特許 7127791 バックウォーター対策用水路システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-22

(45)【発行日】2022-08-30

(54)【発明の名称】バックウォーター対策用水路システム

(51)【国際特許分類】

   E02B 3/02 20060101AFI20220823BHJP

   E02B 5/02 20060101ALI20220823BHJP

【ＦＩ】

E02B3/02 C

E02B5/02 G

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022065034

(22)【出願日】2022-04-11

【審査請求日】2022-04-14

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】509034797

【氏名又は名称】株式会社美鷹

(74)【代理人】

【識別番号】100082658

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 儀一郎

(72)【発明者】

【氏名】西段 隆美

【審査官】彦田 克文

(56)【参考文献】

【文献】登録実用新案第３２３１８０５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特許第６７５１９８１（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】登録実用新案第３２２４６７８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００５－１８０１１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第０３７５４１１３（ＥＰ，Ａ１）

【文献】特開２００９－０３０５４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２２６７５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｂ ３／０２

Ｅ０２Ｂ ５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

支流内から本流への合流地点を通過し、前記本流内に配置される管路を用いたバックウォーター対策用水路システムであり、
前記管路は、支流内に配置される支流管路部と本流に配置される本流管路部を有し、支流管路部は、該支流管路部の長手方向が支流の水の流れと平行するよう設置され、かつ本流との合流地点を通過し、本流の水の流れと平行するよう設置された本流管路部と繋がって構成された管路を用いた、
ことを特徴とするバックウォーター対策用水路システム。

【請求項2】

前記管路は、河川の平時水位の箇所から上方の空中位置に設置された、
ことを特徴とする請求項１記載のバックウォーター対策用水路システム。

【請求項3】

前記管路は、河川の側壁面に取り付けられた、
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載のバックウォーター対策用水路システム。

【請求項4】

前記管路は、河川の側壁面において、河川の平時の水位箇所から危険水位の箇所の上下方向に移動可能に取り付けられた、
ことを特徴とする請求項１または２記載のバックウォーター対策用水路システム。

【請求項5】

支流内から本流への合流地点を通過し、前記本流内に配置される管路を用いたバックウォーター対策用水路システムであり、
河川の側壁面に取り付けられた前記管路は、支流内に配置される支流管路部と本流に配置される本流管路部を有し、支流管路部は、該支流管路部の長手方向が支流の水の流れと平行するよう設置され、かつ本流との合流地点を通過し、本流の水の流れと平行するよう設置された本流管路部と繋がって構成された管路を用いており、
さらに前記管路は、河川の側壁面において、河川の平時の水位箇所から危険水位の箇所の上下方向に移動可能に取り付けられた、
ことを特徴とするバックウォーター対策用水路システム。

【請求項6】

支流内の水中から本流への合流地点の水中を通過し、前記本流の水中内に配置される管路を用いたバックウォーター対策用水路システムであり、
前記管路は、支流内に配置される支流管路部と本流に配置される本流管路部を有し、支流管路部は、該支流管路部の長手方向が支流の水の流れと平行するよう設置され、かつ本流との合流地点を通過し本流の水の流れと平行方向に設置された本流管路部と繋がって構成された、
ことを特徴とするバックウォーター対策用水路システム。

【請求項7】

前記管路の先端開口及び後端開口には、管路内の水流を増流させるディフューザーを取り付けた、
ことを特徴とする請求項６記載のバックウォーター対策用水路システム。

【請求項8】

前記管路の先端開口の前方には、河川を流れる障害物、流化物を避け、水のみを前記管路内に流入させるスクリーンが設けられた、
ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載のバックウォーター対策用水路システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バックウォーター対策用水路システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、線状降水帯などによる豪雨、大量降雨の発生回数の増大とそれに伴う土砂災害や浸水害が深刻化している。特に大都市近郊での浸水害は、道路や鉄道等の交通障害を引き起こし、結果的に大都市の都市機能をマヒさせ、被害はかなりのものとなっている。

【0003】

都市部の重要施設、高付加価値建設物への突然の浸水害について、従来想定されていなかったバックウォーター、内水氾濫によるものが出現し始め、巨額の復旧経費を必要とする課題が生じていた。すなわち、従来型の河川整備による治水技術の盲点を突いた水害が頻発しているとも言える。

【0004】

ここで、バックウォーターとは、下流での水位変化の影響が上流に及ぶことを指標し、 豪雨などで本流の河川水位が高くなると、傾斜が緩やかな支流の水位が、本流との合流地点より上流で急激に高くなる現象をいう。

【0005】

近年、支流の下流端水位（合流地点）が本流の最高水位より低い場合や、本流の水流圧力が支流の水流圧力に勝る場合に、支流の水位が上がり支流側が溢水してしまう現象、すなわち前述のバックウォーター現象が多々生じており、その対策を如何に行うかが課題となっていた。

【0006】

従来において、いわゆる普及型の排水機場（排水能力の制限無し）やゲートポンプ（排水能力は１門あたり６ｍ³／秒以下）でバックウォーター対策を講ることが企図されているが、いずれも高額なシステムであることもあって、すべての対策個所に対応しきれていないのが現状であった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特許第６７５１９８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、前記従来の課題に対処すべく、創案されたものであり、バックウォーター対策を行うべく支流側から本流側に向かう水流を発生させる管路を支流側から合流点を通過し、本流側に延出する管路を形成するなどし、もって確実にバックウォーター対策がなしえ、かつその構築コストも安価にそうるバックウォーター対策用水路システムを提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、
支流内から本流への合流地点を通過し、前記本流内に配置される管路を用いたバックウォーター対策用水路システムであり、
前記管路は、支流内に配置される支流管路部と本流に配置される本流管路部を有し、支流管路部は、該支流管路部の長手方向が支流の水の流れと平行するよう設置され、かつ本流との合流地点を通過し、本流の水の流れと平行するよう設置された本流管路部と繋がって構成された管路を用いた、
ことを特徴とし、
または、
前記管路は、河川の平時水位の箇所から上方の空中位置に設置された、
ことを特徴とし、
または、
前記管路は、河川の側壁面に取り付けられた、
ことを特徴とし、
または、
前記管路は、河川の側壁面において、河川の平時の水位箇所から危険水位の箇所の上下方向に移動可能に取り付けられた、
ことを特徴とし、
または、
支流内から本流への合流地点を通過し、前記本流内に配置される管路を用いたバックウォーター対策用水路システムであり、
河川の側壁面に取り付けられた前記管路は、支流内に配置される支流管路部と本流に配置される本流管路部を有し、支流管路部は、該支流管路部の長手方向が支流の水の流れと平行するよう設置され、かつ本流との合流地点を通過し、本流の水の流れと平行するよう設置された本流管路部と繋がって構成された管路を用いており、
さらに前記管路は、河川の側壁面において、河川の平時の水位箇所から危険水位の箇所の上下方向に移動可能に取り付けられた、
ことを特徴とし、
または、
支流内の水中から本流への合流地点の水中を通過し、前記本流の水中内に配置される管路を用いたバックウォーター対策用水路システムであり、
前記管路は、支流内に配置される支流管路部と本流に配置される本流管路部を有し、支流管路部は、該支流管路部の長手方向が支流の水の流れと平行するよう設置され、かつ本流との合流地点を通過し本流の水の流れと平行方向に設置された本流管路部と繋がって構成された、
ことを特徴とし、
または、
前記管路の先端開口及び後端開口には、管路内の水流を増流させるデュフューザーを取り付けた、
ことを特徴とし、
または、
前記管路の先端開口の前方には、河川を流れる障害物、流下物を避け、水のみを前記管路内に流入させるスクリーンが設けられた、
ことを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、バックウォーター対策を行うべく支流側から本流側に向かう水流を発生させる管路を支流側から合流点を通過し、本流側に延出する管路を形成するなどし、確実にバックウォーター対策がなしえ、かつその構築コストも安価にしうるバックウォーター対策用水路システムを提供できるとの優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１実施例の構成を説明する説明図である。

【図2】本発明の第２実施例の構成を説明する説明図（１）である。

【図3】本発明の第２実施例の構成を説明する説明図（２）である。

【図4】本発明の第２実施例の構成を説明する説明図（３）である。

【図5】本発明の第３実施例の構成を説明する説明図（１）である。

【図6】本発明の第３実施例の構成を説明する説明図（２）である。

【図7】本発明の第３実施例の構成を説明する説明図（３）である。

【図8】本発明の第４実施例の構成を説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明を図に示す実施例に基づいて説明する。
図１に本発明の第１実施例を示す。図１は本流１と支流２及び本流１と支流２が合流する合流地点４を表示して本発明の構成を説明する概略図である。

【0013】

強烈な降雨などがあると本流１の水の流れ１５が強まり、増水して本流１の水面が急激に上昇する。その場合、本流１と支流２との合流地点４では、支流２からの水の流れ１５が本流１側に流れず、支流２の流れが遮断されてしまう事態が生ずる。すると、支流２に逆流が起こる。逆流が起こると、支流２の合流地点４近傍の水の流れ１５も停滞し、水面が上昇する。水面の上昇により堤防決壊などを引き起こし、その結果洪水状態が招来する。本発明はそのような状態を回避するために創案されたものである。

【0014】

ここで、本発明では、本流１と支流２に跨がらせて中空部を水が流れる水路として構成した管路３を設置した。 該管路３の材質などについては何ら限定されないが、中空部に水が流れる水路が形成されるべく略筒状をなす管部材によって構成されていればよい。尚、前記中空部の形状についても何ら限定はなく、角状をなす中空部であっても円状の中空部であっても楕円状の中空部であっても三角状をなす中空部であってもかまわない。また、管路３はフレキシブルに屈曲可能な部材で形成されたフレキシブル管路で形成してもかまわない。
しかるに管路３は、図１に示すように支流２内の水中から合流地点４の水中を通過し本流１内に向けた状態で配置される。

【0015】

いわゆるバックウォーター対策用の管路３として構成するからである。図１に示すように、該管路３は例えば本流１の川幅一側面側において、所定の角度を有して流れる支流２が本流１に合流する合流地点４の近傍箇所に設置される。

【0016】

すなわち、前記管路３は、支流２内に設けられる支流管路部７と本流１内に設けられる本流管路部８を有して構成され、支流管路部７はその長手方向が支流２の流れと平行するよう設けられる。そして、支流管路部７は合流地点４を通過し、本流１の流れと平行方向に設置される本流管路部８と繋がる。よって、図１に示すように、管路３は例えば支流管路部７と本流管路部８により略ヘ字状などに曲げた状態で構成されるものとなる。

【0017】

ここで、該管路３は、本流１、合流地点４及び支流２の底面に設置してもかまわない。その場合は、本流１及び支流２の底面における略中央位置に設置される。

【0018】

前述したように、強烈な降雨などが起きると本流１の水の流れ１５が強くなると共に、増水してその水面が急激に上昇する。その場合、本流１と支流２との合流地点４では、支流２からの水の流れ１５が本流１側に流れず、支流２の流れが本流１の流れから遮断されてしまう。強烈な降雨などにより急激な増水が発生して本流１の水面が上昇すると共に、その箇所の水圧が高くなり、支流２の水の流れ１５を押し戻してしまうからである。すると、支流２に下流から上流への逆流が起こる。逆流が起こると、支流２の合流地点４近傍の水面が上昇し、ひいては堤防決壊などを引き起こし、洪水状態が起きる。
しかるに、前記管路３を支流２内の水中から合流地点４の水中を通過し本流１内に向けた状態で設置すると、上記の事態が解消できる。

【0019】

すなわち、合流地点４近傍の支流２における水面は該合流地点４近傍の本流１の水面より高くなる。すると、支流２の水中に設置された支流管路部７の先端開口９に進入する水の水圧が本流１の水中に設置された本流管路部８の後端開口１０に進入する水の水圧より高くなる。支流管路部７の先端開口９に進入する水の水圧が本流管路部８の後端開口１０に進入する水の水圧より高くなると、管路３内に進入した水の流れ１５は支流管路部７の先端開口９から本流管路部８の後端開口１０に向かって流れるものとなる。このような管路３内の水の流れ１５により合流地点４近傍の支流２における水面は下がり、堤防決壊などを防止できるものとなる。

【0020】

管路３内には、水が充満しており、管路３の両端、すなわち、支流管路部７の先端開口９と本流管路部８の後端開口１０での水面の標高差（水の圧力差）によって水の流れ１５が水圧の高い方から水圧の低い方へ移動するからである。水圧により水が押し出されて移動するともいえる。換言すると、管路３においては、支流管路部７の先端開口９の箇所と本流管路部８の後端開口１０の箇所との水面標高差が変化することによって、本流管路部８の後端開口１０の箇所から入る水の量が減少し、さらに大幅に双方の水面標高差が逆転したときは支流管路部７の先端開口９側から本流管路部８の後端開口１０側へ水を押し出すようになるのである。尚、水の流れは矢印線で示し、符号１５で表している。

【0021】

次に、第２実施例につき説明する。
第２実施例では図２に示すように、支流管路部７の先端開口９と本流管路部８の後端開口１０にディフューザー１２を設けたものである。ディフューザー１２を設けることにより、既存の河川水流における水圧力を変化させて、さらに、管路３内の水の流れ１５量を支流２側から本流１側へ増加させることが出来るものとなる。ディフューザー１２は図３に示すように、円筒状をなす本体13と、該本体13の一端面から円錐状に広がるツバ部14を有して構成されている。

【0022】

そして、図３から理解されるように、本流管路部８の後端開口１０に本体１３の他端面が当接する状態でディフューザー１２が設けられ、支流管路部７の先端開口９には所定の間隔を設けてツバ部１４の開口を向けた状態でディフューザー１２が設けられる。

【0023】

上記のようにディフューザー１２を配置することにより、支流管路部７の先端開口９側に設けたディフューザー１２では、そのツバ部１４と支流管路部７の先端開口９との間の外側での水の流れ１５が前記ツバ部１４で外側に向きを変え、これによりツバ部１４と支流管路部７の先端開口９との間の外側で水圧が減圧する。この減圧により支流管路部７先端開口９側のディフューザー12におけるツバ部１４の開口に流入する水の吸引力が強まり、より多く水の流れ１５を支流管路部７先端開口９に送り込むことが出来る。

【0024】

また、本流管路部８の後端開口１０に本体１３の他端面が当接する状態で設けられたディフューザー１２では、該ディフューザー１２におけるツバ部１４周辺の水の流れ１５が矢印線で示すように回転し、その結果ツバ部１４の開口周辺（下流側）の水圧が減圧する。そして、この減圧により本流管路部８の後端開口１０側に水の引張り力が生じるものとなり、支流管路部７先端開口９側のディフューザー１２におけるツバ部１４の開口に流入させるべく水の吸引力がさらに強まるものとなる。尚、図２に示すように、支流管路部７の管路径より本流管路部８の管路径を大径に構成しても構わない。本流管路部８の管路径を大径にすると、よりディフューザー１２の効果を高めることが出来る。

【0025】

図４は、管路３に支流２から本流１側に水が強制的に流れるようポンプ１６を取り付けたものである。
このポンプ１６は第１実施例、第２実施例などほかの実施例に示す本発明の構成に加えて使用されるものとなる。
また、図４に示すように、本流１内に水の流れ１５と平行方向に配置した本流管路２０を設置し、この本流管路２０の側面に管路３の後端側を挿入して繋げた管路体を構成しても構わない。
このような管路体にすると、より支流２側の水の流れ１５を増量でき、もって迅速にバックウォーター現象を解消できるものとなる。

【0026】

図５乃至図７に本発明の第３実施例を示す。図５から理解されるように第３実施例では、本流１及び支流の底面に設置された管路３につき、その支流管路部７における先端開口９の前方に先端開口９を囲むようにフィルター効果を有するスクリーン１１を略く字状など流下物、障害物を「避ける・かわす」ことの出来るいわゆる流線的形状に曲げて取り付けたものである。支流２や本流１の流れには河川の水のみならず多くのゴミや枯れ葉、草木などの障害物が含まれている。これらが管路３内に進入すると管路３が詰まり、水の流れ１５を阻害する恐れがある。これがスクリーン１１を設置した理由である。尚、スクリーン１１の設置は、ゴミや枯れ葉、草木などの流下物、障害物を「取り除く」ためのものではなく、流下物、障害物を「避ける・かわす」ためものと捉えられる。スクリーン１１を前記したように略く字状など流下物、障害物を「避ける・かわす」ことの出来る例えば流線形状に曲げて取り付ければ、水の流れも妨げることがない。

【0027】

前記スクリーン１１の構成について何ら制限はないが、通常網目状部材で構成しても構わないし、図７に示すようにスリット状部材で構成したものでも構わない。いずれにせよ水の進入は可能としても前記のゴミや枯れ葉、草木などの障害物の進入を阻止する構成が好ましい。

【0028】

前述したように該スクリーン１１は図５に示すように、支流管路部７の先端開口９を囲むように略く字状に曲げ、前記障害物などが衝突しても容易に両サイド側に移動させられるよう設置することが好ましい。また、１つのスクリーン１１のみならず、二重あるいは三重にスクリーン１１を設置しても構わない。しかして、この場合にはスクリーン１１の編み目の大きさを変化させ、一番外側に設置したスクリーン１１の編み目を大きく、次のスクリーン１１についてはそれよりも小さい編み目に、一番前記先端開口９に近いスクリーン１１についてはさらに編み目を小さくしたものを用いるものとなる。上記のように、複数のスクリーン１１を設置すると、ほぼ前記のゴミや枯れ葉、草木などの障害物、流下物の進入を阻止することが出来る。

【0029】

図６は本流１及び支流２の河川側壁面に管路３を設置した場合におけるスクリーン１１の設置例である。図６に示すように、平面状に形成されたスクリーン１１を前記河川側壁面１７から水の流れ１５方向に向かって斜めに傾斜させて配置したものである。図６に示すようにスクリーン１１を設置してもゴミや枯れ葉、草木などの障害物、流下物の管路３への進入を阻止することが出来る。

【0030】

尚、前記スクリーン１１について、平時においては空中に配置しておき、バックウォーター現象が起きたときに支流管路部７の先端開口９に対向して配置できるよう構成することも出来る。前記のように構成すれば、スクリーン１１のメンテナンスを簡略化出来、かつスクリーン１１の耐久性を向上させることが出来る。

【0031】

次に第４実施例を図８を参照して説明する。
図８は支流２の河川側壁面１７に管路３の支流管路部７を設置した例である。本流１あるいは支流２には平時の水位１８と危険水位１９が設定されている。ここで、本実施例では管路３を前記平時の水位１８の上方に設置したものである。すなわち、平時の水位１８のときには管路３は水中には存しないものとなる。しかしながら、強烈な降雨などが起き、増水して本流１の水面が上昇し、かつ支流２の水面が上昇して平時の水位１８以上になったとき、前記管路３は水中に没し、第１実施例乃至第３実施例の管路３と同様に機能してバックウォーター現象を解消することが出来る。

【0032】

尚、本実施例において、管路３は平時の水位１８と危険水位１９の間のいずれの位置に設置しても構わない。しかしながら平時の水位１８のすぐ上の箇所に設置すると、水圧が高くなるため管路３内を通過する水流の流れは強くなり支流２から本流１への排水力を強めることが出来る。これに対し危険水位１９のすぐ下に設置すると、上昇した水面に接近しているため水圧は低くなり、管路３内を通過する水流の流れは弱い。よって支流２から本流１への排水力は弱いものとなる。

【0033】

第４実施例では平時の水位１８より上方に管路３を設置することとした。これにより、管路３のメンテナンスを簡略化出来るメリットがある。管路３を水中に設置すると、管路３内や取水口となる支流管路部７の先端開口９への堆積物は増え続け、流下物も残存する恐れが多い。そして、それを除去する作業が極めて煩雑になり、コスト高となる。

【0034】

また、水中作業よりも、水外作業の方が安全であり、施工時の作業効率もアップする。さらに、工事費用およびメンテナンス費用の縮減化が出来る。また、配管や留め具等の劣化を防止出来る。このように、増水時にだけ機能すれば良く、平時は機能させる必要のない適時対応型システムとなる。

【0035】

なお、管路３のバックウォーター対策機能を考えると、なるべく危険水位１９に近い箇所に設置することが好ましい。管路３の支流２側から本流１側に排水する機能は弱くなるからである。

【0036】

そこで、管路３を前記河川側壁面１７において、平時の水位１８のすぐ上の箇所から危険水位１９のすぐ下の箇所の間で上下方向に移動するよう取り付けるものとする。すなわち、通常は管路３を危険水位１９の下に配置しておき、強烈な降雨で増水し、バックウォーター現象が生じたときには前記管路３を平時の水位１８の上側まで移動させて機能させるのである。
このような機構にしておけば、平時の水位１８の直上に設置するメリットと危険水位１９の直下に設置するメリットの双方が得られる。

【0037】

ここで、河川側壁面１７に管路３を設置する方法については何ら限定はなく、河川側壁面１７にアンカー留めしても構わないし、河川に架かっている橋に吊り下げて保持する設置でも構わない。また、前述した可動式についてもその方法を何ら限定されない。取水口となる支流管路部７の先端開口９につき、平時は危険水位１９の直下近傍にフレキシブル配管を用いた管路３を設置しておき、増水時には平時の水位１８直上箇所に移動させる構造としても構わない。
また、チャンバー合流方式にし、複数の管路３を用いて、これらを上下に同時に移動させる構造であっても構わない。

【0038】

尚、前述したようにポンプ１６を用いて水の流れ１５を増量させたときは、管路３における本流管路部８を海に近い下流まで延出させることも出来るし、本流１の後端開口１０を本流１の水中ではなく、空中に露出させて排水することも出来る。

【符号の説明】

【0039】

１ 本流
２ 支流
３ 管路
４ 合流地点
７ 支流管路部
８ 本流管路部
９ 先端開口
１０ 後端開口
１１ スクリーン
１２ ディフューザー
１３ 本体
１４ ツバ部
１５ 水の流れ
１６ ポンプ
１７ 河川側壁面
１８ 平時の水位
１９ 危険水位
２０ 本流管路

【要約】

【課題】本発明は、バックウォーター対策を行うべく支流側から本流側に向かう水流を発生させる管路を支流側から合流点を通過し、本流側に延出する管路を形成するなどし、もって確実にバックウォーター対策がなしえ、かつその構築コストも安価にそうるバックウォーター対策用水路システムを提供する。
【解決手段】本発明は、支流２内から本流１への合流地点４を通過し、前記本流１内に配置される管路３を用いたバックウォーター対策用水路システムであり、前記管路３は、支流２内に配置される支流管路部７と本流１に配置される本流管路部８を有し、支流管路部７は、該支流管路部７の長手方向が支流２の水の流れと平行するよう設置され、かつ本流１との合流地点４を通過し、本流１の水の流れと平行するよう設置された本流管路部８と繋がって構成された管路３を用いたことを特徴とする。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】