JP7156732B1 - 排砂放水槽 - Google Patents

Abstract

【課題】河川維持流量を安定させ，定期的な土砂の除去作業を不要とする。【解決手段】排砂放水槽５は，底部11と，底部11と一体に形成されて底部11の周縁から立ち上がる壁部12～15とを備えている。壁部12には河川から取水された水を流入させる流入口12Ａが形成され，壁部13には流入口から流入した水を導水管に向けて流出させる流出口13Ａが形成されている。底部11には排砂放水口11Ａがあけられており，この底部11には，上記排砂放水口11Ａに向かって下向きに傾斜する傾斜面を備える傾斜部18，19が形成されている。排砂放水口は配管によって上記河川につなげられる。【選択図】図３

Description

この発明は排砂放水槽，特に河川の水に含まれる砂を取り除き（排砂する）かつ取水した河川の水の一部を河川に戻すための排砂放水槽に関する。

河川の水を水路に導き，水力発電，上水道，農業用水に用いることが行われている。

河川の水を取水する場合，環境変化を防止するために河川の流れをある程度維持する必要がある。従来では，河川の水を取り込む取水口の幅（開度）を調節することによって河川維持流量を確保することが行われている。

特開２０１３－１３３６２１号公報

しかしながら，特に河川上流部における河川の流量は雨量によって大きく増減するので，上述したやり方では河川維持流量を安定して残し，発電等に十分な量の取水を行うことは難しい。

この発明は，河川維持流量を安定させることを目的とする。

この発明はまた，定期的な土砂の除去作業を不要とすることを目的とする。

この発明による排砂放水槽は，底部と，底部と一体に形成されて底部の周縁から立ち上がる壁部とを備え，河川から取水された水を流入させる流入口および上記流入口から流入する水を導水管に向けて流出させる流出口が形成されているものであって，上記底部に排砂放水口があけられており，上記底部に，上記排砂放水口に向かって下向きに傾斜する傾斜面が形成されているものである。

流入口から流入する河川の水は排砂放水槽内に一時的に貯められて流出口から流出される。排砂放水槽内に一時的に貯められているときに，河川の水に浮遊する土砂が自重によって沈下する。流入口から流入したときに比べて土砂の少ない水が流出口から流出する。

流出口から流出する水は導水管を通じて所望の施設等に送られる。

この発明によると，底部に排砂放水口があけられているので，河川から取水された水は常時排砂放水口から放水される。排砂放水口を配管を通じて取水した河川につなげれば，排砂放水口から放水される水は元の河川に戻されるので，取水設備においては取水量（河川維持流量）に配慮することなく全量取水を行うことができる。排砂放水口から放水されなかった分の水が流出口から流出して各種施設に送られる。河川維持流量を安定して残すことができ，河川流域の自然環境の維持を図ることができる。

また，この発明によると，底部に上記排砂放水口に向かって下向きに傾斜する傾斜面が形成されているので，水が流入口から流出口に至るまでの間に自重によって沈下した水中の土砂を排砂放水口から水と一緒に放水することができる。底部に土砂が溜まりにくく，したがって定期的な土砂の除去作業が不要となり，メインナンスが容易になる。

一実施態様では，上記流入口と上記流出口の間に除砂スクリーンが設けられている。流入口から流出口に流れる水および流入口から排砂放水口に向けて流れる水に含まれる土砂を除砂スクリーンにおいて捕捉し，沈下させることができる。水に浮遊する多くの土砂を排砂放水口から排出させることができる。

好ましくは，上記排砂放水口を挟んで一対の除砂スクリーンが間隔をあけて設けられている。より多くの土砂を除砂スクリーンによって捕捉することができ，排砂放水口から排出することができる。

一実施態様では，上記除砂スクリーンの下端と上記底部との間に隙間が確保されている。除砂スクリーンによって捕捉され，その後に沈下した土砂を，排砂放水口にスムーズに送り込むことができる。

河川の水を利用する流れ込み式水力発電システムを概略的に示している。 排砂放水槽の斜視図である。 排砂放水槽の断面図である。

図１は河川に沿って設置される流れ込み式水力発電システムを概略的に示している。

流れ込み式水力発電システムは，河川の水を取水口から取り込み，水路を通じて送られる水の力を利用して発電するシステムである。比較的小規模の発電システムであり一般には本川１に流れ込む支川２に沿って設置される。

流れ込み式水力発電システムは，河川の水を取り込む取水設備３，取り込まれた水に含まれる細かい砂を除去する排砂放水槽５，負荷変動に対応して流量を調節するヘッドタンク７，水車，発電機等を含む発電設備９を備えている。取水設備３からヘッドタンク７は導水管６によって結ばれる。ヘッドタンク７から発電設備９は圧力管８によって結ばれる。取水設備３において取り込まれた水によって発電設備９の水車が回転し，水車の回転軸の回転によって発電機が発電する。

取水設備３は，既設の堰堤４に比較的近い堰堤４の上流側に設置される。堰堤４は，その上流側に砂礫を堆積させ，これによって河川勾配を緩やかにし，河川の侵食力を小さくすることを目的に設置される。堰堤４付近は河川幅が安定しており河川勾配も緩やかであることから取水設備３の設置に適している。取水設備３はたとえば堰堤４の高さとほぼ同じ距離をあけて堰堤４の上流側に設置される。

図２は排砂放水槽５の斜視図を，図３は図２のIII－III線に沿う排砂放水槽５の縦断面図をそれぞれ示している。

排砂放水槽５は，平面からみて長方形の薄い板状の底部11と，底部11の縁部から一体に立ち上がる４つの壁部12，13，14，15とを備えている。４つの壁部12～15のうち壁部12，13が底部11の短辺縁部から立ち上がり，壁部14，15が底部11の長辺縁部から立ち上がっている。底部11と壁部12～15とによって上方に開口する内部空間が形成される。排砂放水槽５の上方開口は運用時には蓋材71によって閉じられ（図３参照，図２では蓋材71の図示が省略されている），排砂放水槽５の内部への外部からの塵の進入が防止される。

排砂放水槽５は，現場に型枠を施工し，型枠内にコンクリートを打設して固める場所打ちコンクリート製としてもよいし，工場において製造されるプレキャストコンクリート製であってもよい。コンクリートに限らず，金属製または樹脂製の排砂放水槽５を採用してもよい。蓋材71は典型的には金属製であるが，コンクリート製または木製であってもよい。

壁部12，13のそれぞれに流入口12Ａおよび流出口13Ａがあけられており，さらに底部11に排砂放水口11Ａがあけられている。流入口12Ａ，流出口13Ａ，排砂放水口11Ａにはそれぞれ配管41，42，43の一端が接続されている。

壁部12の流入口12Ａに接続された配管41の他端は取水設備３の流出口に接続されており，取水設備３において取水された河川の水61が流入口12Ａから排砂放水槽５内に流入する。排砂放水槽５内に一旦貯められた水61は，壁部13の流出口13Ａに接続された配管42を通り，導水管６を経てヘッドタンク７に送られる。流入口12Ａは必ずしも壁部12に形成する必要はなく，排砂放水槽５の上方開口を利用して上方開口から排砂放水槽５内に取水された水61を流し込んでもよい。

図１を参照して，排砂放水槽５の底部11に形成された排砂放水口11Ａに一端が接続された配管43の他端は，堰堤４の下流側の支川２に向けられている。

流入口12Ａ，流出口13Ａの直径に比べて排砂放水口11Ａの直径は小さいが，排砂放水口11Ａは底部11に形成されているので，排砂放水槽５に流入した取水された水61は排砂放水口11Ａから常時放水されて支川２に戻される。このため，取水設備３においては取水量（河川維持流量）を考慮せずに全量取水を行うことができる。排砂放水口11Ａから放水されなかった水61が流出口13Ａから排水され，発電に用いられる。必ず河川維持流量の水61が支川２に戻されるので，支川２の流域の自然環境の維持を図ることができる。

図３を参照して，底部11にあけられた排砂放水口11Ａはやや壁部12に近い箇所に形成されている。これは，排砂放水口11Ａ及び後述のメッシュスクリーン31と流出口13Ａとの間の距離を確保することによって，流出口13Ａ付近の水61を安定させる（波立たせない）ためである。流出口13Ａ付近の水61を安定させることによって，排砂放水槽５内の水61と一緒に空気が流出口13Ａに取り込まれてしまうのを極力防止することができる。もっとも，排砂放水口11Ａと流出口13Ａとの間に所定の距離を確保することができれば，排砂放水口11Ａは壁部12，13の中間位置に形成することもできる。

排砂放水槽５にはさらに，流入口12Ａと流出口13Ａの間に，排砂放水口11Ａを挟むようにして，２つのメッシュスクリーン（除砂スクリーン）31が壁部12，13とほぼ平行に互いに間隔をあけて設けられている。

図２を参照して，排砂放水槽５の壁部14，15の内面に縦向きの溝14Ａ，15Ａが形成されており，溝14Ａ，15Ａにメッシュスクリーン31の外枠を差し込むことによってメッシュスクリーン31は壁部14，15間に張られる。排砂放水口11Ａを挟むように壁部14の内面に間隔をあけて一対の溝14Ａを形成し，壁部15にも同様にして排砂放水口11Ａを挟むようにその内面に間隔をあけて一対の溝15Ａを形成すれば，排砂放水口11Ａを挟む位置に，一対のメッシュスクリーン31を互いに間隔をあけて固定することができる。

壁部14，15に形成された溝14Ａ，15Ａは，壁部14，15の下端（底部11の内面に至る位置）までは形成されていない。このため，メッシュスクリーン31の外枠を溝14Ａ，15Ａに差し込むと，メッシュスクリーン31の下端は底部11の内面にまでは至らず，メッシュスクリーン31の下端と底部11との間に隙間33が確保される。

メッシュスクリーン31は金属製のもので細かい網目を持つ。網目の開口率は河川ごとの土砂の質によって任意に決定することができる。メッシュスクリーン31によって，流入口12Ａから流出口13Ａに向けて流れる水61，および流入口12Ａから排砂放水口11Ａに向けて流れる水61に含まれる比較的細かい土砂62が捕捉される。なお，比較的大きな砂礫は取水設備３においてあらかじめ除去されるので，排砂放水槽５内に流れ込むことはない。

底部11には，流入口12Ａから流出口13Ａに至るまでに自重によって沈下する土砂62が堆積し，さらにはメッシュスクリーン31によって捕捉される土砂62も沈下する。メッシュスクリーン31を設けることによって，水61に浮遊する多くの土砂62を沈下させ，底部11上に堆積させることができる。

底部11の内面に，排砂放水口11Ａに向けて傾斜面を形成する傾斜部18，19が形成されている。傾斜部18，19は排砂放水口11Ａに向かうにしたがって高さが低くなるように形成される。壁部12，13の二方向から排砂放水口11Ａに向かって低くなる形状で傾斜部18，19を形成してもよいし，壁部12～15の四方向から排砂放水口11Ａに向かって低くなる形状を採用してもよい。もちろん滑らかなすり鉢状の形状を底部11の内面に形成してもよい。いずれにしても傾斜部18，19によって形成される傾斜面は，排砂放水口11Ａに向かって下向きに傾斜する。

底部11上（傾斜部18，19上）に堆積した土砂62は傾斜面に沿って排砂放水口11Ａに向かって移動する。上述したように，メッシュスクリーン31と底部11との間に隙間33が確保されているので，底部11上に堆積した土砂62はメッシュスクリーン31によって捕捉されることはない。排砂放水口11Ａに向かって集められた土砂62は水61と一緒に排砂放水口11Ａから排出されて支川２に戻される。このように排砂放水槽５には土砂62が溜まりにくいので定期的な土砂62の除去作業が不要であり，メインテナンスが容易になる。

１ 本川
２ 支川
５ 排砂放水槽
６ 導水管
11 底部
11Ａ 排砂放水口
12，13，14，15 壁部
12Ａ 流入口
13Ａ 流出口
18，19 傾斜部
31 メッシュスクリーン（除砂スクリーン）
33 隙間
41，42，43 配管

Claims (4)

1. 底部と，底部と一体に形成されて底部の周縁から立ち上がる壁部とを備え，河川から取水された水を流入させる流入口および上記流入口から流入する水を導水管に向けて流出させる流出口が形成されている排砂放水槽であって，
   上記底部に，配管によって上記河川につなげられ，上記流入口から排砂放水槽に流入する水および水に含まれる土砂を上記河川に常時放水する，上記流入口よりも小さい直径を持つ排砂放水口があけられており，
   上記底部に，上記排砂放水口に向かって下向きに傾斜する傾斜面が形成されている，
   排砂放水槽。
2. 上記流入口と上記流出口の間に除砂スクリーンが設けられている，
   請求項１に記載の排砂放水槽。
3. 上記排砂放水口を挟んで一対の除砂スクリーンが間隔をあけて設けられている，
   請求項２に記載の排砂放水槽。
4. 上記除砂スクリーンの下端と上記底部との間に隙間が確保されている，
   請求項２または３に記載の排砂放水槽。

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