JPH0626092A

JPH0626092A - 排水システムの貯水池、排水システム及びその運転方法

Info

Publication number: JPH0626092A
Application number: JP26041291A
Authority: JP
Inventors: Kunio Takada; 国雄高田; Kenji Otani; 健二大谷
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-10-08
Filing date: 1991-10-08
Publication date: 1994-02-01
Anticipated expiration: 2014-01-06
Also published as: JP2844141B2

Abstract

(57)【要約】【目的】先行待機運転や保守・管理運転に必要な水量
を十分に供給できるようにする。また全負荷による保守
・管理運転を可能にする。【構成】流入主管路１に連通させて貯水池１０を設
け、その連通部に貯水池１０に流入する水位を規制する
流入規制手段１２を設け、その流入水位を吸水槽５の上
限界水位以下に設定し、貯水池１０を流入主管路１又は
前記吸水槽５に連通する放流路１３を設け、放流路１３
に弁１４を設ける。そして、流入水が吸水槽５に到達す
る前に弁１４を開き、排水ポンプ４の先行待機運転、又
は保守・管理運転を行う。上記構成に加え、排水ポンプ
４の吐出を貯水池１０に戻す還流路１５を設け、還流路
１５の弁１６を開いて排水ポンプの保守・管理運転を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、小河川を含む水路に流
入する雨水等の流入水を地下に設けられた流入主管路に
集め、この集めた流入水を排水ポンプ機場に導いて放流
先の河川等に放流する構成の排水システムに係り、特に
流入水が排水ポンプの吸水槽に到達する前に排水ポンプ
の運転を開始する先行待機運転に好敵な、また保守・管
理運転を行うに好敵な貯水池を具備した排水システム及
びその運転方法等に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市においては、周辺地域の開発にとも
なって舗装面積が拡大したため、地面に自然浸透する雨
水の割合が低下し、大雨が降ると地下排水施設に流入す
る流入水の量が短時間に増加する。このような流入水量
の増大に対応するため、地下排水施設の流入主管路の口
径を大きくしたり、排水ポンプの台数や容量を増大した
り、鉄砲水の如き一時的な流入水の増加分を抑制するた
めに貯水池を設けたりする等の対策がとられている。

【０００３】一方では、流入水の増加に速やかに対処す
るために、起動準備等に一定の時間が必要な排水ポンプ
を流入水の到達に先行して運転を開始することが行われ
ている。このような先行待機運転の際は、通常、吸水槽
の水位は排水ポンプの運転可能な最低水位ＬＷＬ程度で
あることから、先行待機運転に必要な軸受潤滑水等の水
量がなくても、一定時間（例えば１０分間）の運転を許
容するための対策が種々採られている。

【０００４】また、排水システムでは、排水ポンプや補
機等の故障により、いざ排水が必要になったときに所定
の排水量を賄えない等のトラブルを未然に防止するた
め、排水運転に近い保守・管理運転を行うことが必要で
ある。このような保守・管理運転の場合も、上記の先行
待機運転の場合と同様に、排水ポンプの吸水槽には十分
な量の水がないことから、低速による運転、小水量によ
る運転、排水ポンプの吐出水を吸水槽に戻す循環運転、
あるいは空転などの軽負荷による保守・管理運転方式が
種々提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、流入主
管路を含む排水路の整備が進につれて、降雨開始から流
入水が排水ポンプの吸水槽に到達する時間が短くなって
おり、またその到達タイミングの予測誤差があるため
に、先行待機運転の許容時間が上記１０分程度では余裕
が乏しく、先行待機運転の開始タイミングを決定しにく
いという問題がある。

【０００６】また、従来の保守・管理運転方式の場合で
も、吸水槽の水位が著しく低い場合は不可能であり、多
少水量が有っても十分な負荷量の運転を行えないことか
ら、故障を発見しにくいという問題が有る。

【０００７】一方、従来の貯水池は一時的な増水を吸収
する機能を有するのみで、降雨の末期に吸水槽の水位が
低下するにつれて放流されてしまう構成であることか
ら、上記の先行待機運転や保守・管理運転には利用でき
ない。

【０００８】本発明の目的は、上記従来の問題を解決す
ることに有り、その第１の目的は、先行待機運転や保守
・管理運転に必要な水量を十分に供給できる構成の貯水
池、その貯水池を備えた排水システム及びその運転方法
を提供することに有る。

【０００９】本発明の第２の目的は、全負荷による保守
・管理運転が可能な排水システム及びその運転方法を提
供することに有る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため、本発明の排水システムは、排水ポンプの吸水槽
に雨水等を導く流入主管路に連通させて貯水池を設け、
前記流入主管路と前記貯水池との連通部に前記貯水池に
流入する水位を規制する流入規制手段を設け、該流入規
制手段による流入水位を前記吸水槽の上限界水位以下に
設定するとともに、前記貯水池の貯留水を前記流入主管
路を介して又は直接前記吸水槽に流下させる放流路を設
け、該放流路に弁を設けたことを特徴とする。

【００１１】そして、その運転方法は、前記吸水槽への
流入水の流入予測に従って流入水が該吸水槽に到達する
前に前記放流路の弁を開き、前記排水ポンプの先行待機
運転を開始するものである。また、前記放流路の弁を開
閉操作して、前記排水ポンプの保守・管理運転に必要な
水量を前記吸水槽に流下させて、前記排水ポンプの保守
・管理運転を行うものである。

【００１２】一方、第２の目的を達成するため、本発明
の排水システムは、上記構成に加え、前記排水ポンプの
吐出管路と前記貯水池とを連通させて還流路を設け、該
還流路に弁を設けたことを特徴とする。

【００１３】そして、その運転方法は、前記還流路の弁
を開いて前記排水ポンプの保守・管理運転を行うもので
ある。

【００１４】

【作用】このように構成されることから、本発明によれ
ば、次の作用により本発明の目的が達成できる。まず、
本発明の排水システムの貯水池によれば、流入主管路と
の連通部における水位が流入規制手段のレベルを超える
と貯水池内に水が流入され、このとき放流路の弁が閉じ
られているとその流入水が貯水池内に蓄えられる。この
蓄えられた貯留水は放流路の弁を開かないかぎり放流さ
れない。この貯留水は放流路の弁を開くことにより吸水
槽に流下されるので、先行待機運転や保守・管理運転の
用水として利用できる。

【００１５】貯水池の貯留容量は、少なくとも前記排水
ポンプの先行待機運転に必要な水量に設定することが望
ましい。貯水池の容量を十分に設定すれば、吸水槽に十
分な時間にわたって必要な用水を流下させることが可能
になり、余裕を持って先行待機運転の開始タイミングを
決定できる。その結果、流入水の到達タイミングの予測
誤差を一定の範囲で許容できる。

【００１６】ここで、開いた放流路の弁を閉じる条件
は、吸水槽の水位が上限界水位に達したときに全閉とす
るか、吸水槽の水位の上昇に応じて徐々に閉じることが
望ましい。これにより、貯水池からの放流水のために吸
水槽の水位が上限界水位を超える事態を防止できるとと
もに、貯水池に新たな貯留水を蓄えることが可能にな
る。

【００１７】また、排水ポンプが複数備えられている場
合は、複数の排水ポンプを吸水槽の水位に応じて順次先
行待機運転を開始し、最後の排水ポンプの運転開始に合
わせて開いた放流路の弁を半閉し、吸水槽の水位が上限
界水位に達したときに全閉するようにしてもよい。

【００１８】前記流入規制手段は、前記流入主管路に連
通された連通立坑を、貯水池の側面部の底面より高い位
置に連通させることにより、あるいは流入主管路内に堰
を設け、この堰の上流側の流入主管路であって同堰の上
端よりも高い位置に連結された連通路により貯水池に連
結することによっても実現できる。後者の場合、堰が流
入主管路内を流下する水流に抵抗として作用することか
ら、鉄砲水のような急激な流入量増加をある程度抑制で
きる。しかし、晴天時等の少量の水流を円滑に流すた
め、堰の下部に開口を形成することが望ましい。

【００１９】前記流入規制手段の流入水位を前記吸水槽
の上限界水位又はその近くに設定すれば、貯水池は鉄砲
水などのような急激な増水を吸収するバッファーとして
機能する。

【００２０】一方、還流路を設けたものによれば、保守
・管理運転による排水を貯水池との間で循環して使用で
きることから、貯留水の減少を防止でき、全負荷による
保守・管理運転が可能になる。しかも、次の先行待機運
転や保守・管理運転の用水を貯留水として十分に保持で
きる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２２】図１に本発明の一実施例の排水システムの
概念構成図を縦断面図により示す。図示のように、所定
の勾配をもたせて流入主管路１が地下に埋設され、これ
に対し流入立坑２を介して地表又は地表近くに配設され
た小河川や埋設管等からなる排水路３から雨水等が流入
される。流入主管路１の下流端は排水ポンプ４の吸水槽
５に連通されている。排水ポンプ４は複数台（例えば３
台ａ，ｂ，ｃ）が同一の吸水槽５内に設けられ、吸水槽
５内の水位ＷＬ１〜３に応じて運転台数、翼角、又は回
転数が制御される。これにより、吐出管６と吐出弁７を
介して流入水量に合わせた量の排水が、図示していない
放流先河川等に排出される。

【００２３】ここで、本発明の特徴にかかる貯水池の構
成について説明する。貯水池１０は立坑１１を介して流
入主管路１に連通させて設けられている。この立坑１１
は貯水池１０の底面から一定高さＨの側面位置に連通さ
れ、この連通部１２の高さＨにより貯水池１０に流入す
る流入水の水位を規制する流入規制手段が構成されてい
る。また、貯水池１０の底部は放流路１３を介して流入
主管路１に連通され、この放流路１３には弁１４が設け
られている。貯水池１０の大きさは、排水ポンプ４の台
数を考慮し、少なくともそれらの先行待機運転に必要な
用水量を貯留できる容量に設定する。例えば、排水ポン
プ４の台数がＮ台で、全て同一容量Ｑ（ｍ³／ｍｉｎ）
とし、最低３０分の先行待機運転可能にすることを条件
とすると、貯留量＝Ｑ（ｍ³／ｍｉｎ）×３０（ｍｉｎ）×Ｎ台となる。したがって、Ｑ＝１００（ｍ³／ｍｉｎ）、Ｎ
＝３台の小規模の排水システムの場合は、貯留量が９０
００ｍ³となり、例えば貯水池１０の大きさは、５×４
２×４２ｍとなる。また、貯水池１０の設置位置は、貯
水池１０から吸水槽５に放流水が到達する流下時間をで
きるだけ短く（例えば、１０分以下）する位置に設定す
る。なお、放流路１３は直接吸水槽５に連通させて設け
てもよい。また、貯水池１０の上記のような条件が満た
される限りにおいて、図２のように構成することもでき
る。すなわち、貯水池１０を流入主管路１とほぼ同一の
レベルに設置し、流入主管路１内に堰１７を設け、堰の
上端レベルに下端を一致させた水平連通路１９により貯
水池１０と連結するようにしてもよい。この場合は、堰
１７の下部に開口１８を設け、通常時に流れる少量排水
が円滑に流れるようにするとともに、放流路１３は堰１
７の下流側に連通させる。図２の方式によれば、堰１７
が流下抵抗として作用するので、鉄砲水などの勢いを緩
和できる。

【００２４】一方、排水ポンプ４の吐出管６の吐出弁７
よりも上流側から分岐して貯水池１０に連通させた還流
路１５が設けられ、この還流路１５に弁１６が挿入され
ている。

【００２５】次に、このように構成される実施例の運転
動作について、先行待機運転における動作を中心に説明
する。なお、前回の降雨時に吸水槽５の水位が貯水池１
０の流入水位ＷＬ４を超え、貯水池１０には十分な貯留
水が保持されているものとする。図３に、降雨が開始し
てからの流入量予測に基づいて行う先行待機運転のタイ
ムチャートを示す。同図（ａ）は貯水池１０の位置に相
当する流入主管路１のＡ地点における実際の流入量の変
化曲線を、同図（ｂ）は吸水槽５の入口における実際の
流入量の変化曲線を、同図（ｃ）は吸水槽５の水位ＷＬ
の実際の変化曲線を、同図（ｄ）は排水ポンプ４の運転
モードをそれぞれ示す。排水ポンプ４は定格排水量Ｑ＝
１００（ｍ³／ｍｉｎ）の同一のポンプがＮ＝３台設け
られ、貯水池１０の貯留量が９０００ｍ³に設定されて
いるものとする。また、排水ポンプ４ａ〜ｃの先行待機
運転は吸水槽５の水位変化に応じて自動的に開始される
ように制御装置が組まれている。すなわち、４ａは図１
のＷＬ１、４ｂはＷＬ２、４ｃはＷＬ３に達したときに
起動されるものとする。

【００２６】いま、排水システムの対象区域で強い雨が
降り始めたことが、システム制御装置により検知され、
排水ポンプ４の先行待機運転の開始指令がｔ１に出され
たとする。これに基づき、図示していない先行待機運転
制御装置により放流路１３の弁１４に開指令が出力され
る。これにより、貯留水の放流が開始されると、一定の
流下時間遅れてｔ２時に放流水が吸水槽５に達する。こ
の貯留水の放流により、吸水槽５の水位ＷＬは図（ｃ）
に示すように上昇する。そして、ｔ３時に水位がＷＬ１
に達すると排水ポンプ４ａの運転が開始され、同様にｔ
５時に水位がＷＬ２に達すると排水ポンプ４ｂの運転が
開始される。図示例では、降雨による流入水の到達時間
が予想よりも早く、流入水の先頭がｔ４時に吸水槽５に
達し、これにより水位の上昇が大きくなり、ｔ６時に水
位がＷＬ３に達して排水ポンプ４ｃの運転が開始され
る。これにより全部の排水ポンプ４ａ〜ｃの運転が開始
され、かつ吸水槽５の水位も十分に高いことから、この
時点ｔ６に先行待機運転制御装置から弁１４に放出量を
半分に絞る指令（以下、半閉指令という）が出され、そ
の分だけ吸水槽５の流入量が減少する。その後降雨によ
る流入量が急増し、水位が上限界水位ＨＷＬよりも少し
低い水位に達した時点ｔ７で、先行待機運転制御装置か
ら弁１４に全閉指令が出され、先行待機運転用水の放流
が停止される。これにより、吸水槽５への流入量が一旦
低下するが、降雨による流入量の増加とポンプによる排
水量とのバランス差により、吸水槽の水位はＨＷＬに達
する。このとき貯水池１０の流入水位が流入水位ＷＬ４
が以上になるので、図３（ｂ）に斜線を付した部分に相
当する流入水は貯水池１０に流入し、貯水池１０はサー
ジアブソーバとして機能する。これにより、上限界水位
ＨＷＬを超えることにより生ずる冠水被害などを防止で
きる。また、流入水のピークが過ぎて吸水槽５の水位が
徐々に低下すると、それに応じて排水ポンプ４ａ〜ｃも
順次停止される。

【００２７】図３の例では、全部の排水ポンプが起動完
了する前に、流入水が吸水槽５に到達した場合を示した
が、流入水の到達が遅れて排水ポンプの起動完了後に到
達した場合のタイムチャートを図４に示す。

【００２８】上記の説明では、放流路１３の弁を２段階
で閉じるようにしたが、これに限らず吸水槽５の水位の
上昇に合わせて徐々に閉めるようにしてもよい。また、
全閉のタイミングは、最後順位の排水ポンプの起動水位
（ＷＬ３）よりもやや上方であればよい。

【００２９】また、降雨量が少なく貯水池１０の位置の
おける水位がＷＬ４を超えなかったときは、吸水槽５の
水位がピークを超えた時点で、排水ポンプの運転台数を
減らすか又は全数停止して水位をＷＬ４以上に上昇さ
せ、これにより貯水池１０を満杯にし、その後排水ポン
プを再起動して所定の排水を完了させるようにする。な
お、この代案として、還流路１５が設けられている場合
は、還流路１５の弁１６を開き、このラインにより貯水
池１０の貯留水を供給するようにすることができる。

【００３０】一方、保守・管理運転を行う場合は、吐出
弁７を閉じ、弁１４と１６を開いて排水ポンプ４を運転
する。これにより、排水ポンプ４の吐出水は循環される
ので、ポンプを全負荷で運転することができる。なお、
周知の軽負荷による保守・管理運転方式による場合に、
吸水槽５の水量が不足しているときは、弁１４を開いて
補給する。この場合は、還流路１５を設けなくてもよ
い。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次の効果が得られる。まず、本発明の排水システムの貯
水池によれば、排水システムの水位が一定以上になると
貯水池内に水が流入されて蓄えられる。この貯留水は放
流路の弁を開くことにより吸水槽に流下されるので、先
行待機運転や保守・管理運転の用水として利用できる。
したがって、貯水池の貯留容量を十分に設定すれば、吸
水槽に十分な時間にわたって必要な用水を流下させるこ
とが可能になり、余裕を持って先行待機運転の開始タイ
ミングを決定でき、流入水の到達タイミングの予測誤差
を一定の範囲で許容できる。放流した貯水池に再度貯留
水を蓄えるには、降雨時の適当な時期に排水システムの
水位を貯水池の流入水位以上にすれば簡単に行える。ま
た、無給水軸受等が適用されていない排水ポンプでも、
先行待機運転が可能になる。

【００３２】一方、排水ポンプの吐出を貯水池に戻す還
流路を設けたものによれば、保守・管理運転による排水
を貯水池との間で循環して使用できることから、貯留水
の減少を防止でき、全負荷による保守・管理運転が可能
になる。しかも、次の先行待機運転や保守・管理運転の
用水を貯留水として十分に保持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の排水システムの概念構成を
示す縦断面図である。

【図２】図１実施例の貯水池の変形例を示す図である。

【図３】図１実施例の動作を説明するための降雨が開始
してからの流入量予測に基づいて行う先行待機運転のタ
イムチャートである。

【図４】図３の変形例を示すタイミングチャートであ
る。

【符号の説明】

１流入主管路２立坑３小河川４排水ポンプ５吸水槽６吐出管１０貯水池１１立坑１２連通部１３放流路１４弁１５還流路１６弁１７堰１８開口１９水平連通路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排水ポンプの吸水槽に雨水等を導く流入
主管路に連通させて設けられた排水システムの貯水池に
おいて、前記流入主管路と前記貯水池との連通部に前記
貯水池に流入する水位を規制する流入規制手段を設け、
該流入規制手段による流入水位を前記吸水槽の上限界水
位以下に設定するとともに、前記貯水池の貯留水を前記
流入主管路を介して又は直接前記吸水槽に流下させる放
流路を設け、該放流路に弁を設けたことを特徴とする排
水システムの貯水池。
【請求項２】請求項１において、前記貯水池が連通立
坑を介して前記流入主管路に連通され、該連通立坑が前
記貯水池の側面部の底面より高い位置に連通させて設け
ることにより前記流入規制手段が形成されてなることを
特徴とする排水システムの貯水池。
【請求項３】請求項１において、前記流入規制手段が
前記流入主管路内に設けられた堰であり、前記貯水池が
前記堰の上流側の流入主管路であって同堰の上端よりも
高い位置に連結された連通路により前記流入主管路に連
結されたことを特徴とする排水システムの貯水池。
【請求項４】請求項３において、前記流入主管路内に設
けられた堰の下部に開口が形成されたことを特徴とする
排水システムの貯水池。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれかにおいて、前
記貯水池の貯留容量が、少なくとも前記排水ポンプの先
行待機運転に必要な水量に設定されたことを特徴とする
排水システムの貯水池。
【請求項６】地表又は地表近傍に配設された水路と、
該水路により集められた雨水等が流入される流入主管路
と、該流入主管路に連通させて設けられた貯水池と、前
記流入主管路の下流端に設けられた吸水槽と、該吸水槽
に流入される流入水を放流先の河川等に排水する排水ポ
ンプとを含んでなる排水システムにおいて、前記流入主
管路と前記貯水池との連通部に前記貯水池に流入する水
位を規制する流入規制手段を設け、該流入規制手段によ
る流入水位を前記吸水槽の上限界水位以下に設定すると
ともに、前記貯水池の貯留水を前記流入主管路を介して
又は直接前記吸水槽に流下させる放流路を設け、該放流
路に弁を設けたことを特徴とする排水システム。
【請求項７】請求項６において、前記排水ポンプの吐
出管路と前記貯水池とを連通させて還流路を設け、該還
流路に弁を設けたことを特徴とする排水システム。
【請求項８】排水ポンプの吸水槽に雨水等を導く流入
主管路に連通させて設けられた貯水池を有し、前記流入
主管路と前記貯水池との連通部に前記貯水池に流入する
水位を規制する流入規制手段を設け、該流入規制手段に
よる流入水位を前記吸水槽の上限界水位以下に設定する
とともに、前記貯水池の貯留水を前記流入主管路を介し
て又は直接前記吸水槽に流下させる放流路を設け、該放
流路に弁を設けてなる排水システムの運転方法におい
て、前記吸水槽への流入水の流入予測に従って流入水が
該吸水槽に到達する前に前記放流路の弁を開き、前記排
水ポンプの先行待機運転を開始することを特徴とする排
水システムの運転方法。
【請求項９】請求項８において、開いた前記放流路の
弁を前記吸水槽の水位が上限界水位に達したときに閉じ
ることを特徴とする排水システムの運転方法。
【請求項１０】請求項８において、開いた前記放流路
の弁を前記吸水槽の水位の上昇に応じて徐々に閉じるこ
とを特徴とする排水システムの運転方法。
【請求項１１】前記排水ポンプが複数備えられてなる
請求項７に記載の排水システムの運転方法において、前
記複数の排水ポンプを前記吸水槽の水位に応じて順次先
行待機運転を開始し、開いた前記放流路の弁を最後の排
水ポンプの運転開始に合わせて半閉し、前記吸水槽の水
位が上限界水位に達したときに全閉することを特徴とす
る排水システムの運転方法。
【請求項１２】排水ポンプの吸水槽に雨水等を導く流
入主管路に連通させて設けられた貯水池を有し、前記流
入主管路と前記貯水池との連通部に前記貯水池に流入す
る水位を規制する流入規制手段を設け、該流入規制手段
による流入水位を前記吸水槽の上限界水位以下に設定す
るとともに、前記貯水池の貯留水を前記流入主管路を介
して又は直接前記吸水槽に流下させる放流路を設け、該
放流路に弁を設けてなる排水システムの運転方法におい
て、前記放流路の弁を開閉操作して、前記排水ポンプの
保守・管理運転に必要な水量を前記吸水槽に流下させ
て、前記排水ポンプの保守・管理運転を行うことを特徴
とする排水システムの運転方法。
【請求項１３】排水ポンプの吸水槽に雨水等を導く流
入主管路に連通させて設けられた貯水池を有し、前記流
入主管路と前記貯水池との連通部に前記貯水池に流入す
る水位を規制する流入規制手段を設け、該流入規制手段
による流入水位を前記吸水槽の上限界水位以下に設定す
るとともに、前記貯水池の貯留水を前記流入主管路を介
して又は直接前記吸水槽に流下させる放流路を設け、該
放流路に弁を設け、前記排水ポンプの吐出管路と前記貯
水池とを連通させて還流路を設け、該還流路に弁を設け
てなる排水システムの運転方法において、前記還流路の
弁を開いて前記排水ポンプの保守・管理運転を行うこと
を特徴とする排水システムの運転方法。
【請求項１４】請求項１３において、前記保守・管理
運転時に前記放流路の弁を開くことを特徴とする排水シ
ステムの運転方法。