JP7443811B2 - 漏水量測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、ダム堤体の漏水量を測定する漏水量測定装置に関する。

ダム堤体の継ぎ目部等から漏水が生じるところ、漏水はダム堤体の安定性に密接な関係にある。そのため、漏水量はダム堤体の安全管理上最も重要な測定項目であり、漏水量の測定値は管轄官庁に報告することが義務づけられている。ダム堤体内部にはダム堤体の保守点検用の監査廊が設置されており、その監査廊には、三角堰方式の漏水量測定装置（例えば、特許文献１～３参照）が設けられている。

特開２０１３－４４６３１号公報 特開２０１４－１７８１７４号公報 特開２０１７－１９４２９２号公報

ところで、漏水中には、バクテリア及び溶存態金属等の不純物が含まれているため、不純物の付着物が漏水量測定装置の三角堰の切欠き状の越流部に形成されてしまう。このような付着物が発生した状態では、漏水量を正確に測定することができない。また、付着物の除去の為に定期的な清掃が必要であり、清掃頻度の削減が望まれる。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、三角堰等の堰板の越流部における付着物の発生を抑えられることが可能な漏水量測定装置を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、漏水が導入される水槽と、前記水槽の底に立設されるとともに、前記水槽内の漏水が越流する切欠き状の越流部が形成される堰板と、前記水槽内の漏水の水位を検出する水位センサと、前記水槽を冷却する冷却装置と、を備え、前記冷却装置が、前記水槽が収容されるとともに、前記水槽の外側において冷却媒体が収容される冷却槽を有する、漏水量測定装置が提供される。

以上によれば、水槽及びその内側の漏水が冷却装置によって冷却されるため、漏水中のバクテリアが非活性化し、バクテリアの繁殖及び代謝産物の生成が抑えられる。よって、越流部におけるバクテリア及びその代謝産物の付着物の発生を抑えることができる。

好ましくは、前記漏水量測定装置が、前記水槽に接続され、前記水槽に前記漏水を導入する導水管を更に備え、前記冷却装置が、前記冷却槽に接続される冷却管を有し、前記導水管の一部が前記冷却管内に配され、前記導水管の外側且つ前記冷却管の内側に前記冷却媒体が収容される。

以上によれば、漏水が水槽に導入される前に冷却されるため、越流部におけるバクテリア及びその代謝産物の付着物の発生の抑制効果が高い。

好ましくは、前記漏水量測定装置が、制御部を更に備え、前記冷却装置が、前記冷却管に通じる排出口を有し、前記冷却媒体を保管する冷却媒体保管槽と、前記排出口を開閉する開閉器と、前記冷却槽の排出部を開閉するドレイン弁と、前記水槽内の前記漏水の温度を検出する温度センサと、を有し、前記温度センサによって検出された温度が所定閾値を超える場合に、前記制御部が前記開閉器及び前記ドレイン弁を開き、前記開閉器及び前記ドレイン弁の開放時から所定時間経過したら、前記制御部が前記開閉器及び前記ドレイン弁を閉じる。

以上によれば、冷却槽内の冷却媒体の冷却効果の低下によって水槽内の漏水の温度が上昇すると、ドレイン弁が開くことによって、冷却槽内の冷却媒体が排出され、開閉器が開くことによって、冷却媒体保管槽内の冷却媒体が冷却槽に供給される。これにより、水槽内の漏水を引き続き冷却することができる。

好ましくは、前記冷却媒体保管槽の底が前記排出口に向けて下りに傾斜している。

以上によれば、ポンプ等の動力源が無くとも、冷却媒体保管槽内の冷却媒体が重力により自然に供給される。

本発明の実施形態によれば、漏水中のバクテリアを非活性化させることができ、漏水量測定装置の越流部におけるバクテリア及びその代謝産物の付着物の発生を抑えることができる。

漏水量測定装置の側面図である。 漏水量測定装置の平面図である。 貯水池の深層の冷水を汲み上げるサイフォン原理の説明図である。 水温と溶存態鉄の低減量との関係を示したグラフである。 水温と溶存態マンガンの低減量との関係を示したグラフである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているところ、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

図１は漏水量測定装置１の側面図であり、図２は漏水量測定装置１の平面図である。

漏水量測定装置１は、水槽１０、堰板１４、導水管２０、冷却装置３０、制御部９０、水温センサ９１及び水位センサ９２を備える。冷却装置３０は、冷却槽３１、冷却管４１、冷却媒体誘導管４２、開閉器４５、牽引材４６、プーリー４７、ウィンチ４８、排出管５１、ドレイン弁５２及び温度センサ９３を有する。

水槽１０は、長方形型の底板と、底板の上流側の短辺に立設された端板１１と、底板の両方の長辺にそれぞれ立設された側板１２，１３とを有するとともに、上面が開放された直方体箱状に設けられている。水槽１０は、ステンレス鋼又はアルミニウム等の金属材料からなる。

上流側の端板１１には導水管２０が接続されている。ダム堤体からの漏水が導水管２０に集められて、導水管２０を通って水槽１０に導入されて、水槽１０に貯留される。導水管２０には水温センサ９１が設けられている。水温センサ９１は、導水管２０内の漏水の温度を検出して、検出温度を表す信号を制御部９０に出力する。制御部９０は、水温センサ９１によって検出される温度をストレージに所定周期で記録したり、電気通信回線を介して管理サーバ等に所定周期で送信したりする。

水槽１０の下流側の端には、金属製の堰板１４が底板の下流側の短辺に立設されている。この堰板１４は水槽１０の下流側の端板を構成しており、堰板１４の高さは反対側の端板１１及び側板１２，１３の高さよりも低い。堰板１４の上縁の中央部には、三角形状に切り欠かれた越流部１５が形成されている。水槽１０内の漏水が越流部１５を通って堰板１４の外側に越流する。

水槽１０には、水槽１０内の漏水の水位を検出する水圧式又はフロート式の水位センサ９２が設けられている。水位センサ９２は、水槽１０内の漏水の水位を検出して、検出水位を表す信号を制御部９０に出力する。制御部９０は、水位センサ９２によって検出される水位から漏水量（つまり、漏水の流量）を所定周期で算出する。そして、制御部９０は、漏水量の算出の度に、漏水量をストレージに記録したり、電気通信回線を介して管理サーバ等に送信したりする。なお、水位センサ９２が水槽１０の上方に設けられてもよく、この場合、水位センサ９２は水位センサ９２から漏水の水面までの距離（その距離は水位に換算できる）を計測する超音波式、光学式又は電波式の測距計である。

水槽１０には温度センサ９３が設けられている。温度センサ９３は、水槽１０内の漏水の温度を検出して、検出温度を表す信号を制御部９０に出力する。制御部９０は、温度センサ９３によって検出された温度を監視する。

水槽１０は、上面が開放された直方体箱状の冷却槽３１に収容されている。冷却槽３１の上流側の端板３２に冷却管４１が接続されている。冷却槽３１の下流側の端板３３は堰板１４と一体に形成されており、その端板３３と堰板１４が面一に設けられている。水槽１０の高さは冷却槽３１の高さよりも高い。

冷却槽３１には、雪、氷（特に小さな氷塊）、氷水又は冷水等の冷却媒体３５が貯留される。堰板１４、水槽１０及びその内側の漏水が冷却媒体３５によって冷却される。

冷却槽３１の一方の側板３４の下部には、排出管５１が接続されている。排出管５１のうち冷却槽３１に近位の部分には、電動式のドレイン弁５２が設けられている。ドレイン弁５２が開くと、冷却槽３１内の冷却媒体３５が排出管５１を通って排出される。ドレイン弁５２は制御部９０によって制御される。

冷却管４１内には、導水管２０の一部、具体的には導水管２０のうち水槽１０に近位な部分が収容されている。冷却管４１には、冷却媒体３５が貯留される。導水管２０及びその内側の漏水が冷却媒体３５によって冷却される。水温センサ９１が冷却管４１よりも上流側に設けられているため、水温センサ９１によって検出される漏水の温度は冷却媒体３５の影響を受けない。

冷却管４１と冷却媒体保管槽４３の排出口４４との間には冷却媒体誘導管４２が連結されており、冷却管４１が冷却媒体誘導管４２を介して冷却媒体保管槽４３の排出口４４に通じている。冷却媒体保管槽４３には、冷却媒体３５が収容されている。冷却媒体保管槽４３は断熱性及び保冷機能を有している。

冷却媒体３５は、ダム堤体の周辺の自然界から採取したものであることが好ましい。例えば、図３に示すように、ダム堤体１００によって堰き止められた貯水池１０２の深層の冷水がホース１０３を介してサイフォンの原理により冷却媒体保管槽４３に供給されるものとしてもよい。このホース１０３の一端が貯水池１０２の深層にまで沈められており、ホース１０３が貯水池１０２からダム堤体１００の上部及び監査廊１０１を経由して漏水量測定装置１の冷却媒体保管槽４３まで引き回されている。

冷却媒体保管槽４３は傾けて設置されており、冷却媒体保管槽４３の底は冷却媒体保管槽４３の排出口４４に向けて下りに傾斜している。冷却媒体誘導管４２も冷却媒体保管槽４３から冷却管４１に向けて下りに傾斜している。

排出口４４には、その排出口４４を開閉する鎧戸型の開閉器４５が設けられている。開閉器４５が牽引材４６に連結され、その牽引材４６がプーリー４７によって電動式のウィンチ４８に案内されている。牽引材４６がウィンチ４８に巻かれると、開閉器４５が引き上げられて、排出口４４が開放される。牽引材４６がウィンチ４８から繰り出されると、開閉器４５が下降して、排出口４４が閉塞される。ウィンチ４８は制御部９０によって制御される。

以下に、漏水量測定装置１の動作について詳細に説明する。
ダム堤体からの漏水が導水管２０を通って水槽１０に供給され、水槽１０内の漏水が越流部１５を越流している際に、ドレイン弁５２が閉じているとともに、開閉器４５が閉じている。そのため、冷却槽３１及び冷却管４１内の冷却媒体３５が排出されず、堰板１４、水槽１０、導水管２０及びそれらの中の漏水が冷却される。特に、堰板１４、水槽１０及び導水管２０が金属製であるため、内側の漏水が効率よく冷却される。それゆえ、漏水中のバクテリア（例えば鉄酸化細菌、マンガン酸化細菌）が非活性化し、バクテリアの繁殖及び代謝産物の生成が抑えられる。よって、越流部１５における付着物の発生を抑えられる。これにより、越流部１５の形状を一定に保つことができ、常に一定の精度で水槽１０の水位を測定することができ、ダム堤体からの漏水量の測定精度を高めることできる。

ドレイン弁５２及び開閉器４５が閉じた時から所定時間経過するまでは、制御部９０がドレイン弁５２及び開閉器４５の閉じた状態を維持するため、ドレイン弁５２及び開閉器４５のハンチング（無駄に開閉すること）が起こらない。ドレイン弁５２及び開閉器４５が閉じた時から所定時間経過した後、制御部９０が温度センサ９３の検出温度を所定の閾値と比較する。この所定時間の設定値については変更可能である。

温度センサ９３の検出温度が所定閾値（例えば１０℃）以下であれば、制御部９０がドレイン弁５２及び開閉器４５の閉じた状態を維持する。所定閾値の設定値については変更光可能である。
ドレイン弁５２及び開閉器４５が閉じている際、漏水と冷却媒体３５の間での熱交換により、冷却媒体３５の冷却機能が時間の経過に伴って徐々に低下するとともに、漏水及び冷却媒体３５の温度が徐々に上昇する。そして、温度センサ９３によって検出される漏水の温度が所定の閾値を超えると、制御部９０がその旨を認識して、ドレイン弁５２を開く。更に、制御部９０がウィンチ４８を作動させて、開閉器４５を開く。そうすると、冷却槽３１及び冷却管４１内の冷却媒体３５が排出管５１を通って排出される。更に、冷却媒体保管槽４３内の冷却媒体３５が冷却媒体誘導管４２を通って冷却管４１及び冷却槽３１に供給される。これにより、水槽１０内の漏水を引き続き冷却することができる。ここで、冷却媒体保管槽４３の底及び冷却媒体誘導管４２が傾斜しているため、ポンプ等の動力源が無くとも、冷却媒体３５が重力により冷却管４１及び冷却槽３１に自然に供給される。

制御部９０が、上述のようなドレイン弁５２及び開閉器４５の開放時に計時を開始する。制御部９０による計時中は、上述のように冷却媒体保管槽４３内の冷却媒体３５が冷却槽３１に供給されている。そして、計時時間が所定値を超えると、制御部９０がドレイン弁５２を閉じる。更に、制御部９０がウィンチ４８を作動させて、開閉器４５が閉じる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。以下、上記実施形態からの変更点について幾つか説明する。

上記実施形態では、水槽１０及びその内側の漏水が冷却媒体３５によって冷却される。それに対して、ペルチェ素子又は電動式冷却装置（例えば、冷凍サイクルの蒸発器）が水槽１０の外面に設けられ、ペルチェ素子又は電動式冷却装置によって水槽１０が冷却されてもよい。

上記実施形態では、越流部１５が三角形状の切欠きであったが、四角形状の切欠きであってもよい。

バクテリアによる水中の溶存態鉄又は溶存態マンガンの低減量が温度変化によりどの程度変化するのかを実験により調べた。その結果を図４及び図５に示す。

図４に示すように、低温の試験区ほど溶存態マンガンの低減量が小さい。従って、低温の試験区ほど溶存態マンガンが酸化しづらく、バクテリアの活性が低いことが分かる。

図５に示すように、１０℃の試験区の溶存態鉄の低減量が１５℃の試験区の溶存態鉄の低減量よりも大きいものの、低温の試験区ほど溶存態鉄の低減量が小さい。従って、低温の試験区ほど溶存態鉄が酸化しづらく、バクテリアの活性が低いことが分かる。

以上のことから、水槽１０及びその内側の漏水を冷却すれば、越流部１５における付着物の発生を抑えられることが分かる。

１…漏水量測定装置
１０…水槽
１４…堰板
１５…越流部
３０…冷却装置
３１…冷却槽
３５…冷却媒体
４１…冷却管
４３…冷却媒体保管槽
４４…排出口
４５…開閉器
５２…ドレイン弁
９０…制御部
９２…水位センサ
９３…温度センサ

Claims (4)

1. 漏水が導入される水槽と、
   前記水槽の底に立設されるとともに、前記水槽内の漏水が越流する切欠き状の越流部が
   形成される堰板と、
   前記水槽内の漏水の水位を検出する水位センサと、
   前記水槽を冷却する冷却装置と、を備え、
   前記冷却装置は、前記水槽が収容されるとともに、前記水槽の外側において冷却媒体が収容される冷却槽を有する
   漏水量測定装置。
2. 前記水槽に接続され、前記水槽に前記漏水を導入する導水管を更に備え、
   前記冷却装置が、
   前記冷却槽に接続される冷却管を有し、
   前記導水管の一部が前記冷却管内に配され、前記導水管の外側且つ前記冷却管の内側に
   前記冷却媒体が収容される
   請求項１に記載の漏水量測定装置。
3. 制御部を更に備え、
   前記冷却装置が、
   前記冷却管に通じる排出口を有し、前記冷却媒体を保管する冷却媒体保管槽と、
   前記排出口を開閉する開閉器と、
   前記冷却槽の排出部を開閉するドレイン弁と、
   前記水槽内の前記漏水の温度を検出する温度センサと、を有し、
   前記温度センサによって検出された温度が所定閾値を超える場合に、前記制御部が前記
   開閉器及び前記ドレイン弁を開き、前記開閉器及び前記ドレイン弁の開放時から所定時間
   経過したら、前記制御部が前記開閉器及び前記ドレイン弁を閉じる
   請求項２に記載の漏水量測定装置。
4. 前記冷却媒体保管槽の底が前記排出口に向けて下りに傾斜している
   請求項３に記載の漏水量測定装置。

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