(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯水池の堆砂域における水中堆積物の堆積を防止するために前記堆砂域の上流部において水の流れに正対するように水底から水面近傍まで延びて設置されかつコンクリート構造物からなる衝立体を水の流れを阻害しないように複数設置し、前記衝立体の底部近傍に水中堆積物を堆積させることを特徴とする堆積防止構造物。
【請求項２】
前記衝立体の底部近傍に堆積した水中堆積物を排出するための排出手段を設置可能である請求項１に記載の堆積防止構造物。
【請求項３】
請求項１または２に記載の堆積防止構造物と、
前記堆積防止構造物の衝立体の底部近傍に堆積した水中堆積物を排出するための排出手段と、を備えることを特徴とする堆積防止システム。
【請求項４】
請求項１または２に記載の堆積防止構造物を用い、前記衝立体の底部近傍に堆積した水中堆積物を排出することを特徴とする堆積防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯水池において砂等の堆積物の堆積を防止するための堆積防止構造物及び堆積防止システム・方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダムにおいて貯水池の堆砂が進行すると有効貯水量が減少してしまう。このため、有効貯水量を確保し安定した利水ダム・多目的ダム等としての必要な機能を発揮させるために貯水池の堆砂を排除する必要がある。このようなダム排砂装置として水圧吸引式の管による排砂装置が開発されている。また、固定式の水圧吸引式の排砂装置の場合、装置の設置位置に土砂を集積し吸引排砂する必要がある。
【０００３】
特許文献１は、搬送パイプの外面に軸方向に沿って吸入口が適宜間隔ごとに開口され、吸入口を開閉する開閉装置が各吸入口に設置された構成とすることで、水中堆積物を広範囲で効率的に搬送しかつ大規模な貯留施設で使用できるようにした水中堆積物の吸引搬送装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のような従来の排砂装置によれば、水圧吸引式の排砂管上に効率的に土砂を集積する必要がある。また、特許文献１のような固定式の水圧吸引式の排砂装置の場合、排砂管上に土砂が集積されている必要があるが、集積場所を制御する機構とはなっていない。
【０００６】
また、排砂装置が水中に露出した状態の場合、流れによって装置に流体力が作用し、安定性・安全性に問題を生ずることがある。また、水圧吸引式の排砂装置は吸引範囲が限定されるため設置個所が少ないと大量の土砂を排出することができない。
【０００７】
本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、ダム等の貯水池の堆砂域の上流部において砂等の水中堆積物を効率的に集積し、集積された堆積物を排出することで効果的に貯水池の堆砂域における水中堆積物の堆積を防止可能な堆積防止構造物及び堆積防止システム・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】
【０００８】
上記目的を達成するための堆積防止構造物は、貯水池の堆砂域における水中堆積物の堆積を防止するために前記堆砂域の上流部において水の流れに正対するように水底から水面近傍まで延びて設置されかつコンクリート構造物からなる衝立体を水の流れを阻害しないように複数設置し、前記衝立体の底部近傍に水中堆積物を堆積させることを特徴とする堆積防止構造物。
構成されることを特徴とする。
【０００９】
この堆積防止構造物によれば、水底から水面近傍まで延び水の流れに正対しかつ水の流れを阻害しないように配置された複数の衝立体に水の流れが当たることで、衝立体の端部から渦が発生し、この渦によって底肩付近ではエクマン収束が起こり砂等の堆積物が堆積する。また、衝立体の背後では流れがよどみ静穏域が造成されることで浮遊していた砂等の堆積物の沈降を促進させる。このようにして、貯水池の堆砂域の上流部において砂等の堆積物を効率的に集積し、集積された堆積物を排出することで貯水池の堆砂域における水中堆積物の堆積を効果的に防止できる。
【００１０】
上記堆積防止構造物において前記衝立体は水の流れを阻害しないように複数設置されるが、各衝立体の水の流れに対して直交する横方向における衝立体間の距離は、衝立体の幅Ｄ（水の流れ方向に対する）の１〜３倍以上が好ましく、各衝立体の水の流れに対して平行な縦方向における衝立体間の距離は、衝立体の幅Ｄ（水の流れ方向に対する）の５〜１０倍以上が好ましい。
【００１１】
なお、前記衝立体は水の流れを阻害しないような形状を有することが好ましい。衝立体は平板から構成できるが、水の流れを阻害しないように水を導きガイドするガイド機能を備えていてもよい。
【００１２】
また、前記衝立体の底部近傍に堆積した水中堆積物を排出するための排出手段を設置可能であることで、排出手段により衝立体の底部近傍に堆積した水中堆積物を排出することができる。
【００１３】
上記目的を達成するための堆積防止システムは、上述の堆積防止構造物と、前記堆積防止構造物の衝立体の底部近傍に堆積した水中堆積物を排出するための排出手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
この堆積防止システムによれば、堆積防止構造物により衝立体の底部近傍に堆積物を集積するとともに、その集積した堆積物を排出手段により排出することができる。このようにして、貯水池の堆砂域の上流部において砂等の堆積物を効率的に集積し、集積された堆積物を排出することで貯水池の堆砂域における水中堆積物の堆積を効果的に防止できる。
【００１５】
上記目的を達成するための堆積防止方法は、上述の堆積防止構造物を用い、前記衝立体の底部近傍に堆積した水中堆積物を排出することを特徴とする。
【００１６】
この堆積防止方法によれば、堆積防止構造物により衝立体の底部近傍に堆積物を集積するとともに、その集積した堆積物を排出できる。このようにして、貯水池の堆砂域の上流部において砂等の堆積物を効率的に集積し、集積された堆積物を排出することで貯水池の堆砂域における水中堆積物の堆積を効果的に防止できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の堆積防止構造物及び堆積防止システム・方法によれば、ダム等の貯水池の堆砂域の上流部において砂等の水中堆積物を効率的に集積し、集積された堆積物を排出することで貯水池の堆砂域における水中堆積物の堆積を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態による、ダムの貯水池に設置した堆積防止構造物を概略的に示す図である。
【図２】図１の堆積防止構造物の衝立体を示すとともに衝立体の底部近傍に土砂が堆積することを説明するための斜視図である。
【図３】図１，図２の衝立体に配置した堆積物の排出手段を示す斜視図である。
【図４】図３のように衝立体の底部近傍に堆積した堆積物を排出したときに生じる溝を説明するための斜視図である。
【図５】図２〜図４の衝立体１１の別の構成例（ａ）〜（ｄ）を示す斜視図である。
【図６】図１の堆積防止構造物を構成するために図２〜図４の衝立体を複数配置した平面配置例（ａ）〜（ｃ）を示す平面図である。
【図７】図６の平面配置において衝立体間の好ましい横方向距離及び縦方向距離を説明するための平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。図１は本実施形態による、ダムの貯水池に設置した堆積防止構造物を概略的に示す図である。図２は図１の堆積防止構造物の衝立体を示すとともに衝立体の底部近傍に土砂が堆積することを説明するための斜視図である。図３は図１，図２の衝立体に配置した堆積物の排出手段を示す斜視図である。図４は図３のように衝立体の底部近傍に堆積した堆積物を排出したときに生じる溝を説明するための斜視図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態による堆積防止構造物１０はダム１の貯水池２の堆砂域３の上流部に設置した衝立体１１から構成される。図１，図２のように、衝立体１１は、水底Ｇから直立するように設置され、上端が水面Ｓから現れている。衝立体１１は、水の流れに対し所定幅を有し、上流から流れてくる水の流れ方向Ａに対し正対しかつ水の流れを阻害しない。衝立体１１は、例えばコンクリート構造物から１枚の板状にして設置でき、水の流れに対して安定するように構築される。
【００２１】
図２を参照して堆積防止構造物１０の衝立体１１の作用を説明する。図２のように、衝立体１１は水の流れ方向Ａに対し正対するため、衝立体１１に方向Ａから流れる水が当たることにより、その端部１１ａで水の流れが方向Ｂのように回り込むことで端部１１ａから方向Ｃのように渦巻く渦が発生する。この渦によって底肩付近ではエクマン収束が起こり水の流れが収束するため、砂等の堆積物Ｈが衝立体１１の底部近傍に堆積する。さらに、衝立板１１の背面１１ｂでは衝立板１１によって流れがよどみ静穏域が造成され浮遊していた砂等の沈降を促進させる。
【００２２】
上述のようにして、堆積防止構造物１０を構成する衝立体１１を水の流れ方向Ａに対し正対するように設置することで、貯水池２の堆砂域３の上流部において砂等の水中堆積物を衝立体１１の底部近傍に効率的に集積することができる。
【００２３】
図３を参照して本実施形態による堆積防止システムについて説明する。図３のように、堆積防止システム２０は、図１，図２の衝立体１１から構成される堆積防止構造物１０と、衝立板１１の背面１１ｂ側の底部に設置される複数の吸入口のある吸入部２１と、衝立板１１の背面１１ｂ側で吸入部２１から略鉛直方向に延びてから折れ曲がって陸上側に延びるパイプ２２と、バルブ２３を介してパイプ２２に接続する吸引ポンプ２４と、を備える。また、衝立板１１の背面１１ｂ側にパイプ２２等を支持するために例えば半リング状のパイプ支持部２５を設けることが好ましい。
【００２４】
図３の堆積防止システム２０によれば、吸引ポンプ２４を作動させることで、パイプ２２を通して吸入部２１の吸入口から、衝立体１１の底部近傍に集積された砂等の堆積物Ｈを吸引し、陸上側に排出することができる。
【００２５】
以上のようにして、ダム１の貯水池２の堆砂域３の上流部において衝立体１１から構成される堆積防止構造物１０を設置することで衝立体１１の背面１１ｂの底部に砂等の堆積物Ｈを効率的に集積できるとともに、吸引ポンプ２４を作動することで、衝立体１１の背面１１ｂの底部に設置した吸入部２１から堆積物Ｈを吸引し陸上側に排出できる。これにより、貯水池の堆砂域３における水中堆積物の堆積を効果的に防止することができる。
【００２６】
また、図４のように衝立体１１の背面１１ｂの底部近傍に堆積した堆積物Ｈを吸引することに溝Ｉが生じるが、この溝Ｉのくぼみが沈砂池の役割を果たすことで堆積物の堆積がさらに促進され、このため、効率的に土砂が集積されることにより堆積防止システム２０による水中堆積物の排出効率を高めることができる。
【００２７】
また、衝立体１１の背面１１ｂに静穏域が確保されることから、背面１１ｂに敷設される堆積防止システム２０の吸入部２１やパイプ２２に作用する流体力を軽減することができる。このため、衝立体１１により洪水時などにおける堆積防止システム２０の安定性・安全性を高めることができる。
【００２８】
図５は図２〜図４の衝立体１１の別の構成例（ａ）〜（ｄ）を示す斜視図である。図２〜図４の衝立体１１は１枚の板状体から構成されたが、次のような形状であってもよい。
【００２９】
すなわち、図５（ａ）の衝立体１２は、Ｌ字状に接続した２枚の板状体１２ａ，１２ｂから構成され、板状体１２ａと１２ｂが接合した頂上部１２ｃに流れ方向Ａから水が当たり、その両側の板状体１２ａ，１２ｂへと流れるから水の流れを阻害しない。このとき、板状体１２ａ，１２ｂは水の流れを導きガイドするガイド機能を発揮する。
【００３０】
図５（ｂ）の衝立体１３は、コ字状平面形状を有し、コ字状に接続した３枚の板状体１３ａ，１３ｂ，１３ｃから構成され、中央の板状体１３ｂに流れ方向Ａから水が当たり、その両側の板状体１３ａ，１３ｃへと流れるから水の流れを阻害しない。このとき、両側の板状体１３ａ，１３ｃは水の流れを阻害せず水を導きガイドするガイド機能を発揮する。
【００３１】
図５（ｃ）の衝立体１４は、平面形状が半円、半長円または半楕円状に構成され、中央部分１４ｂに流れ方向Ａから水が当たり、その両側の湾曲部１４ａ，１４ｃへと流れるから水の流れを阻害しない。このとき、両側の湾曲部１３ａ，１３ｃは水の流れを阻害せず水を導きガイドするガイド機能を発揮する。
【００３２】
図５（ｄ）の衝立体１５は、３枚の板状体１５ａ，１５ｂ，１５ｃから構成され、中央の板状体１５ｂに流れ方向Ａから水が当たり、板状体１５ｂの両側で拡がるように接続した板状体１５ａ，１５ｃへと流れるから水の流れを阻害しない。このとき、両側の板状体１５ａ，１５ｃは水の流れを阻害せず水を導きガイドするガイド機能を発揮する。
【００３３】
図６は図１の堆積防止構造物を構成するために図１〜図４の衝立体を複数配置した平面配置例（ａ）〜（ｃ）を示す平面図である。図７は図６の平面配置において衝立体間の好ましい横方向距離及び縦方向距離を説明するための平面図である。
【００３４】
図１〜図４の衝立体１１は、図１のダム１の貯水池２の堆砂域３の上流部に複数設置することで、堆積防止構造物１０を構成することが好ましい。複数の衝立体１１による堆積防止構造物１０の平面配置例について図６（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
【００３５】
図６（ａ）の平面配置は、複数の衝立体１１を、水の流れ方向Ａに対して直交する横方向Ｘ及び水の流れ方向Ａに対して平行な縦方向Ｙにそれぞれ等間隔に配置したものである。かかる平面配置は水の流れを全体として阻害しない。
【００３６】
図６（ｂ）の平面配置は、複数の衝立体１１を、横方向Ｘに交互にずらして千鳥状に配置するとともに、縦方向Ｙに等間隔に配置したものである。かかる平面配置は水の流れを全体として阻害しない。
【００３７】
図６（ｃ）の平面配置は、複数の衝立体１１を、上流側から横方向Ｘに１枚、次に２枚、次に間隔を大きくして２枚並べ全体として三角形状に配置した平面構成１６，１７，１８を水の流れ方向Ａに順に配置したものである。各衝立体１１は縦方向Ｙには等間隔に配置されている。かかる平面配置は水の流れを全体として阻害しない。
【００３８】
図６（ａ）〜（ｃ）の平面配置において、図７の各衝立体１１の横方向Ｘにおける衝立体間の距離Ｘ１は、水の流れ方向Ａに対する衝立体の幅Ｄの１〜３倍以上が好ましい。また、図７の各衝立体１１の縦方向Ｙにおける衝立体間の距離Ｙ１は、衝立体の幅Ｄの５〜１０倍以上が好ましい。このように複数の衝立体１１を平面的に配置することで水の流れを阻害しない。
【００３９】
図６，図７のように、複数の衝立体１１を、水の流れを阻害しないように平面的に配置することによって砂等の水中堆積物の堆積量を増やすことができるので、水中堆積物の排出を大量に効率的に行うことができる。この場合、複数の衝立体１１は水の流れの特性を考慮し配置することが好ましい。
【００４０】
以上のように本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、衝立体の構造は、図２〜図５の各種形状であってよいが、これらに限定されず、水の流れを阻害せず砂等の水中堆積物を効率的に集積できるものであれば他の形状であってもよい。
【００４１】
また、図６の複数の衝立体の平面配置は、水の流れを阻害せず砂等の水中堆積物を効率的に集積できるものであれば、他の配置であってもよい。
【００４２】
また、図３では、堆積防止システムのための吸入部２１、パイプ２２を衝立体１１の背面１１ｂに沿って鉛直方向に固定式に設けたが、本発明の排出手段は、これに限定されず、例えば、吸入部とパイプとを、図２の水底Ｇに沿いかつ堆積物Ｈの近くに吸入部が位置するように配置してもよい。
【００４３】
また、集積し排出される水中堆積物は、多くの場合砂が主体であるが、シルトや礫（れき）を含むことがあってもよいことはもちろんである。貯水池の堆砂域に堆積するいわゆる土砂が集積し排出する対象物である。
【符号の説明】
【００４４】
１ ダム
２ 貯水池
３ 堆砂域
１０ 堆積防止構造物
１１ 衝立体
１１ａ 端部
１１ｂ 背面
１２〜１５ 衝立体
２０ 堆積防止システム
２１ 吸入部
２２ パイプ
２４ 吸引ポンプ
Ａ 水の流れ方向
Ｄ 衝立体の幅
Ｇ 水底
Ｈ 堆積物
Ｉ 溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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