JP4444873B2 - 遮水膜式選択取水設備 - Google Patents

Description

本発明は、取水水深を任意に選択できる遮水膜式選択取水設備に関する。

一般に、ダム湖の夏季水温成層は、水温の高い表水層（表層〜３乃至１０ｍ深さ程度）と、水温が急激に変わる水温躍層（約５〜２５ｍ深さ程度）と、水温の低い深水層とに区分される。

そして、かんがい用水の取水時には、農作物の生育に適当な水温（約３０°前後）を確保するために、水温の高い表水層から取水して放流する必要がある。

また、大雨や洪水で微細な粘土質のシルト（長石やパラフィンなど）を含んだ濁水がダム湖に流れ込むと、濁水が水温躍層に長期間にわたって留まりながらシルトが徐々に深水層をへて湖底に沈殿するから、大雨や洪水が終わって数週間から数ヶ月たっても濁水が放流されることがあるので、清澄な表水層から取水して放流する必要がある。

さらに、最近では水質保全のために、ダム湖上流の河川と同じ水温レベルの密度流を取水して放流する必要が生じてきており、この場合、水温躍層若しくはその直下から取水して放流する必要がある。

そこで、従来の選択取水設備を用いる場合には、ダムの堰堤に深さの異なる取水口を多段で形成して、各取水口のゲートを開閉することで取水水深を選択するか、あるいは底部若しくは堰堤に固定されたテレスコープで上下できるシリンダー若しくは半円筒ゲートで必要な取水水深から取水を行うようにしたものが提案されている。

しかしながら、ダム湖の水位は常に変動するため、その変化に自動的に追随して、表層部や水温躍層若しくはその直下から有効に取水して放流するには煩雑な操作が多いという問題がある。さらに、既存のダムに新たに選択取水設備を設置するには、土木の大幅な変更を伴うばかりか、放流の一時停止、ときにはダム湖をドライにしなければならないから、施工が困難であるという問題がある。

この問題を解消するために、本発明者等は、水位変動に自動的に追随して有効に取水できるとともに、土木構造物との取り合いを最小限に減らして施工を簡素化できる遮水膜式（フロート式）選択取水設備を提案した（特許文献１参照）。

この遮水膜式選択取水設備は、堰堤に形成された取水口に対して、水位に応じて昇降するフロートが設けられ、このフロートに取付けられた昇降機で昇降可能な水中フロートが設けられ、この水中フロートに、取水口の周囲および下側を遮水可能な遮水膜が設けられているものである。

そして、水位に応じて昇降するフロートの昇降機で水中フロートを昇降させると、この水中フロートに設けた遮水膜で取水口の周囲および下側が遮水されて、水が遮水膜の上側とフロートとの間の隙間からのみ遮水膜内に流入して、取水口から取水されるようになる。したがって、例えば、遮水膜の上側とフロートとの間の隙間が表水層内に位置するように、昇降機で水中フロートを昇降操作すると、表水層のみを取水口から取水することができる。また、遮水膜の上側を水温躍層内に位置させると、表水層と水温躍層とを同時に取水口から取水することができ、遮水膜の上側を深水層内に位置させると（つまり、遮水膜を最下降させる）、遮水膜の上側の全層から取水することができるという作用効果を奏することができる。

かかる遮水膜式選択取水設備に対して、遮水膜をダム湖底まで届かせる必要があるので、遮水膜の膜裾と堆積物の間の隙間から水漏れすることを解決する目的で、水中フロートに上端が固定され下端が下側の水中フロートにオーバーラップして設けられている遮水可能な複数の遮水膜の内側を水平に仕切る水平遮水部材（止水台）を堰堤に固定するとともに、水平遮水部材より下方の堰堤に、下降した水中フロートを支持する固定支持部材を固定した遮水膜式選択取水設備が提案されている。

そして、遮水カーテンの内側下方は水平遮水部材で遮水されて水漏れしないので、遮水膜をダム湖底まで届かせる必要が無くなると説明されている。

また、水中フロートに取付けた可撓性の止水シールで水平遮水部材の鉛直遮水膜との間をシールすると説明されている。ここで、特に説明はなされていないが、水中フロート間では、遮水膜が水圧で水平遮水部材の鉛直遮水膜に押し付けられることでシールされるようになると考えられる。
特許第３５１８７４７号公報 特開２００４−３００６９６号公報

しかしながら、特許文献２の技術では、水平遮水部材の上面を取水口に近づけて設けることで、水平遮水部材の上面に堆積した汚泥等を取水口から排出できると判断したと考えられるが、本発明者等が行った流況実験では、取水口から離れた水平遮水部材の周囲では取水方向の流速は無く、かすかな渦が発生して滞留していることが明らかになったので、実際には水平遮水部材に汚泥等が堆積して、水平遮水部材が汚泥等の重量で破損するおそれがある。

また、昇降機等の故障で遮水膜を下降できなくなって、水が遮水膜の上側とフロートとの間の隙間から遮水膜内に流入しなくなると、遮水膜の内外の水圧差が大きくなるので、遮水膜や水平遮水部材が破損するおそれがある。

なお、水中フロート間では、遮水膜が水圧で水平遮水部材の鉛直遮水膜に押し付けられることでシールされるようになると考えられる点については、実際には遮水膜が水圧で水平遮水部材の鉛直遮水膜に押し付けられるほど変形しないために、水平遮水部材の鉛直遮水膜の外面と遮水膜の内面との間の隙間からの水漏れすることも、本発明者等によって確認されている。

本発明は、前記問題を解消するためになされたもので、止水台に汚泥等が堆積しないようにして、止水台が汚泥等の重量で破損するおそれがなくなるとともに、非常時に遮水膜内に水を流入できるようにして、遮水膜や止水台が破損するおそれがなくなるようにした遮水膜式選択取水設備を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために、本発明は、堰堤に形成された取水口に対して、水位に応じて昇降するフロートが設けられ、このフロートに取付けられた昇降機で昇降可能な水中フロートが設けられ、この水中フロートに、取水口の周囲を遮水可能な遮水膜が設けられている遮水膜式選択取水設備において、前記取水口よりも下方で堰堤に固定されて、前記遮水膜の内部で、遮水膜とともに前記取水口の下側を止水可能な止水台が設けられ、この止水台に、止水扉で開閉可能な開口が形成されていることを特徴とする遮水膜式選択取水設備を提供するものである。

請求項２のように、前記止水台は、上面周囲をすり鉢状に下向き傾斜させて、この傾斜下部付近に、前記止水扉で開閉可能な開口を形成していることが好ましい。

請求項３のように、前記水中フロートは、所定の上下間隔を保持するように上下多段で設けられて、各水中フロートの内面に遮水膜が連続的に固定され、各水中フロート間の遮水膜は、水中フロートの下降に伴って蛇腹状に折り畳み可能であることが好ましい。

請求項４のように、前記止水台の外面に、前記遮水膜の内面に弾性接触するパッキン部材が取付けられていることが好ましい。

請求項５のように、前記堰堤に、前記遮水膜の両端内方に位置する遮水膜ガイド板が取付けられ、前記遮水膜の両端を外方から前記遮水膜ガイド板に押付け可能な押付け部材が設けられていることが好ましい。

請求項６のように、前記止水台の下部に、下降した水中フロートを積層状態で保持可能なフロート保持部が一体的に形成されていることが好ましい。

請求項７のように、前記水中フロートは、所定の上下間隔を保持するように上下多段で設けられて、各水中フロートの外面に上下の遮水膜がオーバーラップするように固定され、各水中フロート間の遮水膜は、水中フロートの下降に伴って重なり合い可能であることが好ましい。

請求項８のように、前記堰堤に、前記各遮水膜の両端内方に位置する遮水膜ガイド板が取付けられ、前記各遮水膜の両端を外方から前記遮水膜ガイド板に押付け可能な押付け部材が設けられていることが好ましい。

請求項９のように、前記止水台の上部は、下降した水中フロートを積層状態で保持可能なフロート保持部を兼ねていることが好ましい。

本発明によれば、遮水膜とともに取水口の下側を止水可能な止水台に、止水扉で開閉可能な開口を形成したから、止水扉を開けば、止水台の上面に堆積した汚泥等を迅速に開口から外部に排出できるので、止水台が汚泥等の重量で破損するおそれがなくなる。

また、昇降機等の故障で遮水膜を下降できなくなって、水が遮水膜の上側とフロートとの間の隙間から遮水膜内に流入しなくなると、遮水膜の内外の水圧差が大きくなるので、遮水膜や止水台が破損するおそれがある。このような非常時に止水扉を開けば、開口から遮水膜内に水が流入するから、遮水膜の内外の水圧差が小さくなるので、遮水膜や止水台が破損するおそれがなくなる。

請求項２によれば、止水台の上面周囲をすり鉢状に傾斜させることで、止水台の上面に堆積した汚泥等が傾斜下部付近に自重で滑り落ちながら集められるとともに、この傾斜下部付近に、止水扉で開閉可能な開口を形成することで、汚泥等を効率良く外部に排出できるようになる。

請求項３によれば、水中フロートの内面に遮水膜を連続的に固定して、この遮水膜を蛇腹状に折り畳むようにすることで、この連続タイプの遮水膜構造は、水中フロートの外面に上下の遮水膜がオーバーラップするように固定するオーバーラップタイプの遮水構造と比較して、オーバーラップ部分からの水漏れが無くなるので、選択取水効率が向上するようになる。

請求項４によれば、止水台の外面に、遮水膜の内面に弾性接触するパッキン部材を取付けることで、止水台の外面と遮水膜の内面との間の隙間からの水漏れが無くなるので、選択取水効率が向上するようになる。

請求項５によれば、堰堤の遮水膜ガイド板に、遮水膜の両端を押付け部材で外方から押付けるので、遮水膜の両端と遮水膜ガイド板との間の隙間からの水漏れが無くなるので、選択取水効率が向上するようになる。

請求項６によれば、水中フロートの内面に遮水膜を連続的に固定する連続タイプの遮水膜構造で、特に止水台の外面に、遮水膜の内面に弾性接触するパッキン部材を取付けた場合には、水中フロートを止水台の下部まで下降させるのが好ましいので、止水台の下部にフロート保持部を一体的に形成したものである。

請求項７によれば、オーバーラップタイプの遮水膜構造でも、止水扉で開閉可能な開口を形成した止水台を設けると、止水台や遮水膜が破損するおそれがなくなる。

請求項８によれば、堰堤の遮水膜ガイド板に、遮水膜の両端を押付け部材で外方から押付けるので、各遮水膜の両端と遮水膜ガイド板との間の隙間からの水漏れが無くなるので、選択取水効率が向上するようになる。

請求項９によれば、オーバーラップタイプの遮水膜構造では、止水台の上部のフロート保持部で、下降した水中フロートを積層状態で保持可能であるので、連続タイプの遮水構造のように、止水台の下部にフロート保持部を形成しなくても良くなるので、コスト安になる。なお、止水台の下部にフロート保持部を形成して、このフロート保持部で、下降した水中フロートを積層状態で保持することもできる。

このように、止水台の上部のフロート保持部で水中フロートを保持すれば、水中フロートから垂れ下がった遮水膜自体がパッキン部材として作用して、止水台の外周に常に弾性接触することで、止水台の外面と遮水膜の内面との間の隙間からの水漏れが無くなるので、選択取水効率が向上するようになる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１〜図８は、第１実施形態の連続タイプの遮水膜構造を備えた遮水膜式選択取水設備である。

ダムの堰堤１には、平面視五角形状でダム湖（上流…外方）方向に向けて膨出する取水塔２（図４参照）が設けられ、この取水塔２の下部には取水口２ａが形成されるとともに、取水塔２の前面には流木等のゴミが取水口２ａに入るのを阻止するバースクリーン（不図示）が取付けられている。

前記堰堤１には、取水塔２の両側位置で上下方向に延在する一対のガイドレール４が敷設されている〔図８（ａ）参照〕。

前記取水塔２の前方には、取水塔２の外面に所定の隙間を隔てて取り囲むように平面視五角形状のフロート５と水中フロート６（Ａ〜Ｅ）とが配置されている。各フロート５，６（Ａ〜Ｅ）は、金属（例えばステンレス）ボックス製の外殻の内部に浮力材（例えば発泡ウレタン）が充填されている。なお、フロート５と水中フロート６（Ａ〜Ｅ）との浮力の関係は後述する。

前記各フロート５，６（Ａ〜Ｅ）の両端部は、前記各ガイドレール４にそれぞれ対向されて、図８（ａ）に詳細に示すように、この各両端部には、各フロート５，６（Ａ〜Ｅ）に作用する波による前方加重をガイドレール４の前面で受け止めるためのガイドローラ１１と、側方加重をガイドレール４の側面で受け止めるためのサイドシュー１２とが設けられている。

このガイドローラ１１およびサイドシュー１２は、前記各加重を受け止める機能の他、各フロート５，６（Ａ〜Ｅ）の両端部をガイドレール４に対して位置決めする機能と、両端部がガイドレール４に沿ってスムーズに昇降するようにガイドする機能とを有している。

最上部のフロート５には、図４（ａ）に示すように、中央部と両側部に平面視四角形状の膨らみ部５ａがそれぞれ形成され、中央部の膨らみ部５ａの上部には電動ウインチ（昇降機）１５が設置されている。このウインチ１５には、堰堤１の上からキャップタイヤケーブル（不図示）で電力が供給されて、このキャップタイヤケーブルの長さ調整はキャップタイヤリールで行なわれる。

前記水中フロート６（Ａ〜Ｅ）は、６Ａの水中フロートが最も上側、６Ｅの水中フロートが最も下側で、その間に水中フロート６Ｂ，６Ｃ，６Ｄがそれぞれ配置されていて、上下多段の各水中フロート６（Ａ〜Ｅ）は、図２に示すように、一定の上下間隔を保持するようにチェーン２３（Ａ〜Ｄ）で連結されている。

このチェーン２３（Ａ〜Ｄ）で一定の上下間隔に保持された各水中フロート６（Ａ〜Ｅ）の内面には、フレキシビリティを有する合成ゴム若しくは合成樹脂製、あるいは布製の連続した遮水膜１６が固定されている。なお、遮水膜１６は、必ずしも連続した１枚物である必要は無く、前記上下間隔の長さ程度の４枚物を各水中フロート６（Ａ〜Ｅ）の内面に固定して連続させるようにしても良い。

前記ウインチ１５の巻き取りドラム１５ａから真下に１本を垂れ下がらせたワイヤロープ２２と、前記巻き取りドラム１５ａから前記フロート５の両側部の膨らみ部５ａのガイドシーブ１５ｂを介して真下に２本を垂れ下がらせたワイヤロープ２２とは、最も上側の水中フロート６Ａの上部にそれぞれ連結する〔図４（ｂ）の連結点ａ参照〕。

そして、ウインチ１５により各ワイヤロープ２２を同時に巻き上げた時には、チェーン２３（Ａ〜Ｄ）が引き延ばされて各水中フロート６（Ａ〜Ｅ）が所定の水深位置に引き上げられて保持されるとともに（図２参照）、ウインチ１５により各ワイヤロープ２２を同時に緩め下げた時には、チェーン２３（Ａ〜Ｄ）が弛まされて各水中フロート６（Ａ〜Ｄ）が後述する固定フレーム３２の上に重なり合って保持されるようになる（図３参照）。

前記遮水膜１６は、各水中フロート６（Ａ〜Ｅ）が所定の水深位置に保持されているときは、各水中フロート６（Ａ〜Ｅ）で上下方向に展張されるとともに（図２参照）、各水中フロート６（Ａ〜Ｅ）が固定フレーム３２の上に重なり合って（積層状態で）保持されているときは、各水中フロート６の下降に伴って蛇腹状に折り畳まれるようになる（図３参照）。

ここで、前記フロート５と水中フロート６（Ａ〜Ｅ）との浮力の関係は、各水中フロート６（Ａ〜Ｅ）の遮水膜１６等を加えた比重は、１近傍に設定されて、各水中フロート６（Ａ〜Ｅ）は自ら浮き上がる（上昇）だけの浮力は無く、チェーン２３（Ａ〜Ｄ）等の重さで緩やかに沈む（下降）ような浮力に設定されている。また、前記フロート５は、水面Ｌに浮かんで沈まない（下降）ような浮力に設定されている。

一方、前記取水口２ａよりも下方の堰堤１には、前記遮水膜１６の内部で、遮水膜１６とともに前記取水口２ａの下側を止水可能なように、上面に前記出遮水膜１６と同素材の遮水シート２１が貼付けられた止水台２０が固定されている。この止水台２０は、各水中フロート６（Ａ〜Ｅ）が所定の水深位置に引き上げられて保持された位置で（図２参照）、最も下側の水中フロート６Ｅよりも上方に位置している。この止水台２０の外面には、前記遮水膜１６の内面に弾性接触するパッキン部材２６取付けられている〔図６参照〕。

前記止水台２０は、図５（ａ）および図７（略画図）に示すように、前記遮水シート２１でなる上面周囲をすり鉢状に下向き傾斜させている。この遮水シート２１の傾斜下部付近には開口２０ａが形成されて、この開口２０ａには、ヒンジ部２７ａで開閉動可能な止水扉２７が取付けられている（図６参照）。なお、各図では、止水扉２７は、斜め位置で開口２０ａを開いた状態で描かれているが、通常は、水平位置で閉じられた状態である。

前記止水扉２７には、図６に示すように、ワイヤーロープ２８の一端部が連結され、このワイヤーロープ２８は、ガイドシーブ２９を介して上部に延ばされて、他端部が前記堰堤１の上部に設置した手動巻取り器３０に連結されている。

前記止水台２０の下部には、前記下降した水中フロート６（Ａ〜Ｅ）を積層状態で保持可能な固定フレーム（フロート保持部）３２が一体的に形成されている。

図８に示すように、前記堰堤１には、前記ガイドレール４と平行に、前記遮水膜１６の両端内方に位置する遮水膜ガイド板３４が取付けられ、この遮水膜ガイド板３４の適当な位置に複数個の遮水膜ガイドローラ３５が設けられている。

前記遮水膜１６の両端部は、内向きに折り返されて袋状部１６ａがそれぞれ形成され、この両端の袋状部１６ａにワイヤーロープ（押付け部材）３６がそれぞれ挿通されていて、このワイヤーロープ３６の上端部は前記堰堤１の上部に固定され、下端部は前記固定フレーム３２に固定されている。このワイヤーロープ３６には、遮水膜１６の袋状部１６ａが前記遮水膜ガイド板３４に外方から常時押し付けられて接触するようにテンションが付与されている。また、遮水膜１６は、前記遮水膜ガイドローラ３５に接触してガイドされるようになる。なお、遮水膜１６の両端部を折り返されて袋状部１６ａを形成する他に、遮水膜１６の両端部に管状の膨出部（図１３の符号１６ｃを参照）を一体形成して、この膨出部に前記ワイヤーロープ３６を挿通させるようにしても良い。

前記各水中フロート６（Ａ〜Ｅ）の両端部には、遮水膜１６の両端部がガイドレール４とガイドローラ１１やサイドシュー１２との間に挟まれないように保護する遮水膜保護板３７が取付けられている。

前記のように構成した第１実施形態の遮水膜連続タイプの遮水膜式選択取水設備の取水操作方法を説明する。

常時や大雨・洪水時の非運用時は、ウインチ１５によりワイヤロープ２２を緩め下げることにより、チェーン２３（Ａ〜Ｄ）が弛まされて、各水中フロート６の下降に伴って遮水膜１６が蛇腹状に折り畳まれるとともに、各水中フロート６（Ａ〜Ｅ）が固定フレーム３２の上に重なり合って保持された状態となる（図３参照）。したがって、遮水膜１６が最下降されて最も上側の水中フロート６Ａが深水層内に位置するから、遮水膜１６の上側の全層から取水できるようになる。

一方、かんがい用水の取水時や大雨・洪水が終わった直後の運用時は、ウインチ１５によりワイヤロープ２２を巻き上げることにより（図２参照）、まず、最も上側の水中フロート６Ａがワイヤロープ２２で引き上げられて行き、チェーン２３Ａを介して次ぎの水中フロート６Ｂが引き上げられ行き、同様にしてチェーン２３（Ｂ，Ｃ）を介して水中フロート６（Ｃ，Ｄ）が順次に引き上げられて、所定の水深位置に保持されるようになる。

このとき、遮水膜１６の内部の止水台２０とパッキン部材２６とで、遮水膜１６とともに取水塔２の取水口２ａの下側が止水されるようになる。また、遮水膜１６の両端部は、袋状部１６ａがワイヤーロープ３６のテンションで遮水膜ガイド板３４に外方から押し付けられることで、止水されるようになる。したがって、止水台２０と遮水膜１６とで取水口２ａの下側と両側とが止水されることになって、遮水膜１６の上側とフロート５の下側との隙間３９が表水層内に位置するから、表水層のみが隙間３９から遮水膜１６内に流入して、取水口２ａから取水できるようになる。

このように、フロート５は水位に追従して昇降し、遮水膜１６の上側とフロート５の下側との隙間３９が常に表水層内に位置することから、かんがい用水の取水時には水温の高い表水層のみを正確に取水して放流できるとともに、大雨や洪水が終わって清澄になった表水層のみを正確に取水して放流できるようになる。なお、遮水膜１６の上側を水温躍層内に位置させると、表水層と水温躍層から遮水膜１６内に流入して、表水層と水温躍層とを同時に取水口２ａから取水できるようになる。なお、図３は、フロート５が深水層付近まで下降して、遮水膜１６が蛇腹状に折り畳まれるとともに、各水中フロート６（Ａ〜Ｅ）が固定フレーム３２の上に重なり合って保持された状態を示している。

そして、基本的には、ウインチ１５を取付けたフロート５と、遮水膜１６を有する水中フロート６（Ａ〜Ｅ）とを設ければ良いから、構造が簡単でコスト安であり、既存の堰堤１の取水口２ａに対しても後付けで設置可能であるので、設置工事コストも安くできる。

特に、ダム湖の水位は常に変動するが、フロート５によって、その変化に自動的に追随して、表層部から有効に取水して放流することができる。

一方、遮水膜１６とともに取水口２ａの下側を止水可能な止水台２０に、止水扉２７で開閉可能な開口２０ａを形成したから、止水扉２７を開けば、止水台２０の上面に堆積した汚泥等を迅速に開口２０ａから外部に排出できるので、止水台２０が汚泥等の重量で破損するおそれがなくなる。

また、電動ウインチ１５等の故障で遮水膜１６を下降できなくなって、水が遮水膜１６の上側とフロート５との間の隙間３９から遮水膜１６内に流入しなくなると、遮水膜１６の内外の水圧差が大きくなるので、遮水膜１６や止水台２０が破損するおそれがあるから、このような非常時に、手動巻取り器３０を操作して止水扉２７を開けば、開口２０ａから遮水膜１６内に水が流入するので、遮水膜１６の内外の水圧差が小さくなるので、遮水膜１６や止水台２０が破損するおそれがなくなる。

さらに、止水台２０の上面周囲をすり鉢状に傾斜させることで、止水台２０の上面に堆積した汚泥等が傾斜下部付近に自重で滑り落ちながら集められるとともに、この傾斜下部付近に、止水扉２７で開閉可能な開口２０ａを形成することで、汚泥等を効率良く外部に排出できるようになる。

また、水中フロート６（Ａ〜Ｅ）の内面に遮水膜１６を連続的に固定して、この遮水膜１６を蛇腹状に折り畳むようにすることで、この連続タイプの遮水構造は、水中フロート６（Ａ〜Ｅ）の外面に上下の遮水膜１６（Ａ〜Ｅ）がオーバーラップするように固定するオーバーラップタイプの遮水膜構造（図１０参照）と比較して、オーバーラップ部分からの水漏れが無くなるので、選択取水効率が向上するようになる。

さらに、止水台２０の外面に、遮水膜１６の内面に弾性接触するパッキン部材２６を取付けることで、止水台２０の外面と遮水膜１６の内面との間の隙間からの水漏れが無くなるので、選択取水効率が向上するようになる。

また、堰堤１の遮水膜ガイド板３４に、遮水膜１６の両端の袋状部１６ａをワイヤーロープ３６で外方から押付けるので、遮水膜１６の両端と遮水膜ガイド板３４との間の隙間からの水漏れが無くなるので、選択取水効率が向上するようになる。

さらに、水中フロート６（Ａ〜Ｅ）の内面に遮水膜１６を連続的に固定する連続タイプの遮水構造で、特に止水台２０の外面に、遮水膜１６の内面に弾性接触するパッキン部材２６を取付けた場合には、水中フロート６（Ａ〜Ｅ）を止水台２０の下部まで下降させるのが好ましいので、止水台２０の下部に固定フレーム３２を一体的に形成している。

図９〜図１４は、第２実施形態のオーバーラップタイプの遮水膜構造を備えた遮水膜式選択取水設備である。なお、第１実施形態の連続タイプの遮水膜構造を備えた遮水膜式選択取水設備と同一構成・作用の箇所は、同一番号を付して詳細な説明は省略する。

前記各水中フロート６（Ａ〜Ｅ）には、前述した連続の遮水膜１６に代えて、各水中フロート６（Ａ〜Ｅ）の上下間隔よりも僅かに長い遮水膜１６（Ａ〜Ｅ）が固定されている。

そして、ウインチ１５によりワイヤロープ２２を巻き上げた時には（図１０参照）、チェーン２３（Ａ〜Ｄ）が引き延ばされて各水中フロート６（Ａ〜Ｅ）が所定の水深位置に引き上げられて保持されて、前記各遮水膜１６（Ａ〜Ｅ）は、各水中フロート６（Ａ〜Ｅ）から吊下げられた状態で、上側となる遮水膜１６の下端が下側となる遮水膜１６の上端に外方からオーバーラップして、隙間を遮水するようになる。

また、ウインチ１５によりワイヤロープ２２を緩め下げた時には〔図１２（ａ）参照〕、チェーン２３（Ａ〜Ｄ）が弛まされて、前記止水台２０の上部に各水中フロート６（Ａ〜Ｄ）が重なり合って（積層状態で）保持されて、各遮水膜１６（Ａ〜Ｅ）が厚み方向に重なり合うようになる。なお、最も下側の水中フロート６Ｅの遮水膜１６Ｅは、図１２（ｂ）のように、前記止水台２０の外面に常に弾性接触するようになる。

前記各遮水膜１６（Ａ〜Ｅ）の下端には、各遮水膜１６（Ａ〜Ｅ）が水流で捲れないようにするために、重り４１がそれぞれ取付けられている。

前記各水中フロート６（Ａ〜Ｅ）の両端部の上部には、図１３および図１４に詳細に示すように、各水中フロート６（Ａ〜Ｅ）から堰堤１の方向に延在するブラケット４２がそれぞれ固定されて、各遮水膜１６（Ａ〜Ｅ）は、切欠き１６ｂからブラケット４２の内面側に迂回された状態で、ブラケット４２の内面に沿って堰堤１の方向に延びていて、この各遮水膜１６（Ａ〜Ｅ）の延びた部分は、ブラケット４２の内面に水密に固定されてる。

各遮水膜１６（Ａ〜Ｅ）の両端部には、管状の膨出部１６ｃが一体形成され、各膨出部１６ｃは、前後方向に重ならないで、幅方向にずれるように、各遮水膜１６（Ａ〜Ｅ）の両端部の長さが設定されている。

そして、各遮水膜１６（Ａ〜Ｅ）毎に、前記ブラケット４２の先端に上端部が連結されたワイヤーロープ（押付け部材）４３を膨出部１６ｃに挿通させて、このワイヤーロープ４３の下端部に重り４４を連結している。このワイヤーロープ４３は、前記重り４４によって、遮水膜１６の膨出部１６ｃが前記遮水膜ガイド板３４に外方から常時押し付けられて接触するようにテンションが付与されている。また、前記遮水膜ガイド板３４には、前記遮水膜１６（Ａ〜Ｅ）の内面に接触するパッキン部材４５が取付けられている。

前記のように構成した第２実施形態のオーバーラップタイプの遮水膜構造を備えた遮水膜式選択取水設備の取水操作方法を説明する。

常時や大雨・洪水時の非運用時は、ウインチ１５によりワイヤロープ２２を緩め下げることにより、チェーン２３（Ａ〜Ｄ）が弛まされて各水中フロート６（Ａ〜Ｄ）が前記止水台２０の上部に重なり合って（積層状態で）保持された状態となる〔図１２（ａ）参照〕。したがって、各遮水膜１６（Ａ〜Ｄ）が最下降されて最も上側の水中フロート６Ａが深水層内に位置するから、遮水膜１６（Ａ〜Ｄ）の上側の全層から取水できるようになる。

一方、かんがい用水の取水時や大雨・洪水が終わった直後の運用時は、ウインチ１５によりワイヤロープ２２を巻き上げることにより（図１０参照）、まず、最も上側の水中フロート６Ａがワイヤロープ２２で引き上げられて行き、チェーン２３Ａを介して次ぎの水中フロート６Ｂが引き上げられて行き、同様にしてチェーン２３（Ｂ，Ｃ）を介して水中フロート６（Ｃ，Ｄ）が順次に引き上げられて、所定の水深位置に保持されるようになる。

このとき、各遮水膜１６の隙間が遮水され、最も下側の遮水膜１６Ｅの内部の止水台２０の外面で、各遮水膜１６（Ａ〜Ｅ）とともに取水塔２の取水口２ａの下側が止水されるようになる。また、各遮水膜１６（Ａ〜Ｅ）の両端部は、膨出部１６ｃがワイヤーロープ４３のテンションで遮水膜ガイド板３４に外方から押し付けられることで、止水されるようになる。したがって、止水台２０と各遮水膜１６（Ａ〜Ｅ）とで取水口２ａの下側と両側とが止水されることになって、各遮水膜１６（Ａ〜Ｅ）の上側とフロート５の下側との隙間３９が表水層内に位置するから、表水層のみが隙間３９から遮水膜１６内に流入して、取水口２ａから取水できるようになる。

このように、フロート５は水位に追従して昇降し、最も上側の遮水膜１６Ａの上側とフロート５の下側との隙間３９が常に表水層内に位置することから、かんがい用水の取水時には水温の高い表水層のみを正確に取水して放流できるとともに、大雨や洪水が終わって清澄になった表水層のみを正確に取水して放流できるようになる。なお、最も上側の遮水膜１６Ａの上側を水温躍層内に位置させると、表水層と水温躍層から各遮水膜１６（Ａ〜Ｅ）内に流入して、表水層と水温躍層とを同時に取水口２ａから取水できるようになる。

そして、基本的には、ウインチ１５を取付けたフロート５と、遮水膜１６（Ａ〜Ｅ）を有する水中フロート６（Ａ〜Ｅ）とを設ければ良いから、構造が簡単でコスト安であり、既存の堰堤１の取水口２ａに対しても後付けで設置可能であるので、設置工事コストも安くできる。

特に、ダム湖の水位は常に変動するが、フロート５によって、その変化に自動的に追随して、表層部から有効に取水して放流することができる。

一方、各遮水膜１６（Ａ〜Ｅ）とともに取水口２ａの下側を止水可能な止水台２０に、止水扉２７で開閉可能な開口２０ａを形成したから、止水扉２７を開けば、止水台２０の上面に堆積した汚泥等を迅速に開口２０ａから外部に排出できるので、止水台２０が汚泥等の重量で破損するおそれがなくなる。

また、電動ウインチ１５等の故障で遮水膜１６（Ａ〜Ｅ）を下降できなくなって、水が遮水膜１６（Ａ〜Ｅ）の上側とフロート５との間の隙間３９から遮水膜１６（Ａ〜Ｅ）内に流入しなくなると、遮水膜１６（Ａ〜Ｅ）の内外の水圧差が大きくなるので、遮水膜１６（Ａ〜Ｅ）や止水台２０が破損するおそれがあるが、このような非常時に、手動巻取り器３０を操作して止水扉２７を開けば、開口２０ａから遮水膜１６（Ａ〜Ｅ）内に水が流入するから、遮水膜１６の内外の水圧差が小さくなるので、遮水膜１６（Ａ〜Ｅ）や止水台２０が破損するおそれがなくなる。

さらに、止水台２０の上面周囲をすり鉢状に傾斜させることで、止水台２０の上面に堆積した汚泥等が傾斜下部付近に自重で滑り落ちながら集められるとともに、この傾斜下部付近に、止水扉２７で開閉可能な開口２０ａを形成することで、汚泥等を効率良く外部に排出できるようになる。

また、堰堤１の遮水膜ガイド板３４に、各遮水膜１６（Ａ〜Ｅ）の膨出部１６ｃをワイヤーロープ４３で外方から押付けるので、各遮水膜１６（Ａ〜Ｅ）の両端と遮水膜ガイド板３４との間の隙間からの水漏れが無くなるので、選択取水効率が向上するようになる。

さらに、第２実施形態のオーバーラップタイプの遮水膜構造では、止水台２０の上部（フロート保持部）で、下降した水中フロート６（Ａ〜Ｅ）を積層状態で保持可能であるので、第１実施形態の連続タイプの遮水構造のように、止水台２０の下部に固定フレーム（フロート保持部）３２を形成しなくても良くなるので、コスト安になる。なお、止水台２０の下部に固定フレーム（フロート保持部）３２を形成して、この固定フレーム３２で、下降した水中フロート６（Ａ〜Ｅ）を積層状態で保持することもできる。

このように、止水台２０の上部で水中フロート６（Ａ〜Ｅ）を保持すれば、最も下側の水中フロート６（Ｅ）から垂れ下がった遮水膜１６（Ｅ）自体がパッキン部材として作用して、止水台２０の外面に常に弾性接触することで、止水台２０の外面と遮水膜１６（Ｅ）の内面との間の隙間からの水漏れが無くなるので、選択取水効率が向上するようになる。

第１実施形態の連続タイプの遮水膜構造を備えた遮水膜式選択取水設備の正面図である。 図１の側面図である。 遮水膜が最下降時の遮水式選択取水設備の側面図である。 （ａ）はフロートの平面図、（ｂ）は水中フロートの平面図である。 （ａ）は止水台の平面図、（ｂ）は固定フレームの平面図である。 止水台の止水扉とその開閉機構の側面図である。 止水台の略画的斜視図である。 （ａ）は遮水膜の両端部の止水構造の平面断面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。 第２実施形態のオーバーラップタイプの遮水膜構造を備えた遮水膜式選択取水設備の正面図である。 図９の側面図である。 止水台の平面図である。 （ａ）は遮水膜が最下降時の止水台付近の側面図、（ｂ）は遮水膜が最上昇時の止水台付近の側面図である。 （ａ）は遮水膜の両端部の止水構造の平面断面図、（ｂ）は遮水膜のオーバーラップ状態を示す平面断面図である。 図１３（ａ）のＡ−Ａ線に相当する背面図である。

符号の説明

１ 堰堤
２ａ 取水口
４ ガイドレール
５ フロート
６（Ａ〜Ｅ） 水中フロート
１５ ウインチ（昇降機）
１６（Ａ〜Ｅ） 遮水膜
２０ 止水台
２０ａ 開口
２１ 遮水シート
２６ パッキン部材
３２ 固定フレーム（フロート保持部）
３６ ワイヤーロープ（押付け部材）
３９ 隙間
４２ ブラケット
４３ ワイヤーロープ（押付け部材）

Claims (9)

1. 堰堤に形成された取水口に対して、水位に応じて昇降するフロートが設けられ、このフロートに取付けられた昇降機で昇降可能な水中フロートが設けられ、この水中フロートに、取水口の周囲を遮水可能な遮水膜が設けられている遮水膜式選択取水設備において、
   前記取水口よりも下方で堰堤に固定されて、前記遮水膜の内部で、遮水膜とともに前記取水口の下側を止水可能な止水台が設けられ、この止水台に、止水扉で開閉可能な開口が形成されていることを特徴とする遮水膜式選択取水設備。
2. 前記止水台は、上面周囲をすり鉢状に下向き傾斜させて、この傾斜下部付近に、前記止水扉で開閉可能な開口を形成していることを特徴とする請求項１に記載の遮水膜式選択取水設備。
3. 前記水中フロートは、所定の上下間隔を保持するように上下多段で設けられて、各水中フロートの内面に遮水膜が連続的に固定され、各水中フロート間の遮水膜は、水中フロートの下降に伴って蛇腹状に折り畳み可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の遮水膜式選択取水設備。
4. 前記止水台の外面に、前記遮水膜の内面に弾性接触するパッキン部材が取付けられていることを特徴とする請求項３に記載の遮水膜式選択取水設備。
5. 前記堰堤に、前記遮水膜の両端内方に位置する遮水膜ガイド板が取付けられ、前記遮水膜の両端を外方から前記遮水膜ガイド板に押付け可能な押付け部材が設けられていることを特徴とする請求項３または４に記載の遮水膜式選択取水設備。
6. 前記止水台の下部に、下降した水中フロートを積層状態で保持可能なフロート保持部が一体的に形成されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の遮水膜式選択取水設備。
7. 前記水中フロートは、所定の上下間隔を保持するように上下多段で設けられて、各水中フロートの外面に上下の遮水膜がオーバーラップするように固定され、各水中フロート間の遮水膜は、水中フロートの下降に伴って重なり合い可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の遮水膜式選択取水設備。
8. 前記堰堤に、前記各遮水膜の両端内方に位置する遮水膜ガイド板が取付けられ、前記各遮水膜の両端を外方から前記遮水膜ガイド板に押付け可能な押付け部材が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の遮水膜式選択取水設備。
9. 前記止水台の上部は、下降した水中フロートを積層状態で保持可能なフロート保持部を兼ねていることを特徴とする請求項７または８に記載の遮水膜式選択取水設備。

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