JP7045154B2 - 人工河川の改修方法 - Google Patents

Description

本発明は、人工河川の下流部からクッション水槽に流入した水を循環ポンプにより当該人工河川の上流部に還流して、前記人工河川に水平方向に沿った水流を形成する人工河川循環システム、及び、既存の循環ポンプが下流部側に設置された既存の人工河川に対して、前記人工河川循環システムを構築して、既存の人工河川の水深を浅くすると共に水流を逆向きに変更する改修を行う人工河川の改修方法に関する。

従来、人工河川に水平方向に沿った水流を形成する人工河川循環システムが知られている（例えば特許文献１を参照。）。
特許文献１に記載の人工河川循環システムは、人工河川（ブロック２１）の下流部側からクッション水槽（集合水路５）に流入した水を循環ポンプ（ポンプ装置１７）により、当該人工河川の上流部に還流するものとして構成されている。そして、この人工河川循環システムでは、クッション水槽が人工河川の下流部側に設置されており、且つ、そのクッション水槽から水を汲み上げる循環ポンプが人工河川の上流部側に設置されている。

特開昭６３－２８７５１３号公報

上述した特許文献１に記載の人工河川循環システムのように、人工河川の上流部側に設置された循環ポンプにより、比較的長尺の吸込配管（パイプ２７）を通じて、人工河川の下流部側に設置されたクッション水槽から水を汲み上げる場合には、その長尺の吸込配管の圧力損失を賄うべく、吸込み能力が比較的高い循環ポンプが必要となる。その結果、コストが嵩んだり、圧力損失が循環ポンプの理論吸込み揚程を越える場合は、システム自体が成立しないという問題があった。

また、既存の人工河川に対して、水深を浅くすると共に水流を逆向きに変更する改修工事が実施される場合が考えられる。このような改修工事では、コスト低減や周囲環境への騒音対策の目的で、既存の人工河川の下流部側に設置されていた循環ポンプを、設置箇所を変更することなくそのまま利用することが望まれる。しかしながら、改修後の人工河川の上流部側に設置された循環ポンプにより、比較的長尺の吸込配管を通じて、改修後の人工河川の下流部側から水を汲み上げるように構成すると、上述のように、長尺の吸込配管の圧力損失により水の汲み上げが良好に行えない可能性がある。

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、人工河川の下流部からクッション水槽に流入した水を循環ポンプにより当該人工河川の上流部に還流して、前記人工河川に水平方向に沿った水流を形成する人工河川循環システムにおいて、周囲環境の騒音対策や人工河川の改修工事の都合で、循環ポンプの設置箇所を人工河川の上流部側とした場合であっても、コスト低減を図りながら好適に人工河川に水流を形成することができる技術を提供する点にある。

本発明の第１特徴構成は、人工河川の下流部からポンプにより圧送することなく自然にクッション水槽に流入した水を循環ポンプにより当該人工河川の上流部に還流して、前記人工河川に水平方向に沿った水流を形成する人工河川循環システムを、既存の循環ポンプが下流部側に設置された既存の人工河川に対して構築して、既存の人工河川の水深を浅くすると共に水流を逆向きに変更する改修を行う人工河川の改修方法であって、
既存の人工河川の下流部側にクッション水槽を設置すると共に、既存の人工河川の水深を浅くして、その底部側に既存の人工河川の上流部と前記クッション水槽とを連通させる連通路を設け、
前記既存の循環ポンプを、前記クッション水槽の水を汲み上げて既存の人工河川の下流部に供給するように構成することで、既存の人工河川の水流を逆向きに変更する点にある。

本構成によれば、既存の人工河川の下流部側にクッション水槽を設置する共に既存の人工河川の底部側に上流部とクッション水槽とを接続する連通路を設け、既存の循環ポンプによりクッション水槽の水を汲み上げて既存の人工河川の下流部に供給することで、人工河川の水深を浅くすると共に水流を逆向きに変更することができる。即ち、既存の人工河川に対して水深を浅くすると共に水流を逆向きに変更する改修工事を行うにあたり、既存の人工河川の下流部側（改修後の人工河川の上流部側に相当する。）に設置された既存の循環ポンプを、設置箇所を変更することなくそのまま利用して、コスト低減や周囲環境への騒音対策を実施することができる。
更に、既存の循環ポンプをそのまま利用する場合であっても、改修後の人工河川では、人工河川の下流部から連通路を通じて上流部側に設置したクッション水槽に流入した水を、同じく人工河川の上流部側に設置された循環ポンプにより人工河川の上流部に還流させることができる。よって、循環ポンプに通じる吸込配管及び吐出配管を比較的短尺とすることができ、更には、当該配管での圧力損失が比較的小さくなるので、循環ポンプの揚程を抑えることができ、比較的小型で安価な循環ポンプを利用することができる。
従って、改修後の人工河川において、周囲環境の騒音対策や人工河川の改修工事の都合で、循環ポンプの設置箇所を人工河川の上流部側とした場合であっても、コスト低減を図りながら好適に人工河川に水流を形成することができる人工河川循環システムを実現することができる。

本発明の第２特徴構成は、前記連通路を、前記人工河川の底部側に埋設された連通管で形成する点にある。

本構成によれば、人工河川の底部側に連通管を埋設し、その連通管を、人工河川の下流部と人工河川の上流部側に設置されたクッション水槽とを接続する連通路として利用することができる。

本発明の第３特徴構成は、前記人工河川を上方空間と下方空間とに仕切る仕切り壁を設け、
前記上方空間を、前記水流が形成される水流形成部とし、
前記下方空間を、前記連通路とする点にある。

本構成によれば、人工河川を仕切り壁により上方空間と下方空間に仕切るだけで、その上方空間を人工河川の水流形成部として利用しつつ、その下方空間を、人工河川の下流部側と人工河川の上流部側に設置されたクッション水槽とを接続する連通路として利用することができる。

本実施形態の人工河川循環システムの概略構成図 図１に記載の人工河川の断面図 別実施形態の人工河川の断面図 人工河川の改修方法を実施する前の既存の人工河川循環システムの概略構成図

本発明の実施形態として、人工河川循環システム及び人工河川の改修方法の夫々について、図面に基づいて説明する。

〔人工河川循環システム〕
まず、本実施形態の人工河川循環システムの構成について、図１及び図２に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態の人工河川循環システムは、上流部１ｕから下流部１ｄに向かう水平方向に沿った水流Ｘが形成される人工河川１と、下流部１ｄから水が流入するクッション水槽２０と、当該クッション水槽２０から吸込配管４を通じて吸込んだ水を吐出配管５を通じて人工河川１の上流部１ｕに吐出する循環ポンプ３とを備えて構成されている。即ち、この人工河川循環システムは、人工河川１の下流部１ｄからクッション水槽２０に流入した水を循環ポンプ３により当該人工河川１の上流部１ｕに還流して、人工河川１に水平方向に沿った水流Ｘを形成するものとして構成されている。

人工河川１は、例えば、水流Ｘの途中に、上流部１ｕ側の第１水流形成部１Ａと下流部１ｄ側の第２水流形成部１Ｂとを仕切る堰１５が設けられた２段式に構成されている。即ち、循環ポンプ３から上流部１ｕに供給された水は、第１水流形成部１Ａを通流した後に、堰１５を乗り越えて第２水流形成部１Ｂに供給される。更に、その水は、第２水流形成部１Ｂを通流した後に下流部１ｄに到達する。そして、下流部１ｄに到達した水が、クッション水槽２０に流入し、再び循環ポンプ３に供給される。
尚、本実施形態では、人工河川１を２段式に構成したが、１段式又は３段式以上に構成しても構わない。また、このクッション水槽２０にはオーバーフロー管７が設けられている。即ち、クッション水槽２０の水位が所定の設定水位を超える場合には、その超える分の水がオーバーフロー管７を通じて外部に排水される。

以上のような人工河川循環システムを構築するにあたり、周辺環境への騒音対策や後述する人工河川の改修工事の都合で、騒音発生源となる循環ポンプ３を設ける機械室６を、人工河川１の上流部１ｕ側に設置すべきとの制約が存在する場合がある。そして、本実施形態の人工河川循環システムは、このような場合であっても、コスト低減を図りながら好適に人工河川１に水流Ｘを形成することができる特徴構成を有する。以下、その特徴構成について説明を加える。

本実施形態の人工河川循環システムでは、クッション水槽２０が、循環ポンプ３と同様に、人工河川１の上流部１ｕ側に設置されている。具体的には、クッション水槽２０は、第１水流形成部１Ａの上流部１ｕ側に隣接しており、当該第１水流形成部１Ａに対して仕切り壁２１により区画された水槽として構成されている。そして、人工河川１の下流部１ｄとクッション水槽２０とを接続する連通路１０が設けられている。

人工河川１の下流部１ｄから連通路１０を通じて水が流入するクッション水槽２０が、当該人工河川１の上流部１ｕ側に設置されているので、クッション水槽２０の底部付近から同じく上流部１ｕ側に設置された循環ポンプ３に吸込まれる水が通流する吸込配管４や、循環ポンプ３から人工河川１の上流部１ｕに吐出される水が通流する吐出配管５は、人工河川１の上流部１ｕ側でのみ配設されるものとなって、比較的短尺なものとなり、これら配管４，５の材料コストや施工コストを低減することができる。

更に、循環ポンプ３に接続された配管４，５が短尺であることから、循環ポンプ３の動力として付加される配管４，５での圧力損失は、例えば人工河川１の上流部１ｕと下流部１ｄ側とに亘る配管を通じて水を吸込又は吐出する場合と比較して小さなものとなる。よって、循環ポンプ３の揚程を抑えることができ、吸込又は吐出能力が比較的小さい小型で安価な循環ポンプ３を選定することができる。

更に、人工河川１の下流部１ｄとクッション水槽２０とを接続する連通路１０は、人工河川１の底部１ａ側に埋設された連通管１１で形成されている。そして、この連通管１１は、内部に形成される連通路１０の流路断面積が比較的大きな管材で構成されている。即ち、人工河川１の下流部１ｄの水は、大きな圧力損失を生じることなくスムーズに連通路１０を通流してクッション水槽２０に流入することになる。よって、クッション水槽２０には、略常時、人工河川１の下流部１ｄと同様の水位で水が貯留されている状態となる。そして、その貯留水が循環ポンプ３により略滞ることなく人工河川１の上流部１ｕに供給され、人工河川１に常時良好に水流Ｘが形成されることになる。
尚、本実施形態において、連通管１１は、円形断面を有する管材で構成したが、例えば四角形断面を有する管材など、他の形状の管材を利用しても構わない。また、複数の連通管１１を並設しても構わない。

このような連通管１１は、人工河川１の底部１ａと一体的に施工することができるので、当該連通管１１を別の場所に埋設するという手間が省かれている。また、連通管１１の形状が、人工河川１に沿った例えば直線状とされているので、連通管１１内に形成された連通路１０での異物の詰まり等が抑制されて、メンテナンス性が向上される。
また、連通管１１の途中にマンホールなどの会所を適宜に設けることができる。

〔人工河川の改修方法〕
本実施形態の人工河川の改修方法は、図４に示す既存の人工河川３１に対して所定の改修方法を実施することにより、既存の人工河川３１の水深を浅くすると共に水流Ｘ’を逆向きに変更する形態で、上述した図１に示す本実施形態の人工河川循環システムを構築する方法として構成されている。
以下、その人工河川の改修方法の詳細について、説明を加える。

図４に示すように、本実施形態の改修方法での改修対象となる既存の人工河川３１は、既存の循環ポンプ３３が下流部３１ｄ側に設置されたものとして構成されている。即ち、既存の人工河川３１では、下流部３１ｄ側に設置された循環ポンプ３３から吐出配管３５を通じて上流部３１ｕに供給された水が、上流部３１ｕから下流部３１ｄに向けて流れて水流Ｘ’が形成される。そして、下流部３１ｄに到達した水が、吸込配管３４を通じて再び循環ポンプ３３に供給される。尚、本実施形態において、既存の人口河川３１は、堰が設けられていない１段式のものを例示したが、堰が設けられた多段式であっても構わない。

本実施形態の改修方法では、図４に示す既存の人工河川３１を改修して改修後の人工河川１（図１参照）を構築するにあたり、既存の人工河川３１の下流部３１ｄ側（図１に示す改修後の人工河川１の上流部１ｕ側に相当する。）に設置された既存の循環ポンプ３３及びそれを設置する機械室３６を、設置箇所を変更することなくそのまま改修後の循環ポンプ３（図１参照）及びそれを設置する機械室６として利用して、コスト低減や周囲環境への騒音対策を実施している。

即ち、この改修方法では、図４に示す既存の人工河川３１において、下流部３１ｄ側に仕切り壁２１（図１参照）を設けることにより、既存の人工河川３１の下流部３１ｄ側（図１に示す改修後の人工河川１の上流部１ｕ側に相当する。）にクッション水槽２０（図１参照）が構築される。尚、既存の人工河川３１の下流部３１ｄ側には、当該下流部３１ｄの水位を所定の設定水位に維持するための既存のオーバーフロー管３７が設けられており、この既存のオーバーフロー管３７は、そのまま改修後のオーバーフロー管７（図１参照）として利用される。

更に、図４に示す既存の人工河川３１において、底部３１ａの底上げを行って水深を浅くするにあたり、当該底上げ部分に連通管１１（図１参照）を埋設することで、既存の人工河川３１の上流部３１ｕ（図１に示す改修後の人工河川１の下流部１ｄ側に相当する。）とクッション水槽２０（図１参照）とを接続する連通路１０（図１参照）が構築される。また、この際に、既存の人工河川３１の途中に仕切る堰１５が構築されて、改修後の第１水流形成部１Ａと第２水流形成部１Ｂとが区画される。尚、この堰１５については、適宜省略したり、その数を変更しても構わない。

図４に示す既存の人工河川３１において設置されていた既存の循環ポンプ３３は、そのまま設置場所を変更することなく、改修後の循環ポンプ３（図１参照）として利用される。また、既存の人工河川３１において、下流部３１ｄから吸込んだ水を既存の循環ポンプ３３へ導く既存の吸込配管３４は、そのまま改修後の吸込配管４として利用される。
一方、既存の人工河川３１において、既存の循環ポンプ３３から吐出した水を上流部３１ｕに導く吐出配管３５は、交換又は改造されることで、改修後の吐出配管５が構築される。

そして、上記のように改修を行って、既存の循環ポンプ３３（図１に示す改修後の循環ポンプ３に相当する）を、クッション水槽２０（図１参照）の水を汲み上げて既存の人工河川３１の下流部３１ｄ（図１に示す改修後の人工河川１の上流部１ｕ側に相当する。）供給するように構成することで、既存の人工河川１の水流Ｘ’が、逆向きの改修後の水流Ｘ（図１参照）に変更されることになる。
即ち、図１に示す改修後の人工河川１では、下流部１ｄから連通路１０を通じて上流部１ｕ側に設置したクッション水槽２０に流入した水を同じく上流部１ｕ側に設置された循環ポンプ３により上流部１ｕに還流させるものとなる。よって、上述のように、循環ポンプ３に通じる吸込配管４及び吐出配管５を比較的短尺なものとして、工事コスト低減を図りながら好適に改修後の人工河川１に水流Ｘが形成されることになる。

〔別実施形態〕
本発明の他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
（１）上記実施形態では、本実施形態の人工河川循環システムを、既存の人工河川３１を改修して構築するように構成したが、新規で構築するように構成しても構わない。

（２）上記実施形態では、連通路１０を、人工河川１の底部１ａ側に埋設された連通管１１で形成されたものとしたが、例えば図３に示すように、別の構成の連通路１６を採用しても構わない。
例えば、図３に示す構成では、人工河川１を上方空間と下方空間とに仕切る仕切り壁１７が設けられている。そして、仕切り壁１７の上方空間が、水流Ｘが形成される水流形成部１Ｃとして構成されている。一方、仕切り壁１７の下方空間が、人工河川１の下流部１ｄとクッション水槽２０とを接続する連通路１６として構成されている。
そして、このように構成された連通路１６は、比較的大きな流路断面積を有するものとなる。即ち、上記実施形態と同様に、人工河川１の下流部１ｄの水はスムーズに連通路１６を通流し、クッション水槽２０の水位が人工河川１の下流部１ｄと同様の水位に保たれることになる。
更に、この連通路１６についても、人工河川１の底部１ａと一体的に施工することができ、更には比較的大きな流路断面積であることにより異物の詰まり等が抑制されてメンテナンス性が向上される。

１ 人工河川
１ａ 底部
１ｄ 下流部
１ｕ 上流部
３ 循環ポンプ
１０ 連通路
１１ 連通管
１６ 連通路
１７ 仕切り壁
２０ クッション水槽
２１ 仕切り壁
３１ 既存の人工河川
３１ｄ 既存の人口河川の下流部
３１ｕ 既存の人口河川の上流部
３３ 既存の人口河川の循環ポンプ
Ｘ 水流
Ｘ’ 既存の人口河川の水流

Claims (3)

1. 人工河川の下流部からポンプにより圧送することなく自然にクッション水槽に流入した水を循環ポンプにより当該人工河川の上流部に還流して、前記人工河川に水平方向に沿った水流を形成する人工河川循環システムを、既存の循環ポンプが下流部側に設置された既存の人工河川に対して構築して、既存の人工河川の水深を浅くすると共に水流を逆向きに変更する改修を行う人工河川の改修方法であって、
   既存の人工河川の下流部側にクッション水槽を設置すると共に、既存の人工河川の水深を浅くして、その底部側に既存の人工河川の上流部と前記クッション水槽とを連通させる連通路を設け、
   前記既存の循環ポンプを、前記クッション水槽の水を汲み上げて既存の人工河川の下流部に供給するように構成することで、既存の人工河川の水流を逆向きに変更する人工河川の改修方法。
2. 前記連通路を、前記人工河川の底部側に埋設された連通管で形成する請求項１に記載の人工河川の改修方法。
3. 前記人工河川を上方空間と下方空間とに仕切る仕切り壁を設け、
   前記上方空間を、前記水流が形成される水流形成部とし、
   前記下方空間を、前記連通路とする請求項１に記載の人工河川の改修方法。

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