(57)【要約】【課題】水中堆積物の流送設備において、沈殿物がその粘性で固結していたり、底に固着している場合、木枝などの雑物による障害物で、沈殿物が分離し分解しない場合、沈殿物の比重が重く分離しがたい場合でも、水の吸引作用のみで容易に分離し、水流と共に吸引することができるように、粉砕、撹拌可能とする。【解決手段】屈曲部に開口部（１ａ）を有し、パイプ（１）の後方開放端部（１ｃ）の圧力をパイプ（１）周囲の静水圧より低く維持し、屈曲部開口部（１ａ）からその周囲の沈殿物を吸引してパイブ後方開放端部（１ｃ）へ排出するパイプ（１）において、パイプ屈曲部に粉砕・攪拌機能を有する水中攪拌翼（２４ａ、２４ｂ）を備えた原動機（２５）を設置し、水中攪拌翼を、パイプ屈曲部内部又は下方周辺の少なくとも一箇所に設け、パイプ屈曲部の内部では吸引物の粉砕、攪拌を、下方周辺では沈殿物および沈殿物中の木枝やゴミ等の雑物の粉砕、撹拌を可能とした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後両端を開放し且つその途中に屈曲部を設けてその屈曲部外側周面部に開口部を配設したパイプを備え、パイプの後方開放端部の圧力をパイプ周囲の静水圧より低く維持することでパイプ内が周囲より低圧とされて、屈曲部開口部からその周囲の沈殿物が吸引されてパイプ後方開放端部へ流排出されるようにした屈曲部に開口部を有するパイプにおいて、パイプ屈曲部に粉砕・攪拌機能を有する水中攪拌翼を備えた原動機を設置し、水中攪拌翼を、パイプ屈曲部内部又はパイプ屈曲部の下方周辺の少なくとも一箇所に位置して設け、パイプ屈曲部の内部では吸引物の粉砕、攪拌を、下方周辺では沈殿物および沈殿物中の木枝やゴミ等の雑物の粉砕、撹拌を可能としたことを特徴とする水中堆積物の流送設備。
【請求項２】
請求項１において、
前記パイプ屈曲部に粉砕・攪拌機能を有する水中攪拌翼を備えた原動機にインペラを備えて、吸引物を流送するためのポンプとなし、パイプ屈曲部内部および／またはパイプ屈曲部の下方周辺に設置の水中攪拌翼により粉砕、攪拌された吸引物の強制流送を可能としたことを特徴とする水中堆積物の流送設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願の発明は、堆積物の吸引流送設備に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、大型タンクや、浄水場及び下水処理場、溜池、沈砂池、貯水池、ダム湖、湖、海、送水トンネル、送水路など、流体を貯留、送水する施設や場所に溜まった堆積物、集積物、堆砂などの沈殿物を吸引・浚渫・流送するための浚渫設備として、静水圧を有効に利用して又は付加的に流送装置を用いて、水中堆積物を吸引流送する、堆積物の新しい吸引流送設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、流体を貯留する施設などでは、沈殿堆積物を排出することができる手段や設備を備え、これを維持し、運用することが欠かせないものになっている。特に近年では、ダムの湖底沈殿物の問題は、沈殿物堆積による貯蔵水量の減少、沈殿堆積物の排出作業の増大などに深刻な影響を与えるようになってきており、これを解決するため、沈殿物を効率的に浚渫処理することが、ダムの貯水量を増大させ、ダムの利用寿命を延ばす上で是非とも必要な重要課題となっている。
【０００３】
従来から行われているダム底に堆積する沈殿物を浚渫する方法としては、＜1＞貯留されている沈殿物を大量の水と共に放流するフラッシング排砂による方法、＜2＞一時的にダム水位を低下させ、露出した沈殿物上に水を流すことにより中流域の沈殿物をダム近傍の支水域へ移動させる方法、＜3＞ダム上流部に貯砂ダムなどを造成し、土砂混じりの水を直接下流に放流するためのバイパストンネルを設けて排砂する方法及び＜4＞浚渫船による掘削や水位低下で露出した沈殿物を直接掘削する方法等が存在している。
【０００４】
しかしながら、＜1＞フラッシシングによる排砂方法では、時期的な制限を受けて増水期に限られ、またこの方法を実行する場合には、大量の水が消費されるためフラッシング期間中は都市用水、農業用水、発電用水などの本来の水利用ができないなどの問題がある。また、＜2＞一時期にダム水位を低下させる方法も、実施時期を選ぶことができず、しかも大量の水を消費するため本来の水利用に使用する水の水質が悪化する問題がある。そして、＜3＞バイパストンネルを設けて排砂する方法では、バイパストンネルによる排出できる範囲は排出口近傍に限られるだけでなく、初期設備の投資額が非常に大きくなる等の問題がある。さらに、＜4＞浚渫による方法は、ダム湖へ浚渫用の大型機械を設置することが必要になり、これらの装置を分解搬送したり、浚渫後の土砂輸送や水切り揚土が必要となり、処理費用が嵩むのに加え、濁水が発生するなどの問題がある。
【０００５】
以上のような従来方法による問題を解消するために、この出願の発明者は、全く新しい方法とそのための装置をすでに発明として提案している（特許文献１）。この先行の発明によれば、ダム湖等へ大型機械を分解搬送する必要がなく、移動しながら、浚渫、流送可能な方法であり、広範囲の沈殿物の掘削排出が可能であって、沈殿物の流送に理想的なヘテロジーニアス流を実現し、管材の磨耗低減に加え、何らの制御装置を用いることなく混泥率を調整しながら排砂することができ、しかも、貯水池の濁流発生を抑えるとともに、低コスト化が可能な新しい技術手段を提供するものである。
【０００６】
しかしながら、この先行の発明においても、沈殿物がその粘性によって固結している場合や底に固着している場合、固結物の粒子が大きい場合、吸込水流の力のみでは、固結物の剥離、分離、浮遊（移動）が難しくなったり、開口部をふさぐ状態になったりする。この状態が継続されると、吸引効率が低下するおそれがあった。また、木枝などの雑物が存在したときには、これが障害物となって、吸込水流が阻害され、吸込水流速が低下し、同様に固結物の剥離、分離、浮遊（移動）が難しくなったり、開口部を塞ぎ、吸引効率が低下するおそれがあった。さらに、沈殿物の比重が重く、このため水の吸引作用のみで容易に分離する水流と共に吸引できないため、吸引効率をあげることができないおそれがあった。
【特許文献１】特開２００３−１３８５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上から、この出願の発明は、それらの課題を解決するため、沈殿物がその粘性によって固結していたり、底に固着している場合でも、また、木枝などの雑物による障害物で、沈殿物が分離し分解しない場合でも、さらに沈殿物の比重が重く分離しがたい場合でも、水の吸引作用のみで容易に分離し、水流と共に吸引することを可能にする技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この出願の発明は、前記の課題を解決するものとして、第1には、前後両端を開放し且つその途中に屈曲部を設けてその屈曲部外側周面部に開口部を配設したパイプを備え、パイプの後方開放端部の圧力をパイプ周囲の静水圧より低く維持することでパイプ内が周囲より低圧とされて、屈曲部開口部からその周囲の沈殿物が吸引されてパイプ後方開放端部へ流排出されるようにした屈曲部に開口部を有するパイプにおいて、
パイプ屈曲部内の吸引物を粉砕し、攪拌するための水中攪拌翼を設けたり、又は、パイプ屈曲部下方周辺の沈殿物および、沈殿物中の木枝やゴミ等の雑物を粉砕し、バラバラに分離し撹拌するための水中攪拌翼を設けたり、或いは、パイプ屈曲部内に吸引物を粉砕し、バラバラに分離し攪拌するための水中攪拌翼と、パイプ屈曲部下方の周辺の沈殿物および、沈殿物中の木枝やゴミ等の雑物を粉砕し、ラバラに分離し攪拌するための水中攪拌翼の両方を設けたりしたすることのできる水中堆積物の流送設備を提供し、言い換えれば、パイプ屈曲部に粉砕・攪拌機能を有する水中攪拌翼を備えた原動機を設置し、水中攪拌翼を、パイプ屈曲部内部又はパイプ屈曲部の下方周辺の少なくとも一箇所に位置して設け、パイプ屈曲部の内部では吸引物の粉砕、攪拌を、下方周辺では沈殿物および沈殿物中の木枝やゴミ等の雑物の粉砕、撹拌を可能としたことを特徴とする水中堆積物の流送設備を提供する。
【０００９】
第2には、前記パイプ屈曲部に粉砕・攪拌機能を有する水中攪拌翼を備えた原動機にインペラを備えて、吸引物を流送するためのポンプとなし、パイプ屈曲部内部および／またはパイプ屈曲部の下方周辺に設置の水中攪拌翼により粉砕、攪拌された吸引物の強制流送を可能とした水中堆積物の流送設備を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
この出願の発明によれば、沈殿物がその粘性によって固結していたり、底に固着している場合であっても、また、木枝などの雑物による障害物で、沈殿物が分離し分解しない場合であっても、さらに沈殿物の比重が重く分離しがたい場合であっても、パイプ屈曲部内部および／またはパイプ屈曲部の下方周辺に設置の水中攪拌翼により粉砕、攪拌されるので、その後は、水の吸引作用のみで容易に分離し、水流と共に吸引することができる。また、さらにポンプを形成したときには吸引物の強制流送を可能とし、一層効果的に水中堆積物を流送することができる。
【００１１】
また、以下に詳しく記述するように、この出願の発明によれば、湖底の任意の位置で効率的に沈殿物、堆積物を低損失で排出できるために、排出のための使用流体の量を少なく、排出距離を長く、また、磨耗を小さくすることができる。このことは、非常に安いコストで排出を可能にする流送設備を提供する。また、吸い込み口では濁水を発生させないために、吸い込み、排出と同時に他の取水口からの上水、農業用水、工業用水、発電用水などの利用が平行的にできる。
【００１２】
さらに、新設の貯水池などの堆砂、沈殿物、堆積物の排出が随時可能であるため、これによって、沈殿物や堆積物の堆積容量を減らすことができる。すなわち、沈殿物や堆積物の底浚いを適宜実行し、沈殿物等の堆積を最小限に維持管理することによって、貯水池など貯水量を新設時の有効貯水量のままに減少させることなく維持することが可能となる。したがって、従来のように、沈殿物や堆積物の堆積容量を見込んで貯水池の容量を設計する必要がなくなり、その分、貯水池の容量を減らし、ダムの高さなどの規模を縮小することができ、ダムの小型化によっても、従来と同様の効果を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この出願の発明は上記のとおりの特徴を有し、その実施の形態について、以下詳細に説明する。この出願の発明では、両端が解放されたパイプをJ、U、VまたはL字状に屈曲加工し、形成された屈曲部に開口部を設けたものを利用することができる。この場合の屈曲部の形成や開口部の配設のための加工方法について限定されることはなく、任意に設定することができる。そして、開口部については、後述する図面の説明でも明らかになるように、パイプ屈曲部の内側ではなく、膨出する外側の周面部に配設される。
【００１４】
開口部の形成されたパイプは、例えば、水上の船、台船などに設置してあるクレーン等で吊られて、又はバックホーのような掘削機械先端に取り付けられて沈殿物の近くまで移動し、パイプの屈曲部開口部を沈殿物に近接させ、沈殿物を粉砕してバラバラに分離し、これを吸引することによって沈殿物を吸引・攪拌・流送するものである。
【００１５】
この出願の発明のパイプの前後両端部は開放されており、前方開放端部の方が沈殿物を排出する側である後方開放端部より静水圧の高い水中位置に配置される。そして、パイプの前方開放端部は沈殿物で埋没されることはない位置に開口し、常に水中に開放維持されている。
【００１６】
後述するようにこのパイプ内に流れを発生させ、流れが生じることによって、前方開放端部より水が吸い込まれ、パイプ内が周囲の静流体圧に比べて低圧となるために屈曲部の開口部からパイプ周囲の沈殿物を水と共に吸い込み排出することになる。そして、たとえ１ヶ所の開口部が閉塞しても、更に前方の開口部や前方開放端部からの水の吸引が行われて常に水が供給されるために管内の閉塞は発生しない。
【００１７】
沈殿物の排出に際し、沈殿物の濃度が濃過ぎるとパイプ内の抵抗が増し、流速が落ち、吸引力が低下し、吸引抵抗の少ないパイプの前方開放端部から水を吸い込むことで、結果的に希釈が起こる。逆に、沈殿物の濃度が低過ぎると流速が速く、吸引力が大きいことから、これに伴って吸い込む沈殴物の濃度が増大することになる。従って、流れが生じた以後は、パイプの前方開放端部を水中に位置させているだけで、何らの制御装置を用いることなく吸引力が自動調節されるものである。
【００１８】
また、沈殿物が固結等によって吸引効率が低下することを防止する対策として、パイプ屈曲部内に吸引物を粉砕し、バラバラに分離し攪拌するための水中攪拌翼を備えることができる。水中撹絆翼は、攪拌効果の大きなものがよい、たとえば水底に沈殿した固形物を直接撹乱、浮遊できる撹乱羽根がよい。この水中攪拌翼を取り付けることにより、沈殿物や、沈殿物中の木枝などの雑物を粉砕、分離、攪拌し、作業効率がよくなる。
【００１９】
さらに、攪拌翼は、攪拌効果をあげるためにパイプ屈曲部下方周辺の沈殿物、沈殿物中の木枝、ゴミ等の雑物を粉砕し、バラバラに分離し攪拌するための水中攪拌翼を備えることもできる。さらに、攪拌効果をあげるためにパイプ屈曲部内の吸引物を攪拌するための水中攪拌翼とパイプ屈曲部下方周辺の沈殿物、堆積物を攪拌するための水中攪拌翼を備えることもできる。
【００２０】
この場合、水中攪拌翼は、各部に十分な肉厚をもたせ、また耐磨耗性があるもの、たとえば主要部品は高クローム鋳鉄を使用したものがよい。水中攪拌翼の回転数は、攪拌する沈殿物の質や性状、最適な攪拌状況の実施のため、低速回転から高速回転まで、任意に設計・製作できるものとする。
【００２１】
パイプの形状は、先行技術と同様、例えばJ、U、VまたはL字状に屈曲加工されてい
るものとすることができるが、特に限定せずに屈曲形状のものであればその他各種の形状のものでもよい。
【００２２】
また屈曲部開口部の形状も、連続した開口、あるいは円形、角型．楕円形などが間歇的でも連続したものでもよく、開口部の数、開口部の大きさや位置には一般的な限定はないが、排出させる堆積沈殿物に開口部が対向するようにする必要があるため、パイプの下側、つまり、湖底や河床等の水底に対向した屈曲部の外側周面部に開口部を設ける。
【００２３】
パイプ材料については特に限定はなく、鋼管、ライニング鋼管、鋳鉄管などの金属、塩化ビニールや高密度ポリエチレンなどの各種の高分子材料等を、適用場所や目的等に対応して適宜選択して使用することができる。
【００２４】
また、パイプには、別途油圧または電動駆動装置を取り付け、水中でスイングさせたり、また平行に移動させたり、さらに回転させたりすることもできる。
【００２５】
パイプの径は、排出する容量や場所の条件、大きさに応じて25〜3500mm程度のものを使用することが好ましい。
【００２６】
もちろん、この発明の形態としては、単独でパイプを利用した上述の例に限らず、既存の他の方法と組み合わせて使用することもできる。例えば、従来工法（浚渫、陸上構械による掘削）で掘削したものをこの発明で流送することや、この発明の方法で排出したものを、従来方法で運搬することも可能である。
【実施例】
【００２７】
図１は、この出願の発明の沈殿物の排出方法をダム湖へ適用した場合を例示する概要図であり、水中堆積物の流送設備を用いた場合の全体を模式的に示す図である。
【００２８】
地盤15に建設されたダム16に水17が水位18をなして貯蔵されている。地盤15の元地盤線19には堆積物20が現湖底線21をなして堆積している。そして、堆積物20には、これを排出しようとする部分にJ字型形状の屈曲部Ｂ外側周面に開口部1aを有するパイプ1が対向位置している。
【００２９】
パイプ1は、水上の船4に設置してあるクレーン5で吊り下ろして、固定してある。そこで、船4を移動することによってパイプ1を自由に移動させ、J字型形状の屈曲部Ｂを目的の場所に移行させ、その移行位置で吸引・攪拌・流送を行うことができる。
【００３０】
パイプ1内に水の流れを発生させるためのエネルギーとして、ここでは、湖内に水を入れたフローティングタンク6を浮かべ、タンク6内の水の水位と湖面の水位との水位差を利用する。
【００３１】
パイプ1の開口部1aの後方側には、注水管7及びエアー抜きバルブ8及びストップバルブ9a、ストップバルブ9bが接続され、注水管7にはポンプ10が取り付けられる。
【００３２】
また、排出量を調整するために、パイプ1の開口部1aの後方側には流量調節バルブ11が取り付けられる。
【００３３】
さらに、フローティングタンク6には、タンク内の水位を調整するためのバルブ12及びポンプ13が設けられる。
【００３４】
この例の場合のパイプ1による沈殿堆積物20の排出方法は、例えば、図１において、以下の手順（１）〜（５）にしたがって行われる。
（１）  ストップバルブ9a、ストップバルブ9bを閉じる。
（２）  注水管7より注水しながら、エアー抜きバルブ8でパイプ内のエアーを抜く。終    了したら、注水管7、エアー抜きバルブ8を閉じる。
（３）  ストップバルブ9aを開く。
（４）  ストップバルブ9bを聞くと、同時に堆積物20は、開口部1aを通して吸い込まれ水    と共にフローティングタンク6に排出される。
【００３５】
Ｊ字型形状の屈曲部Ｂを有するパイプ１は、たとえば、任意の外形状とすることができる。例えば、開口部1aは、パイプ1の屈曲部Ｂの下側、つまり湾曲する外側の周面部を断続的に切り欠いた状態で配置することができる。前方開放端部1bは、この開口部1aよりも上方の水中に位置して設けられる。
【００３６】
また、図３に示されるように、インペラ26により強制流送を行うことも考慮される。さらに、詳細に説明すれば、図２（ａ）（ｂ）のように、パイプ屈曲部Ｂに粉砕・攪拌機能を有する水中攪拌翼24を備えた原動機25を設置し、水中攪拌翼24を、パイプ屈曲部Ｂ内部又はパイプ屈曲部Ｂの下方周辺の少なくとも一箇所に、パイプ内攪拌翼２４ａ、パイプ外下の攪拌翼２４ｂのように設け、パイプ屈曲部Ｂの内部では吸引物の粉砕、攪拌を、下方周辺では沈殿物および沈殿物中の木枝やゴミ等の雑物の粉砕、撹拌を可能とした水中堆積物の流送設備を構成することができる。また、図３（ａ）（ｂ）のように、攪拌機25にポンンプ２６ａをさらに追加し、このポンプ２６ａのインペラ２６ｂにより吸引物を流送する構成とすることもできる。パイプ屈曲部Ｂ内部および／またはパイプ屈曲部Ｂの下方周辺に設置の水中攪拌翼２４ａ、２４ｂにより粉砕、攪拌された吸引物はポンプ２６ａのインペラ２６ｂにより強制的に流送し、水中堆積物の流送をより一層効率的に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の水中堆積物の流送設備を用いた場合の実施に係る全体の模式図である。
【図２】水中堆積物の攪拌翼を供えた流送設備の一実施例に係り、（ａ）は断面を示す概要図であり、（ｂ）は図2（ａ）のA1−A1位置で示した図である。
【図３】水中堆積物の攪拌翼と流送用ポンプを備えた流送設備の他の実施例に係り、（ａ）は断面を示す概要図であり、（ｂ）は図３（ａ）のA2−A2位置で示した図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  J型形状で屈曲部に間口部を有するパイプ
１ａ  開口部
１ｂ  前方開放端部
１ｃ  後方開口端部
Ｂ  屈曲部
2  排出管
3  重量物
4  船または台船
5  クレ一ン
6  フローティングタンク
7  注水管
8  エアー抜きバルブ
9a  ストップバルブ
9b  ストップバルブ
10  ポンプ
11  流量調整バルブ
12  フローティングタンク内の水位を調整するためのバルブ
13  フローティングタンク内に排出された水を汲出することでタンク内の水位を低く維持するためのポンプ
15  地盤
16  ダムや堰堤など
17  水などの流体物
18  水位
19  元地盤線や河床線
20  堆積物
21現湖底線
22  フローティングタンク内の水位
23  噴出口
24攪拌翼
24a  パイプ内の攪拌翼
24b  パイプ外の攪拌翼
25油圧モーター、電気モーター等の原動機
26a  ポンプ
26b  インペラ
【図２】
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【図３】
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【図１】
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