治水ダムの濁水処理設備

【課題】治水ダムに好適な濁水対策を提供することを課題とする。
【解決手段】堆砂エリア１３に流しても堆砂エリア１３を乱さない程度の水量を小水量と呼び、このときには図（ａ）に示すように、水は堆砂エリア１３に流す。小水量より大きな水量で且つ堆砂エリア１３に流すと堆砂エリア１３を乱す程度の水量を中水量と呼び、このときには（ｂ）に示すように、転倒堰１４を起立させる。すると、水は堆砂エリア１３には至らないで、迂回水路１５を流れ、放水口１１に至る。この結果、放水口１１からは清水が排出される。
【効果】小水量時は転倒堰は転倒させる。水は転倒堰を越え、堆砂エリアを流れ、放水口に至るが、水量が小さいため濁水は発生しない。中水量時は転倒堰を起立させる。水は転倒堰でせき止められ、堆砂エリアには至らない。水は迂回水路を介して放水口に至るため、濁水は発生しない。小水量時、中水量時ともに濁水の心配がない。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通常は水を溜めずに洪水時に水を溜める治水ダムの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダムには各種のものが実用化されてきた。
図５は従来の多目的ダムの断面図であり、ダム本体１００は高さ方向の途中に放水口１０１を有し、この放水口１０１より下に、利水１０２と称する水を溜め、この利水１０２を発電用水、農業用水、工業用水などに利用するようにしている。また、想像線１０３で示すレベルまで水を溜めることで洪水対策を講じる（このことを治水と言う。）。すなわち、ダム本体１００は、利水と治水との両目的を達成する構造になっているので多目的ダムと呼ばれる。
【０００３】
洪水時には水と共に土砂がダム本体１００の上流側貯水池に流れ込み、貯水全体が濁る。これの対策が提案されいる（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平９−１４３９６１号公報（図８）
【０００４】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図６は従来の技術の基本原理を説明する図であり、ダム１１０の上流に貯水堰１１１が設けられ、この貯水堰１１１の上流に貯砂堰１１２が設けられ、この貯砂堰１１２の上流に溜まる水をダム１１０の下流側に迂回する迂回トンネル１１３が設けられている。洪水時は迂回トンネル１１３を通じて上流の水をダム１１０の下流へバイパスする。すなわち、洪水は貯水池に入らないため、貯水が濁る心配はない。
【０００５】
しかし、洪水がダム１１０の下流に放出されため、ダム１１０は治水（洪水をせき止めて下流側を保護する。）の機能を有さない。したがって、このダム１１０は利水ダム（利水専用ダム）であると言える。
以上に多目的ダム（図５）や利水ダム（図６）を説明した。次に治水ダム（治水専用ダム）を説明する。
【０００６】
図７は従来の治水ダムの断面図であり、ダム本体１２０は、河床部に洪水吐出し口を兼ねた放水口１２１を有する。洪水時には想像線１２２で示す位置まで水を溜めるが、非洪水時には水１２３は留まらないで直接的に放水口１２１を通過する。
【０００７】
図８は図７の要部拡大図であり、元河床１２４は、どうしても放水口１２１より下がる。施工上の理由がその要因である。すると、元河床１２４に砂１２５が溜まる。この砂１２５の上面は放水口１２１の排水レベルに一致する。余剰の砂は放水口１２１から排出される。排出される砂が少ないため水１２３が濁ることはない。そのため、このような治水ダムでは濁水対策は必要がないと言われてきた。
【０００８】
しかし、治水ダムにおいても次に説明する問題があることが判明した。
図９は治水ダムの問題点を説明する図であり、非洪水時ではあるが、水１２３の量が増加して、流速が高まると水１２３で砂１２５が撹拌され、水１２３が濁る現象が出現した。そこで、治水ダムでも濁水対策を講じることが望まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、治水ダムに好適な濁水対策を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、河床部に洪水吐出し口を兼ねた放水口を有する河床部穴あきダム本体と、このダム本体の上流側に堆積する堆砂エリアより上流に設けられる転倒堰と、起立状態の転倒堰でせき止めた水を前記堆砂エリアを迂回して前記放水口に導く迂回水路と、前記堆砂エリアに流しても堆砂エリアを乱さない程度の水量を小水量と呼び、この小水量より大きな水量で且つ前記堆砂エリアに流すと堆砂エリアを乱す程度の水量を中水量と呼び、この中水量より大きな水量で且つ洪水に相当する水量を大水量と呼ぶときに、小水量又は大水量のときに前記転倒堰を転倒させて水を堆砂エリアへ流し、中水量のときに前記転倒堰を起立させて水を迂回水路へ流すように転倒堰を制御する転倒堰制御部と、からなる治水ダムの濁水処理設備が提供される。
【００１１】
請求項２に係る発明は、ダム本体の上流側又は下流側における水位を測る水位計と、堆砂エリアを流れる水の濁度を測る濁度計とを備え、
転倒堰制御部は、水位計の情報に基づいて大水量を認定し、濁度計の読みが清から濁に切り替わったときに小水量が中水量に変わったと認定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明では、小水量時は転倒堰は転倒させる。水は転倒堰を越え、堆砂エリアを流れ、放水口に至るが、水量が小さいため濁水は発生しない。
中水量時は転倒堰を起立させる。水は転倒堰でせき止められ、堆砂エリアには至らない。水は迂回水路を介して放水口に至るため、濁水は発生しない。
大水量時は転倒堰を転倒させる。水は転倒堰を越え、堆砂エリアを流れ、放水口に至る。水は濁水となるが、洪水であるため容認される。
したがって、本発明によれば非洪水時（中水量時を含む。）に濁水が発生する心配はない。
【００１３】
請求項２に係る発明では、水位計と濁度計とに基づいて転倒堰制御部を作動させる。ダムは水位計を常備している。これに濁度計を付設するだけで制御が可能となるため、制御系の設備費用を圧縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る治水ダムの濁水処理設備の平面図であり、治水ダムの濁水処理設備１０は、河底部に放水口１１を有する河床部穴あきダム本体（以下、ダム本体と記す。）１２と、このダム本体１２の上流側に堆積する堆砂エリア１３より上流に設けられる転倒堰１４と、起立状態の転倒堰１４でせき止めた水を堆砂エリア１３を迂回して放水口１１に導く迂回水路１５と、転倒堰１４を起立させる駆動部１６と、水位計１７や濁度計１８の情報に基づいて駆動部１６を制御する転倒堰制御部１９とからなる。
【００１５】
図２は図１の２−２線断面図であり、ダム本体１２は河底部に放水口１１を有する。そして、ダム本体１２に水位計１７を取付けるとともに、放水口１１の下流に濁度計１８を取付ける。想像線２１は小水量時の水位を示す。
【００１６】
水位計１７はフロート式水位計が好適である。また、濁度計１８は、透明な管とポンプとスペクトル分析部とを内蔵し、ポンプで汲み上げた水を透明な管に通し、光線を照射する。濁りが強いほど透過する光線は弱まる。すなわち、透過した光線の強さで濁度を特定することができる光学式濁度計が好適である。しかし、濁度計１８の形式は問わない。
【００１７】
図３は図１の３−３線断面図であり、（ａ）に示すように、転倒堰１４は、樹脂又はゴム製の中空体２２と、この中空体２２を河床２３に固定するアンカー２４とで構成する。また、駆動部１６は、ポンプなどの水圧源２６と、この水圧源２６を中空体２２に接続する配管２７と、この配管２７に設けた三方口弁２８とで構成する。
【００１８】
（ｂ）において、三方口弁２８を切り替えて、水圧源２６から高圧水２９を中空体２２へ吹き込むと、中空体２２は膨れて、小さなダムになる。また、三方口弁２８を切り替えて、中空体２２から高圧水２９を排出すると、（ａ）に示すように中空体２２を平たくすることができる。（ａ）を転倒状態、（ｂ）を起立状態と呼ぶ。三方口弁２８の開閉は転倒堰制御部（図１、符号１９）で実施する。
【００１９】
以上の構成からなる治水ダムの濁水処理設備１０の作用を次に説明する。
図４は治水ダムの濁水処理設備の作用説明図である。
堆砂エリア１３に流しても堆砂エリア１３を乱さない程度の水量を小水量と呼び、このときには（ａ）に示すように、水は堆砂エリア１３に流す。転倒堰は転倒状態にあるため、図示しない。
【００２０】
小水量より大きな水量で且つ堆砂エリア１３に流すと堆砂エリア１３を乱す程度の水量を中水量と呼び、このときには（ｂ）に示すように、転倒堰１４を起立させる。すると、水は堆砂エリア１３には至らないで、迂回水路１５を流れ、放水口１１に至る。この結果、放水口１１からは清水が排出される。
【００２１】
中水量より大きな水量で且つ洪水に相当する水量を大水量と呼び、このときには、（ｃ）に示すように、水は堆砂エリア１３に流す。転倒堰は転倒状態にあるため、図示しない。水量が多いため堆砂エリア１３の砂を巻き上げ、濁水になるが、洪水時であるため許容される。
【００２２】
図１に示した濁度計１８、水位計１７及び転倒堰制御部１９の作用は次のようにまとめることができる。
【００２３】
【表１】

【００２４】
濁度計１８では「清」を検出した場合は、転倒堰制御部１９は、小水量と認定し、図４（ａ）を実現する。
濁度計１８での読みが、「清」から「濁」に変わったら、転倒堰制御部１９は、中水量と認定し、図４（ｂ）を実現する。
水位計１７の読みが「高」になったら、洪水であるから、転倒堰制御部１９は、大水量と認定し、図４（ｃ）を実現する。
【００２５】
水位が増加傾向にある場合は、以上の要領で制御される。
水位が減少傾向にある場合は、次の要領で制御する。
【００２６】
【表２】

【００２７】
本発明の制御を実施すると、中水量でも濁度は「清」になる。濁度では中水量を小水量に切り替えることができない。このときには、水位計の読みを使用する。水位計の読みが低から超低に変われば、水量的には小水量と見なす。
以上の要領で、図４（ａ）〜（ｃ）の何れかを実現して治水を行う。
【００２８】
尚、水位計の設置場所は任意であって、ダムの上流、下流の何れでも良い。一方、濁度計の設置場所は、堆砂エリアの途中又は下流であれば、場所は任意である。
また、転倒堰は中空体の他、鉄鋼製の堰であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、治水ダムの濁水処理設備に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る治水ダムの濁水処理設備の平面図である。
【図２】図１の２−２線断面図である。
【図３】図１の３−３線断面図である。
【図４】治水ダムの濁水処理設備の作用説明図である。
【図５】従来の多目的ダムの断面図である。
【図６】従来の技術の基本原理を説明する図である。
【図７】従来の治水ダムの断面図である。
【図８】図７の要部拡大図である。
【図９】治水ダムの問題点を説明する図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０…治水ダムの濁水処理設備、１１…放水口、１２…ダム本体、１３…堆砂エリア、１４…転倒堰、１５…迂回水路、１７…水位計、１８…濁度計、１９…転倒堰制御部。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
河床部に洪水吐出し口を兼ねた放水口を有する河床部穴あきダム本体と、このダム本体の上流側に堆積する堆砂エリアより上流に設けられる転倒堰と、起立状態の転倒堰でせき止めた水を前記堆砂エリアを迂回して前記放水口に導く迂回水路と、
前記堆砂エリアに流しても堆砂エリアを乱さない程度の水量を小水量と呼び、この小水量より大きな水量で且つ前記堆砂エリアに流すと堆砂エリアを乱す程度の水量を中水量と呼び、この中水量より大きな水量で且つ洪水に相当する水量を大水量と呼ぶときに、小水量又は大水量のときに前記転倒堰を転倒させて水を堆砂エリアへ流し、中水量のときに前記転倒堰を起立させて水を迂回水路へ流すように転倒堰を制御する転倒堰制御部と、からなる治水ダムの濁水処理設備。
【請求項２】
前記ダム本体の上流側又は下流側における水位を測る水位計と、前記堆砂エリアを流れる水の濁度を測る濁度計とを備え、
前記転倒堰制御部は、前記水位計の情報に基づいて大水量を認定し、前記濁度計の読みが清から濁に切り替わったときに小水量が中水量に変わったと認定することを特徴とする請求項１記載の治水ダムの濁水処理設備。

【図１】