特開 2023-108210 水力発電用河川構造及びその施工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023108210

(43)【公開日】2023-08-04

(54)【発明の名称】水力発電用河川構造及びその施工方法

(51)【国際特許分類】

   E02B 9/06 20060101AFI20230728BHJP

【ＦＩ】

E02B9/06 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022009207

(22)【出願日】2022-01-25

(71)【出願人】

【識別番号】591165355

【氏名又は名称】常田 幸

(74)【代理人】

【識別番号】110002527

【氏名又は名称】弁理士法人北斗特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】常田 幸

(57)【要約】

【課題】河川の外観を損ねにくいうえ、安定して発電を行うことができる水力発電用河川構造及びその施工方法を提供する。
【解決手段】水力発電用河川構造は、河川１の川底１０に設けられた集水用の凹み２と、凹み２の底部から河川１の下流部に向けて下り勾配で延び、底部と下流部とをつなぐトンネル３と、トンネル３の内側に設置される複数の水力発電装置４と、を備える。水力発電用河川構造の施工方法は、掘削工程、トンネル形成工程、及び設置工程を備える。掘削工程では、河川１の川底１０の一部を掘削して集水用の凹み２を形成する。トンネル形成工程では、前記のトンネル３を形成する。設置工程では、トンネル３内に複数の水力発電装置４を設置する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

河川の川底に設けられた集水用の凹みと、
前記凹みの底部から前記河川の下流部に向けて下り勾配で延び、前記底部と前記下流部とをつなぐトンネルと、
前記トンネルの内側に設置される複数の水力発電装置と、を備える、
ことを特徴とする水力発電用河川構造。

【請求項2】

前記凹みの深さは、１０ｍ以上である、
ことを特徴とする請求項１に記載の水力発電用河川構造。

【請求項3】

前記凹みは、前記河川の水が流れる方向に対して交差する方向に延びた長溝である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の水力発電用河川構造。

【請求項4】

前記長溝の底面は、前記長溝の長手方向の片側に向かって傾斜し、
前記長溝を挟む一対の側面のうち、前記河川の下流側の側面の底部から、前記トンネルが前記河川の前記下流部に向けて延びている、
ことを特徴とする請求項３に記載の水力発電用河川構造。

【請求項5】

前記トンネルの長さは、３００ｍ以上である、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の水力発電用河川構造。

【請求項6】

河川の川底の一部を掘削して集水用の凹みを形成する掘削工程と、
前記凹みの底部から前記河川の下流部に向けて下り勾配で延び、前記底部と前記下流部とをつなぐトンネルを形成するトンネル形成工程と、
前記トンネル内に複数の水力発電装置を設置する設置工程と、を備える、
ことを特徴とする水力発電用河川構造の施工方法。

【請求項7】

前記トンネル形成工程は、シールド工法によって前記トンネルを形成する、
ことを特徴とする請求項６に記載の水力発電用河川構造の施工方法。

【請求項8】

前記掘削工程の前に行う敷設工程と、
前記設置工程の後に行う除去工程と、を更に備え、
前記敷設工程では、前記河川の前記川底の前記一部に止水用板を敷き、
前記掘削工程では、前記河川の岸に穴を掘削し、前記穴から前記止水用板の下方の土砂を掘削して前記川底の前記一部に前記凹みを形成し、
前記除去工程では、前記川底から前記止水用板を取り除く、
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の水力発電用河川構造の施工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、水力発電用河川構造及びその施工方法に関し、より詳細には、河川の水を利用して発電可能な水力発電用河川構造及びその施工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、河川の水を利用して発電を行う水力発電装置が記載されている。この水力発電装置は、水面よりも下方に位置する２つの回転ローラーと、水面よりも上方に位置する回転ローラーと、この３つの回転ローラーを取り囲むベルトコンベアと、ベルトコンベアの表面に固定された複数の受け板とを備える。

【0003】

この水力発電装置では、河川の水を複数の受け板で受けて、ベルトコンベア及び３つの回転ローラーを回転させることで、回転ローラーにつないだ発電機が発電を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－１９５９４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献１に記載の水力発電装置では、一部が水面よりも上方に位置するため、河川の外観が損なわれるおそれがあり、また、増水時と平常時とでベルトコンベアにかかる負荷が変化するため、安定して発電を行いにくいおそれがある。

【0006】

上記事情を鑑みて、本開示は、河川の外観を損ねにくいうえ、安定して発電を行うことができる水力発電用河川構造及びその施工方法を提供することを、目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様の水力発電用河川構造は、河川の川底に設けられた集水用の凹みと、前記凹みの底部から前記河川の下流部に向けて下り勾配で延び、前記底部と前記下流部とをつなぐトンネルと、前記トンネルの内側に設置される複数の水力発電装置と、を備える。

【0008】

また、本開示の一態様の水力発電用河川構造の施工方法は、掘削工程、トンネル形成工程、及び設置工程を備える。前記掘削工程では、河川の川底の一部を掘削して集水用の凹みを形成する。前記トンネル形成工程では、前記凹みの底部から前記河川の下流部に向けて下り勾配で延び、前記底部と前記下流部とをつなぐトンネルを形成する。前記設置工程では、前記トンネル内に複数の水力発電装置を設置する。

【発明の効果】

【0009】

本開示の一態様の水力発電用河川構造及びその施工方法は、河川の外観を損ねにくいうえ、安定して発電を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本開示の一実施形態の水力発電用河川構造を概略的に示す斜視図である。

【図2】図２は、同上の水力発電用河川構造の上流部を概略的に示す平面図である。

【図3】図３は、図２のＡ－Ａ線における概略的な断面図である。

【図4】図４は、図２のＢ－Ｂ線における概略的な断面図である。

【図5】図５Ａから図５Ｄは、同上の水力発電用河川構造を施工する様子を示す概略的な平面図である。

【図6】図６Ａから図６Ｃは、同上の水力発電用河川構造を施工する様子を示す概略的な平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（一実施形態）
１．概要
図１から図４に示す一実施形態の水力発電用河川構造は、河川１の川底１０に設けられた集水用の凹み２と、凹み２の底部２０から河川１の下流部１１に向けて下り勾配で延び、底部２０と下流部１１とをつなぐトンネル３と、トンネル３の内側に設置される複数の水力発電装置４と、を備える。

【0012】

また、図５Ａから図５Ｄ及び図６Ａから図６Ｃに示す一実施形態の水力発電用河川構造の施工方法は、掘削工程、トンネル形成工程、及び設置工程を備える。前記掘削工程では、河川１の川底１０の一部を掘削して集水用の凹み２を形成する。前記トンネル形成工程では、凹み２の底部２０から河川１の下流部１１に向けて下り勾配で延び、底部２０と下流部１１とをつなぐトンネル３を形成する。前記設置工程では、トンネル３内に複数の水力発電装置４を設置する。

【0013】

上記構成を備える一実施形態の水力発電用河川構造及びその施工方法では、河川１を流れる水Ｗを、河川１の川底１０の凹み２に集めて、下り勾配のトンネル３に流すことができ、トンネル３内を流れる水Ｗを利用して、複数の水力発電装置４によって発電することができる。ここで、一実施形態の水力発電用河川構造及びその施工方法では、トンネル３及び複数の水力発電装置４が、河川１の水面よりも下方に位置して露出しないため、河川１の外観を損ねにくい。また、一実施形態の水力発電用河川構造及びその施工方法では、トンネル３内を流れる水Ｗの流速が、凹み２内に集まった水Ｗの水圧に応じた速度となるため、増水時と平常時とで速度が変わりにくくて、トンネル３内の複数の水力発電装置４による発電が安定しやすい。

【0014】

２．詳細
続いて、図１から図６に示す一実施形態の水力発電用河川構造及びその施工方法について更に詳しく説明する。図１から図４は、一実施形態の水力発電用河川構造を概略的に示している。

【0015】

２－１．水力発電用河川構造
まず、図１から図４に示す本実施形態の水力発電用河川構造について説明する。

【0016】

河川１は、水Ｗが常時流れる川であって、トンネル３を設ける区間の高低差が一定以上（例えば１０ｍ以上）ある川である。

【0017】

図２に示す水力発電用河川構造では、河川１の上流部の川底１０には、集水用の凹み２が設けられている。

【0018】

凹み２は、河川１の水Ｗが流れる方向に対して交差する方向に延びた長溝である。本実施形態では、凹み２は、河川１の一方の岸１２から他方の岸１２に向かうように、河川１の水Ｗが流れる方向に対して直交する方向に、延びている。凹み２は、例えば、河川１の川底１０の幅方向の全長にわたるように設けられる。

【0019】

図４に示すように、長溝（凹み２）の底面２１は、長溝の長手方向の片側に向かって傾斜している。図２から図４に示すように、長溝を挟む一対の側面２２，２３のうち、河川１の下流側の側面２２の底部から、トンネル３が河川１の下流部１１に向けて延びている。長溝の内面（底面２１、一対の側面２２，２３、他の側面２４等）のそれぞれは、コンクリートで舗装されている。

【0020】

凹み２の深さ（詳しくは河川１の川底１０（凹み２の周囲の部分）から底面２１の最下部までの深さ）は、本実施形態では、１０ｍ以上である。

【0021】

水力発電用河川構造は、凹み２の上端開口を覆う網状のカバー（図示せず）を更に備える。カバーは、凹み２内への土砂、流木等の流入を抑制する。

【0022】

トンネル３は、凹み２の底部２０から河川１の下流部１１に向けて下り勾配で延び、底部２０と下流部１１とをつなぐ。トンネル３が有する下り勾配によって、トンネル３の内部の水Ｗは河川１の下流部１１側へと流れやすい。

【0023】

トンネル３は、例えば、直線状に延びる筒体である。ここで、直線状とは、厳密な直線状に限らず、多少湾曲したものも含まれる。なお、トンネル３は、トンネル３の内部の水Ｗが河川１の下流部１１へと流れるように構成されたものであればよい。

【0024】

トンネル３は、内径が例えば２ｍ～３ｍの円筒状である。この場合、施工者がトンネル３内で作業しやすく、トンネル３内への複数の水力発電装置４の設置やメンテナンスがしやすい。トンネル３の長さは、本実施形態では、３００ｍ以上であり、１０００ｍ以下である。トンネル３の下り勾配は、水平方向に対して例えば１°程度である。

【0025】

トンネル３の上流端開口は、凹み２の底部２０の内部空間と連通している。トンネル３の下流端開口は、河川１の下流部１１において、水Ｗが流れる空間と連通している。トンネル３の下流端開口は、例えば、河川１の水Ｗが流れる方向に向けて開口するように設けられる。

【0026】

トンネル３は、少なくとも上流側の端部と下流側の端部が、河川１の川底１０の下方に配置されている。河川１が蛇行している場合、トンネル３の長手方向の他の部分は、河川１の周囲の地面の下方に配置される。

【0027】

複数の水力発電装置４のそれぞれは、トンネル３内を流れる水Ｗを利用して発電を行う装置である。複数の水力発電装置４は、トンネル３の内側に、トンネル３の長手方向に間隔をおいて設置される。水力発電装置４は、例えば、トンネル３の内径よりも若干短い径のプロペラと、このプロペラの回転によって発電を行う発電機と、を有する。トンネル３の内側に設置される複数の水力発電装置４の数は、トンネル３の長さや、必要とする発電量に応じて適宜設定される。

【0028】

２－２．水力発電用河川構造の施工方法
続いて、図５Ａから図５Ｄ及び図６Ａから図６Ｃに示す一実施形態の水力発電用河川構造の施工方法の一例について説明する。本実施形態の施工方法は、掘削工程、トンネル形成工程、及び設置工程を備える。本実施形態の施工方法は更に、掘削工程の前に行われる敷設工程と、設置工程の後に行われる除去工程と、掘削工程よりも後に行われる舗装工程とを備える。

【0029】

まず、敷設工程では、図５Ａに示すように、河川１の川底１０の一部に止水用板５を敷設する。止水用板５は、凹み２（長溝）よりも幅広のものが用いられる。止水用板５は、河川１の川底１０の幅方向の一端から他端にわたって敷設される。止水用板５としては、例えば、複数の鋼板が用いられる。

【0030】

次いで、掘削工程では、河川１の川底１０の一部を掘削して集水用の凹み２を形成する。本実施形態では、掘削工程は、トンネル形成工程の前に行われる第一掘削工程と、トンネル形成工程の後に行われる第二掘削工程とを有する。

【0031】

第一掘削工程では、図５Ｂに示すように、河川１の岸１２に穴６を掘削して、穴６から止水用板５の下方の土砂を掘削して、川底１０の一部に凹み２の一部２ａを形成する。ここで、穴６は、穴６の底面が、凹み２の底面２１の最下部と略同じ深さとなるように、設けられる。

【0032】

次いで、トンネル形成工程では、図５Ｃに示すように、凹み２の底部２０（詳しくは凹み２の一部２ａの下流側の側面２２の底部）から河川１の下流部１１に向けて下り勾配で延び、底部２０と下流部１１とをつなぐトンネル３を形成する。トンネル形成工程では、例えば、シールド工法によってトンネル３を形成する。

【0033】

なお、シールド工法とは、シールドマシンと呼ばれる筒状の機械で、土の中を進み、前方の土砂を削りとりながら、シールドマシン内部でセグメント（トンネル３の外壁となるブロック）を筒状に組み立てて、シールドマシンの後方にトンネル３の壁を形成していく工法である。

【0034】

次いで、第二掘削工程では、図５Ｄに示すように、凹み２の一部２ａから止水用板５の下方の土砂を更に掘削して、凹み２の残りの部分２ｂを形成する。凹み２は、河川１の川底１０の幅方向の一端から他端の全長にわたるように長溝状に形成される。長溝（凹み２）の底面２１は、長溝の長手方向の片側に向かって傾斜するように形成される（図４参照）。

【0035】

次いで、設置工程では、図６Ａに示すように、トンネル３内に複数の水力発電装置４を設置する。複数の水力発電装置４は、例えば、トンネル３の下流側から上流側へと順に、間隔をおいて設置する。

【0036】

次いで、舗装工程では、図６Ｂに示すように、長溝（凹み２）の内面（底面２１、一対の側面２２，２３）のそれぞれを、コンクリート等で舗装する。次いで、舗装工程では、穴６と凹み２の間の空間をコンクリート等で埋め、穴６をコンクリート、土砂等で塞ぐ。

【0037】

次いで、除去工程では、図６Ｃに示すように、止水用板５を川底１０から取り除く。この後、凹み２の上端開口を網状のカバー（図示せず）で塞ぐ。

【0038】

上述した敷設工程、第一掘削工程、トンネル形成工程、第二掘削工程、設置工程、舗装工程、及び除去工程をこの順に行うことで、図１から図４に示す本実施形態の水力発電用河川構造が形成される。

【0039】

２－３．水力発電用河川構造の発電方法
以上説明した本実施形態の水力発電用河川構造では、河川１を流れる水Ｗが、凹み２に流れ込む。このとき、凹み２は長溝であり、河川１の幅方向の全長にわたっているため、河川１を流れる水Ｗを凹み２内へと流入させやすい。河川１を流れる水Ｗのうち、凹み２内に流入しなかった水Ｗは、河川１の凹み２よりも下流側へと流れる。

【0040】

次いで、凹み２に流れ込んだ水Ｗは、凹み２の底部２０において開口したトンネル３の上流端開口に流れ込む。このとき、本実施形態では、凹み２の底面２１が、凹み２の底部２０に向かって下り傾斜しているため、凹み２に流入した水Ｗを、トンネル３内へと流入させやすい。

【0041】

次いで、トンネル３内に流入した水Ｗは、トンネル３の長手方向の一端（上流端）から他端（下流端）へと流れ、トンネル３内を流れる水Ｗによって複数の水力発電装置４が動作されて（プロペラが回転させられて）、複数の水力発電装置４が発電する。このとき、トンネル３内を流れる水Ｗの流速は、凹み２内に集まった水Ｗの水圧に応じた速度となるため、複数の水力発電装置４による発電量が安定しやすい。また、トンネル３内の水Ｗは、トンネル３の下り勾配によって河川１の下流部１１側に向けて連続的に流れやすい。

【0042】

トンネル３内を流れる水Ｗは、トンネル３の下流端開口から排出され、河川１の下流部１１を流れる水Ｗと合流する。

【0043】

３．作用効果
以上説明した本実施形態の水力発電用河川構造では、トンネル３及び複数の水力発電装置４がいずれも、河川１の水面よりも下方に位置するため、河川１の外観を損ねにくい。そのうえ、本実施形態の水力発電用河川構造では、河川１の川底１０に凹み２を設け、凹み２の底部２０からトンネル３が延びているため、トンネル３内を流れる水Ｗの流速が、凹み２内に集まった水Ｗの水圧に応じた速度となる。そのため、本実施形態の水力発電用河川構造では、トンネル３内を流れる水Ｗの流速が、増水時と平常時とで速度が変わりにくくて、トンネル３内の複数の水力発電装置４による発電が安定しやすい。

【0044】

また、本実施形態の水力発電用河川構造では、凹み２が河川１の水Ｗが流れる方向に対して交差する方向に延びた長溝であるため、河川１を流れる水Ｗを凹み２内へと導きやすく、トンネル３内に水Ｗが流れ込みやすい。加えて、長溝（凹み２）の底面２１は、下り傾斜しているため、凹み２に流れ込んだ水Ｗは、トンネル３内に流れ込みやすい。

【0045】

また、本実施形態の水力発電用河川構造では、河川１を流れる水Ｗが、凹み２内に流入した後、トンネル３内を流れるため、トンネル３内の水Ｗの流速が安定しやすくて、複数の水力発電装置４による発電が安定しやすい。

【0046】

また、本実施形態の水力発電用河川構造では、トンネル３が下り勾配で延びているため、トンネル３内を流れる水Ｗの流速が安定しやすくて、水力発電装置４による発電量が安定しやすい。

【0047】

また、本実施形態の水力発電用河川構造では、川底１０の凹み２の底部２０から延びるトンネル３内に複数の水力発電装置４を設置しているため、河川１の増水による影響を各水力発電装置４が受けにくくて、各水力発電装置４の破損を抑えやすい。

【0048】

また、本実施形態の水力発電用河川構造では、トンネル３内に設置する複数の水力発電装置４の数に応じた電力を得ることができて、大きな電力を得やすい。

【0049】

また、本実施形態の水力発電用河川構造の施工方法では、シールド工法によってトンネル３を形成するため、トンネル３の形成が簡単に行えて、既存の河川１を水力発電用河川構造へと改造しやすい。

【0050】

また、本実施形態の水力発電用河川構造の施工方法では、シールド工法によってトンネル３を形成するため、河川１が蛇行していても、トンネル３を直線状に設けることができるため、トンネル３の形成がしやすい。

【0051】

また、本実施形態の水力発電用河川構造の施工方法では、河川１の岸１２に穴６を掘削して、この穴６から川底１０に敷設した止水用板５の下方の土砂を掘削して凹み２を形成するため、河川１の水Ｗを堰き止める必要がなくて、施工がしやすい。

【0052】

４．変形例
続いて、上述した一実施形態の水力発電用河川構造及びその施工方法の変形例について説明する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせ可能である。

【0053】

凹み２の深さは、１０ｍ以上に限定されず、必要とする発電量や、施工コスト等に応じて、適宜選択可能である。

【0054】

凹み２は、河川１の水Ｗが流れる方向に対して交差する方向に延びた長溝に限定されない。例えば、凹み２は、平面視正方形状、円形状等の凹みであってもよく、シールド工法で用いるシールドマシンが挿入可能な大きさであることが好ましい。また、凹み２は、河川１の幅方向の全長ではなく、幅方向の一部にのみ形成されてもよい。

【0055】

また、長溝（凹み２）の底面２１は、長溝の長手方向の片側に向かって傾斜する斜面に限定されず、長さ方向の全長にわたって上下位置が一定であってもよい。

【0056】

また、トンネル３の長さは、３００ｍ以上に限定されず、必要とする発電量や、施工コスト等に応じて、適宜選択可能である。

【0057】

水力発電用河川構造は、トンネル３の上流端開口を開閉する扉と、トンネル３の下流端開口を開閉する扉とを更に備えてもよい。この場合、各水力発電装置４のメンテナンス、交換等の際に、トンネル３内への水の浸入を一対の扉によって防ぐことができる。

【0058】

また、水力発電用河川構造は、河川１の川底１０のうち、凹み２の上流側に設けられた第二凹みと、第二凹みに設置された土砂堆積センサーと、を更に備えてもよい。この場合、第二凹みによって凹み２内への土砂の流入を更に抑制できるうえ、第二凹み内に堆積した土砂の量を土砂堆積センサーによって検出することができ、第二凹み内の土砂の除去を促すことができる。

【0059】

また、水力発電用河川構造の施工方法は、上述した掘削工程、トンネル形成工程、及び設置工程を備えればよく、その他の工程（敷設工程、舗装工程、及び除去工程）を含まなくてもよい。

【0060】

掘削工程は、河川１の岸１２に穴６を掘削して、穴６から河川１の川底１０の一部を掘削する工程に限定されない。例えば、掘削工程は、河川１の川底１０の一部を、鋼矢板等の囲い部材で囲んで、直接掘削する工程であってもよい。

【0061】

また、トンネル形成工程は、シールド工法に限らず、推進工法、スーパーマルチモール工法等の他の非開削工法でトンネル３を形成してもよいし、開削工法、沈埋工法等の他の工法でトンネル３を形成してもよい。

【0062】

また、掘削工程は、凹み２の一部２ａ（長溝の長手方向の一端部）を形成する第一掘削工程と、凹み２の残りの部分２ｂを形成する第二掘削工程とを有さなくてもよく、トンネル形成工程の前に凹み２の全体を形成してもよい。

【0063】

また、トンネル３は、河川１が蛇行しておらず、直線状に延びている場合、全長にわたって河川１の川底１０の下方に位置してもよい。

【0064】

（まとめ）
以上説明した一実施形態及びその変形例のように、第一態様の水力発電用河川構造は、下記の構成を備える。

【0065】

すなわち、第一態様の水力発電用河川構造は、河川１の川底１０に設けられた集水用の凹み２と、凹み２の底部２０から河川１の下流部１１に向けて下り勾配で延び、底部２０と下流部１１とをつなぐトンネル３と、トンネル３の内側に設置される複数の水力発電装置４と、を備える。

【0066】

上記構成を備える第一態様の水力発電用河川構造では、河川１を流れる水Ｗを、河川１の川底１０の凹み２に集めて、下り勾配のトンネル３に流すことができ、トンネル３内を流れる水Ｗを利用して、複数の水力発電装置４によって発電することができる。ここで、第一態様の水力発電用河川構造では、トンネル３及び複数の水力発電装置４が、河川１の水面よりも下方に位置して露出しないため、河川１の外観を損ねにくい。また、第一態様の水力発電用河川構造では、トンネル３内を流れる水Ｗの流速が、凹み２内に集まった水Ｗの水圧に応じた速度となるため、増水時と平常時とで速度が変わりにくくて、トンネル３内の複数の水力発電装置４による発電が安定しやすい。

【0067】

また、上述した一実施形態及びその変形例のように、第二態様の水力発電用河川構造は、第一態様の構成に加えて、下記の構成を付加的に備える。

【0068】

すなわち、第二態様の水力発電用河川構造では、凹み２の深さは、１０ｍ以上である。

【0069】

上記構成を備える第二態様の水力発電用河川構造では、凹み２内に集まった水Ｗの水圧によって、トンネル３内を流れる水Ｗの流速を一定以上確保しやすくて、複数の水力発電装置４による発電量を大きくしやすい。

【0070】

また、上述した一実施形態及びその変形例のように、第三態様の水力発電用河川構造は、第一又は第二態様の構成に加えて、下記の構成を付加的に備える。

【0071】

すなわち、第三態様の水力発電用河川構造では、凹み２は、河川１の水Ｗが流れる方向に対して交差する方向に延びた長溝である。

【0072】

上記構成を備える第三態様の水力発電用河川構造では、河川１を流れる水Ｗを、凹み２内に流入させやすい。

【0073】

また、上述した一実施形態及びその変形例のように、第四態様の水力発電用河川構造は、第三態様の構成に加えて、下記の構成を付加的に備える。

【0074】

すなわち、第四態様の水力発電用河川構造では、長溝の底面２１は、長溝の長手方向の片側に向かって傾斜し、長溝を挟む一対の側面２２，２３のうち、河川１の下流側の側面２２の底部から、トンネル３が河川１の下流部１１に向けて延びている。

【0075】

上記構成を備える第四態様の水力発電用河川構造では、長溝に流れ込んだ河川１の水Ｗが、長溝の底面２１の傾斜によって、長溝の底部２０に集まりやすくて、トンネル３内へと流れ込みやすい。

【0076】

また、上述した一実施形態及びその変形例のように、第五態様の水力発電用河川構造は、第一から第四のいずれか１つの態様の構成に加えて、下記の構成を付加的に備える。

【0077】

すなわち、第五態様の水力発電用河川構造では、トンネル３の長さは、３００ｍ以上である。

【0078】

上記構成を備える第五態様の水力発電用河川構造では、トンネル３内に多数の水力発電装置４を設置することができて、発電量を大きくしやすい。

【0079】

また、上述した一実施形態及びその変形例のように、第六態様の水力発電用河川構造の施工方法は、下記の構成を備える。

【0080】

すなわち、第六態様の水力発電用河川構造の施工方法は、掘削工程、トンネル形成工程、及び設置工程を備える。前記掘削工程では、河川１の川底１０の一部を掘削して集水用の凹み２を形成する。前記トンネル形成工程では、凹み２の底部２０から河川１の下流部１１に向けて下り勾配で延び、底部２０と下流部１１とをつなぐトンネル３を形成する。前記設置工程では、トンネル３内に複数の水力発電装置４を設置する。

【0081】

上記構成を備える第六態様の水力発電用河川構造の施工方法では、河川１を比較的簡単な工事で改造して、上述した水力発電用河川構造を形成することができる。

【0082】

また、上述した一実施形態及びその変形例のように、第七態様の水力発電用河川構造の施工方法は、第六態様の構成に加えて、下記の構成を付加的に備える。

【0083】

すなわち、第七態様の水力発電用河川構造の施工方法では、前記トンネル形成工程は、シールド工法によってトンネル３を形成する。

【0084】

上記構成を備える第七態様の水力発電用河川構造の施工方法では、シールド工法によってトンネル３を形成するため、トンネル３の形成が簡単に行えて、既存の河川１を水力発電用河川構造へと改造しやすい。

【0085】

また、上述した一実施形態及びその変形例のように、第八態様の水力発電用河川構造の施工方法は、第六又は第七態様の構成に加えて、下記の構成を付加的に備える。

【0086】

すなわち、第八態様の水力発電用河川構造の施工方法は、前記掘削工程の前に行う敷設工程と、前記設置工程の後に行う除去工程と、を更に備える。前記敷設工程では、河川１の川底１０の一部に止水用板５を敷く。前記掘削工程では、河川１の岸１２に穴６を掘削し、穴６から止水用板５の下方の土砂を掘削して川底１０の一部に凹み２を形成する。除去工程では、川底１０から止水用板５を取り除く。

【0087】

上記構成を備える第八態様の水力発電用河川構造の施工方法では、河川１を流れる水Ｗを堰き止めずに、川底１０の一部に凹み２を形成することができて、既存の河川１を水力発電用河川構造へと改造しやすい。

【0088】

以上、本開示を添付図面に示す形態に基づいて説明したが、本開示は上記の形態に限定されるものではなく、本開示の意図する範囲内であれば、適宜の設計変更が可能である。

【符号の説明】

【0089】

１ 河川
１０ 川底
１１ 下流部
１２ 岸
２ 凹み
２０ 底部
２１ 底面
２２ 側面
２３ 側面
３ トンネル
４ 水力発電装置
５ 止水用板
６ 穴
Ｗ 水

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】