取水システム及び取水装置
【課題】所定濁度以下の常時安定した取水が可能でありながら、浄水処理のコストを抑えることができる取水システム及び取水装置を提供すること。
【解決手段】河川に設けられたダム２において、河川水がダム２を越流する越流部５ａに設けられた第１集水部６と、ダム２の上流側底部に設けられた、濾過層９より河川水を取水する第２集水部１１と、第１集水部６と第２集水部１１からそれぞれ第１及び第２の独立した取水路７，１２を介して給水した水を処理する浄水処理部４と、を備え、第１取水路７の濁度が基準値内では、第１取水路７から浄水処理部４へ給水し、第１取水路７の濁度が基準値を超えたら、第２取水路１２から浄水処理部４へ給水するように切り換える。
【解決手段】河川に設けられたダム２において、河川水がダム２を越流する越流部５ａに設けられた第１集水部６と、ダム２の上流側底部に設けられた、濾過層９より河川水を取水する第２集水部１１と、第１集水部６と第２集水部１１からそれぞれ第１及び第２の独立した取水路７，１２を介して給水した水を処理する浄水処理部４と、を備え、第１取水路７の濁度が基準値内では、第１取水路７から浄水処理部４へ給水し、第１取水路７の濁度が基準値を超えたら、第２取水路１２から浄水処理部４へ給水するように切り換える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１集水部と第２集水部からそれぞれ第１及び第２の独立した取水路を介して浄水処理部に水を給水する取水システム及び取水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の取水装置は、例えばダム貯水池等に設けられたダムの堤体の下部に取水ゲートと、更に取水ゲートの下方に排砂ゲートが配置されており、これら取水ゲートと排砂ゲートは堤体上部に設けられた同一の巻上機で昇降可能となっており、取水ゲートと排砂ゲート間に設けられた左右連結軸が、排砂ゲートに設けられた上下ロック用溝のいずれかと連結若しくは離脱することで、巻上機による取水路と排砂路の開閉が行なわれ、貯水池から農業用等の灌漑池に水を給水するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、浄水装置としては、例えば給水タンクが給水ラインを介して送水ポンプと、プレフィルターと、逆浸透膜モジュールと、それぞれ連通しており、更に、逆浸透膜モジュールは、系外給水ラインを介して給水口に接続されるとともに、還送ラインを介して給水タンクに接続されており、給水タンク内の原水を送水ポンプによりプレフィルターに送り込むことで、原水内の塩素や臭気元となる有機物を除去する前処理を行い、更に、前処理を行なった原水を逆浸透膜モジュールで不純物を含まない浄水と、濃縮水に分離し、浄水は系外給水ラインから給水口に給水し、濃縮水は還送ラインから給水タンクに戻し、再び浄水を生成しているものがある（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０５０２２号公報（第３頁、第１図）
【特許文献２】特開２００７−１３６４１３号公報（第４頁、第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の取水装置にあっては、雨等により泥や木の葉等の異物が水中に混入することで貯水池に貯えられた水が高濁度となると、灌漑池等に給水するには適さないために、水中の異物が沈殿して濁度が小となるまで取水を行うことができなかった。
【０００６】
そこで、特許文献２に記載の浄水装置により、給水タンク内の水から浄水を生成することにより、飲料水等に使用可能な低濁度の水を得ることが考案されたが、高い浄水処理能力を有する逆浸透膜モジュールを用いると、逆浸透膜モジュールの交換等によりコストが嵩んでしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、所定濁度以下の常時安定した取水が可能でありながら、浄水処理のコストを抑えることができる取水システム及び取水装置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】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の取水システムは、
河川に設けられたダムにおいて、河川水が該ダムを越流する越流部に設けられた第１集水部と、前記ダムの上流側底部に設けられた、濾過層より前記河川水を取水する第２集水部と、前記第１集水部と前記第２集水部からそれぞれ第１及び第２の独立した取水路を介して給水した水を処理する浄水処理部と、を備え、
前記第１集水路の濁度が基準値内では、前記第１集水路から前記浄水処理部へ給水し、前記第１集水路の濁度が基準値を超えたら、前記第２取水路から前記浄水処理部へ給水するように切り換えることを特徴としている。
この特徴によれば第１集水路の濁度が基準値を超えた場合であっても濁度の低い第２取水路から浄水処理部へ給水できるので、常時安定した取水を行うことができる。また、浄水処理部に給水される水を処理する際には、１つの取水路から浄水処理部へ給水する従来のシステムで必要とした高度な浄化処理能力を有する設備を設ける必要が無く、浄水処理部のメンテナンスコストも抑えることができる。
【０００９】
本発明の請求項２に記載の取水システムは、請求項１に記載の取水システムであって、
前記取水システムは、前記濁度が基準値よりも所定量大となる限界値を超えたら第２取水路を閉止することを特徴としている。
この特徴によれば、高濁度の河川水が濾過層を通過して第２取水口から第２取水路に取水されたと判断して、浄水処理部へ給水しないようにすることができる。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の取水装置は、
河川に設けられたダムにおいて、該ダムの越流部に設けられた集水器と、前記ダムの上流側の砂利を含む濾過部を介して前記河川水を濾過可能な集水管と、前記集水器と該集水管で取水された水を処理する浄水処理部と、前記集水器と前記集水管を該浄水処理部にそれぞれ接続する第１及び第２取水管と、該各取水管に設けた駆動弁と、前記集水器で取水した前記河川水の濁度を測定する第１濁度計と、該濁度計で測定する濁度に応じて前記駆動弁を制御する制御部と、を備えた取水装置であって、
前記制御部は、前記集水器で取水した水の濁度が基準値を超えると、前記集水器に接続されている前記第１取水管の前記駆動弁を閉止し、且つ、前記集水管に接続されている前記第２取水管の前記駆動弁を開放し、水の濁度が基準値を下回ったら、前記集水管に接続されている前記第２取水管の前記駆動弁を閉止し、且つ、前記集水器に接続されている前記第１取水管の前記駆動弁を開放することを特徴としている。
この特徴によれば、ダムの設置された場所における取水する水の濁度が大雨等で変化しても、制御部が、取水する水の濁度に応じて集水器と下部濾過集水器のどちらで取水するかを選択することで、濁度の小さな水を常時安定して浄水処理部に給水することができる。
【００１１】
本発明の請求項４に記載の取水装置は、請求項３に記載の取水装置であって、
前記取水装置には、前記集水管で取水された水の濁度を測定する第２濁度計が設けられており、前記制御部は、前記集水管から前記浄水処理部に給水しているときに、前記第２濁度計で測定された水の濁度が前記基準値を超えると、前記第２取水管の前記駆動弁を閉止することを特徴としている。
この特徴によれば、第２濁度計により集水管からの濁度を監視できるので、基準値以下の濁度の水を集水管から浄水処理部に給水することができる上に、浄水処理部にかかる負荷を減少させることができる。
【００１２】
本発明の請求項５に記載の取水装置は、請求項３または４のいずれかに記載の取水装置であって、
前記濾過部は、上部の砂層と、下部の砂利層と、から構成される濾過層と、前記集水管に設けられた多数の細孔によって構成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、濾過層の砂層と砂利層、そして集水管の細孔の３段階で河川水を濾過することができるので、第２取水管に濁度の低い水を給水できる。
【００１３】
本発明の請求項６に記載の取水装置は、請求項５に記載の取水装置であって、
前記集水管には、前記濾過層で濾過された水の水位を測定する水位計が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、第２取水管から浄水処理部への給水可能量を確認することができるとともに、濾過層の濾過状況を確認できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明に係る取水システム及び取水装置を実施するための最良の形態を実施例に基づいて以下に説明する。
【実施例１】
【００１５】
本発明の実施例１を図面に基づいて説明すると、先ず図１は、本発明の実施例１における取水装置の全体像を示す概略図であり、図２は、ダム本体を示す平面図であり、図３は、ダム本体を示す正面図であり、図４は、ダム本体を示す縦断側面図であり、図５は、取水管部と浄水処理部を示す概念図であり、図６は、取水システムの構成を示すブロック図であり、図７は、第１濁度計と第２濁度計の濁度の組合せによる濁度対応表であり、図８は、開閉パターン毎の各駆動弁の開閉を示す開閉パターンテーブルであり、図９は、制御回路で行われる駆動弁開閉処理を示すフローチャートである。以下、図２、図４、図５の紙面左側を取水装置の正面側とし、図３の紙面手前側を取水装置の正面側として説明する。
【００１６】
図１の符号１は、本発明の適用された取水装置であり、河川に設けられたダムで工業用水や飲料水等を採取し、配水を行う装置である。この取水装置１は、図１に示すように、大きく分けて河川から河川水を取水するダムとしてのダム本体２と、ダム本体２で取水した河川水を、取水した河川水の濁度に応じて後述する浄水処理部４に給水するか、河川に排水するかを選択可能な取水管部３と、取水管部３から給水された河川水を、工業用水や飲料水等に使用可能なように処理を行う浄水処理部４と、から構成されている。
【００１７】
先ず、ダム本体２について説明すると、図２ないし図４に示すように、ダム本体２は、河川を堰き止める堤体５と、堤体５から越流する河川水を取水可能に設けられた第１集水部としての集水器６と、集水器６で取水された河川水を浄水処理部４に給水する第１集水路としての第１取水管７と、集水器６で取水した河川水の濁度を測定する、後述する第１濁度計２２（図５参照）に接続される第１検水管８と、ダム本体２の上流側の川底に設けられた濾過層９と、この濾過層９の下方に設けられ、濾過層９によって濾過された河川水から集水する集水管１０と、集水管１０で取水された河川水を第２集水部としての下部濾過集水器１１を介して浄水処理部４に給水する第２取水路としての第２取水管１２と、集水管１０と下部濾過集水器１１を接続する多分岐管１７と、集水管１０で取水した河川水の濁度を測定する、後述する第２濁度計２６（図５参照）に接続される第２検水管１３と、集水管１０内の水位を常時測定する水位計１４，１４と、第１取水管７及び第２取水管にそれぞれ接続される空気抜きのための空気抜き管１５と、で構成されている。
【００１８】
図３に示すように、堤体５の上端部略中央には、河川水が上流（背面側）から下流（正面側）に向けて堤体５を越流する越流部５ａが凹設されており、越流部５ａの前部には集水器６が設けられている。また、集水器６の上面の右部及び中央には、河川水を集水器６内に取水する取水口６ａが設けられており、この取水口６ａには集水器６内に落ち葉等の比較的大きな異物の混入を防ぐネット６ｂが張られている。
【００１９】
更に、図４に示すように、集水器６の上面は正面側に向って下方に傾斜して設けられており、この傾斜によって、集水器６上面の上方を流れる河川水の下部からのみ取水が可能となり、河川水の水面に浮遊している落ち葉等が集水器６内に混入することを防ぐ効果を得ている。そして、図３に示すように、集水器６の左端部からは、取水管部３に向けて第１取水管７及び第１検水管８が延設されている。尚、第１検水管８の基端部には、集水器６で取水された河川水の濁度を測定する第１濁度計２２が設けられている。
【００２０】
また、第１取水管７の途上には、集水器６で河川水を取水した際に混入した空気を第１取水管７内から排出する空気抜き管１５が上方に向けて設けられている。この空気抜き管１５によって第１取水管７内の空気が排出されることで、第１取水管７内の河川水はスムーズに取水管部３及び浄水処理部４に向って送水される。
【００２１】
図４に示すように、堤体５の上流側(背面側)には、川底としての濾過層９が形成されており、この濾過層９は、上部の砂層９ａと、下部の砂利層９ｂと、から構成されている。河川水の一部は、この濾過層９に水圧によって浸透し、濾過層９の下方に貯水される。また、濾過層９の下方に貯水される河川水は、濾過層９の通過時に泥等の細かい異物が濾過されることで、河川を流れているときよりも濁度が小さい状態で貯水される。
【００２２】
更に、濾過層９の下方には、内部が中空に形成された集水管１０が埋設されている。この集水管１０は、図２に示すように、濾過層９の下方に左右方向に複数が設けられている。そして、各集水管１０の表面には、集水管１０内部まで貫通する細孔１０ａが多数設けられていおり、これら細孔１０ａは濾過層９と同様に河川水を濾過する効果を有している。つまり、濾過層９と集水管１０の多数の細孔１０ａによって河川水を濾過する一連の濾過部１６が構成されている。
【００２３】
尚、図２に示すように、多分岐管１７は、集水管１０で取水された河川水を堤体５前部に設けられた第２集水部としての下部濾過集水器１１に送水する配管であり、後端部は各集水管１０の前端部と接続されている。また、多分岐管１７の前端部は、堤体５の下部に前後方向に貫通して設けられた穿設孔５ｂを介して下部濾過集水器１１の後端部に接続されている。
【００２４】
そして、図３に示すように、下部濾過集水器１１の左端部からは、取水管部３に向けて第２取水管１２及び第２検水管１３が延設されている。また、第２検水管１３の基端部には、下部濾過集水器１１で取水された河川水の濁度を測定する、第１濁度計２２と同一構成の第２濁度計２６が設けられている。
【００２５】
更に、第２取水管１２の途上には、第１取水管７と同一構成の空気抜き管１５が設けられており、この空気抜き管１５によって第２取水管１２内の空気が排出され、第２取水管１２内の河川水はスムーズに取水管部３及び浄水処理部４に向って送水される。
【００２６】
尚、図２に示すように、濾過層９下方に埋設された集水管１０のうち、左右端に配置された集水管１０，１０には、集水管１０，１０内での水位を測定する水位計１４，１４が設けられている。これら水位計１４，１４は後述する制御装置１８に接続されており、測定した集水管１０内の水位データを制御装置に送信することにより、濾過層９に貯水されている水量が確認できるとともに、濾過層９の目詰まり状態を検知することができる。
【００２７】
次に、取水管部３及び浄水処理部４について説明すると、図５に示すように、取水管部３は、ダム本体２から浄水処理部４に向けて延設される第１取水管７及び第２取水管１２と、浄水処理部４への給水を第１取水管７と第２取水管１２で切り換える制御部としての制御装置１８とから構成されている。
【００２８】
第１取水管７には、取水管部３内において制御装置１８から発せられる電気信号により開閉可能な駆動弁としての第１駆動弁１９ａが設けられており、この第１駆動弁１９ａの上流側（背面側）には、集水器６から送水されてきた河川水の流量を測定する第１流量計２０が設けられている。また、これら第１駆動弁１９ａと第１流量計２０の前後には、手動で開閉可能な第１手動バルブ２１ａ及び第２手動バルブ２１ｂが設けられている。
【００２９】
尚、本実施例における駆動弁は制御装置１８から発せられる電気信号により開閉可能な電動弁を用いているが、制御装置１８から発せられる信号により開閉可能な弁であれば、圧縮空気操作弁等を使用してもよい。
【００３０】
そして、第１取水管７には、第１駆動弁１９ａと、第１流量計２０と、第１手動バルブ２１ａと、第２手動バルブ２１ｂと、を迂回するように第１バイパス管７ａが並設されている。更に、第１バイパス管７ａには、第１駆動弁１９ａが閉止されていた場合に河川水を河川に排出する第１ドレイン管７ｂが、第１バイパス管７ａから分岐するように設けられている。この第１ドレイン管７ｂには、第１駆動弁１９ａと同一構成の第２駆動弁１９ｂが設けられている。
【００３１】
更に、第１取水管７の第１バイパス管７ａと分岐する箇所の上流側（背面側）には、第１取水管７内の濁度を測定する第３濁度計２８が設けられている。尚、第１バイパス管７ａには、第１ドレイン管７ｂと分岐した箇所よりも下流側（正面側）に第１手動バルブ２１ａ及び第２手動バルブ２１ｂと同一構成の第３手動バルブ２１ｃが設けられている。
【００３２】
また、第２取水管１２には、第１取水管と同様に、電気信号により開閉可能な駆動弁としての第３駆動弁２３ａが設けられており、この第３駆動弁２３ａの上流側（背面側）には、下部濾過集水器１１から送水されてきた河川水の流量を測定する第２流量計２４が設けられている。また、これら第３駆動弁２３ａと第２流量計２４の前後には、手動で開閉可能な第４手動バルブ２５ａ及び第５手動バルブ２５ｂが設けられている。
【００３３】
そして、第２取水管１２には、第３駆動弁２３ａと、第２流量計２４と、第４手動バルブ２５ａと、第５手動バルブ２５ｂと、を迂回するように第２バイパス管１２ａが並設されている。更に、第２バイパス管１２ａには、第３駆動弁２３ａが閉止されていた場合に河川水を河川に排出する第２ドレイン管１２ｂが、第２バイパス管１２ａから分岐するように設けられている。この第２ドレイン管１２ｂには、第３駆動弁２３ａと同一構成の第４駆動弁２３ｂが設けられている。
【００３４】
更に、第２取水管１２の第２バイパス管１２ａと分岐する箇所の上流側（背面側）には、第１取水管１２内の濁度を測定する第４濁度計２９が設けられている。尚、第２バイパス管１２ａには、第２ドレイン管１２ｂと分岐した箇所よりも下流側（正面側）に第４動手動バルブ２５ａ及び第５手動バルブ２５ｂと同一構成の第６手動バルブ２５ｃが設けられている。
【００３５】
これら第１〜第６手動バルブ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２５ａ，２５ｂ，２５ｃは、例えば、取水装置１の管理者が、第１駆動弁１９ａ及び第３駆動弁２３ａと、第１流量計２０及び第２流量計２４の点検保守作業や、第１駆動弁１９ａ及び第３駆動弁が故障した際等に、手動で第１取水管７と第２取水管１２を切り換える為に使用するバルブである。
【００３６】
通常時は、第１手動バルブ２１ａ及び第２手動バルブ２１ｂと、第４手動バルブ２５ａ及び第５手動バルブ２５ｂは開放されており、第３手動バルブ２１ｃ及び第６手動バルブ２５ｃは閉止されている。
【００３７】
これら第１濁度計２２及び第２濁度計２６は、河川水中に含まれる泥や砂等の微小な粒子によって濁った河川水の濁度を測定している。尚、本実施例では下流の浄水処理部４に浄化負荷が大きくかからないように、濁度が５０度以下を通常濁度とし、通常濁度の上限値である５０度を基準値（使用限界値まで設定可能）としている。しかし、この基準値は、浄水処理部４側の浄化能力によって設定される。
【００３８】
更に尚、第１濁度計２２及び第２濁度計２６は、第１検水管８及び第２検水管１３に送水した河川水の濁度を常時測定できる様になっており、特に図示しないが、濁度を測定した河川水は、第１検水管８及び第２検水管１３から河川に排水される。
【００３９】
尚、取水管部３は、例えば、取水装置１の管理を行う管理棟内に設けられており、前述したように管理者によって管理及び操作が可能であることが望ましい。
【００４０】
浄水処理部４は、図５に示すように、集水器６から第１取水管７を介して、または、下部濾過取水管１１から第２取水管１２を介して、給水される着水池４ａと、着水池４ａで給水された河川水に薬注や攪拌を行った後に微小な異物を沈殿させることで水中から異物を除去する沈殿池４ｂと、沈殿池４ｂにおける薬注によって濾過可能な大きさまで成長した異物を濾過膜によって濾過する濾過池４ｃと、濾過池４ｃで濾過された水を貯水し、各用途に応じて配水を行う配水池４ｄと、から構成されている。また、配水池４ｄには、配水池４ｄの貯水量を常時測定する配水地水位計２７が設けられている。
【００４１】
更に、図５及び図６に示すように、取水管部３内に設けられた制御装置１８は、浄水処理部４の配水池４ｄに設けられた配水地水位計２７と、集水管１０，１０に設けられた水位計１４，１４と、検水管８の基端部に設けられた第１濁度計２２と、検水管１３の基端部に設けられた第２濁度計２６と、第３濁度計２８及び第４濁度計２９と、第１流量計２０及び第２流量計２４と、第１〜第４駆動弁１９ａ，１９ｂ，２３ａ，２３ｂと、が接続され、配水地水位計２７と、第１濁度計２２及び第２濁度計２６と、第１流量計２０及び第２流量計２４からの入力に従って第１〜第４駆動弁１９ａ，１９ｂ，２３ａ，２３ｂの開閉制御を行う制御回路１８ａと、第１濁度計２２及び第２濁度計２６で測定された濁度に応じた第１〜第４駆動弁１９ａ，１９ｂ，２３ａ，２３ｂの開閉動作等が登録された記憶装置１８ｂと、から構成されている。
【００４２】
尚、詳しくは、記憶装置１８ｂには、図７及び図８に示すように、第１濁度計２２及び第２濁度計２６で測定された濁度に関連付けて制御回路１８ａが切り換える第１〜第４駆動弁１９ａ，１９ｂ，２３ａ，２３ｂの開閉パターンが対応付けられて登録されている濁度対応表と、各開閉パターンによって制御回路１８ａが開閉を行う第１〜第４駆動弁１９ａ，１９ｂ，２３ａ，２３ｂの開閉動作を登録した開閉パターンテーブルと、が記憶されている。
【００４３】
尚、制御装置１８は、電源ケーブル２８により外部電源に接続されており、この外部電源から供給された電力によって、制御装置１８が稼動するようになっている。
【００４４】
次に、本実施例における制御回路１８ａが実行する第１〜第４駆動弁１９ａ，１９ｂ，２３ａ，２３ｂの、駆動弁開閉処理を図７の濁度対応表と、図８の開閉パターンテーブル及び図９のフローチャートに基づいて説明する。
【００４５】
図９に示すように、駆動弁開閉処理では、先ずＳａ０１のステップにおいて、制御回路１８ａは、配水池４ｄに設けられた配水地水位計２７で測定された水位に基づいて、配水池４ｄの水位が基準水位未満か否かを判定する。この基準水位とは、本実施例では、配水池４ｄが満水となる水位等の、配水池４ｄの許容限界を指す水位であるが、取水装置１の使用環境等によって適宜設定してもよいことは勿論である。
【００４６】
そして、配水地水位計２７で測定された水位が基準水位未満であればＳａ０２のステップに進み、配水地水位計２７で測定された水位が基準水位以上であればＳａ１３のステップに進む。
【００４７】
Ｓａ０２のステップにおいて、制御回路１８ａは、第１検水管８に接続された第１濁度計２２及び第２検水管１３に接続された第２濁度計２６によって河川水の濁度を測定してＳａ０３のステップに進む。
【００４８】
Ｓａ０３のステップにおいて、制御回路１８ａは、記憶装置１８ｂに記憶された濁度対応表を参照し、Ｓａ０２のステップで測定された濁度に基づいて、選択された開閉パターンは、開閉パターンＡか否かを判定する。選択された開閉パターンが開閉パターンＡであればＳａ０４のステップに進み、選択された開閉パターンが開閉パターンＡでなければＳａ０７に進む。
【００４９】
尚、開閉パターンＡは、第１濁度計２２で測定された濁度が０度以上５０度未満且つ第２濁度計２６で測定された濁度が０度以上２５度未満である場合に選択される開閉パターンである。
【００５０】
Ｓａ０４のステップにおいて、制御回路１８ａは、現在選択されている開閉パターンが、開閉パターンＢ若しくは開閉パターンＤか否かを判定する。現在選択されている開閉パターンが、開閉パターンＢ若しくは開閉パターンＤであればＳａ０６のステップに進み、現在選択されている開閉パターンが、開閉パターンＢ若しくは開閉パターンＤでなければＳａ０５のステップに進む。
【００５１】
ここで、開閉パターンＢは、第１濁度計２２で測定された濁度が度以上５０度未満且つ第２濁度計２６で測定された濁度が２５度以上である場合に選択される開閉パターンである。
【００５２】
また、開閉パターンＤは、第１濁度計２２で測定された濁度が５０度以上且つ第２濁度計２６で測定された濁度が５０度以上である場合に選択される開閉パターンであり、開閉パターンＢと開閉パターンＤはどちらも第３駆動弁２３ａを閉止している。
【００５３】
Ｓａ０５のステップにおいて、制御回路１８ａは、図８に示す開閉パターンテーブルを参照して、現在の開閉パターンから開閉パターンＡに切り換える開閉パターンＡ切換処理を行う。具体的には、第３濁度計２８で測定された濁度が、第１濁度計２２で測定された濁度以下となってから、第１駆動弁１９ａ及び第３駆動弁２３ａを開放し、第２駆動弁１９ｂ及び第４駆動弁２３ｂを閉止して駆動弁開閉処理を終了する。
【００５４】
このようにすることで、第１濁度計２２で測定された濁度よりも第１取水管７内の河川水が高濁度であった場合でも、第１取水管７内の濁度が大である河川水が排水されるまで開閉パターンが開閉パターンＡに切り換えられないので、着水池４ａに高濁度の河川水が給水されることを防ぐことができる。
【００５５】
尚、本実施例では第１及び第２濁度計２２，２６で測定される濁度を、５０度を基準値として開閉パターンを変更しているが、この基準値は河川の水質や集水管１０の規模、等の要素によって適宜任意の値を取ることが可能である。特に、第２濁度計２６は濾過部１６で一度濾過された河川水の濁度を測定するので、第２濁度計２６での基準値を第１濁度計２２での基準値よりも小さく設定してもよい。
【００５６】
更に尚、このとき、着水池４ａには集水器６から第１取水管７を介して給水が開始されるとともに、集水管１０から第２取水管１２を介して給水が開始されるので、大量の河川水を取水することができる。
【００５７】
また、Ｓａ０４のステップにおいて、制御回路１８ａは、現在選択されている開閉パターンが、開閉パターンＢ若しくは開閉パターンＤか否かを判定し、現在選択されている開閉パターンが、開閉パターンＢ若しくは開閉パターンＤであればＳａ０６のステップに進む。
【００５８】
Ｓａ０６のステップにおいて、制御回路１８ａは、第２取水管１２内の河川水を排水する、排水処理を行う。具体的には、現在の開閉パターンが開閉パターンＢ若しくは開閉パターンＤである状態で、制御回路１８ａが第４駆動弁２３ｂを所定時間開放することで、第２取水管１２内の河川水を第２ドレイン管１２ｂから排水する。このとき、第４濁度計２９で測定される濁度が、第２濁度計２６で測定される濁度以下となるまで排水を続ける。
【００５９】
このようにすることで、第２取水管１２内に高濁度の河川水を全て河川に排水することができるので、この排水処理の後に第３駆動弁２３ａを開放しても、着水池４ａに高濁度の河川水が給水されることを防ぐことができる。
【００６０】
この排水処理は、開閉パターンＢ若しくは開閉パターンＤで第３駆動弁２３ａが閉止されたことにより第２取水管１２内に留まっている濁度が５０度以上の高濁度の河川水を着水池４ａに給水しないための処理であり、第４駆動弁２３ｂを所定時間開放することによって高濁度の河川水を第２ドレイン管１２ｂから全て河川に排出する。尚、本実施例では第４駆動弁２３ｂを開放する所定時間を１分前後とするが、第４駆動弁２３ｂを開放する所定時間は第２取水管１２の全長により適宜変更することが望ましい。
【００６１】
また、制御回路１８ａは、Ｓａ０６のステップにおいて排水処理が終了したらＳａ０５のステップに進み、開閉パターンＡ切換処理を行った後に駆動弁開閉処理を終了する。
【００６２】
Ｓａ０３のステップにおいて、制御回路１８ａは、記憶装置１８ｂに記憶された濁度対応表を参照し、Ｓａ０２のステップで測定された濁度に基づいて、選択された開閉パターンは、開閉パターンＡか否かを判定し、選択された開閉パターンが開閉パターンＡでなければＳａ０７に進む。
【００６３】
Ｓａ０７のステップにおいて、制御回路１８ａは、記憶装置１８ｂに記憶された濁度対応表を参照し、Ｓａ０２のステップで測定された濁度に基づいて、選択された開閉パターンは、開閉パターンＢか否かを判定する。選択された開閉パターンが開閉パターンＢであればＳａ０８のステップに進み、選択された開閉パターンが開閉パターンＢでなければＳａ０９に進む。
【００６４】
Ｓａ０８のステップにおいて、制御回路１８ａは、図８に示す開閉パターンテーブルを参照して、現在の開閉パターンから開閉パターンＢに切り換える開閉パターンＢ切換処理を行う。具体的には、第３濁度計２８で測定された濁度が、第１濁度計２２で測定された濁度以下となってから、第１駆動弁１９を開放し、第２〜４駆動弁１９ｂ，２３ａ，２３ｂを閉止して駆動弁開閉処理を終了する。このようにすることで、Ｓａ０５のステップと同じく、第１取水管７内の濁度が大である河川水が排水されるまで開閉パターンが開閉パターンＣに切り換えられないので、着水池４ａに高濁度の河川水が給水されることを防ぐことができる。
【００６５】
このとき、着水池４ａには集水器６から第１取水管７を介して給水が開始される。また、集水管１０から第２取水管１２を介して着水池４ａに行う給水が停止されるので、第２取水管１２の管内では河川水の流れが停止する。このため、濾過層９下方には、濾過層９を通過した河川水が貯水される。また、この貯水量は、水位計１４によって確認することができる。
【００６６】
尚、Ｓａ０８のステップにおいて、開閉パターンＢが選択されることにより第３駆動弁２３ａが閉止されるので、集水管１０から第２取水管１２を介して着水池４ａに行う給水が停止されるが、これは濾過層９の濾過機能を長持ちさせるための措置である。
【００６７】
Ｓａ０７のステップにおいて、制御回路１８ａは、記憶装置１８ｂに記憶された濁度対応表を参照し、Ｓａ０２のステップで測定された濁度に基づいて、選択された開閉パターンは、開閉パターンＢか否かを判定し、選択された開閉パターンが開閉パターンＢでなければＳａ０９に進む。
【００６８】
Ｓａ０９のステップにおいて、制御回路１８ａは、記憶装置１８ｂに記憶された濁度対応表を参照し、Ｓａ０２のステップで測定された濁度に基づいて、選択された開閉パターンは、開閉パターンＣか否かを判定する。選択された開閉パターンが開閉パターンＣであればＳａ０１０のステップに進み、選択された開閉パターンが開閉パターンＣでなければＳａ１４に進む。
【００６９】
Ｓａ０１０のステップにおいて、制御回路１８ａは、Ｓａ０４のステップと同様に、現在選択されている開閉パターンが、開閉パターンＢ若しくは開閉パターンＤか否かを判定する。現在選択されている開閉パターンが、開閉パターンＢ若しくは開閉パターンＤであればＳａ１２のステップに進み、現在選択されている開閉パターンが、開閉パターンＢ若しくは開閉パターンＤでなければＳａ１１のステップに進む。
【００７０】
Ｓａ１１のステップにおいて、制御回路１８ａは、図８に示す開閉パターンテーブルを参照して、現在の開閉パターンから開閉パターンＣに切り換える開閉パターンＣ切換処理を行う。具体的には、第２駆動弁１９ｂ及び第３駆動弁２３ａを開放し、第１駆動弁１９ａ及び第４駆動弁２３ｂを閉止して駆動弁開閉処理を終了する。
【００７１】
ここで、開閉パターンＣは、第１濁度計２２で測定された濁度が５０度以上且つ、第２濁度計２６で測定された濁度が０度以上５０度未満である場合に選択される開閉パターンである。
【００７２】
このとき、集水器６から第１取水管７を介して着水池４ａに行う給水が停止され、第１取水管７内の河川水は第１ドレイン管７ｂから河川に排水される。また、集水管１０から第２取水管１２を介して着水池４ａに行う給水が開始されるので、着水池４ａには、濁度が０度以上５０度未満である、通常濁度の河川水が給水される。
【００７３】
また、Ｓａ１０のステップにおいて、制御回路１８ａは、現在選択されている開閉パターンが、開閉パターンＢ若しくは開閉パターンＤか否かを判定し、現在選択されている開閉パターンが、開閉パターンＢ若しくは開閉パターンＤであればＳａ１２のステップに進む。
【００７４】
Ｓａ１２のステップにおいて、制御回路１８ａは、Ｓａ０６のステップと同様に、第２取水管１２内の河川水を排水する、排水処理を行う。そして、Ｓａ１２のステップにおいて排水処理が終了したらＳａ１１のステップに進み、開閉パターンＣ切換処理を行った後に駆動弁開閉処理を終了する。
【００７５】
Ｓａ０９のステップにおいて、制御回路１８ａは、記憶装置１８ｂに記憶された濁度対応表を参照し、Ｓａ０２のステップで測定された濁度に基づいて、選択された開閉パターンは、開閉パターンＣか否かを判定し、選択された開閉パターンが開閉パターンＣでなければＳａ１４に進む。
【００７６】
Ｓａ１４のステップにおいて、制御回路１８ａは、図８に示す開閉パターンテーブルを参照して、現在の開閉パターンから開閉パターンＤに切り換える開閉パターンＤ切換処理を行う。具体的には、第２駆動弁１９ｂを開放し、第１駆動弁１９ａ及び第３〜第４駆動弁２３ａ，２３ｂを閉止して駆動弁開閉処理を終了する。
【００７７】
このとき、集水器６から第１取水管７を介して着水池４ａに行う給水が停止され、第１取水管７内の河川水は第１ドレイン管７ｂから河川に排水される。また、集水管１０から第２取水管１２を介して着水池４ａに行う給水が停止されるので、濾過層９下方には、濾過層９を通過した河川水が貯水される。つまり、開閉パターンＤに切り換えられることで、着水池４ａへの給水は完全に停止されるので、着水池４ａへの高濁度の河川水の給水を防ぐことができる。
【００７８】
更に、大雨の場合は第１濁度計２２で測定された濁度が基準値である５０度を大幅に超える。この状態では、開閉パターンが開閉パターンＤに切り換えられることで第１駆動弁１９ａ及び第３〜第４駆動弁２３ａ，２３ｂを閉止し、第２駆動弁１９ｂを開放することで、細かい砂や小さなゴミ等を常時排除し、集水器６にゴミが溜まることを防止する。
【００７９】
また、第３及び第４駆動弁２３ａ，２３ｂが閉止されることにより、濾過部１６での河川水の濾過が停止する。このとき、水位計１４で測定される水位が上昇するとともに、一度濾過層９で濾過された河川水が、河川水を濾過した際に砂層９ａ内に残留した異物とともに噴出する。そして、これら異物は大雨に伴う河川の水流によって下流に流される。つまり、濾過層９には逆洗作用が働くので、濾過層９の濾過能力をメンテナンスによらず回復させることができる。
【００８０】
尚、この逆洗作用は、大雨の場合に限らず、開閉パターンが開閉パターンＤに切り換えられることで発生させることができる。
【００８１】
また、Ｓａ０１のステップにおいて、制御回路１８ａは、配水池４ｄに設けられた配水地水位計２７で測定された水位に基づいて、配水池４ｄの水位が基準水位未満か否かを判定し、配水地水位計２７で測定された水位が基準水位以上であればＳａ１３のステップに進む。
【００８２】
Ｓａ１３のステップにおいて、制御回路１８ａは、第１流量計２０及び第２流量計２４で測定された単位時間当たりの河川水の流量に基づいて、第１流量計２０または第２流量計２４で測定された流量が基準量未満か否かを判定する。この基準量は、配水池４ｄから工業用水や飲料水として配水される水量と同量であることが望ましい。つまり、本実施例の基準量とは、配水池４ｄが満水であっても給水可能な限界水量を示している。尚、この基準量は、取水装置１の使用環境によって適宜設定してもよいことは勿論である。
【００８３】
そして、第１流量計２０及び第２流量計２４で測定された流量が基準量未満であればＳａ０２のステップに進み、第１流量計２０または第２流量計２４で測定された流量が基準量より多ければＳａ１４のステップに進む。
【００８４】
Ｓａ１４のステップにおいて、制御回路１８ａは、図８に示す開閉パターンテーブルを参照して、現在の開閉パターンから開閉パターンＤに切り換える開閉パターンＤ切換処理を行い、駆動弁開閉処理を終了する。
【００８５】
このとき、配水池４ｄには、第１取水管７と第２取水管１２のどちらからも給水が行われないので、配水池４ｄの水位は基準水位から上昇することがない。また、上述したように着水池４ａに低濁度の河川水を給水することができるので、濾過池４ｃ内で異物を濾過するフィルターカートリッジにかかる負担が軽減し、結果としてフィルターカートリッジの洗浄や交換コストを抑えることができる。
【００８６】
以上、ダム本体２の設置された場所における取水する水の濁度が大雨等で変化しても、制御回路１８ａが、取水する水の濁度に応じて集水器６と下部濾過集水器１１のどちらで取水するかを選択することで、濁度の小さな水を常時安定して浄水処理部４に給水することができる。
【００８７】
また、制御回路１８ａは、集水管１０から浄水処理部４に給水しているときに、第２濁度計２６で測定された水の濁度が基準値を超えると、第２取水管１２の第３駆動弁２３ａを閉止することで、第２濁度計２６により集水管１０からの濁度を監視できるので、基準値以下の濁度の水を集水管１０から浄水処理部４に給水することができる上に、浄水処理部４にかかる負荷を減少させることができる。
【００８８】
また、濾過部１６は、上部の砂層９ａと、下部の砂利層９ｂと、から構成される濾過層９と、集水管１０に設けられた多数の細孔１０ａによって構成されていることで、濾過層９の砂層９ａと砂利層９ｂ、そして集水管１０の細孔１０ａの３段階で河川水を濾過することができるので、第２取水管１２に濁度の低い水を給水できる。
【００８９】
また、集水管１０には、濾過層９で濾過された水の水位を測定する水位計１４，１４が設けられているので、第２取水管１２から浄水処理部４への給水可能量を確認することができるとともに、濾過層９の濾過状況を確認できる。
【実施例２】
【００９０】
次に、実施例２に係る取水システム及び取水装置について実施例１と同一図面である図５を参照して説明する。
【００９１】
本実施例では、集水器６で取水された河川水の濁度を第１濁度計２２のみで測定し、この測定した濁度に応じて、制御回路１８ａは、着水池４ａへの給水を第１取水管７と第２取水管１２で切り換える。
【００９２】
先ず、図５に示すように、制御回路１８ａは、第１検水管８に接続された第１濁度計２２で測定された河川水の濁度が通常濁度である０度以上５０度以下か否かを判定する。第１濁度計２２で測定された河川水の濁度が０度以上５０度以下であれば、制御回路１８ａは第１駆動弁１９ａを開放し、第２駆動弁１９ｂを閉止した後に、第３駆動弁２３ａ及び第４駆動弁２３ｂを閉止することで、集水器６から第１取水管７を介して着水池４ａに給水を開始する。
【００９３】
また、第１濁度計２２で測定された河川水の濁度が５０より大きければ、制御回路１８ａは、第１駆動弁１９ａを閉止し、第２駆動弁１９ｂを開放した後に、第３駆動弁２３ａを開放し、第４駆動弁２３ｂを閉止することで、集水管１０から第２取水管１２を介して着水池４ａに給水を開始する。
【００９４】
更に、制御回路１８ａは、第１濁度計２２で測定された河川水の濁度が、基準値である５０度から更に所定量である、例えば５０度大きくなった、限界値としての１００度以上か否かを判定する。第１濁度計２２で測定された河川水の濁度が１００度よりも大きければ、制御回路１８ａは、第３駆動弁２３ａ及び第４駆動弁２３ｂを閉止することで、着水池４ａへの給水を停止する。
【００９５】
このようにすることで、第２濁度計２６を用いなくとも濾過層９を介した河川水を着水池４ａに給水することができる。尚、上述した所定量をどの程度の値にするかは、濾過層９の濾過能力によって設定され、長期使用により濾過能力が低下したときは、限界値を下げるようにする。
【００９６】
更に尚、本実施例では実施例１と同一の図面である図５を参照して説明したが、制御回路１８ａは、各駆動弁１９ａ，１９ｂ，２３ａ，２３ｂの開閉を第１濁度計２２で測定された濁度のみで制御するので、第２濁度計２６及び第２検水管１３を設けなくともよいのは勿論である。
【００９７】
以上、第１取水管７の濁度が基準値を超えた場合であっても濁度の低い第２取水管１２から浄水処理部４へ給水できるので、常時安定した取水を行うことができる。また、浄水処理部４に給水される水を処理する際には、１つの取水管から浄水処理部４へ給水する従来のシステムで必要とした高度な浄化処理能力を有する設備を設ける必要が無く、浄水処理部４のメンテナンスコストも抑えることができる。
【００９８】
また、第１濁度計２２で測定される濁度が基準値よりも所定量大となる限界値を超えたら、高濁度の河川水が濾過層９を通過して下部濾過集水器１１から第２取水管１２に取水されたと判断して、浄水処理部４へ給水しないようにすることができる。
【００９９】
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
【０１００】
例えば、前記実施例では、堤体５の上流側の川底に、上部の砂層９ａと、下部の砂利層９ｂと、からなる濾過層９と、この濾過層９の下方に埋設された集水管１０の多数の細孔１０ａによって河川水を濾過する一連の濾過部１６が構成されたが、濾過層９を複数の浄水用のフィルターを積層させることで構成し、集水管１０で取水される河川水を更に小濁度としてもよい。
【０１０１】
また、前記実施例では、集水管１０内の水位を常時測定する水位計１４，１４を設け、第２取水管１２から浄水処理部４への給水可能量を確認したが、第３駆動弁が制御回路１８によって開放されているときに第２流量計２４で測定される第２取水管１２の流量と水位計１４，１４で測定される集水管１０内の水位を比較することにより、濾過部１６の目詰まりや、濾過部１６の清掃時期を判断できるようにしてもよい。
【０１０２】
また、基準値は、浄水処理部４の処理負荷との関係で設定されるものであり、処理負荷を下げれば基準値を低くし、処理負荷を高めれば基準値を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の実施例１における取水装置の全体像を示す概略図である。
【図２】ダム本体を示す平面図である。
【図３】ダム本体を示す正面図である。
【図４】ダム本体を示す縦断側面図である。
【図５】取水管部と浄水処理部を示す概念図である。
【図６】取水システムの構成を示すブロック図である。
【図７】第１濁度計と第２濁度計の濁度の組合せによる濁度対応表である。
【図８】開閉パターン毎の各駆動弁の開閉を示す開閉パターンテーブルである。
【図９】制御回路で行われる駆動弁開閉処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０４】
１ 取水装置
２ ダム本体（ダム）
３ 取水管部
４ 浄水処理部
５ 堤体
５ａ 越流部
６ 集水器（第１集水部）
７ 第１取水管（第１取水路）
９ 濾過層
９ａ 砂層
９ｂ 砂利層
１０ 集水管
１０ａ 細孔
１１ 下部濾過集水器（第２集水部）
１２ 第２取水管（第２取水路）
１４ 水位計
１６ 濾過部
１８ 制御装置（制御部）
１８ａ 制御回路
１９ａ 第１駆動弁
１９ｂ 第２駆動弁
２０ 第１流量計
２２ 第１濁度計
２３ａ 第３駆動弁
２３ｂ 第４駆動弁
２４ 第２流量計
２６ 第２濁度計
２７ 配水池水位計
２８ 第３濁度計
２９ 第４濁度計
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１集水部と第２集水部からそれぞれ第１及び第２の独立した取水路を介して浄水処理部に水を給水する取水システム及び取水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の取水装置は、例えばダム貯水池等に設けられたダムの堤体の下部に取水ゲートと、更に取水ゲートの下方に排砂ゲートが配置されており、これら取水ゲートと排砂ゲートは堤体上部に設けられた同一の巻上機で昇降可能となっており、取水ゲートと排砂ゲート間に設けられた左右連結軸が、排砂ゲートに設けられた上下ロック用溝のいずれかと連結若しくは離脱することで、巻上機による取水路と排砂路の開閉が行なわれ、貯水池から農業用等の灌漑池に水を給水するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、浄水装置としては、例えば給水タンクが給水ラインを介して送水ポンプと、プレフィルターと、逆浸透膜モジュールと、それぞれ連通しており、更に、逆浸透膜モジュールは、系外給水ラインを介して給水口に接続されるとともに、還送ラインを介して給水タンクに接続されており、給水タンク内の原水を送水ポンプによりプレフィルターに送り込むことで、原水内の塩素や臭気元となる有機物を除去する前処理を行い、更に、前処理を行なった原水を逆浸透膜モジュールで不純物を含まない浄水と、濃縮水に分離し、浄水は系外給水ラインから給水口に給水し、濃縮水は還送ラインから給水タンクに戻し、再び浄水を生成しているものがある（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０５０２２号公報（第３頁、第１図）
【特許文献２】特開２００７−１３６４１３号公報（第４頁、第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の取水装置にあっては、雨等により泥や木の葉等の異物が水中に混入することで貯水池に貯えられた水が高濁度となると、灌漑池等に給水するには適さないために、水中の異物が沈殿して濁度が小となるまで取水を行うことができなかった。
【０００６】
そこで、特許文献２に記載の浄水装置により、給水タンク内の水から浄水を生成することにより、飲料水等に使用可能な低濁度の水を得ることが考案されたが、高い浄水処理能力を有する逆浸透膜モジュールを用いると、逆浸透膜モジュールの交換等によりコストが嵩んでしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、所定濁度以下の常時安定した取水が可能でありながら、浄水処理のコストを抑えることができる取水システム及び取水装置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】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の取水システムは、
河川に設けられたダムにおいて、河川水が該ダムを越流する越流部に設けられた第１集水部と、前記ダムの上流側底部に設けられた、濾過層より前記河川水を取水する第２集水部と、前記第１集水部と前記第２集水部からそれぞれ第１及び第２の独立した取水路を介して給水した水を処理する浄水処理部と、を備え、
前記第１集水路の濁度が基準値内では、前記第１集水路から前記浄水処理部へ給水し、前記第１集水路の濁度が基準値を超えたら、前記第２取水路から前記浄水処理部へ給水するように切り換えることを特徴としている。
この特徴によれば第１集水路の濁度が基準値を超えた場合であっても濁度の低い第２取水路から浄水処理部へ給水できるので、常時安定した取水を行うことができる。また、浄水処理部に給水される水を処理する際には、１つの取水路から浄水処理部へ給水する従来のシステムで必要とした高度な浄化処理能力を有する設備を設ける必要が無く、浄水処理部のメンテナンスコストも抑えることができる。
【０００９】
本発明の請求項２に記載の取水システムは、請求項１に記載の取水システムであって、
前記取水システムは、前記濁度が基準値よりも所定量大となる限界値を超えたら第２取水路を閉止することを特徴としている。
この特徴によれば、高濁度の河川水が濾過層を通過して第２取水口から第２取水路に取水されたと判断して、浄水処理部へ給水しないようにすることができる。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の取水装置は、
河川に設けられたダムにおいて、該ダムの越流部に設けられた集水器と、前記ダムの上流側の砂利を含む濾過部を介して前記河川水を濾過可能な集水管と、前記集水器と該集水管で取水された水を処理する浄水処理部と、前記集水器と前記集水管を該浄水処理部にそれぞれ接続する第１及び第２取水管と、該各取水管に設けた駆動弁と、前記集水器で取水した前記河川水の濁度を測定する第１濁度計と、該濁度計で測定する濁度に応じて前記駆動弁を制御する制御部と、を備えた取水装置であって、
前記制御部は、前記集水器で取水した水の濁度が基準値を超えると、前記集水器に接続されている前記第１取水管の前記駆動弁を閉止し、且つ、前記集水管に接続されている前記第２取水管の前記駆動弁を開放し、水の濁度が基準値を下回ったら、前記集水管に接続されている前記第２取水管の前記駆動弁を閉止し、且つ、前記集水器に接続されている前記第１取水管の前記駆動弁を開放することを特徴としている。
この特徴によれば、ダムの設置された場所における取水する水の濁度が大雨等で変化しても、制御部が、取水する水の濁度に応じて集水器と下部濾過集水器のどちらで取水するかを選択することで、濁度の小さな水を常時安定して浄水処理部に給水することができる。
【００１１】
本発明の請求項４に記載の取水装置は、請求項３に記載の取水装置であって、
前記取水装置には、前記集水管で取水された水の濁度を測定する第２濁度計が設けられており、前記制御部は、前記集水管から前記浄水処理部に給水しているときに、前記第２濁度計で測定された水の濁度が前記基準値を超えると、前記第２取水管の前記駆動弁を閉止することを特徴としている。
この特徴によれば、第２濁度計により集水管からの濁度を監視できるので、基準値以下の濁度の水を集水管から浄水処理部に給水することができる上に、浄水処理部にかかる負荷を減少させることができる。
【００１２】
本発明の請求項５に記載の取水装置は、請求項３または４のいずれかに記載の取水装置であって、
前記濾過部は、上部の砂層と、下部の砂利層と、から構成される濾過層と、前記集水管に設けられた多数の細孔によって構成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、濾過層の砂層と砂利層、そして集水管の細孔の３段階で河川水を濾過することができるので、第２取水管に濁度の低い水を給水できる。
【００１３】
本発明の請求項６に記載の取水装置は、請求項５に記載の取水装置であって、
前記集水管には、前記濾過層で濾過された水の水位を測定する水位計が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、第２取水管から浄水処理部への給水可能量を確認することができるとともに、濾過層の濾過状況を確認できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明に係る取水システム及び取水装置を実施するための最良の形態を実施例に基づいて以下に説明する。
【実施例１】
【００１５】
本発明の実施例１を図面に基づいて説明すると、先ず図１は、本発明の実施例１における取水装置の全体像を示す概略図であり、図２は、ダム本体を示す平面図であり、図３は、ダム本体を示す正面図であり、図４は、ダム本体を示す縦断側面図であり、図５は、取水管部と浄水処理部を示す概念図であり、図６は、取水システムの構成を示すブロック図であり、図７は、第１濁度計と第２濁度計の濁度の組合せによる濁度対応表であり、図８は、開閉パターン毎の各駆動弁の開閉を示す開閉パターンテーブルであり、図９は、制御回路で行われる駆動弁開閉処理を示すフローチャートである。以下、図２、図４、図５の紙面左側を取水装置の正面側とし、図３の紙面手前側を取水装置の正面側として説明する。
【００１６】
図１の符号１は、本発明の適用された取水装置であり、河川に設けられたダムで工業用水や飲料水等を採取し、配水を行う装置である。この取水装置１は、図１に示すように、大きく分けて河川から河川水を取水するダムとしてのダム本体２と、ダム本体２で取水した河川水を、取水した河川水の濁度に応じて後述する浄水処理部４に給水するか、河川に排水するかを選択可能な取水管部３と、取水管部３から給水された河川水を、工業用水や飲料水等に使用可能なように処理を行う浄水処理部４と、から構成されている。
【００１７】
先ず、ダム本体２について説明すると、図２ないし図４に示すように、ダム本体２は、河川を堰き止める堤体５と、堤体５から越流する河川水を取水可能に設けられた第１集水部としての集水器６と、集水器６で取水された河川水を浄水処理部４に給水する第１集水路としての第１取水管７と、集水器６で取水した河川水の濁度を測定する、後述する第１濁度計２２（図５参照）に接続される第１検水管８と、ダム本体２の上流側の川底に設けられた濾過層９と、この濾過層９の下方に設けられ、濾過層９によって濾過された河川水から集水する集水管１０と、集水管１０で取水された河川水を第２集水部としての下部濾過集水器１１を介して浄水処理部４に給水する第２取水路としての第２取水管１２と、集水管１０と下部濾過集水器１１を接続する多分岐管１７と、集水管１０で取水した河川水の濁度を測定する、後述する第２濁度計２６（図５参照）に接続される第２検水管１３と、集水管１０内の水位を常時測定する水位計１４，１４と、第１取水管７及び第２取水管にそれぞれ接続される空気抜きのための空気抜き管１５と、で構成されている。
【００１８】
図３に示すように、堤体５の上端部略中央には、河川水が上流（背面側）から下流（正面側）に向けて堤体５を越流する越流部５ａが凹設されており、越流部５ａの前部には集水器６が設けられている。また、集水器６の上面の右部及び中央には、河川水を集水器６内に取水する取水口６ａが設けられており、この取水口６ａには集水器６内に落ち葉等の比較的大きな異物の混入を防ぐネット６ｂが張られている。
【００１９】
更に、図４に示すように、集水器６の上面は正面側に向って下方に傾斜して設けられており、この傾斜によって、集水器６上面の上方を流れる河川水の下部からのみ取水が可能となり、河川水の水面に浮遊している落ち葉等が集水器６内に混入することを防ぐ効果を得ている。そして、図３に示すように、集水器６の左端部からは、取水管部３に向けて第１取水管７及び第１検水管８が延設されている。尚、第１検水管８の基端部には、集水器６で取水された河川水の濁度を測定する第１濁度計２２が設けられている。
【００２０】
また、第１取水管７の途上には、集水器６で河川水を取水した際に混入した空気を第１取水管７内から排出する空気抜き管１５が上方に向けて設けられている。この空気抜き管１５によって第１取水管７内の空気が排出されることで、第１取水管７内の河川水はスムーズに取水管部３及び浄水処理部４に向って送水される。
【００２１】
図４に示すように、堤体５の上流側(背面側)には、川底としての濾過層９が形成されており、この濾過層９は、上部の砂層９ａと、下部の砂利層９ｂと、から構成されている。河川水の一部は、この濾過層９に水圧によって浸透し、濾過層９の下方に貯水される。また、濾過層９の下方に貯水される河川水は、濾過層９の通過時に泥等の細かい異物が濾過されることで、河川を流れているときよりも濁度が小さい状態で貯水される。
【００２２】
更に、濾過層９の下方には、内部が中空に形成された集水管１０が埋設されている。この集水管１０は、図２に示すように、濾過層９の下方に左右方向に複数が設けられている。そして、各集水管１０の表面には、集水管１０内部まで貫通する細孔１０ａが多数設けられていおり、これら細孔１０ａは濾過層９と同様に河川水を濾過する効果を有している。つまり、濾過層９と集水管１０の多数の細孔１０ａによって河川水を濾過する一連の濾過部１６が構成されている。
【００２３】
尚、図２に示すように、多分岐管１７は、集水管１０で取水された河川水を堤体５前部に設けられた第２集水部としての下部濾過集水器１１に送水する配管であり、後端部は各集水管１０の前端部と接続されている。また、多分岐管１７の前端部は、堤体５の下部に前後方向に貫通して設けられた穿設孔５ｂを介して下部濾過集水器１１の後端部に接続されている。
【００２４】
そして、図３に示すように、下部濾過集水器１１の左端部からは、取水管部３に向けて第２取水管１２及び第２検水管１３が延設されている。また、第２検水管１３の基端部には、下部濾過集水器１１で取水された河川水の濁度を測定する、第１濁度計２２と同一構成の第２濁度計２６が設けられている。
【００２５】
更に、第２取水管１２の途上には、第１取水管７と同一構成の空気抜き管１５が設けられており、この空気抜き管１５によって第２取水管１２内の空気が排出され、第２取水管１２内の河川水はスムーズに取水管部３及び浄水処理部４に向って送水される。
【００２６】
尚、図２に示すように、濾過層９下方に埋設された集水管１０のうち、左右端に配置された集水管１０，１０には、集水管１０，１０内での水位を測定する水位計１４，１４が設けられている。これら水位計１４，１４は後述する制御装置１８に接続されており、測定した集水管１０内の水位データを制御装置に送信することにより、濾過層９に貯水されている水量が確認できるとともに、濾過層９の目詰まり状態を検知することができる。
【００２７】
次に、取水管部３及び浄水処理部４について説明すると、図５に示すように、取水管部３は、ダム本体２から浄水処理部４に向けて延設される第１取水管７及び第２取水管１２と、浄水処理部４への給水を第１取水管７と第２取水管１２で切り換える制御部としての制御装置１８とから構成されている。
【００２８】
第１取水管７には、取水管部３内において制御装置１８から発せられる電気信号により開閉可能な駆動弁としての第１駆動弁１９ａが設けられており、この第１駆動弁１９ａの上流側（背面側）には、集水器６から送水されてきた河川水の流量を測定する第１流量計２０が設けられている。また、これら第１駆動弁１９ａと第１流量計２０の前後には、手動で開閉可能な第１手動バルブ２１ａ及び第２手動バルブ２１ｂが設けられている。
【００２９】
尚、本実施例における駆動弁は制御装置１８から発せられる電気信号により開閉可能な電動弁を用いているが、制御装置１８から発せられる信号により開閉可能な弁であれば、圧縮空気操作弁等を使用してもよい。
【００３０】
そして、第１取水管７には、第１駆動弁１９ａと、第１流量計２０と、第１手動バルブ２１ａと、第２手動バルブ２１ｂと、を迂回するように第１バイパス管７ａが並設されている。更に、第１バイパス管７ａには、第１駆動弁１９ａが閉止されていた場合に河川水を河川に排出する第１ドレイン管７ｂが、第１バイパス管７ａから分岐するように設けられている。この第１ドレイン管７ｂには、第１駆動弁１９ａと同一構成の第２駆動弁１９ｂが設けられている。
【００３１】
更に、第１取水管７の第１バイパス管７ａと分岐する箇所の上流側（背面側）には、第１取水管７内の濁度を測定する第３濁度計２８が設けられている。尚、第１バイパス管７ａには、第１ドレイン管７ｂと分岐した箇所よりも下流側（正面側）に第１手動バルブ２１ａ及び第２手動バルブ２１ｂと同一構成の第３手動バルブ２１ｃが設けられている。
【００３２】
また、第２取水管１２には、第１取水管と同様に、電気信号により開閉可能な駆動弁としての第３駆動弁２３ａが設けられており、この第３駆動弁２３ａの上流側（背面側）には、下部濾過集水器１１から送水されてきた河川水の流量を測定する第２流量計２４が設けられている。また、これら第３駆動弁２３ａと第２流量計２４の前後には、手動で開閉可能な第４手動バルブ２５ａ及び第５手動バルブ２５ｂが設けられている。
【００３３】
そして、第２取水管１２には、第３駆動弁２３ａと、第２流量計２４と、第４手動バルブ２５ａと、第５手動バルブ２５ｂと、を迂回するように第２バイパス管１２ａが並設されている。更に、第２バイパス管１２ａには、第３駆動弁２３ａが閉止されていた場合に河川水を河川に排出する第２ドレイン管１２ｂが、第２バイパス管１２ａから分岐するように設けられている。この第２ドレイン管１２ｂには、第３駆動弁２３ａと同一構成の第４駆動弁２３ｂが設けられている。
【００３４】
更に、第２取水管１２の第２バイパス管１２ａと分岐する箇所の上流側（背面側）には、第１取水管１２内の濁度を測定する第４濁度計２９が設けられている。尚、第２バイパス管１２ａには、第２ドレイン管１２ｂと分岐した箇所よりも下流側（正面側）に第４動手動バルブ２５ａ及び第５手動バルブ２５ｂと同一構成の第６手動バルブ２５ｃが設けられている。
【００３５】
これら第１〜第６手動バルブ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２５ａ，２５ｂ，２５ｃは、例えば、取水装置１の管理者が、第１駆動弁１９ａ及び第３駆動弁２３ａと、第１流量計２０及び第２流量計２４の点検保守作業や、第１駆動弁１９ａ及び第３駆動弁が故障した際等に、手動で第１取水管７と第２取水管１２を切り換える為に使用するバルブである。
【００３６】
通常時は、第１手動バルブ２１ａ及び第２手動バルブ２１ｂと、第４手動バルブ２５ａ及び第５手動バルブ２５ｂは開放されており、第３手動バルブ２１ｃ及び第６手動バルブ２５ｃは閉止されている。
【００３７】
これら第１濁度計２２及び第２濁度計２６は、河川水中に含まれる泥や砂等の微小な粒子によって濁った河川水の濁度を測定している。尚、本実施例では下流の浄水処理部４に浄化負荷が大きくかからないように、濁度が５０度以下を通常濁度とし、通常濁度の上限値である５０度を基準値（使用限界値まで設定可能）としている。しかし、この基準値は、浄水処理部４側の浄化能力によって設定される。
【００３８】
更に尚、第１濁度計２２及び第２濁度計２６は、第１検水管８及び第２検水管１３に送水した河川水の濁度を常時測定できる様になっており、特に図示しないが、濁度を測定した河川水は、第１検水管８及び第２検水管１３から河川に排水される。
【００３９】
尚、取水管部３は、例えば、取水装置１の管理を行う管理棟内に設けられており、前述したように管理者によって管理及び操作が可能であることが望ましい。
【００４０】
浄水処理部４は、図５に示すように、集水器６から第１取水管７を介して、または、下部濾過取水管１１から第２取水管１２を介して、給水される着水池４ａと、着水池４ａで給水された河川水に薬注や攪拌を行った後に微小な異物を沈殿させることで水中から異物を除去する沈殿池４ｂと、沈殿池４ｂにおける薬注によって濾過可能な大きさまで成長した異物を濾過膜によって濾過する濾過池４ｃと、濾過池４ｃで濾過された水を貯水し、各用途に応じて配水を行う配水池４ｄと、から構成されている。また、配水池４ｄには、配水池４ｄの貯水量を常時測定する配水地水位計２７が設けられている。
【００４１】
更に、図５及び図６に示すように、取水管部３内に設けられた制御装置１８は、浄水処理部４の配水池４ｄに設けられた配水地水位計２７と、集水管１０，１０に設けられた水位計１４，１４と、検水管８の基端部に設けられた第１濁度計２２と、検水管１３の基端部に設けられた第２濁度計２６と、第３濁度計２８及び第４濁度計２９と、第１流量計２０及び第２流量計２４と、第１〜第４駆動弁１９ａ，１９ｂ，２３ａ，２３ｂと、が接続され、配水地水位計２７と、第１濁度計２２及び第２濁度計２６と、第１流量計２０及び第２流量計２４からの入力に従って第１〜第４駆動弁１９ａ，１９ｂ，２３ａ，２３ｂの開閉制御を行う制御回路１８ａと、第１濁度計２２及び第２濁度計２６で測定された濁度に応じた第１〜第４駆動弁１９ａ，１９ｂ，２３ａ，２３ｂの開閉動作等が登録された記憶装置１８ｂと、から構成されている。
【００４２】
尚、詳しくは、記憶装置１８ｂには、図７及び図８に示すように、第１濁度計２２及び第２濁度計２６で測定された濁度に関連付けて制御回路１８ａが切り換える第１〜第４駆動弁１９ａ，１９ｂ，２３ａ，２３ｂの開閉パターンが対応付けられて登録されている濁度対応表と、各開閉パターンによって制御回路１８ａが開閉を行う第１〜第４駆動弁１９ａ，１９ｂ，２３ａ，２３ｂの開閉動作を登録した開閉パターンテーブルと、が記憶されている。
【００４３】
尚、制御装置１８は、電源ケーブル２８により外部電源に接続されており、この外部電源から供給された電力によって、制御装置１８が稼動するようになっている。
【００４４】
次に、本実施例における制御回路１８ａが実行する第１〜第４駆動弁１９ａ，１９ｂ，２３ａ，２３ｂの、駆動弁開閉処理を図７の濁度対応表と、図８の開閉パターンテーブル及び図９のフローチャートに基づいて説明する。
【００４５】
図９に示すように、駆動弁開閉処理では、先ずＳａ０１のステップにおいて、制御回路１８ａは、配水池４ｄに設けられた配水地水位計２７で測定された水位に基づいて、配水池４ｄの水位が基準水位未満か否かを判定する。この基準水位とは、本実施例では、配水池４ｄが満水となる水位等の、配水池４ｄの許容限界を指す水位であるが、取水装置１の使用環境等によって適宜設定してもよいことは勿論である。
【００４６】
そして、配水地水位計２７で測定された水位が基準水位未満であればＳａ０２のステップに進み、配水地水位計２７で測定された水位が基準水位以上であればＳａ１３のステップに進む。
【００４７】
Ｓａ０２のステップにおいて、制御回路１８ａは、第１検水管８に接続された第１濁度計２２及び第２検水管１３に接続された第２濁度計２６によって河川水の濁度を測定してＳａ０３のステップに進む。
【００４８】
Ｓａ０３のステップにおいて、制御回路１８ａは、記憶装置１８ｂに記憶された濁度対応表を参照し、Ｓａ０２のステップで測定された濁度に基づいて、選択された開閉パターンは、開閉パターンＡか否かを判定する。選択された開閉パターンが開閉パターンＡであればＳａ０４のステップに進み、選択された開閉パターンが開閉パターンＡでなければＳａ０７に進む。
【００４９】
尚、開閉パターンＡは、第１濁度計２２で測定された濁度が０度以上５０度未満且つ第２濁度計２６で測定された濁度が０度以上２５度未満である場合に選択される開閉パターンである。
【００５０】
Ｓａ０４のステップにおいて、制御回路１８ａは、現在選択されている開閉パターンが、開閉パターンＢ若しくは開閉パターンＤか否かを判定する。現在選択されている開閉パターンが、開閉パターンＢ若しくは開閉パターンＤであればＳａ０６のステップに進み、現在選択されている開閉パターンが、開閉パターンＢ若しくは開閉パターンＤでなければＳａ０５のステップに進む。
【００５１】
ここで、開閉パターンＢは、第１濁度計２２で測定された濁度が度以上５０度未満且つ第２濁度計２６で測定された濁度が２５度以上である場合に選択される開閉パターンである。
【００５２】
また、開閉パターンＤは、第１濁度計２２で測定された濁度が５０度以上且つ第２濁度計２６で測定された濁度が５０度以上である場合に選択される開閉パターンであり、開閉パターンＢと開閉パターンＤはどちらも第３駆動弁２３ａを閉止している。
【００５３】
Ｓａ０５のステップにおいて、制御回路１８ａは、図８に示す開閉パターンテーブルを参照して、現在の開閉パターンから開閉パターンＡに切り換える開閉パターンＡ切換処理を行う。具体的には、第３濁度計２８で測定された濁度が、第１濁度計２２で測定された濁度以下となってから、第１駆動弁１９ａ及び第３駆動弁２３ａを開放し、第２駆動弁１９ｂ及び第４駆動弁２３ｂを閉止して駆動弁開閉処理を終了する。
【００５４】
このようにすることで、第１濁度計２２で測定された濁度よりも第１取水管７内の河川水が高濁度であった場合でも、第１取水管７内の濁度が大である河川水が排水されるまで開閉パターンが開閉パターンＡに切り換えられないので、着水池４ａに高濁度の河川水が給水されることを防ぐことができる。
【００５５】
尚、本実施例では第１及び第２濁度計２２，２６で測定される濁度を、５０度を基準値として開閉パターンを変更しているが、この基準値は河川の水質や集水管１０の規模、等の要素によって適宜任意の値を取ることが可能である。特に、第２濁度計２６は濾過部１６で一度濾過された河川水の濁度を測定するので、第２濁度計２６での基準値を第１濁度計２２での基準値よりも小さく設定してもよい。
【００５６】
更に尚、このとき、着水池４ａには集水器６から第１取水管７を介して給水が開始されるとともに、集水管１０から第２取水管１２を介して給水が開始されるので、大量の河川水を取水することができる。
【００５７】
また、Ｓａ０４のステップにおいて、制御回路１８ａは、現在選択されている開閉パターンが、開閉パターンＢ若しくは開閉パターンＤか否かを判定し、現在選択されている開閉パターンが、開閉パターンＢ若しくは開閉パターンＤであればＳａ０６のステップに進む。
【００５８】
Ｓａ０６のステップにおいて、制御回路１８ａは、第２取水管１２内の河川水を排水する、排水処理を行う。具体的には、現在の開閉パターンが開閉パターンＢ若しくは開閉パターンＤである状態で、制御回路１８ａが第４駆動弁２３ｂを所定時間開放することで、第２取水管１２内の河川水を第２ドレイン管１２ｂから排水する。このとき、第４濁度計２９で測定される濁度が、第２濁度計２６で測定される濁度以下となるまで排水を続ける。
【００５９】
このようにすることで、第２取水管１２内に高濁度の河川水を全て河川に排水することができるので、この排水処理の後に第３駆動弁２３ａを開放しても、着水池４ａに高濁度の河川水が給水されることを防ぐことができる。
【００６０】
この排水処理は、開閉パターンＢ若しくは開閉パターンＤで第３駆動弁２３ａが閉止されたことにより第２取水管１２内に留まっている濁度が５０度以上の高濁度の河川水を着水池４ａに給水しないための処理であり、第４駆動弁２３ｂを所定時間開放することによって高濁度の河川水を第２ドレイン管１２ｂから全て河川に排出する。尚、本実施例では第４駆動弁２３ｂを開放する所定時間を１分前後とするが、第４駆動弁２３ｂを開放する所定時間は第２取水管１２の全長により適宜変更することが望ましい。
【００６１】
また、制御回路１８ａは、Ｓａ０６のステップにおいて排水処理が終了したらＳａ０５のステップに進み、開閉パターンＡ切換処理を行った後に駆動弁開閉処理を終了する。
【００６２】
Ｓａ０３のステップにおいて、制御回路１８ａは、記憶装置１８ｂに記憶された濁度対応表を参照し、Ｓａ０２のステップで測定された濁度に基づいて、選択された開閉パターンは、開閉パターンＡか否かを判定し、選択された開閉パターンが開閉パターンＡでなければＳａ０７に進む。
【００６３】
Ｓａ０７のステップにおいて、制御回路１８ａは、記憶装置１８ｂに記憶された濁度対応表を参照し、Ｓａ０２のステップで測定された濁度に基づいて、選択された開閉パターンは、開閉パターンＢか否かを判定する。選択された開閉パターンが開閉パターンＢであればＳａ０８のステップに進み、選択された開閉パターンが開閉パターンＢでなければＳａ０９に進む。
【００６４】
Ｓａ０８のステップにおいて、制御回路１８ａは、図８に示す開閉パターンテーブルを参照して、現在の開閉パターンから開閉パターンＢに切り換える開閉パターンＢ切換処理を行う。具体的には、第３濁度計２８で測定された濁度が、第１濁度計２２で測定された濁度以下となってから、第１駆動弁１９を開放し、第２〜４駆動弁１９ｂ，２３ａ，２３ｂを閉止して駆動弁開閉処理を終了する。このようにすることで、Ｓａ０５のステップと同じく、第１取水管７内の濁度が大である河川水が排水されるまで開閉パターンが開閉パターンＣに切り換えられないので、着水池４ａに高濁度の河川水が給水されることを防ぐことができる。
【００６５】
このとき、着水池４ａには集水器６から第１取水管７を介して給水が開始される。また、集水管１０から第２取水管１２を介して着水池４ａに行う給水が停止されるので、第２取水管１２の管内では河川水の流れが停止する。このため、濾過層９下方には、濾過層９を通過した河川水が貯水される。また、この貯水量は、水位計１４によって確認することができる。
【００６６】
尚、Ｓａ０８のステップにおいて、開閉パターンＢが選択されることにより第３駆動弁２３ａが閉止されるので、集水管１０から第２取水管１２を介して着水池４ａに行う給水が停止されるが、これは濾過層９の濾過機能を長持ちさせるための措置である。
【００６７】
Ｓａ０７のステップにおいて、制御回路１８ａは、記憶装置１８ｂに記憶された濁度対応表を参照し、Ｓａ０２のステップで測定された濁度に基づいて、選択された開閉パターンは、開閉パターンＢか否かを判定し、選択された開閉パターンが開閉パターンＢでなければＳａ０９に進む。
【００６８】
Ｓａ０９のステップにおいて、制御回路１８ａは、記憶装置１８ｂに記憶された濁度対応表を参照し、Ｓａ０２のステップで測定された濁度に基づいて、選択された開閉パターンは、開閉パターンＣか否かを判定する。選択された開閉パターンが開閉パターンＣであればＳａ０１０のステップに進み、選択された開閉パターンが開閉パターンＣでなければＳａ１４に進む。
【００６９】
Ｓａ０１０のステップにおいて、制御回路１８ａは、Ｓａ０４のステップと同様に、現在選択されている開閉パターンが、開閉パターンＢ若しくは開閉パターンＤか否かを判定する。現在選択されている開閉パターンが、開閉パターンＢ若しくは開閉パターンＤであればＳａ１２のステップに進み、現在選択されている開閉パターンが、開閉パターンＢ若しくは開閉パターンＤでなければＳａ１１のステップに進む。
【００７０】
Ｓａ１１のステップにおいて、制御回路１８ａは、図８に示す開閉パターンテーブルを参照して、現在の開閉パターンから開閉パターンＣに切り換える開閉パターンＣ切換処理を行う。具体的には、第２駆動弁１９ｂ及び第３駆動弁２３ａを開放し、第１駆動弁１９ａ及び第４駆動弁２３ｂを閉止して駆動弁開閉処理を終了する。
【００７１】
ここで、開閉パターンＣは、第１濁度計２２で測定された濁度が５０度以上且つ、第２濁度計２６で測定された濁度が０度以上５０度未満である場合に選択される開閉パターンである。
【００７２】
このとき、集水器６から第１取水管７を介して着水池４ａに行う給水が停止され、第１取水管７内の河川水は第１ドレイン管７ｂから河川に排水される。また、集水管１０から第２取水管１２を介して着水池４ａに行う給水が開始されるので、着水池４ａには、濁度が０度以上５０度未満である、通常濁度の河川水が給水される。
【００７３】
また、Ｓａ１０のステップにおいて、制御回路１８ａは、現在選択されている開閉パターンが、開閉パターンＢ若しくは開閉パターンＤか否かを判定し、現在選択されている開閉パターンが、開閉パターンＢ若しくは開閉パターンＤであればＳａ１２のステップに進む。
【００７４】
Ｓａ１２のステップにおいて、制御回路１８ａは、Ｓａ０６のステップと同様に、第２取水管１２内の河川水を排水する、排水処理を行う。そして、Ｓａ１２のステップにおいて排水処理が終了したらＳａ１１のステップに進み、開閉パターンＣ切換処理を行った後に駆動弁開閉処理を終了する。
【００７５】
Ｓａ０９のステップにおいて、制御回路１８ａは、記憶装置１８ｂに記憶された濁度対応表を参照し、Ｓａ０２のステップで測定された濁度に基づいて、選択された開閉パターンは、開閉パターンＣか否かを判定し、選択された開閉パターンが開閉パターンＣでなければＳａ１４に進む。
【００７６】
Ｓａ１４のステップにおいて、制御回路１８ａは、図８に示す開閉パターンテーブルを参照して、現在の開閉パターンから開閉パターンＤに切り換える開閉パターンＤ切換処理を行う。具体的には、第２駆動弁１９ｂを開放し、第１駆動弁１９ａ及び第３〜第４駆動弁２３ａ，２３ｂを閉止して駆動弁開閉処理を終了する。
【００７７】
このとき、集水器６から第１取水管７を介して着水池４ａに行う給水が停止され、第１取水管７内の河川水は第１ドレイン管７ｂから河川に排水される。また、集水管１０から第２取水管１２を介して着水池４ａに行う給水が停止されるので、濾過層９下方には、濾過層９を通過した河川水が貯水される。つまり、開閉パターンＤに切り換えられることで、着水池４ａへの給水は完全に停止されるので、着水池４ａへの高濁度の河川水の給水を防ぐことができる。
【００７８】
更に、大雨の場合は第１濁度計２２で測定された濁度が基準値である５０度を大幅に超える。この状態では、開閉パターンが開閉パターンＤに切り換えられることで第１駆動弁１９ａ及び第３〜第４駆動弁２３ａ，２３ｂを閉止し、第２駆動弁１９ｂを開放することで、細かい砂や小さなゴミ等を常時排除し、集水器６にゴミが溜まることを防止する。
【００７９】
また、第３及び第４駆動弁２３ａ，２３ｂが閉止されることにより、濾過部１６での河川水の濾過が停止する。このとき、水位計１４で測定される水位が上昇するとともに、一度濾過層９で濾過された河川水が、河川水を濾過した際に砂層９ａ内に残留した異物とともに噴出する。そして、これら異物は大雨に伴う河川の水流によって下流に流される。つまり、濾過層９には逆洗作用が働くので、濾過層９の濾過能力をメンテナンスによらず回復させることができる。
【００８０】
尚、この逆洗作用は、大雨の場合に限らず、開閉パターンが開閉パターンＤに切り換えられることで発生させることができる。
【００８１】
また、Ｓａ０１のステップにおいて、制御回路１８ａは、配水池４ｄに設けられた配水地水位計２７で測定された水位に基づいて、配水池４ｄの水位が基準水位未満か否かを判定し、配水地水位計２７で測定された水位が基準水位以上であればＳａ１３のステップに進む。
【００８２】
Ｓａ１３のステップにおいて、制御回路１８ａは、第１流量計２０及び第２流量計２４で測定された単位時間当たりの河川水の流量に基づいて、第１流量計２０または第２流量計２４で測定された流量が基準量未満か否かを判定する。この基準量は、配水池４ｄから工業用水や飲料水として配水される水量と同量であることが望ましい。つまり、本実施例の基準量とは、配水池４ｄが満水であっても給水可能な限界水量を示している。尚、この基準量は、取水装置１の使用環境によって適宜設定してもよいことは勿論である。
【００８３】
そして、第１流量計２０及び第２流量計２４で測定された流量が基準量未満であればＳａ０２のステップに進み、第１流量計２０または第２流量計２４で測定された流量が基準量より多ければＳａ１４のステップに進む。
【００８４】
Ｓａ１４のステップにおいて、制御回路１８ａは、図８に示す開閉パターンテーブルを参照して、現在の開閉パターンから開閉パターンＤに切り換える開閉パターンＤ切換処理を行い、駆動弁開閉処理を終了する。
【００８５】
このとき、配水池４ｄには、第１取水管７と第２取水管１２のどちらからも給水が行われないので、配水池４ｄの水位は基準水位から上昇することがない。また、上述したように着水池４ａに低濁度の河川水を給水することができるので、濾過池４ｃ内で異物を濾過するフィルターカートリッジにかかる負担が軽減し、結果としてフィルターカートリッジの洗浄や交換コストを抑えることができる。
【００８６】
以上、ダム本体２の設置された場所における取水する水の濁度が大雨等で変化しても、制御回路１８ａが、取水する水の濁度に応じて集水器６と下部濾過集水器１１のどちらで取水するかを選択することで、濁度の小さな水を常時安定して浄水処理部４に給水することができる。
【００８７】
また、制御回路１８ａは、集水管１０から浄水処理部４に給水しているときに、第２濁度計２６で測定された水の濁度が基準値を超えると、第２取水管１２の第３駆動弁２３ａを閉止することで、第２濁度計２６により集水管１０からの濁度を監視できるので、基準値以下の濁度の水を集水管１０から浄水処理部４に給水することができる上に、浄水処理部４にかかる負荷を減少させることができる。
【００８８】
また、濾過部１６は、上部の砂層９ａと、下部の砂利層９ｂと、から構成される濾過層９と、集水管１０に設けられた多数の細孔１０ａによって構成されていることで、濾過層９の砂層９ａと砂利層９ｂ、そして集水管１０の細孔１０ａの３段階で河川水を濾過することができるので、第２取水管１２に濁度の低い水を給水できる。
【００８９】
また、集水管１０には、濾過層９で濾過された水の水位を測定する水位計１４，１４が設けられているので、第２取水管１２から浄水処理部４への給水可能量を確認することができるとともに、濾過層９の濾過状況を確認できる。
【実施例２】
【００９０】
次に、実施例２に係る取水システム及び取水装置について実施例１と同一図面である図５を参照して説明する。
【００９１】
本実施例では、集水器６で取水された河川水の濁度を第１濁度計２２のみで測定し、この測定した濁度に応じて、制御回路１８ａは、着水池４ａへの給水を第１取水管７と第２取水管１２で切り換える。
【００９２】
先ず、図５に示すように、制御回路１８ａは、第１検水管８に接続された第１濁度計２２で測定された河川水の濁度が通常濁度である０度以上５０度以下か否かを判定する。第１濁度計２２で測定された河川水の濁度が０度以上５０度以下であれば、制御回路１８ａは第１駆動弁１９ａを開放し、第２駆動弁１９ｂを閉止した後に、第３駆動弁２３ａ及び第４駆動弁２３ｂを閉止することで、集水器６から第１取水管７を介して着水池４ａに給水を開始する。
【００９３】
また、第１濁度計２２で測定された河川水の濁度が５０より大きければ、制御回路１８ａは、第１駆動弁１９ａを閉止し、第２駆動弁１９ｂを開放した後に、第３駆動弁２３ａを開放し、第４駆動弁２３ｂを閉止することで、集水管１０から第２取水管１２を介して着水池４ａに給水を開始する。
【００９４】
更に、制御回路１８ａは、第１濁度計２２で測定された河川水の濁度が、基準値である５０度から更に所定量である、例えば５０度大きくなった、限界値としての１００度以上か否かを判定する。第１濁度計２２で測定された河川水の濁度が１００度よりも大きければ、制御回路１８ａは、第３駆動弁２３ａ及び第４駆動弁２３ｂを閉止することで、着水池４ａへの給水を停止する。
【００９５】
このようにすることで、第２濁度計２６を用いなくとも濾過層９を介した河川水を着水池４ａに給水することができる。尚、上述した所定量をどの程度の値にするかは、濾過層９の濾過能力によって設定され、長期使用により濾過能力が低下したときは、限界値を下げるようにする。
【００９６】
更に尚、本実施例では実施例１と同一の図面である図５を参照して説明したが、制御回路１８ａは、各駆動弁１９ａ，１９ｂ，２３ａ，２３ｂの開閉を第１濁度計２２で測定された濁度のみで制御するので、第２濁度計２６及び第２検水管１３を設けなくともよいのは勿論である。
【００９７】
以上、第１取水管７の濁度が基準値を超えた場合であっても濁度の低い第２取水管１２から浄水処理部４へ給水できるので、常時安定した取水を行うことができる。また、浄水処理部４に給水される水を処理する際には、１つの取水管から浄水処理部４へ給水する従来のシステムで必要とした高度な浄化処理能力を有する設備を設ける必要が無く、浄水処理部４のメンテナンスコストも抑えることができる。
【００９８】
また、第１濁度計２２で測定される濁度が基準値よりも所定量大となる限界値を超えたら、高濁度の河川水が濾過層９を通過して下部濾過集水器１１から第２取水管１２に取水されたと判断して、浄水処理部４へ給水しないようにすることができる。
【００９９】
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
【０１００】
例えば、前記実施例では、堤体５の上流側の川底に、上部の砂層９ａと、下部の砂利層９ｂと、からなる濾過層９と、この濾過層９の下方に埋設された集水管１０の多数の細孔１０ａによって河川水を濾過する一連の濾過部１６が構成されたが、濾過層９を複数の浄水用のフィルターを積層させることで構成し、集水管１０で取水される河川水を更に小濁度としてもよい。
【０１０１】
また、前記実施例では、集水管１０内の水位を常時測定する水位計１４，１４を設け、第２取水管１２から浄水処理部４への給水可能量を確認したが、第３駆動弁が制御回路１８によって開放されているときに第２流量計２４で測定される第２取水管１２の流量と水位計１４，１４で測定される集水管１０内の水位を比較することにより、濾過部１６の目詰まりや、濾過部１６の清掃時期を判断できるようにしてもよい。
【０１０２】
また、基準値は、浄水処理部４の処理負荷との関係で設定されるものであり、処理負荷を下げれば基準値を低くし、処理負荷を高めれば基準値を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の実施例１における取水装置の全体像を示す概略図である。
【図２】ダム本体を示す平面図である。
【図３】ダム本体を示す正面図である。
【図４】ダム本体を示す縦断側面図である。
【図５】取水管部と浄水処理部を示す概念図である。
【図６】取水システムの構成を示すブロック図である。
【図７】第１濁度計と第２濁度計の濁度の組合せによる濁度対応表である。
【図８】開閉パターン毎の各駆動弁の開閉を示す開閉パターンテーブルである。
【図９】制御回路で行われる駆動弁開閉処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０４】
１ 取水装置
２ ダム本体（ダム）
３ 取水管部
４ 浄水処理部
５ 堤体
５ａ 越流部
６ 集水器（第１集水部）
７ 第１取水管（第１取水路）
９ 濾過層
９ａ 砂層
９ｂ 砂利層
１０ 集水管
１０ａ 細孔
１１ 下部濾過集水器（第２集水部）
１２ 第２取水管（第２取水路）
１４ 水位計
１６ 濾過部
１８ 制御装置（制御部）
１８ａ 制御回路
１９ａ 第１駆動弁
１９ｂ 第２駆動弁
２０ 第１流量計
２２ 第１濁度計
２３ａ 第３駆動弁
２３ｂ 第４駆動弁
２４ 第２流量計
２６ 第２濁度計
２７ 配水池水位計
２８ 第３濁度計
２９ 第４濁度計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
河川に設けられたダムにおいて、河川水が該ダムを越流する越流部に設けられた第１集水部と、前記ダムの上流側底部に設けられた、濾過層より前記河川水を集水する第２集水部と、前記第１集水部と前記第２集水部からそれぞれ第１及び第２の独立した取水路を介して給水した水を処理する浄水処理部と、を備え、
前記第１取水路の濁度が基準値内では、前記第１取水路から前記浄水処理部へ給水し、前記第１取水路の濁度が基準値を超えたら、前記第２取水路から前記浄水処理部へ給水するように切り換えることを特徴とする取水システム。
【請求項２】
前記取水システムは、前記濁度が基準値よりも所定量大となる限界値を超えたら第２取水路を閉止することを特徴とする請求項１に記載の取水システム。
【請求項３】
河川に設けられたダムにおいて、該ダムの越流部に設けられた集水器と、前記ダムの上流側の砂利を含む濾過部を介して前記河川水を濾過可能な集水管と、前記集水器と該集水管で集水された水を処理する浄水処理部と、前記集水器と前記集水管を該浄水処理部にそれぞれ接続する第１及び第２取水管と、該各取水管に設けた駆動弁と、前記集水器で集水した前記河川水の濁度を測定する第１濁度計と、該濁度計で測定する濁度に応じて前記駆動弁を制御する制御部と、を備えた取水装置であって、
前記制御部は、前記集水器で集水した水の濁度が基準値を超えると、前記集水器に接続されている前記第１取水管の前記駆動弁を閉止し、且つ、前記集水管に接続されている前記第２取水管の前記駆動弁を開放し、水の濁度が基準値を下回ったら、前記集水管に接続されている前記第２取水管の前記駆動弁を閉止し、且つ、前記集水器に接続されている前記第１取水管の前記駆動弁を開放することを特徴とする取水装置。
【請求項４】
前記取水装置には、前記集水管で集水された水の濁度を測定する第２濁度計が設けられており、前記制御部は、前記集水管から前記浄水処理部に給水しているときに、前記第２濁度計で測定された水の濁度が前記基準値を超えると、前記第２取水管の前記駆動弁を閉止することを特徴とする請求項３に記載の取水装置。
【請求項５】
前記濾過部は、上部の砂層と、下部の砂利層と、から構成される濾過層と、前記集水管に設けられた多数の細孔によって構成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の取水装置。
【請求項６】
前記集水管には、前記濾過層で濾過された水の水位を測定する水位計が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の取水装置。
【請求項１】
河川に設けられたダムにおいて、河川水が該ダムを越流する越流部に設けられた第１集水部と、前記ダムの上流側底部に設けられた、濾過層より前記河川水を集水する第２集水部と、前記第１集水部と前記第２集水部からそれぞれ第１及び第２の独立した取水路を介して給水した水を処理する浄水処理部と、を備え、
前記第１取水路の濁度が基準値内では、前記第１取水路から前記浄水処理部へ給水し、前記第１取水路の濁度が基準値を超えたら、前記第２取水路から前記浄水処理部へ給水するように切り換えることを特徴とする取水システム。
【請求項２】
前記取水システムは、前記濁度が基準値よりも所定量大となる限界値を超えたら第２取水路を閉止することを特徴とする請求項１に記載の取水システム。
【請求項３】
河川に設けられたダムにおいて、該ダムの越流部に設けられた集水器と、前記ダムの上流側の砂利を含む濾過部を介して前記河川水を濾過可能な集水管と、前記集水器と該集水管で集水された水を処理する浄水処理部と、前記集水器と前記集水管を該浄水処理部にそれぞれ接続する第１及び第２取水管と、該各取水管に設けた駆動弁と、前記集水器で集水した前記河川水の濁度を測定する第１濁度計と、該濁度計で測定する濁度に応じて前記駆動弁を制御する制御部と、を備えた取水装置であって、
前記制御部は、前記集水器で集水した水の濁度が基準値を超えると、前記集水器に接続されている前記第１取水管の前記駆動弁を閉止し、且つ、前記集水管に接続されている前記第２取水管の前記駆動弁を開放し、水の濁度が基準値を下回ったら、前記集水管に接続されている前記第２取水管の前記駆動弁を閉止し、且つ、前記集水器に接続されている前記第１取水管の前記駆動弁を開放することを特徴とする取水装置。
【請求項４】
前記取水装置には、前記集水管で集水された水の濁度を測定する第２濁度計が設けられており、前記制御部は、前記集水管から前記浄水処理部に給水しているときに、前記第２濁度計で測定された水の濁度が前記基準値を超えると、前記第２取水管の前記駆動弁を閉止することを特徴とする請求項３に記載の取水装置。
【請求項５】
前記濾過部は、上部の砂層と、下部の砂利層と、から構成される濾過層と、前記集水管に設けられた多数の細孔によって構成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の取水装置。
【請求項６】
前記集水管には、前記濾過層で濾過された水の水位を測定する水位計が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の取水装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１７４２１５（Ｐ２００９−１７４２１５Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５００３（Ｐ２００８−１５００３）
【出願日】平成２０年１月２５日（２００８．１．２５）
【出願人】（５９５０７７０１６）山大機電株式会社 (7)
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２５日（２００８．１．２５）
【出願人】（５９５０７７０１６）山大機電株式会社 (7)
[ Back to top ]