(57)【要約】【課題】  ダム等内の堆積土砂をダム等の水質環境を維持しつつ効率よく回収できるダム等の堆積土砂の回収処理装置を提供する。【解決手段】  ダムＤ等の水底等に堆積した堆積土砂１０に水中で直接に団粒化剤を圧送充填し、堆積土砂１０を団粒化しながら該堆積土砂を回収手段１２により回収することを特徴とするダム等の堆積土砂の回収処理方法から構成される。できる。堆積土砂を団粒化することにより、効率よく回収できると同時に、回収された堆積土砂が団粒状態となっており、簡便に再利用できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダム等の水底等に堆積した堆積土砂に水中で直接に団粒化剤を圧送充填し、堆積土砂を団粒化しながら該堆積土砂を回収手段により回収することを特徴とするダム等の堆積土砂の回収処理方法。
【請求項２】
回収作業時の回収作業範囲を規定するために堆積土砂の回収区域と非回収区域とを仕切り手段によって仕切り、回収区域に団粒化剤を圧送充填しつつ堆積土砂を回収することを特徴とする請求項１記載のダム等の堆積土砂の回収処理方法。
【請求項３】
回収手段は、団粒化された堆積土砂を吸引するホース付きポンプ手段を含むことを特徴とする請求項１または２記載のダム等の堆積土砂の回収処理方法。
【請求項４】
団粒化剤充填手段兼攪拌手段により、水中の堆積土砂に団粒化剤を直接圧送充填しつつ、堆積土砂と団粒化剤とを攪拌する工程を含む請求項１または３のいずれかに記載のダム等の堆積土砂の回収処理方法。
【請求項５】
団粒化剤充填手段兼攪拌手段は、水中の堆積土砂に団粒化剤を噴射する噴射口と、団粒化剤と堆積土砂とを混合する攪拌羽根と、を含む攪拌装置からなることを特徴とする請求項４記載のダム等の堆積土砂の回収処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ダム、海底、湖底、川底等の水底等に堆積した堆積土砂を効率よく回収すると同時に堆積土砂を効率よく再利用可能に回収処理するダム等の堆積土砂の回収処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダム等の底部には土砂が堆積し、ダムの貯水容量の低下、悪臭等の発生、水質環境の悪化及び洪水等の原因になる。よって、浚渫作業等により土砂を取り除く必要がある。従来の浚渫機械としては、例えば、泥土掘削機（例えば、特許文献１）やポンプ浚渫装置（例えば、特許文献２）等が知られている。特許文献１に記載された従来の泥土掘削機は、アーム先端に取り付けられた掘削用ショベルで土砂を掘削しながら回収し、土砂回収船に積載するものであった。また、特許文献２に記載された従来のポンプ浚渫装置では、導管の吸入口から土砂を水とともに吸い込み、分離装置で土砂と分離した水を排水するものであった。
【特許文献１】特開平５−２１４７４２号公報
【特許文献２】特開２０００−３５５９５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ダム底等に堆積する土砂は、粘土やヘドロ等の微粒子やコロイド粒子等も含んで底に沈殿している。特許文献１に記載された泥土掘削機で土砂を回収する場合には、ショベル等で土砂を掘削する際に沈殿している微粒子が巻き上がり、水中に浮遊して濁りを発生させ、水質環境を悪化してしまう問題があった。さらに、特許文献１記載の泥土掘削機のショベル等では、土砂を正確かつ確実に回収できないとともに、一回の容量が制限されており、しかも一回回収するごとに土砂回収船に積載する作業を繰り返し行わなければならず、作業が煩雑で非効率なものであった。
【０００４】
一方、特許文献２に記載されたポンプ浚渫装置で土砂を回収する際には、土砂の表面側には粒子の小さな粘土等を含むとともに、水底側では土砂がある程度締め固まった状態となっている場合には、ポンプの吸引力だけでは不十分で、効率も悪く、確実に回収することが困難であった。したがって、ポンプの大型化や特殊な掘削装置を取り付ける必要があり、設備コストが高くつく等の問題があった。また、上記の泥土掘削機と同様に、土砂を吸い込む際に、ある程度締め固まった状態の土砂を掘削等すると、堆積した土砂が巻き上って水を濁らせて水質環境を悪化させていた。さらに、土砂とともに吸い上げた水を分離して排水する際に、微粒子が完全に分離されず、排水に混じって再びダムの水域内に投入されてしまうことによって、水質環境を悪化させる虞もあった。
【０００５】
さらに、上記のような従来の泥土掘削機やポンプ浚渫装置等の浚渫機械で回収された土砂は、水分を多く含み流動性が高いので、そのままでは扱いにくく、搬送、保管管理、廃棄処理あるいは再利用も困難であった。また、回収した土砂を、例えば、農作物等の土壌や埋め立て用土砂等として再利用するためには、土砂を回収した後に、長時間に及ぶ乾燥工程や薬剤投与等の後処理及び処理設備等を必要とし、高コストになる等の問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ダム等内の堆積土砂をダム等の水質環境を維持しつつ効率よく回収できるダム等の堆積土砂の回収処理装置を提供することである。さらに、他の目的は、ダム等の堆積土砂を回収すると同時に該堆積土砂を再利用可能に効率よく処理できるダム等の堆積土砂の回収処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は、ダムＤ等の水底等に堆積した堆積土砂１０に水中で直接に団粒化剤を圧送充填し、堆積土砂１０を団粒化しながら該堆積土砂を回収手段１２により回収することを特徴とするダム等の堆積土砂の回収処理方法から構成される。回収された堆積土砂は、例えば、天日、または乾燥施設等で乾燥処理されて、搬送、保管、再利用等されるとよい。
【０００８】
また、回収作業時の回収作業範囲を規定するために堆積土砂の回収区域Ｓ１と非回収区域Ｓ２とを仕切り手段１４によって仕切り、回収区域Ｓ１に団粒化剤を圧送充填しつつ堆積土砂１０（３４）を回収することとしてもよい。上記のようなダム等の水質環境を維持しつつ効率よく回収させる等の目的を達成する上では、仕切り手段は、必ずしも必要とない。しかしながら、例えば、波や流れがある場所等では、仕切り手段で回収区域を仕切らない場合には、波や流れを受けやすく団粒化剤や団粒化された土砂が流されたり、非回収区域の堆積土砂が流入したりしやすく回収の作業性や確実性が劣る。よって、好適には、仕切り手段で回収区域を仕切ることにより、回収区域内では波や流れの影響を受けにくく良好かつ確実に作業できる。また、仕切り手段は、例えば、ある程度遮水性の高い仕切り部材を利用すると、水中での団粒化剤の回収区域外への拡散を良好に防止できる。
【０００９】
また、回収手段は、団粒化された堆積土砂１０（３４）を吸引するホース３６付きポンプ手段（３８）を含むこととしてもよい。ポンプ手段には、堆積土砂と水とを分離する分離手段を備えたものでもよく、ポンプ手段に分離手段を併設させることとしてもよい。また、ホース先端側に団粒化剤を充填する団粒化剤充填手段等を一体的に設けてもよい。
【００１０】
また、団粒化剤充填手段兼攪拌手段により、水中の堆積土砂１０に団粒化剤を直接圧送充填しつつ、堆積土砂１０と団粒化剤とを攪拌する工程を含むこととしてもよい。攪拌手段は、例えば、機械的に攪拌するものでもよく、団粒化剤の高圧噴射作用によって攪拌作用を生じさせるようにしてもよい。
【００１１】
また、団粒化剤充填手段兼攪拌手段は、水中の堆積土砂１０に団粒化剤を噴射する噴射口３０と、団粒化剤と堆積土砂とを混合する攪拌羽根２８と、を含む攪拌装置（２２）からなることとしてもよい。攪拌羽根の形態、個数、或いは回転方向等は任意でよく、例えば、攪拌羽根の回転軸を横軸回転でも縦軸回転、又は任意の角度に傾斜した方向の軸回転でもよい。噴射口からの団粒化剤の噴射方向は、例えば、その他任意の方向でもよい。また、噴射口は、固定状態で一定の方向に団粒化剤を噴射するようにしても良いし、回転させながら噴射するようにしても良い。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のダム等の堆積土砂の回収処理方法によれば、ダム等の水底等に堆積した堆積土砂に水中で直接に団粒化剤を圧送充填し、堆積土砂を団粒化しながら該堆積土砂を回収手段により回収する構成であるから、堆積土砂を効率的かつ確実に回収することができ、悪臭等の発生、水環境の悪化、ダム等の貯水容量の低下や洪水等を良好に防止できる。さらに、堆積土砂は回収作業と同時に団粒化処理されることから、回収した土砂の乾燥時間や回収後の処理工程を短縮でき、処理費用が低コストですむ。また、回収した土砂の搬送、保管管理、農業、工業用地等の土壌改良、埋立て等への再利用等を簡便に行うことができる。
【００１３】
また、回収作業時の回収作業範囲を規定するために堆積土砂の回収区域と非回収区域とを仕切り手段によって仕切り、回収区域に団粒化剤を圧送充填しつつ堆積土砂を回収する構成とすることにより、回収区域の堆積土砂を確実に団粒化して回収することができる。また、波や流れの影響等を受けにくく作業性がよい。広い水域から一部を仕切った回収区域を規定することで、充填される団粒化剤が水中の広い範囲に拡散して団粒化作用が低減するのを防止できる。さらに、団粒化された堆積土砂が非回収区域の未処理の堆積土砂と混じって回収されるのを防止できる。よって、略全体的に均一に団粒化された堆積土砂を回収することができ、回収した堆積土砂の再利用性が高い。
【００１４】
また、回収手段は、団粒化された堆積土砂を吸引するホース付きポンプ手段を含む構成とすることにより、回収区域で団粒化された堆積土砂をポンプ手段で連続して回収して、効率よく回収作業が行える。さらに、回収手段を簡単な構造で具体的に実現できる。また、ホースの回収口先端の方向を堆積土砂に向けて自在に設定させて、堆積土砂を確実に回収できる。
【００１５】
また、団粒化剤充填手段兼攪拌手段により、水中の堆積土砂に団粒化剤を直接圧送充填しつつ、堆積土砂と団粒化剤とを攪拌する工程を含む構成とすることにより、ある程度締め固まった状態の堆積土砂をスムーズに緩めて、堆積土砂の団粒化及び回収の効率を向上させ、確実な回収処理を行える。また、堆積土砂に回収区域に圧送充填された団粒化剤を確実かつ良好に混合攪拌して均等に団粒化することができる。
【００１６】
また、団粒化剤充填手段兼攪拌手段は、水中の堆積土砂に団粒化剤を噴射する噴射口と、団粒化剤と堆積土砂とを混合する攪拌羽根と、を含む攪拌装置からなる構成とすることにより、簡単な構造で、団粒化剤充填手段兼攪拌手段を具体的に実現できる。また、攪拌羽根である程度締め固まった状態の堆積土砂を緩めつつ、堆積土砂と団粒化剤との攪拌混合を促して作業効率を向上させ、堆積土砂を全体的に均一に団粒化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しつつ本発明のダム等の堆積土砂の回収処理方法の実施の形態について説明する。本発明のダム等の堆積土砂の回収処理方法は、例えば、ダム、海底、湖底、川底等の水底等に堆積した土砂に団粒化剤を圧送充填して、堆積土砂を団粒化処理して、効率よく回収できる回収処理方法であり、さらには、回収作業と同時に堆積土砂を団粒化することにより、回収した土砂を簡便に搬送、再利用等できる回収処理方法である。
【００１８】
図１ないし図５は、本発明の堆積土砂の回収処理方法の実施の形態を示している。図１、図２に示すように、本実施形態において、堆積土砂の回収処理方法は、ダム内の堆積土砂１０に水中で直接に団粒化剤を圧送充填し、堆積土砂を団粒化しつつ、該堆積土砂を回収手段１２により回収する工程を含む。本実施形態では、例えば、治水、利水等に利用されるダムＤの貯水側底部に堆積した堆積土砂１０を回収する場合について説明する。
【００１９】
図１、図２に示すように、本実施形態では、回収作業の際に、ダムに堆積した堆積土砂１０の回収作業範囲を規定するために、堆積土砂の回収区域Ｓ１と非回収区域Ｓ２とを仕切り手段１４によって仕切る。すなわち、仕切り手段１４は、広いダムの貯水部分のうち回収区域Ｓ１内の堆積土砂及び水を、非回収区域Ｓ２の堆積土砂及び水と隔てるように仕切る。これにより、堆積土砂に圧送充填される団粒化剤が水中の広い範囲に拡散して団粒化作用が低減するのを防止でき、回収区域Ｓ１内で堆積土砂の団粒化処理を確実に行える。また、非回収区域から回収区域へ土砂が流入するのを防止し、団粒化された堆積土砂と団粒化されていない未処理の土砂とが混じるのを防止できる。本実施形態では、仕切り手段１４は、例えば、矢板１６等の仕切り部材を含む。本実施形態では、ダムＤと矢板１６と陸地Ｇとで囲まれた範囲を回収区域Ｓ１としている。なお、回収区域Ｓ１を囲むように矢板１６を並べて打ち込んで回収作業範囲を規定することとしてもよい。また、例えば、矢板等の仕切り部材を打ち込んで、予め升目状に複数の区域を形成しておき、順番に回収作業を行うようにしても良い。また、必ずしも回収区域を仕切り手段によって仕切ることとしなくてもよい。
【００２０】
図１、図２、図３に示すように、仕切り手段１４によって形成された回収区域Ｓ１内に、団粒化剤充填手段１８を介して団粒化剤が圧送充填される。さらに、本実施形態では、回収区域Ｓ１に団粒化剤を圧送充填すると同時に、攪拌手段２０を介して堆積土砂と団粒化剤とを攪拌処理する。本実施形態では、団粒化剤充填手段１８と攪拌手段２０とは、１つの充填攪拌装置２２に設けられている。すなわち、本実施形態では、団粒化剤充填手段兼攪拌手段は、充填攪拌装置２２を有しており、回収処理方法は、団粒化剤充填手段兼攪拌手段により、団粒化剤を堆積土砂に圧送充填しつつ、堆積土砂と団粒化剤とを攪拌する処理工程を含む。堆積土砂を団粒化することにより、堆積土砂は水中で緩んだ状態の土砂となり、水中で流動性を良くする。さらに、水中で直接に堆積土砂に団粒化剤を圧送充填しつつ攪拌手段で攪拌することにより、ある程度締め固まった状態の土砂をほぐして、堆積土砂と団粒化剤とを均一に混合でき、回収手段１２による回収を効率よく確実に行える。さらに、粘土等のように水中に浮遊する微粒子を含んでいても団粒化して径の大きな団粒を形成することにより、回収手段１２での回収がしやすいとともに、水の濁りを防ぎ水質環境を保持できる。また、例えば、堆積土砂はある程度締め固まった状態で堆積されているので無酸素状態となっていることが多いため、そのまま土砂を河川や海等に放流等すると急激な酸化減少が起こって河川水等を無酸素状態とし、微生物や魚介類等の生物に悪影響を与えやすい。これに対し、本実施形態では、上記のように堆積土砂に団粒化剤を圧送充填しつつ、攪拌手段により攪拌することにより、攪拌される際に堆積土砂中に空気が含まれやすくなるとともに、団粒化剤により団粒粒子がコーティングされ、該団粒化された堆積土砂を水中に放流等しても急激な酸化現象が発生しにくく、自然環境への悪影響を防止できる。なお、団粒化剤充填手段と攪拌手段とは一体的な装置で構成するものに限らず、それぞれ別構成としてもよい。
【００２１】
本実施形態では、図１、図２に示すように、充填攪拌装置２２は、先端側を自在に上下動させうるアーム２４ａを有する作業機械２４に支持されており、回収区域Ｓ１内の堆積土砂に向けて上下方向に進退自在に移動できるようになっている。なお、本実施形態では、作業機械２４は、陸地Ｇを走行できる重機等からなるが、例えば、水上を移動できる作業船からなることとしてもよい。図３、図４、図５に示すように、充填攪拌装置２２は、回転軸２６の下端に固定された２つの攪拌羽根２８と、回転軸２６に設けられた団粒化剤の噴射口３０と、を含む。
【００２２】
回転軸２６は、横方向に攪拌羽根２８が突設されて、該攪拌羽根２８を水平回転させる縦軸となっており、作業機械のアーム２４ａ先端に軸回転自在に支持されている。すなわち、攪拌手段２０は、回転軸２６の軸回転により回転する攪拌羽根２８を含む。攪拌手段により堆積土砂と団粒化剤とを攪拌することにより、団粒化処理が促され、回収区域の堆積土砂が全体的に均等に団粒化される。回転軸２６の下端側に固定された攪拌羽根２８の近傍には、噴射口２６が設けられ、内部を団粒化剤が通過するようになっている。回転軸２２の上端側は、団粒化剤供給装置３２に接続されており（図１参照）、団粒化剤供給装置３２から送られてくる団粒化剤を噴射口３０から外部に向けて高圧に噴射させる。すなわち、団粒化剤充填手段１８は、噴射口３０を含む。本実施形態では、噴射口３０は、回転軸２６下端側の外周面であって、攪拌羽根２８の近傍に複数個設けられており、回転軸２６に対して放射状に団粒化剤を噴射して（図上、矢印Ｘ）、攪拌羽根２８により攪拌されている堆積土砂に向けて団粒化剤を圧送充填するようになっている。さらに、噴射口３０は、回転軸の下端面側に下方向きにも設けられており、装置の進行方向に沿って下方側へ噴射する（図上、矢印Ｙ）ように設けられている。団粒化剤としては、例えば、有機高分子ポリマーを主成分とするものを適用するとよい。本実施形態では、団粒化剤は、例えば、３〜５％に希釈したポリアクリル酸が用いられており、水質や水棲生物等の水環境に対する悪影響が少ない。粘土等の微粒子等はマイナスに帯電しており、プラスの電荷を有するポリアクリル酸等の有機高分子ポリマーを加えることにより電気的に反応し、微粒子が結合して団粒化される。
【００２３】
本実施形態において、団粒化剤が圧送充填されて団粒化された堆積土砂を処理土砂３４とすると、回収区域Ｓ１内の団粒状となった処理土砂３４は回収手段１２により回収される。本実施形態では、回収手段１２は、処理土砂３４を水とともに吸引して回収するようになっており、処理土砂３４を吸引するホース３６付きポンプ装置３８を含む。処理土砂３４は、団粒化されているので回収区域Ｓ１内の水底付近で緩く堆積しており、ポンプ装置３８の吸引力により水とともに吸引されやすく、連続して効率よく回収することができる。この際、ホース３６の回収口３６ａ先端の方向を回収しようとする土砂に向けて自在に設定させることができ、処理土砂３４を確実に回収できる。
【００２４】
本実施形態では、回収手段１２は、水と処理土砂３４とを分離する分離装置４０を備えている。本実施形態では、ポンプ装置３８と分離装置４０とが兼用されている。回収手段１２により回収された処理土砂３４は、分離装置４０によって水と分離されて、例えば、圧送やコンベア等の搬送手段等を介して一時保管所４２に搬送されて乾燥処理される。処理土砂３４は、一時保管所４２に堆積されても団粒間に空隙が多く透水性も良いので、比較的早く乾燥でき、搬送、保管等の際も扱いやすい。また、回収された処理土砂３０は、団粒化されているので、例えば、農業用土壌や工業用地等の土壌改良や埋め立て用土砂としても有効に利用できる。一方、分離された水は、図示しない排水用ホースを介してダム中に排水される。堆積土砂中の微粒子は団粒化されるので、排水には粘土等の微粒子はほとんど含まれず、排水によって水環境を悪化させるのを防止できる。
【００２５】
なお、有益バクテリア培養液を団粒化剤とともに堆積土砂に充填したり、或いは、有益バクテリア培養液を一時保管所４２に保管された処理土砂３４に散布したりしてもよい。ダム等に堆積された堆積土砂は、上記のように圧力を受けてある程度締め固まった状態で無酸素状態となりやすく、有害な嫌気性バクテリアが繁殖することが多い。堆積土砂（処理土砂）に有益バクテリア培養液を攪拌または散布処理することにより土砂中の有害な嫌気性バクテリアの抑止を図ることができ、処理土砂を土壌等に再利用したり、水中に放流したりする際に、自然環境への悪影響を防止できる。
【００２６】
以上説明した本発明のダム等の堆積土砂の回収処理方法は、上記した実施形態のみの構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の本質を逸脱しない範囲において、任意の改変を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、ダム、堰、港湾、海、湖、川、自然又は人工の池等の水底等に堆積した堆積土砂の回収作業、あるいは回収作業とともに回収した堆積土砂を再利用等するのに好適に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態にかかるダム等の堆積土砂の回収処理方法の概略説明図である。
【図２】図１のダム等の堆積土砂の回収処理方法の平面説明図である。
【図３】図１の要部拡大説明図及び作用説明図である。
【図４】充填攪拌装置の斜視図である。
【図５】充填攪拌装置の底面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  堆積土砂
１２  回収手段
１４  仕切り手段
２２  充填攪拌装置
２８  攪拌羽根
３０  噴射口
３６  ホース
３８  ポンプ装置
Ｓ１  回収区域
Ｓ２  非回収区域
【図１】
2006161297.tif 000003
【図２】
2006161297.tif 000004
【図３】
2006161297.tif 000005
【図４】
2006161297.tif 000006
【図５】
2006161297.tif 000007