JP6382053B2 - 取水システム - Google Patents

Description

この発明は、取水システムに関し、特にたとえば、水源としての溜め池から圃場の放水ピットに対して、堤体下の隧道内を通して水を供給する、新規な取水システムに関する。

この発明の背景となる従来の取水システムの一例が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されている取水システムは、サイホン式のものである。

特開2013-204278 [E02B 7/20 A01G 25/00]

サイホン式取水システムでは、斜樋を開閉する方式に比べて安全であるという利点はあるものの、サイホン管や注水ポンプ、逆止弁あるいは真空ポンプなどの主要部品が多く高価になるし、それらのメンテナンスが必要で、管理が面倒である。

それゆえに、この発明の主たる目的は、新規な、取水システムを提供することである。

この発明の他の目的は、安価で管理が容易な、取水システムを提供することである。

この発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用した。なお、括弧内の参照符号および捕捉説明などは、本発明の理解を助けるために後述する実施の形態との対応関係を示したものであって、この発明を何ら限定するものではない。

第１の発明は、溜め池からの水を堤体下の隧道を通って圃場のピットに放水する取水システムであって、吐出口を有し、隧道の中を通った水を受けて吐出口からピットへ放水する吐出管路、吐出管路に設けられる開閉弁、および吐出管路の開閉弁より上流側に設けられるエアバルブまたは気体分離型排気弁装置を備え、吐出口はエアバルブまたは気体分離型排気弁装置より高位に設置され、さらに吐出管路は吐出口が開閉弁における管路高さより高位になるように設けられた封水部を含み、それによって吐出口から吐出管路内へ空気が混入するのを防止する、取水システムである。

第１の発明では、取水システム（１０：実施例において対応する部分を例示する参照符号。以下、同じ。）は、堤体（１２）で堰き止められた溜め池（１４）から取水した水を、圃場（１６）のピット（開水路）（２０）に放出するシステムである。
溜め池（１４）の堤体（１２）には通常隧道（１８）が設置されていて、この発明では、この既設の隧道（１８）を利用する。つまり、吐出管路（４４）は隧道（１８）の中を通った水を受けるようにされている。そして、吐出管路（４４）には開閉弁（５８）が設けられていて、この開閉弁（５８）を開くと、吐出管路（４４）に流入した水が吐出口（４８）からピット（２０）へ放水される。ただし、吐出管路（４４）においては、開閉弁より上流側にエアバルブまたは気体分離型排気弁装置（５６）を設け、さらに吐出口はエアバルブまたは気体分離型排気弁装置より高位に設置する。そして、吐出口（４８）が開閉弁（５８）における管路高さより高位になるような封水部（６０）が設けられる。開閉弁（５８）を閉じると、吐出口（４８）と開閉弁（５８）との間の封水部（６０）に封水が形成される。したがって、吐出口（４８）から吐出管路（４４）内に空気が混入することがない。

第１の発明によれば、構造が簡単で、部品数も少なくて済むので、安価に設置でき、しかも管理が容易である。そして、吐出口から吐出管路内に空気が混入することがないので、空気が隧道内を通って逆流することがない。よって、取水ホ-スの浮き上がり（空気溜まり）を防止でき、ホ-ス断面縮小による取水量の減少を防ぐことができる。

第２の発明は、第１の発明に従属し、封水部は、吐出管が傾斜された傾斜部を含む、取水システムである。

第２の発明では、封水部（６０）傾斜部（６０）を含む。

第２の発明によれば、封水部を吐出管を傾斜させるだけで形成できるので、特別な封水部用の部品が不要である。

第３の発明は、第２の発明に従属し、傾斜部は４５°以下の角度で傾斜される、取水システムである。

第３の発明では、傾斜部（６０）は、４５°以下のたとえばＳベンド形状に配管することによって形成される。

第３の発明によれば、傾斜部を４５°以下の緩やかな傾斜にしているので、吐出管路内に泥などが混入した場合でも、水流の力でそれら混入物が傾斜部を越えて吐出口から排出され得る。

第４の発明は、第１ないし第３のいずれかの発明に従属し、隧道は既設のものであり、その隧道内に新設され、溜め池からの水を通す隧道内管路をさらに備え、吐出管路の入口が隧道内管路の出口に接続される、取水システムである。

第４の発明では、既設の隧道（１８）内に隧道内管路（２２）を新設し、その隧道内管路（２２）に吐出管路（４４）が接続される。つまり、吐出管路（４４）には隧道内管路（２２）を通って流下した水が導入される。

第４の発明によれば、隧道内管路を新設してその隧道内管路から吐出管路へ水を送るので、必要な場合に既設の隧道を容易に再利用できる。

第５の発明は、第４の発明に従属し、隧道内管路はポリエチレン管を含む、取水システムである。

第５の発明では、ポリエチレン（ＰＥ）管のたとえばバット融着によって、隧道内管路を敷設する。

第５の発明によれば、ＰＥ管を用いるので、水の温度変化による伸縮に容易に対応できる。

この発明によれば、溜め池の水を隧道内を通して吐出管路に導き、その吐出管路に開閉弁を設けるだけなので、サイホン式に比べて主装置が少なくて済み、設置費用を低減でき、管理も簡単になる。

また、吐出管路側からの空気の混入を防ぐことができるのでホースの浮上（空気溜まり）を防げ、取水量の減少を防止できる。

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う後述の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

図１はこの発明の一実施例の取水システムの断面構造を示す概略図である。 図２は図１実施例の取水システムの平面的な構造を示す概略図である。 図３は図１および図２に示す実施例における吐出管路の断面構造を示す概略図である。 図４は実施例における隧道内管路の敷設方法の一例の第１工程を示す概略図である。 図５は実施例における隧道内管路の敷設方法の一例の第２工程を示す概略図である。 図６はこの発明の他の実施例の要部を示す概略図である。

図１および図２を参照して、この発明の一実施例の取水システム１０は、堤体１２によって堰き止められた溜め池１４から、圃場１６へ給水するための設備である。具体的には、堤体１２の地下に、たとえばヒューム管によって形成されている隧道１８を利用して、溜め池１４からの水を圃場１６に設けられた放水ピット（開水路）２０に放水（吐出）する。

なお、隧道１８は、溜め池１４を設けるときに必ず堤体１２内に作っておくものであり、この実施例では、このような既設の隧道１８を利用するようにしているので、工事費を抑制できる。なお、隧道１８を形成するヒューム管の呼び径は、一例として６００‐８００であるが、これに限定されるものではない。

実施例の取水システム１０では、隧道１８内に、たとえばＰＥ（ポリエチレン）管の突合せ接合（バット融着）によって隧道内管路２２を敷設する。この隧道内管路２２の呼び径は、一例として２００‐２５０であるが、これに限定されるものではない。

なお、隧道内管路２２を隧道１８内に敷設する方法は、後述するが、いわゆる「パイプインパイプ方式」を採用する。そのため、堤体１２や隧道１８の大規模な改修工事は必要なく、比較的安価に設置できる。

隧道内管路２２の入り口側には、接続管路２４を介して、取水ホース２６が接続される。取水ホース２６は、一例として蛇腹状のフレキシブル管であり、その先端が取水フロート２８の取水部（図示せず）に連結される。なお、接続管路２４は、溜め池１４の側の堤体１２の基底部の近傍にたとえばコンクリートで形成される固定台３０によって、溜め池１４の底部に固定的に係止される。

取水フロート２８は、比較的温度が高い表面水を取水するためのものであって、水位の変動に伴って取水ホース２６が屈曲することにより上下動する。また、取水フロート２８の取水部は１つまたはそれ以上の取水口（図示せず）を有し、その取水口は、取水時に空気を吸入しないような構造に形成されている。取水フロート２８は、取水口から取り込んだ水を、取水部に連結された取水ホース２６内に送り込む。なお、取水ホース２６の基端は、上述の接続管路２４に接続されているので、溜め池１４内で浮動することはない。

なお、取水フロート２８は、係留ロープ３６および４２によって、係留される。係留ロープ３６の基端は、溜め池１４内に固定された架台３２に支持された係留ポール３４に係止され、係留ロープ４２の基端は、堤体１２上に固定された架台３８に支持された支持具４０に係止される。

なお、詳細は図示しないが、接続管路２４に接続された隧道内管路２２の入口端と、隧道１８との間は、たとえばコンクリートによって封止される。同様に、隧道内管路２２の出口端と隧道１８との間もたとえばコンクリートによって封止される。つまり、隧道内管路２２は、隧道１８内ではいわゆる「転がし配管」であり、両端のみがコンクリート構造物によって固定される。したがって、隧道内管路２２は、ＰＥ管であることと相俟って、水の温度による伸縮に容易に対応できる。

隧道内管路２２の出口端には、吐出管路４４の基端４６が接続される。この吐出管路４４もまたたとえばＰＥ管からなり、平面視でいえば、図２に示すように「Ｕ」字状に形成され、それの先端が吐出口４８として放水ピット２０に臨まされる。図１では断面構造がわかりにくいので、ここでは、図２および図３を参照して、吐出管路４４を詳しく説明する。

吐出管路４４は、隧道内管路２２に接続された基端４６から、たとえば大曲りエルボのような曲り継手によって図２内において上方に曲げられ、さらに第１直線部５０、折り返し部５２および第２直線部５４を経て、先端に吐出口４８が形成される。

第１直線部５０には、エアバルブまたは気体分離型排気弁装置５６が設けられる。このエアバルブまたは気体分離型排気弁装置５６は吐出管路４４中に混入した空気を抜いて、空気が吐出管路４４から隧道内管路２２やひいては取水ホース２６へ逆流するのを防止する。

第２直線部５４には、仕切弁５８が設けられる。仕切弁５８は、吐出管路４４を開閉して吐出口４８への通水／遮水を切り替えるもので、バタフライ弁などの他の開閉弁に代えられてもよい。

この実施例では、特に図３からわかるように、仕切弁５８と吐出口４８との間に、吐出口４８に向かって上昇するように傾斜した傾斜部６０が形成される。この傾斜部６０は、たとえば４５°以下のたとえばＳベンド形状に配管することによって形成される。この傾斜部６０は、吐出口４８と仕切弁５８との間に封水を形成できるように、仕切弁５８に対して吐出口４８を高位に配置するために形成された封水部である。つまり、封水部は、吐出口４８が仕切弁５８の管路高さより行為になるように設けることによって、形成される。そして、仕切弁５８を閉じたときには、吐出口４８と仕切弁５８との間に水が残っていて、しかも仕切弁５８の方が吐出口４８より低位にあるのであるから、残存水は吐出口４８からは出ず、残ったままとなる。この残存水によって、吐出口４８と仕切弁５８との間に封水が形成されるのである。そして、この傾斜部６０に封水が形成されることで、吐出口４８から吐出管路４４内に空気が混入するのを防止できるのである。

なお、このように傾斜部６０によって封水部を形成し、吐出口４８からの空気の流入を防ぐようにしているので、先に説明した第１直線部５０に設けたエアバルブまたは気体分離型排気弁装置５６は不要であるかもしれないが、封水を形成するとともにエアバルブまたは気体分離型排気弁装置５６を設けることによって、一層確実に空気が吐出管路４４から隧道内管路２２や取水ホース２６内へ侵入するのを防止できる。

なお、封水部を形成するための傾斜部６０を４５°以下の緩やかな傾斜にした理由は、吐出管路４４内にたとえば泥や小石などが混入した場合でも、傾斜が緩やかであれば、水流の力でそれらの混入物が傾斜部６０を越えて吐出口４８から排出され得るからである。たとえば９０°のような急激な傾斜にすると、そのような混入物を吐出口４８から排出するのが困難になるからである。したがって、実施例では、傾斜部６０の角度は４５°以下にした。しかしながら、混入物の排出さえ可能であれば、４５°より大きくてもよい。また、泥や小石の混入を防止するようにしたり、これらを除去する泥溜め部を設置すれば、垂直に立ち上がるように封水部を設けてもよい。

このような取水システム１０においては、取水フロート２８には何も弁が設けられていないので、取水フロート２８は常に溜め池１４の表面水を吸い込むことができる。したがって、仕切弁５８を開くと、取水フロート２８と吐出口４８の水位差（ヘッド差）に従って、溜め池１４の水は、取水フロート２８および取水ホース２６を経て、接続管路２４から隧道内管路２２に流入し、そこから吐出管路４４を経て吐出口４８から放水ピット２０中へ放水される。

なお、この実施例では、放水ピット２０のような開水路に放水するようにしているので、パイプラインに給水する場合とは違って、自然流下だけで取水できる。つまり、サイホン式のポンプのような強制流下手段は不要であり、安価であるとともに、故障の心配が少なく、管理が容易である。

そして、仕切弁５８を閉めれば、上述の封水が吐出口４８との間に形成され、他方、取水ホース２６、隧道内管路２２および吐出管路４４内が満水状態で、吐出口４８からの放水は停止される。

なお、隧道内管路２２は、図４および図５に示すような手順で隧道１８内に敷設できる。ただし、図４および図５では、堤体１２などが図１および図２とは異なり、模式的に図示されている。そして、隧道内管路２２は、図１および図２に示す放水ピット２０や接続管路２４、吐出管路４４を設置する前に敷設する。

たとえば掘削によって、堤体１２下の隧道１８の入口側（溜め池１４の側）に発進立坑６２を形成し、出口側（放水ピット２０の側）に到達立坑６４を形成する。そして、図４に示すように、発進立坑６２内に通線器具６６を設置し、そこから隧道１８内に通線６８を挿入する。その通線６８が到達立坑６４に出たとき、通線６８に引込みワイヤ７０を接続する。そして、接続した引込みワイヤ７０が発進立坑６２側に出るまで、通線６８を巻き戻して引き込む。通線器具６６は撤去する。

その後、図５に示すように、たとえばクレーン付きトラック（図示せず）を用いて、発進立坑６２内に定尺のＰＥ管７２を搬入して、それを先導管７４を介して引込みワイヤ７０に連結する。次に発進立坑６２に搬入したＰＥ管７２を先行のＰＥ管７２とバット融着機７６によって突き合わせ接合し、引込みワイヤ７０を到達立坑６６から巻き取り、隧道１８内に接合した隧道内管路２２となるべき連続したＰＥ管を導入する。この作業を繰り返して、到達立坑６６までＰＥ管すなわち隧道内管路２２を敷設する。なお、定尺のＰＥ管７２をバット融着機７６で接合するので、継手を使用する必要がなく、外周面に突出物がない、という利点がある。

その後、必要に応じて気密試験を実行する。つまり、両立坑６２および６４から敷設したＰＥ管すなわち隧道内管路２２の両端を封止し、その状態で、管内に負圧を発生させて気密試験を行う。

なお、隧道内管路２２の敷設方法は図４および図５の実施例で示した方法に限定されるものではない。

さらに、上述の実施例では、隧道１８内に隧道内管路２２を敷設し、その隧道内管路２２から吐出管路４４に送水するようにしたので、隧道１８はそのまま残っているため、必要なになったときの後日の隧道１８の再利用が容易である。

これに対して、図６に示す実施例では、隧道１８自体を取水システムの送水管路として利用する。つまり、隧道１８の出口にコンクリートのような構造物によって蓋７８を形成し、その蓋７８に形成した貫通孔に、先の実施例のような、図３と同様の構造の吐出管路４４を接続する。ただし、隧道１８の入口側にも、蓋７８と同様の蓋（図示せず）を設け、この蓋に形成した貫通孔（図示せず）に接続管路２４を接続すればよい。この実施例では、取水ホース２６を通して、隧道１８内に溜め池１４の水を導入する。

図６の実施例においても、吐出管路４４の仕切弁５８を開くことによって、隧道１８に溜まっている水が吐出管路４４に流れ込み、吐出口４８から放水ピット２０へ放水される。そして、仕切弁５８を閉じると、図３に示す傾斜部６０に封水を形成した状態で放水が停止される。

なお、上で挙げた具体的な材料や寸法などの具体的数値はいずれも単なる一例であり、製品の仕様などの必要に応じて適宜変更可能である。

１０ …取水システム
１２ …堤体
１４ …溜め池
１６ …圃場
１８ …隧道
２０ …放水ピット
２２ …隧道内管路
２６ …取水ホース
２８ …取水フロート
４４ …吐出管路
４８ …吐出口
５６ …エアバルブまたは気体分離型排気弁装置
５８ …仕切弁
６０ …傾斜部
７０ …引込みワイヤ
７２ …ＰＥ管
７６ …バット融着機
７８ …蓋

Claims (5)

1. 溜め池からの水を堤体下の隧道を通って圃場のピットに放水する取水システムであって、
   吐出口を有し、前記隧道の中を通った水を受けて前記吐出口から前記ピットへ放水する吐出管路、
   前記吐出管路に設けられる開閉弁、および
   前記吐出管路の前記開閉弁より上流側に設けられるエアバルブまたは気体分離型排気弁装置を備え、
   前記吐出口は前記エアバルブまたは気体分離型排気弁装置より高位に設置され、さらに
   前記吐出管路は前記吐出口が前記開閉弁における管路高さより高位になるように設けられた封水部を含み、それによって前記吐出口から前記吐出管路内へ空気が混入するのを防止する、取水システム。
2. 前記封水部は、前記吐出管路が傾斜された傾斜部を含む、請求項１記載の取水システム。
3. 前記傾斜部は４５°以下の角度で傾斜される、請求項２記載の取水システム。
4. 前記隧道は既設のものであり、その隧道内に新設され、前記溜め池からの水を通す隧道内管路をさらに備え、前記吐出管路の入口が前記隧道内管路の出口に接続される、請求項１ないし３のいずれかに記載の取水システム。
5. 前記隧道内管路はポリエチレン管を含む、請求項４記載の取水システム。

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