逆流を確実に防止することができる。なお、逆流防止機構１５を設けない構成を採用してもよい。

図４に示されるように、逆流防止機構１５として開閉可能なゲートを採用してもよい。図４に示される例では、自重降下方式のゲートが採用されていて、ポンプ４が急停止したときのポンプ異常停止信号を受け取ると、自重で越流流路８を開状態とするように構成されている。このように自重降下方式のゲートを採用すると、動力電源が断たれてもゲートを開状態にすることができるので、緊急動作時の信頼性向上が図れる。

このような構成の地下排水機場において、大雨などで流入水路２の上流側の河川の水位が上昇し、計画水位以上に達すると、立坑１−ａ，１−ｂ，・・・から流入水路２に河川の水が流入する（図１参照）。そして、流入水路２を流れた水は、吸込水槽３に流れ込み、一旦、この吸込水槽３に溜められる。吸込水槽３の水位が所定の値に達すると、ポンプ４を駆動させ、ポンプ吐出弁１２を開いて、吸込水槽３に貯留された水を吐出水槽５に排出する。図２および図３では、この正常運転時の水の流れが、白抜き矢印で図示される。

正常運転時に、駆動機１３の故障などに起因してポンプ４が異常停止する場合がある。この場合、ポンプ４が止まったとしても、水は慣性力により流入水路２から吸込水槽３へ流れ込み続け、吸込水槽３内の水位が急上昇する。本実施形態に係る排水機場では、吸込水槽３に接続され鉛直方向に立ち上がる調圧分槽６が設けられているので、水は吸込水槽３を満たし、その後調圧分槽６に導かれ、調圧分槽６内を上昇する。そして、水は越流堰７を乗り越えて、越流流路８に流れ込み、吐出水槽５に排出される。このポンプ異常停止時の水の流れが、黒塗矢印で図示される。このように、ポンプ４が異常停止した場合であっても、水は吸込水槽３から調圧分槽６を経由して吐出水槽５に排出されるので、アップサージによる増水分が流入側へ戻ることを防止して、Ｕ字管現象による流入側の浸水被害を防止することができる。

調圧分槽６の床面積は、吸込水槽３の床面積よりも必ず小さく構成される。これは、ポンプ４の異常停止に伴う吸込水槽３への水の流入を吸込水槽３の一箇所に集約し、越流堰７を越えるレベルまで水位を上昇させるためであり、調圧分槽６内にて水を効率よく上昇させるためには、調圧分槽６の床面積はできるだけ小さくすることが好ましい。具体的には、調圧分槽６の床面積は、好ましくは、吸込水槽３の床面積の半分以下であり、より好ましくは１０分の１以下である。

また、越流流路８の水平部８ｂは、水を流れやすくするために、調圧分槽６から吐出水槽５へ向かって下方に傾斜していることが好ましい。さらに、図２に示すように、越流流路８の末端に、空気抜き管１６が設けられることが好ましい。この空気抜き管１６により、越流堰７を乗り越えてきた水によって押し出される空気を逃がすことができるので、水が越流流路８内を流れやすくなる。なお、空気抜き管１６の頂部は、吐出側の計画最高水位（ＨＷＬ）より高い位置にある。

上述した実施形態によれば、ポンプ４が異常停止した際に吸込水槽３に流入した水は、吸込水槽３を満たし、その後調圧分槽６内を上昇し、越流堰７を乗り越えて越流流路８を通り、吐出水槽５まで流れることになる。越流堰７が吐出場所の計画最高水位より高いので、越流堰７を越えた水と吐出場所との間には必ず水位差が存在する。したがって、吐出水槽５の水位によらず、水を確実に吐出水槽５に排出することができる。また、吸込水槽３にバッファとしての機能を持たせる必要が無いので、吸込水槽３を必要以上に大きくする必要がない。したがって、広大な設置面積を確保する必要がなくなり、立地条件の制限が緩和される。さらに、吐出場所の計画最高水位より高く嵩上げする部分は、調圧分槽６だけであるので、要求される土木構造費を低く抑えることが可能となり、経済性に優れた地下排水機場を提供できる。加えて、土木構造物だけで、ポンプ４の異常停止時の対策を講じているので、センサやバルブなどの計装部品を使わないだけでなく、これら計装部品の複雑な制御機構も必要としない。したがって、信頼性の高い排水機場を提供することが可能となる。

図３に示されるように、調圧分槽６の床面に、残水ポンプとして、調圧分槽６内に残留する水を越流流路８へ移送可能な水中ポンプ１７を配置してもよい。大雨などの自然災害がない通常状態時には、水質悪化や悪臭の発生を防止するために吸込水槽３内をドライ状態にすることが好ましい。しかしながら、上記したポンプ４では、吸込水槽３内の水を全て排水することができない。そこで、調圧分槽６に水中ポンプ１７を配置して、吸込水槽３内の残水を排水できるようにする。この場合、調圧分槽６の床面レベルを吸込水槽３の床面レベルよりも低くして、吸込水槽３内の残水が連絡路３ａを通じて全て調圧水槽６側に流れるように構成するのが好ましい。

なお、図３に点線で示されるように、同様の構成を有する別の調圧分槽６’を設けることもできる。この調圧分槽６’は、調圧分槽６の反対側に配置され、連絡路３ａ’を通じて吸込水槽３に接続されている。調圧分槽６’には、調圧分槽６と同様に、吐出場所の計画最高水位（ＨＷＬ）より高い越流堰７’が設けられる。そして、調圧分槽６’は、この越流堰７’を介して、吐出水槽５と連通する越流流路８’と連通している。このように、調圧分槽６を複数設けると、逆流防止機構１５の開閉動作不良のリスクを分散することができる。また、越流流路８や吐出水槽５に土砂が堆積するなどして、越流流路８を通った水を吐出水槽５に排出できないといったリスクを回避することができる。

図５に示されるように、越流堰７の下部に、調圧分槽６と越流流路８とを連通するための排水ゲート１８を設けてもよい。この排水ゲート１８にはモータ１９が連結されており、モータ１９によって排水ゲート１８の開閉動作が行われる。このような構成であれば、吐出側水位（吐出側河川水位）が排水ゲート１８の設置位置より低い場合に、この排水ゲート１８を開けることで、ポンプ異常停止時に吸込水槽３に流れ込んだ水をより効果的に吐出側に排出することができる。また、アップサージにより調圧分槽６を上昇した水は、越流堰７を乗り越えずに越流流路８に流出するので、Ｕ字管現象による上流側への逆流も低減でき、信頼性の高い排水機場を提供することが可能となる。

なお、ポンプ４が正常運転をしている状態における定常水位が、調圧分槽６の排水ゲート１８が設置してある位置まで上昇するような、高い定常水位で運用をする地下排水機場の場合には、この排水ゲート１８を開状態にしておくことで、ポンプ４による排水だけでなく越流流路８を介した自然排水を行うこともできる。

また、図５に示した排水ゲート１８に代えて、図６に示すように、越流堰７の上端部を可倒堰２０として構成することができる。図６に点線で示されるように、この可倒堰２０は、図示しない駆動機により傾動するように構成されている。可倒堰２０は、越流堰７の上端を低くすることができるので、排水ゲート１８を設けた場合と同様の効果をもたらすことができる。

次に、本発明の他の実施形態について図７を用いて説明する。図７に示される実施形態は、管理運転を可能にした排水機場に関するものである。なお、特に説明しない本実施形態の構成は、上述した実施形態の構成と同様であるので、重複する説明を省略する。

管理運転とは、排水機場を確実に始動および運転できるように、その動作確認と作業員の教育訓練を目的として実施される運転である。この管理運転は、定期的（例えば、１ヶ月に一度）に行われる。管理運転では、実際の運転状況に合わせた始動と運転状態とを作り出すことが、排水機場の信頼性の向上につながる。特に、本発明のような地下排水機場の場合には、ポンプの始動失敗や、運転不能が近隣の浸水被害につながるおそれがあるため、管理運転は、重要な維持管理項目として位置づけられる。

図７に示される実施形態では、逆流防止機構１５が、図４に示されるような開閉可能なゲートとして構成される。吐出水槽５の出口には、当該吐出水槽５から吐出側河川に流出する水を遮断する開閉可能な吐出水槽ゲート２１が設けられる。流入水路２の出口には、当該流入水路２から吸込水槽３への水の流入を遮断する開閉可能な流入水路ゲート２２が設けられる。

この実施形態において、通常運転時には、吐出水槽ゲート２１および流入水路ゲート２２を開状態にして、吸込水槽３へ水を受け入れると共に、ポンプ４を起動して、吸込水槽３から吐出水槽５へ水を移送する。吐出水槽５に移送された水は、吐出水槽ゲート２１を通って、吐出側河川に排出される。

管理運転を行う場合には、まず、流入水路ゲート２２を閉じる。この状態で、ポンプ吐出弁１２を開状態にして、さらに逆止弁１１に配設されるバイパス管のバイパス弁（図示せず）を開状態にする。ポンプ吐出弁１２と逆止弁１１のバイパス弁とが開状態になれば、吐出側河川から吐出水槽５とポンプ４とを介して吸込水槽３に水が流れ込む。流入水路ゲート２２が閉じられているため、流入した水は、吸込水槽３に溜められる。そして、管理運転に必要な水量が吸込水槽３に溜まったところで、ポンプ吐出弁１２と逆止弁１１のバイパス弁を閉じると共に、吐出水槽ゲート２１を閉じる。なお、図７に点線で示すように、吐出水槽５と吸込水槽３とを連通するバイパス通路２３を設け、当該バイパス通路２３にバイパス弁２４を配置してもよい。このような構成であれば、バイパス弁２４の開閉動作だけで、管理運転を行う水を吸込水槽３に貯留することができる。また、図５に示した越流堰部に排水ゲート１８を設け、排水ゲート１８と逆流防止機構１５を開動作することにより、吸込水槽３内に水を取り込むようにしても良い。

このように吸込水槽３にポンプ４の運転に必要な水量が溜まった状態で、流入水路ゲート２２と吐出水槽ゲート２１とを閉めると共に、越流水路８の逆流防止機構１５を開状態にする。この状態で、ポンプ４を起動すると、吸込水槽３の水は、ポンプ４により加圧され、吐出水槽５に移送される。さらに、水は、吐出水槽５から、開状態にされた逆流防止機構１５を通って、越流流路８を逆流し、越流堰７を乗り越えて、調圧分槽６に流入する。調圧分槽６に流入した水は、吸込水槽３に流入し、ポンプ４で再度加圧され、吐出水槽５に移送される。このようにして管理運転が行われる。この管理運転時の水の流れが図７では黒塗矢印で示される。先に記述したように、排水機場は、常用時にはドライ状態であるため、吸込水槽３に管理運転用の水はない。本実施形態によれば、吐出側河川の水を管理運転用の水として、容易に取り込むことが可能である。

越流堰７が無い場合には、管理運転におけるポンプ４の実揚程は略０ｍであり、この場合は、実際の排水運転の状態を模擬することはできない。本実施形態によれば、管理運転時に、吐出場所の計画最高水位よりも高い越流堰７が存在するため、ポンプ４にほぼ設計計画点と同等の実揚程をつけることが可能となる。したがって、信頼性の高い管理運転を実施することができる。

また、本実施形態において、図５に示したような開閉可能な排水ゲート１８を越流堰７に設けることが好ましい。このような排水ゲート１８を越流堰７に設けておけば、ポンプ４の実揚程を、排水ゲート１８を開けるといった簡単な操作で変化させることが可能になり、ポンプ４の運転状態を容易に変更することができる。このようにポンプ４の運転状態を切り替えられるようにすることで、より確実な運転チェックを行える。

次に、越流堰７の好適な形状について図８および図９を用いて説明する。図８は、好適な越流堰７の上端部分を拡大した概略立面図である。図９は、別の好適な越流堰の上端部分を拡大した概略立面図である。図８に示されるように、越流堰７の上端部は、水の流れる方向に沿って丸められている。言い換えれば、越流堰７の上端部は、断面が半円を描くようにされている。このように越流堰７の上端を丸めることで、流れの剥離を抑制し、水の越流時における抵抗損失を低減することにより、水が越流しやすくしている。

また、図９に示されるように、越流堰７の上端部に、水の流れる方向に傾斜する傾斜部７ａを設けてもよい。傾斜部７ａを設けた場合、当該傾斜部７ａと対向する調圧分槽６の壁面に、傾斜部７ａと同様の傾斜角で同一方向に傾斜する傾斜構造体２５を設けると好適で、水が越流しやすくなる。

図１０に示すように、越流水の騒音対策として、調圧分槽６の上方の開口に蓋２６を設けてもよい。蓋２６は、越流水の流れに起因する騒音を低減することができるだけでなく、調圧分槽６や越流流路８へのゴミの侵入を防止することもできる。加えて、越流水の外部への飛散を防止することができる。蓋２６には、越流水によって押し出される空気を外部に放出するための空気口２７が設けられる。空気口２７には、騒音対策として、サイレンサ２８が設けられることが好ましい。

さらに、越流堰７を乗り越えて、鉛直部８ａを鉛直方向に落下する越流水が土木構造物へダメージを与えるのを防止するために、且つ、騒音対策のために、越流水の緩衝構造を設けることが好ましい。この一例が図１０に示されている。図１０に示される緩衝構造の例では、下方に傾斜した複数の板状体２９が鉛直方向に沿って交互に配置されている。このような板状体２９を複数段設けることで、水の鉛直方向に落下する勢いを弱めることが可能になる。また、図示されているように、鉛直部８ａの最下端の角部８ｃが水の流れる方向に婉曲するように、丸みを付けられていることが好ましい。このような丸みを有する角部８ｃを設けておくと、鉛直部８ａを落下してきた水は、水平部８ｂに向かってスムーズに方向を変えることができる。

鉛直部８ａの緩衝構造の別の例を説明する。図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、越流水の緩衝構造の一例を示した概略図である。より具体的には、図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、円形型の渦流式緩衝構造である。この例では、鉛直部８ａは、円筒状流路３０を有している。水の流入管路は、水が円筒状流路３０の外壁に沿って流入するようにしている。このような構成で、鉛直部８ａに流入した水は、円筒状流路３０に沿って円を描くように流れ、鉛直方向の流れの勢いが弱められる。

図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、渦巻き型の渦流式緩衝構造を示した概略図である。図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示される例は、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示される例と比較して、鉛直部８ａに流入する水が安定した渦流を形成されるように構成されている点で相違する。図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示されるように、鉛直部８ａは、その入口に配置された渦巻き室３１ａと、この渦巻き室３１ａから下方に延びる円筒状流路３１ｂとを有している。このような構成で、鉛直部８ａに流入する水は渦を巻くように流れ、鉛直方向の流れの勢いが弱められる。

図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、螺旋案内板型の緩衝構造を示した概略図である。この例では、鉛直部８ａは、円筒状流路３２を有し、この円筒状流路３２内に螺旋板３３が設けられている。このような構成で、鉛直部８ａに流入した水は、螺旋板３３に沿って流れ、鉛直方向の流れの勢いが弱められる。

図１４は、階段式の緩衝構造を示した概略図である。この例では、水平方向に延びる複数の板状体３４が鉛直方向に沿って交互に配置されている。このような板状体３４を複数段設けることで、水の鉛直方向の流れの勢いを弱めることが可能になる。

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

１ 立坑
２ 流入水路（地下放水路）
３ 吸込水槽
４ ポンプ
５ 吐出水槽
６ 調圧分槽
７ 越流堰
８ 越流流路
９ 吸込配管
１０ 吐出配管
１１ 逆止弁
１２ ポンプ吐出弁
１３ 駆動機
１４ ギア
１５ 逆流防止機構
１６ 空気抜き管
１７ 水中ポンプ
１８ 排水ゲート
１９ モータ
２０ 可倒堰
２１ 吐出水槽ゲート
２２ 流入水路ゲート
２３ バイパス通路
２４ バイパス弁
２５ 傾斜構造体
２６ 蓋
２７ 空気口
２８ サイレンサ

Claims (8)

1. 閉水路運用を行う流入水路に接続される吸込水槽と、
   前記吸込水槽内の水を所定の吐出場所へ移送するポンプと、
   前記吸込水槽に連通し、上方に延びる調圧分槽とを備え、
   前記調圧分槽は、前記吐出場所の計画最高水位より高い越流堰を介して、前記吐出場所と連通する越流流路と連通していることを特徴とする地下排水機場。
2. 前記越流流路の出口に、前記吐出場所からの水の逆流を防止する逆流防止機構を設けたことを特徴とする請求項１に記載の地下排水機場。
3. 前記逆流防止機構が開閉可能に構成され、
   前記吐出場所には吐出水槽が設けられており、
   前記吐出水槽の出口に水を遮断する開閉可能な吐出水槽ゲートが設けられ、
   前記流入水路の出口に前記吸込水槽への流水を遮断する開閉可能な流入水路ゲートが設けられることを特徴とする請求項２に記載の地下排水機場。
4. 前記越流堰の下部に、前記調圧分槽と前記越流流路とを連通するための排水ゲートを設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の地下排水機場。
5. 前記越流堰の上端部が可倒堰として構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の地下排水機場。
6. 前記調圧分槽の床面に、前記越流流路へ水を移送する水中ポンプを配置したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の地下排水機場。
7. 前記越流流路は、前記調圧分槽から前記吐出場所に向かって下方に傾斜していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の地下排水機場。
8. 閉水路運用を行う流入水路に接続される吸込水槽と、
   前記吸込水槽内の水を所定の吐出場所へ移送するポンプと、
   前記吸込水槽に連通し、上方に延びる調圧分槽と、
   前記調圧分槽に設けられ、前記吐出場所の計画最高水位より高い越流堰と、
   前記越流堰を乗り越えた水を前記吐出場所に排出する越流流路とを備えた地下排水機場の運転方法であって、
   前記ポンプが異常停止した際に前記吸込水槽に流入した水は、前記吸込水槽を満たした後に、前記調圧分槽内を上昇し、前記越流堰を乗り越えて前記越流流路を通って前記吐出場所に排出されることを特徴とする地下排水機場の運転方法。
   
   

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