| 【発明の名称】 |
河川取水装置及びこれを用いた取水方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】池田 猛
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| 【要約】 |
【課題】簡易な構造で、取水機能が十分確保でき、土砂堆積が少なく、土砂が堆積しても排除作業が容易で、環境に優しい河川取水装置及びこれを用いた取水方法を得ること。
【解決手段】薄肉筒状体の外筒部と、前記外筒部長手の中間部下方内面に固着された固定制御部と揺動可能な一対の可動羽根を有する変形制御部と、柔軟性を有する不透水性シート材の基部、可動部、伸縮部、折畳部及び端面部とで密封体に形成された水風船部と、前記外筒部頂部下面に配設された取水パイプと、前記水風船部内に配設された注水パイプ及び排水パイプとを備え、イ）前記水風船部の中間部に前記基部が前記固定制御部の内周面に及び前記可動部が前記可動羽根の下面にそれぞれ固着され、前記伸縮部が前記可動部間に渡され、ロ）前記水風船部の両端部は満水時に前記基部、可動部及び伸縮部を延長した形状の折畳部と該折畳部を塞ぐ平面状の端面部とで形成されている河川取水装置である。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄肉筒状体の外筒部と、前記外筒部長手の中間部下方内面に固着された固定制御部と揺動可能な一対の可動羽根を有する変形制御部と、柔軟性を有する不透水性シート材の基部、可動部、伸縮部、折畳部及び端面部とで密封体に形成された水風船部と、前記外筒部頂部下面に配設された取水パイプと、前記水風船部内に配設された注水パイプ及び排水パイプとを備え、イ）前記水風船部の中間部に前記基部が前記固定制御部の内周面に及び前記可動部が前記可動羽根の下面にそれぞれ固着され、前記伸縮部が前記可動部間に渡され、ロ）前記水風船部の両端部は満水時に前記基部、可動部及び伸縮部を延長した形状の折畳部と該折畳部を塞ぐ平面状の端面部とで形成されていることを特徴とする河川取水装置。
【請求項２】
取水パイプには下側に連続した線状のスリットが穿設され、注水パイプ及び排水パイプには間隔をおいて通し孔が穿設されていることを特徴とする請求項１に記載の河川取水装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の河川取水装置を用いた取水方法であって、前記河川取水装置の長手方向を河川水の流れ方向と直交して設置し、水風船部内を空にして可動羽根を下げ、可動部及び伸縮部を下限の初期設定位置におき、取水パイプから河川水を取水し、前記伸縮部回りの土砂堆積を見計らって取水を停止し、次いで、注水パイプから注水を前記水風船部内に導入して膨らませ、前記可動部、伸縮部及び可動羽根を上方に押上げて堆積土砂を上方に押上げ、排出水を前記外筒部端部から導入して前記堆積土砂を排出し、次いで前記水風船部内が満水で前記伸縮部が上限に達し前記堆積土砂の排出が実質的に終了したとき、前記水風船部内の水を排水パイプを通して抜取り、前記可動部及び伸縮部を前記初期設定位置に復元することを特徴とする取水方法。
【請求項４】
河川取水装置に長手方向を河川水の流れ方向と鋭角方向に設置したことを特徴とする請求項３に記載の取水方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の取水方法において、取水停止中にあっては、水風船内を満水に保ち、可動羽根と外筒部内面を密着状態に保つことを特徴とする取水方法。
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【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、農業用水等を河川から採水するための河川取水装置及びこれを用いた取水方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来河川からの採水は、河床に溝を設け、該溝に埋設した取水ポンプを作動させて行っていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記従来の河川からの取水装置では、河川水に含まれる土砂が溝に堆積し、これにより河床が変化し、取水ポンプの使用障害要因となる。そこで溝内の堆積土砂の除去が必要であるが、取水ポンプを傷付けないように機械を用いず慎重に手作業で入念に行われていた。これらの作業は安全上や魚群の生態系に影響を与えないように、土留による水締切りといった大規模工事によってなされ、多大の手間、費用及び時間を要していた。
これに対し、本発明は簡易な構造で、取水機能が十分確保でき、土砂堆積が少なく、土砂が堆積しても排除作業が容易で、環境に優しい河川取水装置及びこれを用いた取水方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この目的を達成するために、
請求項１の発明にあっては、薄肉筒状体の外筒部と、前記外筒部長手の中間部下方内面に固着された固定制御部と揺動可能な一対の可動羽根を有する変形制御部と、柔軟性を有する不透水性シート材の基部、可動部、伸縮部、折畳部及び端面部とで密封体に形成された水風船部と、前記外筒部頂部下面に配設された取水パイプと、前記水風船部内に配設された注水パイプ及び排水パイプとを備え、イ）前記水風船部の中間部に前記基部が前記固定制御部の内周面に及び前記可動部が前記可動羽根の下面にそれぞれ固着され、前記伸縮部が前記可動部間に渡され、ロ）前記水風船部の両端部は満水時に前記基部、可動部及び伸縮部を延長した形状の折畳部と該折畳部を塞ぐ平面状の端面部とで形成されている河川取水装置により解決した。
請求項２の発明にあっては、取水パイプには下側に連続した線状のスリットが穿設され、注水パイプ及び排水パイプには間隔をおいて通し孔が穿設されている請求項１に記載の河川取水装置とすることができる。
【０００５】
請求項３の発明にあっては、請求項１又は２に記載の河川取水装置を用いた取水方法であって、前記河川取水装置の長手方向を河川水の流れ方向と直交して設置し、水風船部内を空にして可動羽根を下げ、可動部及び伸縮部を下限の初期設定位置におき、取水パイプから河川水を取水し、前記伸縮部回りの土砂堆積を見計らって取水を停止し、次いで、注水パイプから注水を前記水風船部内に導入して膨らませ、前記可動部、伸縮部及び可動羽根を上方に押上げて堆積土砂を上方に押上げ、排出水を前記外筒部端部から導入して前記堆積土砂を排出し、次いで前記水風船部内が満水で前記伸縮部が上限に達し前記堆積土砂の排出が実質的に終了したとき、前記水風船部内の水を排水パイプを通して抜取り、前記可動部及び伸縮部を前記初期設定位置に復元する取水方法により解決した。
請求項４の発明にあっては、河川取水装置に長手方向を河川水の流れ方向と鋭角方向に設置した請求項３に記載の取水方法とするのが好ましい。
請求項５の発明にあっては、請求項３又は４に記載の取水方法において、取水停止中にあっては、水風船内を満水に保ち、可動羽根と外筒部内面を密着状態に保つ取水方法とすることができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の河川取水装置及びこれを用いた取水方法によれば、簡易な構造であって、取水機能が十分確保でき、土砂堆積が少なく、土砂が堆積しても排除作業が容易で、河川環境や自然の生態系に影響を与えないという顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一例の河川取水装置の概略図である。
図２は、図１の河川取水装置を河床の設置した概略図である。
図３は、図１の河川取水装置に用いる固着具の一例の側面図である。
図４は、図１の河川取水装置中間部の作動を説明する概略断面図である。
図５は、図４に対応して河川取水装置端部の作動を説明する概略斜視図である。
ここで、後述する外筒部２において中心側を内としその反対側を外とし、外筒部２を長手軸方向にみて取水の取入れポンプ側を右、その反対の端末側を左においた例について説明する。
【０００８】
先ず図１により本発明の一例の河川取水装置１の構成を説明する。
河川取水装置１は、外筒部２、変形制御部３、水風船部４、取水パイプ５、注水パイプ６、排水パイプ７を有し、必要により固着具８、パイプ押さえ９を用いている。
外筒部２は、薄肉筒状体で軸方向の長さを後述するとおり河川の河床の右側護岸Ｒと左側護岸Ｌの間に跨がるようにとられ、両端部は開放されている。外筒部２の断面形状は例えば略円形、楕円形、長円形、Ｕ字形又は多角形等にとられるが、耐圧性、製造コスト面から略円形がもっとも望ましい。また外筒部２の材質は、ステンレス、防錆処理済み金属、補強筋入りコンクリート、強化プラスチック等が用い得るが、耐圧性、製造コスト面からステンレス、補強筋入りコンクリートが最も多用される。
外筒部２の上端部には、長手方向にのびる細幅で略平坦な頂部２ａが形成され、頂部２ａに長手軸方向に上段平坦部２ｂと下段突起部２ｄとで後向きに後部河川水取入口が形成され、上段平坦部２ｃと下段突起部２ｅとで後向きに前部河川水取入口が形成され、前部及び後部河川水取入口は長手軸方向に平行に開口し、取入口を後向きにしたことで流水中の土砂の侵入を減らすことが可能である。
変形制御部３は、固定制御部３ａと可動羽根３ｂとからなりいずれも板状のステンレス、防錆処理済み金属又は強化プラスチック等製で、固定制御部３ａは外筒部２の中部より下方の内周面に沿って固着され、可動羽根３ｂは図１、図４に示すとおり中間に間隙をおいて一対が対称に配設され固定制御部３ａの上縁部とヒンジ（図示省略）によって結合され該ヒンジ回りに揺動可能とされている。変形制御部３の長手方向の長さは外筒部２に長手方向の全長より短くとられ、図１（ａ）に示す状態において外筒部２の両端部から左右にほぼ同様の奥行きの空間部Ｖが形成され、後述する水風船部４の収縮時の折畳みに備えている。
【０００９】
水風船部４は、基部４ａ、可動部４ｂ、伸縮部４ｃ、折畳部４ｄ及び端面部４ｅとからなる柔軟性を有する不透水性のシート材例えば帆布、ゴム引き布、ゴム、強化プラスチック等製で各部合わせて風船状の密封体に形成されている。水風船部４は図１（ａ）に示す状態において、中間部、左端部及び右端部からなり、中間部は基部４ａ、可動部４ｂ及び伸縮部４ｃにより形成されその断面は図１（ｂ）、図４（ｃ）に示す構成で外筒部２の内面長手方向中間におかれ、左端部は折畳部４ｄ及び端面部４ｅにより形成され図５（ｃ）に示す構成で前記中間部の左側に連接され、右端部は左端部と対称の構成で前記中間部の右側に連接されている。水風船部４の長手方向の全長は、図１、図４（ｃ），図５（ｃ）に示す満水時においては、外筒部２の両端部と同じか僅かに膨れて食出し状態とされている。
前記中間部において基部４ａは固定制御部３ａの内周面に沿って固着され、可動部４ｂは一対の可動羽根３ｂの下面に沿って固着され、伸縮部４ｃは図４（ａ）（ｂ）及び図５（ａ）（ｂ）に示す状態では断面において向合う可動部４ｂ間に波状に渡り、図１（ｂ）、図４（ｃ）、図５（ｃ）に示す状態では可動部４ｂ間に略面状に渡り、それぞれの作動に対応して伸縮可能なようされている。
前記左端部は図５（ｃ）に示すとおり満水時において、折畳部４ｄはほぼ基部４ａ、可動部４ｂ及び伸縮部４ｃを延長した形状にとられ、端面部４ｅは平面状で基部４ａ、可動部４ｂ及び伸縮部４ｃを塞ぐ外形にとられ外筒部２の端面と面一又は僅かに食出した状態とされている。
尚、前記中間部、左端部及び右端部のその他の状態は後述の作動説明で詳述する。
【００１０】
取水パイプ５は、外筒部２の頂部２ａ中央部下面の長手軸方向に外筒部２の全長にわたり配設され、金属又は硬質プラスチック製パイプで断面形状は円形、多角形又はその他異形であってもよいが、下側に連続した線状のスリット５ａが穿設され土砂の内部への堆積を防止可能とし、一方例えば本例では右側の延長端末側に図示省略するが取水ポンプが連結されている。
注水パイプ６及び排水パイプ７は、水風船部４の全長にわたり下底内面長手軸方向に固着され、金属又は硬質プラスチック製パイプで断面形状は通常円形で、それぞれ通常上部に間隔をおいて通し孔６ａ及び７ａが穿設され、一方例えば本例では右側の端末側にそれぞれ図示省略するが弁、注水ポンプ及び排水ポンプが連結されている。注水パイプ６及び排水パイプ７は図１、図４に示すとおり水風船部４の下底内面に並設するのが効率的であるがこれに限定されない。
【００１１】
固着具８は、図１（ｂ）、図４に示すとおり数か所に使用され、図３に示すとおりボルト８ａ、座板８ｂ、パッキン８ｃ及びナット８ｄからなる。そして外筒部２の内側に変形制御部３の固定制御部３ａ、水風船部４の基部４ａがおかれ、垂直方向に貫通された通し孔にボルト８ａを挿通し、ボルト８ａの外側に外筒部２から座板８ｂ及びパッキン８ｃを順次おき、ボルト８ａの内側に外筒部２、固定制御部３ａ、基部４ａから、座板８ｂ及びパッキン８ｃを順次おき、ナット８ｄ、８ｄをパッキン８ｃ、８ｃの内外側に突出しているボルト８ａの両端部に螺合せしめることにより外筒部２、固定制御部３ａ及び基部４ａが固着可能である。なおボルト８ａが挿通されている通し孔とボルト８ａとをグラウト又はシール材を充填して水密性を保持させるのが好ましい。
固着具８に代えて外筒部２、固定制御部３ａ及び基部４ａの固着をリベットによる固着、接着等によってもよいが、経年後オーバーホールや各構成部材の交換等に容易に対応可能とするためにボルト及びナットにより、取外し可能とするのが好ましい。
パイプ押さえ９は、金属製板材で基部４ａの下底内面長手軸方向に並列におかれた注水パイプ６及び排水パイプ７を上方より断面ハット形に形成して押圧し、縁部分において固着具８を用いて外筒部２、固定制御部３ａ、及び基部４ａを固着する。このとき、前記した固着具８に加えて、ボルト８ａの内側の基部４ａと座板８ｂとの間にパイプ押さえ９を介在させて共に固着すればよい。
【００１２】
次に、図２を参照して、河川取水装置１の河床への設置について説明する。
河川の河床において、河川取水装置１の長手方向が河川水Ｗの上流から下流への流れ方向Ｘと直交して右側護岸Ｒと左側護岸Ｌの間に跨がって敷設され、図２（ｂ）に示すとおり一方例えば右側護岸Ｒに沿って取水パイプ５が斜め上方に延長され端末側に取水ポンプ（図示省略）が連結され、外筒部２の右底面から注水パイプ６及び排水パイプ７が斜め上方に延長され端末側に弁、注水ポンプ及び排水ポンプ（図示省略）が連結され、外筒部２の右端上方に接して堰による土砂排出水取入部Ｅが設けられている。他方例えば左側護岸Ｌ下側には箱型の土砂堆積ポケットＰが設けられ、河川取水装置１の外筒部２左端部が土砂堆積ポケットＰに連通し堆積土砂Ｓを収納可能とされている。
上記した河川取水装置１の河床への設置は、土砂排出水取入部Ｅより河川の流水を取込んで堆積土砂を排出する構成であるが、別にポンプを設けて積極的に土砂排出水を河川取水装置１内に送水してもよい。又河川の流水圧をより有効に利用するため河川取水装置１の長手方向を河川水の流れ方向Ｘと直交でなく、河川水の流れ方向Ｘと鋭角方向好ましくは４５度以上の方向に設置するのが好ましい。
さらに、可動堰を設けて水圧を得てもよい。
【００１３】
次に、図４及び図５を参照して、河川取水装置１の作動を説明する
図４は河川取水装置１の変化する各ステップにおける前記中間部回りの作動を概略断面図で示している。
（ａ）取水・初期設定時
先ず図４（ａ）に示すとおり、水風船部４内の水を空にして変形制御部３の可動羽根３ｂを下限まで下げ、水風船部４の可動部４ｂを下限の初期設定位置におき、この状態で取水パイプ５の取水ポンプを作動すると、各河川水取入口から流入する河川水がスリット５ａを通して継続して取水されるが、時間の経過とともに伸縮部４ｃに土砂Ｓが堆積する。そこで、土砂Ｓの堆積を見計らって取水ポンプの作動停止し次のステップに移る。取水ポンプの作動停止は、時間の定期的経過ごとにするか、土砂の堆積量が限度を超えたときに作動するセンサーを備えてこれに連動するとするか等によってなされる。
【００１４】
（ｂ）取水停止・土砂除去開始時、
次に図４（ｂ）に示すとおり、堆積した土砂Ｓを排出するために、注水ポンプの作動を開始し注水パイプ６を通して水道水等の汚染されていない水を水風船部４内に導入する。水風船部４は内部への水量の増加により膨らみ、可動部４ｂ及び伸縮部４ｃから可動羽根３ｂを上方に押上げ、主として一対の可動羽根３ｂ間の伸縮部４ｃ回りに堆積した土砂Ｓが上方に押上げられる。
このとき、固まり状態の堆積土砂Ｓに亀裂、分離が生じ、導入された水流によって土砂Ｓが押し流されやすくなる。
外筒部２の頂部２ａを含む上部内面と可動羽根３ｂ及び伸縮部４ｃで囲まれた狭隘な空間に堆積土砂Ｓがおかれた状態において、土砂排出水取入部Ｅから土砂排出水を外筒部２の右端から導入通過せしめ、右から左へ堆積した土砂Ｓを流れＹ方向に押流して外筒部２の左端から土砂堆積ポケットＰへ排出する。
【００１５】
（ｃ）土砂除去完了・満水時
次に図４（ｃ）に示すとおり、水風船部４内の水量が更に増え満水となり、伸縮部４ｃが上限に達し堆積した土砂Ｓの排出が実質的に終了した状態において、取水パイプ５のスリット５ａは略面状となった伸縮部４ｃで押さえられ土砂Ｓの取水パイプ５への侵入が防止される。そして水風船部４内の水を排水ポンプを作動させて排水パイプ７を通して抜取り、前記（ａ）取水・初期設定時状態に戻し、１サイクルが終了し次のサイクルによる河川水の取水に備える。
（ｄ）取水停止中
図示省略するが、取水停止中は、水風船４内を満水に保ち、可動羽根３ｂと外筒部２内面を密着状態に保ち、隙間をなくして土砂Ｓの堆積を最小限度にする。このとき取水パイプ５のスリット５ａは伸縮部４ｃで塞がれている。
ここで上記した各ステップにおいて、伸縮部４ｃは河川取水装置１のそれぞれの作動位置に対応し伸縮可能である。
【００１６】
次に、図５を参照して河川取水装置１の変化する各ステップにおける前記端部回りの作動を説明する。
図５は河川取水装置１を左端側よりみた図４に対応した概略斜視図であるが、外筒部２は二点鎖線で示して他の内部構成を可視化してある。そして便宜上（ｃ）→（ａ）→（ｂ）の順に説明する。
（ｃ）土砂除去完了・満水時
図５（ｃ）に示すとおり、水風船部４内の水量が満水時において折畳部４ｄはほぼ基部４ａ、可動部４ｂ及び伸縮部４ｃを延長した形状で、端面部４ｅは外筒部２の端面と面一又は僅かに食出した状態におかれ、外筒部２の空間部Ｖの大部分は水風船部４の左端部により殆ど占められる。
（ａ）取水・初期設定時
図５（ａ）に示すとおり、端面部４ｅが外筒部２の下底側に倒れ、折畳部４ｄは倒れた端面部４ｅの下方に殆ど折畳まれ、外筒部２の空間部Ｖが大きく拡大する。
（ｂ）取水停止・土砂除去開始時
図５（ｂ）に示すとおり、端面部４ｅが外筒部２の下底側から３０〜６０度立上がり、折畳部４ｄは下方の折畳まれた状態から膨れ、外筒部２の空間部Ｖが縮小する。
他方河川取水装置１の右端部回りの作動は、上記左端部回りと対称である他は同様であり、作動の詳細説明は省略する。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明の河川取水装置及びこれを用いた取水方法は、農業用水等を河川から採水するために好適に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一例の河川取水装置の概略図で、（ａ）Ｂ・Ｂ断面図、（ｂ）Ａ・Ａ断面図である。
【図２】図１の河川取水装置を河床に設置した概略図で、（ａ）Ｄ・Ｄ断面平面図、（ｂ）Ｃ・Ｃ断面正面図である。
【図３】図１の河川取水装置に用いる固着具の一例の側面図である。
【図４】図１の河川取水装置中間部の作動を説明する概略断面図で、（ａ）取水時・初期設定時、（ｂ）取水停止・土砂除去開始時、（ｃ）土砂除去完了・満水時をそれぞれ示す。
【図５】図４に対応して河川取水装置端部の作動を説明する概略斜視図で、（ａ）取水時・初期設定時、（ｂ）取水停止・土砂除去開始時、（ｃ）土砂除去完了・満水時をそれぞれ示す。
【符号の説明】
【００１９】
１ 河川取水装置
２ 外筒部
２ａ 頂部
２ｂ、２ｃ 上段平坦部
２ｄ、２ｅ 下段突起部
３ 変形制御部
３ａ 固定制御部
３ｂ 可動羽根
４ 水風船部
４ａ 基部
４ｂ 可動部
４ｃ 伸縮部
４ｄ 折畳部
４ｅ 端面部
５ 取水パイプ
５ａ スリット
６ 注水パイプ
６ａ、７ａ 通し孔
７ 排水パイプ
８ 固着具
９ パイプ押え
Ｅ 土砂排出水取入部
Ｐ 土砂堆積ポケット
Ｓ 土砂
Ｒ、Ｌ 護岸
Ｖ 空間部
Ｘ、Ｙ 流れ方向
Ｗ 河川水
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| 【出願人】 |
【識別番号】５０５１００９５３
【氏名又は名称】池田 猛
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| 【出願日】 |
平成１７年５月２６日（２００５．５．２６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９５７３９
【弁理士】
【氏名又は名称】平山 俊夫
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| 【公開番号】 |
特開２００６−３２５４８２（Ｐ２００６−３２５４８２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１８年１２月７日（２００６．１２．７） |
| 【出願番号】 |
特願２００５−１５３８５９（Ｐ２００５−１５３８５９） |
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