(57)【要約】【課題】ダム湖での堆砂の防止もしくは低減を可能にし、又はダム湖及びその周辺における堆砂の簡便な除去を可能にする手段を提供する。【解決手段】貯砂設備４は、上流側河川７からダム湖３に流入する水に随伴して砂及び礫がダム湖３に流入するのを阻止する。貯砂設備４は、右岸傾斜部２０と、左岸傾斜部２１と、底部２２と、越流堰２３と、仕切壁２４と、右岸側開閉ゲート２５と、左岸側開閉ゲート２６とを備えている。右岸傾斜部２０及び左岸傾斜部２１は、それぞれ、ダム湖３と上流側河川７の境界部において、上流側河川７の右岸堤部２７又は左岸堤部２８を切り通して形成され、上流側河川７の外側に向かって緩やかに上昇するように傾斜している。右岸傾斜部２０及び左岸傾斜部２１は道路２９に接続されている。【選択図】図３
2019108778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側河川から流入する水を貯留する一方、貯留している水をダムを経由して下流側河川に流出させるように構成されたダム湖へ、前記上流側河川から流入する水に随伴して砂及び礫が流入するのを防止する貯砂設備であって、
前記ダム湖と前記上流側河川の境界部近傍において、前記上流側河川の右岸堤部を切り通して形成され前記上流側河川の外側に向かって上昇するように傾斜する右岸傾斜部、及び、前記上流側河川の左岸堤部を切り通して形成され前記上流側河川の外側に向かって上昇するように傾斜する左岸傾斜部と、
前記右岸傾斜部の下端縁と前記左岸傾斜部の下端縁の間に形成された底部と、
前記右岸傾斜部、前記左岸傾斜部及び前記底部のダム湖側の各端部に隣接する一方、前記ダム湖に対向するように形成され、前記上流側河川から該貯砂設備に流入する水を前記ダム湖に越流させる越流堰と、
前記底部の上で前記越流堰から前記上流側河川に向かって伸び、前記右岸傾斜部と前記左岸傾斜部と前記底部と前記越流堰とによって形成される水収容空間部を、右岸側水収容部と左岸側水収容部とに仕切る仕切壁と、
前記右岸堤部と前記右岸傾斜部の境界部において前記右岸側水収容部の上流端を開閉する右岸側開閉ゲート、及び、前記左岸堤部と前記左岸傾斜部の境界部において前記左岸側水収容部の上流端を開閉する左岸側開閉ゲートとを備えていて、
前記越流堰に、前記右岸側開閉ゲート又は前記左岸側開閉ゲートが閉じられたときに、前記右岸側水収容部又は前記左岸側水収容部に閉じ込められている水を、砂及び礫を前記右岸側水収容部又は前記左岸側水収容部に保留しつつ前記ダム湖に排出する排水部が設けられていることを特徴とする貯砂設備。
【請求項２】
前記排水部は、前記越流堰を貫通する貫通孔と、前記貫通孔に介設され砂及び礫を通過させない目開きを有する通し部材、網部材又は格子部材とを備えていることを特徴とする、請求項１に記載の貯砂設備。
【請求項３】
前記排水部は、前記越流堰を貫通し、貯砂設備側からダム湖側に向かって上昇するように傾斜する傾斜貫通孔を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の貯砂設備。
【請求項４】
前記右岸傾斜部の上端縁及び前記左岸傾斜部の上端縁は、それぞれ道路に接続されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の貯砂設備。
【請求項５】
前記底部は、上流側河川側からダム湖側に向かって下降する傾斜部を備えていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の貯砂設備。
【請求項６】
排泥ゲート部と、前記排泥ゲート部より上側に形成された排水ゲート部とを有するダムと、
上流側河川から流入する水を貯留する一方、貯留している水を前記ダムを経由して下流側河川に流出させるように構成されたダム湖と、
請求項１〜５のいずれか１つに記載の貯砂設備と、
前記上流側河川における前記貯砂設備より上流側の部分を、前記貯砂設備と前記ダム湖と前記ダムとをバイパスして前記下流側河川に接続するバイパス水路と、
前記バイパス水路を開閉するバイパス水路開閉ゲートとを備えていることを特徴とする貯水施設。
【請求項７】
前記排泥ゲート部は、前記ダム近傍におけるダム湖底部より上側で前記ダムの堤体を貫通する排泥孔と、前記排泥孔を開閉する排泥孔開閉ゲートとを有し、
前記排水ゲート部は、前記排泥孔より上側で前記ダムの堤体を貫通する排水孔と、前記排水孔を開閉する排水孔開閉ゲートとを有することを特徴とする、請求項６に記載の貯水施設。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の貯砂設備を用いて、ダム湖への砂及び礫の流入を防止するとともに前記貯砂設備に貯留された砂及び礫を除去する方法であって、
前記右岸側開閉ゲート及び前記左岸側開閉ゲートを開いて、前記上流側河川から前記右岸側水収容部及び前記左岸側水収容部に水を流入させ、前記右岸側水収容部及び前記左岸側水収容部に流入した水を前記越流堰を越流させて前記ダム湖に流下させる一方、前記上流側河川から前記右岸側水収容部及び前記左岸側水収容部に流入する水に随伴して前記貯砂設備に流入した砂及び礫をそれぞれ前記右岸側水収容部及び前記左岸側水収容部の底部に堆積させる堆積工程と、
前記右岸側開閉ゲートを閉じて前記上流側河川から前記右岸側水収容部への水の流入を遮断した上で、前記右岸側水収容部に閉じ込められている水を前記排水部から排出して、前記右岸側水収容部内の砂及び礫の含水比を低下させ、前記右岸側水収容部内の砂及び礫を掘削して前記貯砂設備から除去した後、前記右岸側開閉ゲートを開き、前記上流側河川から前記右岸側水収容部へ水を流入させる右岸側掘削工程と、
前記左岸側開閉ゲートを閉じて前記上流側河川から前記左岸側水収容部への水の流入を遮断した上で、前記左岸側水収容部に閉じ込められている水を前記排水部から排出して、前記左岸側水収容部内の砂及び礫の含水比を低下させ、前記左岸側水収容部内の砂及び礫を掘削して前記貯砂設備から除去した後、前記左岸側開閉ゲートを開き、前記上流側河川から前記左岸側水収容部へ水を流入させる左岸側掘削工程とを有することを特徴とする方法。
【請求項９】
前記右岸側掘削工程では前記左岸側開閉ゲートを開き、前記左岸側掘削工程では前記右岸側開閉ゲートを開くことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
請求項６又は７に記載の貯水施設における砂、礫及び細粒分を処理する方法であって、
降雨に起因する前記上流側河川の増水により前記上流側河川から前記貯砂設備に流入する水の流速が上昇し、砂及び礫が水に随伴して前記越流堰を越流する上流側河川増水状態では、前記右岸側開閉ゲート及び前記左岸側開閉ゲートを閉じる一方、前記バイパス水路開閉ゲートを開き、前記上流側河川の水を、礫、砂及び細粒分とともに前記バイパス水路を経由して前記下流側河川に放出し、
前記上流側河川増水状態以外の状態では、前記貯砂設備を用いて請求項８又は９に記載の方法により前記ダム湖への砂及び礫の流入を防止するとともに前記貯砂設備に貯留された砂及び礫を除去し、
前記ダム湖に細粒分が沈殿したときには、前記上流側河川増水状態以外の状態で、前記排泥ゲートを経由して水と細粒分の混合物を前記下流側河川に排出することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、貯砂設備及び該貯砂設備を備えた貯水施設、並びに該貯砂設備及び該貯水施設の操作方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  山間部の水量が多い河川には、洪水調節等の治水を目的とする治水ダム、灌漑用水及び／又は上水道用水の確保や水力発電を目的とする利水ダム、あるいは治水及び利水の両方を目的とする多目的ダムなどが設置されることが多い。そして、ダムの設置により形成されるダム湖（貯水池）には、上流側河川から水とともに礫、砂及び細粒分を含む土砂ないしは土石が流入し、堆砂が形成される。【０００３】  そして、ダム湖での堆砂が進行すると、ダム湖の貯水容量が減少したり、水質が悪化したりするなどといった問題が生じる。そこで、例えばダム湖での堆砂が所定の程度まで進行したときには、浚渫船等を用いてダム湖内の堆砂を除去するようにしている（例えば、特許文献１〜２参照）。また、上流側河川に貯砂ダムを設けて、ダム湖への土砂の流入量を低減するようにしている（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−４２３９２号公報
【特許文献２】特開２００６−９３８６号公報
【特許文献３】特開平９−２１１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  しかしながら、例えば特許文献１〜２に開示されているように浚渫船等を用いてダム湖内の堆砂を浚渫・除去するのは、水上での作業が非常に煩雑であるといった問題がある。一方、例えば特許文献３に開示されているように、貯砂ダムを設けてダム湖への土砂の流入量を低減する場合、上流側河川の水をダム湖に流しつつ貯砂ダム内の水底に堆積した土砂を除去するのはかなり困難な作業となるといった問題がある。また、単純にダム湖ないしは貯砂ダムから土砂を除去した場合、ダムの下流側河川への土砂の流入量が激減し、下流側河川の土砂の需給バランスが崩れて河床の異常低下を招くといった問題も生じる。【０００６】  本発明は、前記従来の問題を解決するためになされたものであって、ダム湖での堆砂の防止もしくは低減を可能にし、又はダム湖及びその周辺における堆砂の簡便な除去を可能にし、さらには下流側河川における土砂の適正な需給バランスを維持して河床の異常低下を防止することを可能にする手段を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  前記課題を解決するためになされた本発明に係る貯砂設備は、上流側河川から流入する水を貯留する一方貯留している水をダムを経由して下流側河川に流出させるように構成されたダム湖へ、上流側河川から流入する水に随伴して砂及び礫が流入するのを防止する。この貯砂設備は、右岸傾斜部と、左岸傾斜部と、底部と、越流堰と、仕切壁と、右岸側開閉ゲートと、左岸側開閉ゲートとを備えている。【０００８】  右岸傾斜部及び左岸傾斜部は、それぞれ、ダム湖と上流側河川の境界部近傍において、上流側河川の右岸堤部又は左岸堤部を切り通して形成され、上流側河川の外側に向かって上昇するように緩やかに傾斜している。底部は、右岸傾斜部の下端縁と左岸傾斜部の下端縁の間に形成されている。越流堰は、右岸傾斜部、左岸傾斜部及び底部のダム湖側の各端部に隣接する一方、ダム湖に対向するように形成され、上流側河川から貯砂設備に流入する水をダム湖に越流（溢流）させる。仕切壁は、底部上で越流堰から上流側河川に向かって伸び、右岸傾斜部と左岸傾斜部と底部と越流堰とによって形成される水収容空間部を、右岸側水収容部と左岸側水収容部とに仕切っている。右岸側開閉ゲート及び左岸側開閉ゲートは、それぞれ、右岸堤部又は左岸堤部と右岸傾斜部又は左岸傾斜部との境界部において右岸側水収容部又は左岸水収容部の上流端を開閉する。【０００９】  越流堰には、右岸側開閉ゲート又は左岸側開閉ゲートが閉じられたときに、右岸側水収容部又は左岸側水収容部に閉じ込められている水を、砂及び礫を右岸側水収容部又は左岸側水収容部に保留しつつダム湖に排出する排水部が設けられている。【００１０】  本発明に係る貯砂設備において、排水部は、越流堰をおおむねその厚み方向に貫通する貫通孔と、該貫通孔に介設され砂及び礫を通過させない目開きを有する通し部材、網部材又は格子部材とを備えているのが好ましい。また、排水部は、越流堰をおおむねその厚み方向に貫通し、貯砂設備側からダム湖側に向かって上昇するように傾斜する傾斜貫通孔を備えていてもよい。右岸傾斜部の上端縁及び左岸傾斜部の上端縁は、それぞれ道路に接続されているのが好ましい。貯砂設備の底部は、その上流端近傍に、上流側河川側からダム湖側に向かって下降する傾斜部を備えているのが好ましい。【００１１】  本発明に係る貯水施設は、ダムと、ダム湖と、本発明に係る貯砂設備と、バイパス水路と、バイパス水路を開閉するバイパス水路開閉ゲートとを備えている。ここで、ダムは、排泥ゲート部と、排泥ゲート部より上側に形成された排水ゲート部とを有する。ダム湖は、上流側河川から流入する水を貯留する一方、貯留している水を適宜、ダムを経由して下流側河川に流出させる。バイパス水路は、上流側河川における貯砂設備より上流側の部分を、貯砂設備とダム湖とダムとをバイパスして下流側河川に接続している。【００１２】  本発明に係る貯水施設において、排泥ゲート部は、ダム近傍におけるダム湖の底部よりやや上側でダムの堤体をおおむねその厚み方向に貫通する排泥孔と、該排泥孔を開閉する排泥孔開閉ゲートとを有しているのが好ましい。また、排水ゲート部は、排泥孔より上側でダムの堤体をおおむねその厚み方向に貫通する排水孔と、該排水孔を開閉する排水孔開閉ゲートとを有しているのが好ましい。【００１３】  本発明に係る貯砂設備を用いて、ダム湖への砂及び礫の流入を防止するとともに貯砂設備に貯留された砂及び礫を除去する方法（以下「砂礫処理方法」という。）は、下記の３つの工程を有する。これらの３つの工程は、所定の順序ないしは任意の順序で、適宜繰り返し実施される。【００１４】（堆積工程）
この工程では、右岸側開閉ゲート及び左岸側開閉ゲートを開いて、上流側河川から右岸側水収容部及び左岸側水収容部に水を流入させ、右岸側水収容部及び左岸側水収容部に流入した水を、越流堰を越流させてダム湖に流下させる一方、上流側河川から右岸側水収容部及び左岸側水収容部に流入する水に随伴して貯砂設備に流入した砂及び礫をそれぞれ右岸側水収容部及び左岸側水収容部の底部に堆積させる。【００１５】（右岸側掘削工程）
この工程では、右岸側開閉ゲートを閉じて上流側河川から右岸側水収容部への水の流入を遮断した上で、右岸側水収容部に閉じ込められている水を排水部から排出して、右岸側水収容部内の砂及び礫の含水比を低下させ、右岸側水収容部内の砂及び礫を掘削して貯砂設備から除去した後、右岸側開閉ゲートを開き、上流側河川から右岸側水収容部へ水を流入させる。なお、右岸側掘削工程では、左岸側開閉ゲートを開いておくのが好ましい。【００１６】（左岸側掘削工程）
この工程では、左岸側開閉ゲートを閉じて上流側河川から左岸側水収容部への水の流入を遮断した上で、左岸側水収容部に閉じ込められている水を排水部から排出して、左岸側水収容部内の砂及び礫の含水比を低下させ、左岸側水収容部内の砂及び礫を掘削して貯砂設備から除去した後、左岸側開閉ゲートを開き、上流側河川から左岸側水収容部へ水を流入させる。なお、左岸側掘削工程では、右岸側開閉ゲートを開いておくのが好ましい。【００１７】  本発明に係る貯水施設における砂、礫及び細粒分を処理する方法（以下「土砂処理方法」という。）は、下記の３つの操作を行う。【００１８】（土砂放出操作）
この操作では、降雨に起因する上流側河川の増水（ないしは洪水）により上流側河川から貯砂設備に流入する水の流速が上昇し、砂及び礫が水に随伴して越流堰を越流する上流側河川増水状態で、右岸側開閉ゲート及び左岸側開閉ゲートを閉じる一方、バイパス水路開閉ゲートを開き、上流側河川の水を、礫、砂及び細粒分とともにバイパス水路を経由して下流側河川に放出する。【００１９】（砂礫除去操作）
この操作では、上流側河川増水状態以外の状態（以下「上流側河川平常状態」という。）で、本発明に係る貯砂設備を用いて本発明に係る砂礫処理方法によりダム湖への砂及び礫の流入を防止するとともに適宜に貯砂設備に貯留された砂及び礫を掘削・除去する。【００２０】（細粒分排出操作）
ダム湖に細粒分が沈殿ないしは滞留したときに、上流側河川通常状態で、排泥ゲートを経由して水と細粒分の混合物（泥状物）を下流側河川に排出する。
【発明の効果】
【００２１】  本発明に係る貯砂設備又は該貯砂設備を用いた砂礫処理方法によれば、上流側河川からダム湖への砂及び礫の流入を阻止することができ、土砂ないしは土石の流入によるダム湖の貯水容量の低下を抑制することができる。また、適宜に、上流側河川の水を左岸側水収容部経由でダム湖に流しつつ右岸側開閉ゲートを閉鎖して右岸側水収容部に堆積した砂及び礫を掘削・除去し、又は上流側河川の水を右岸側水収容部経由でダム湖に流しつつ左岸側開閉ゲートを閉鎖して左岸側水収容部に堆積した砂及び礫を掘削・除去することができるので、上流側河川からダム湖への水の流れを遮断することなく、貯砂設備に堆積した砂及び礫を除去することができる。この場合、砂及び礫は含水比が低下しているので、容易に掘削することができる。また、右岸側水収容部及び左岸側水収容部へは、それぞれ、右岸傾斜部及び左岸傾斜部を経由して砂及び礫の掘削又は運搬のための車両を自在に導入することができるので、砂及び礫の除去作業は非常に容易である。【００２２】  本発明に係る貯水施設又は該貯水施設における土砂処理方法によれば、砂及び礫が越流堰を越流する上流側河川増水状態（洪水状態）では、上流側河川の水を、礫、砂及び細粒分とともにバイパス水路を経由して下流側河川に放出し、砂及び礫が越流堰を越流しない上流側河川通常状態では、前記のとおり貯砂設備によって砂及び礫のダム湖への流入が阻止される。このため、土砂ないしは土石の流入によるダム湖の貯水容量の低下を抑制することができる。また、ダム湖に細粒分が沈殿したときには、上流側河川通常状態であるときに排泥ゲートを経由して水と細粒分の混合物（泥状物）が下流側河川に排出されるので、ダム湖での細粒分の沈殿量を予め設定した上限値以下に抑制することができ、その分、土砂の流入によるダム湖の貯水容量の低下を抑制することができる。【００２３】  さらに、本発明に係る貯水施設又は該貯水施設における土砂処理方法によれば、上流側河川増水状態のときに、上流側河川の流水に随伴する礫、砂及び細粒分を下流側河川に放出するので、下流側河川に適度に土砂が供給され、下流側河川の河床の異常低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（ａ）は本発明に係る貯水施設の模式的な平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す貯水施設のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】（ａ）は排泥操作に先立つ排水操作の実施時におけるダム及びダム湖の模式的な側面断面図であり、（ｂ）は排泥操作の実施時におけるダム及びダム湖の模式的な側面断面図であり、（ｃ）は排泥操作の終了直後におけるダム及びダム湖の模式的な側面断面図である。
【図３】本発明に係る貯砂設備の概要を示す斜視図である。
【図４】図３に示す貯砂設備の平面図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ図４に示す貯砂設備のＢ−Ｂ線断面図及びＣ−Ｃ線断面図であり、（ｃ）は（ａ）に示す貯砂設備の越流堰近傍部を拡大して示す図であり、（ｄ）は（ｂ）に示す貯砂設備の越流堰近傍部を拡大して示す図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ、図４に示す貯砂設備のＤ−Ｄ線断面図、Ｅ−Ｅ線断面図及びＦ−Ｆ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】  以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施形態を具体的に説明する。
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、貯水施設１は、ダム２と、ダム湖３（貯水池）と、貯砂設備４と、トンネル式のバイパス水路５と、バイパス水路５の上流端を開閉するバイパス水路開閉ゲート６とを備えている。ダム湖３は、上流側河川７から貯砂設備４を経由して流入する水を貯留する一方、貯留している水を、ダム２を経由して下流側河川８に適宜に流出させる。貯砂設備４は、上流側河川７から流入する水に随伴して砂及び礫がダム湖３に流入するのを阻止（防止）する。バイパス水路５は、上流側河川７を、貯砂設備４とダム湖３とダム２とをバイパスして下流側河川８に接続し、バイパス水路開閉ゲート６が開かれたときに、上流側河川７の水を、これに随伴する土砂（礫、砂及び細粒分）とともに下流側河川８に放出する。
【００２６】  この実施形態では、貯水施設１の規模及び上流側河川７における土砂の性状及び下流側への移動量は、下記のように想定している。なお、本発明の対象が、このような貯水施設１ないしは上流側河川７に限定されるものではなく、本発明が広い範囲の貯水施設ないしは上流側河川に応用することができるのはもちろんである。
【００２７】（貯水施設の規模）
ダム堤体の全長：２００〜３００ｍ
ダム堤体の高さ：６０〜８０ｍ
ダム湖湛水面積：１００〜２００ヘクタール
ダム湖満水量  ：２０００万〜４０００万ｍ３
【００２８】（土砂の性状及び移動量）
土砂中の礫の比率    ：１０〜３０％
土砂中の砂の比率    ：２０〜４０％
土砂中の細粒分の比率：４０〜６０％
土砂移動量    ：年間２００００〜４００００ｍ３
平常時；年間土砂移動量の３０％
増水時；年間土砂移動量の７０％
【００２９】  上流側河川７を流れる水には、その流量ないしは流速に応じて、礫（粒径２〜７５ｍｍ）、砂（粒径０．０７５〜２ｍｍ）及び細粒分（粒径０．０７５ｍｍ以下）が随伴している。そして、平常時（上流側河川平常状態）、すなわち上流側河川７の水量が過大とはならない非降雨時又は比較的弱い降雨時において上流側河川７の水がダム湖３に流入するときには、上流側河川７の水に随伴している砂及び礫は貯砂設備４に堆積し、細粒分のみがダム湖３に流入する。この細粒分はダム湖３内で重力により沈降して湖底９（地面）に沈殿（滞留）する。なお、ダム湖３の上澄水は、例えば灌漑用水や上水道原水として利用され、あるいは水力発電に利用される。また、貯砂設備４に堆積した砂及び礫は、後で説明するように水切りを行った上で掘削して除去し、分級して土木用又は建設用の資材（例えば、骨材）等として利用することができる。
【００３０】  他方、上流側河川７の増水時（上流側河川増水状態）ないしは洪水時、すなわち上流側河川７の水量が過大となる強い降雨時ないしは豪雨時には、後で説明するように貯砂設備４を閉鎖する一方、バイパス水路開閉ゲート６を開き、上流側河川７の水とこれに随伴する土砂（礫、砂及び細粒分）とを、貯砂設備４とダム湖３とダム２とをバイパスさせ、バイパス水路５を経由して下流側河川８に放出する。これにより、下流側河川８に適度に土砂が供給され、その河床の異常低下を防止することができる。
【００３１】  以下、図２（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ、ダム２の構造及びダム湖３の湖底９に沈殿している細粒分（泥状物）の排出方法（排泥方法）を説明する。ダム２には、ダム２の近傍における湖底９よりやや高い位置（例えば０．５〜２ｍ上方）でダム２の堤体１０をその厚み方向に貫通する排泥孔１１と、排泥孔１１を開閉する排泥孔開閉ゲート１２とを有する排泥ゲート部が設けられている。さらに、ダム２には、排泥孔１１より高い位置（例えば、５〜１０ｍ上方）でダム２の堤体１０をその厚み方向に貫通する排水孔１３と、排水孔１３を開閉する排水孔開閉ゲート１４とを有する排水ゲート部が設けられている。排泥ゲート部及び排水ゲート部は、それぞれ、左右方向すなわち堤体１０の伸びる方向に適度な間隔で複数設けられている。
【００３２】  上流側河川７から貯砂設備４を経由してダム湖３へ流入する水には細粒分が随伴しているが、この細粒分は重力で沈降し、ダム湖３の湖底９には細粒分と水とからなる泥状物が沈殿ないしは滞留する。そして、湖底９での泥状物の沈殿量ないしは滞留量が、排泥すべき所定の量（以下「限界沈殿量」という。）に達したときには、泥状物は下記の手順で下流側河川８に排出される。図２（ａ）は、ダム湖３に泥状物が限界沈殿量まで沈殿した状態を示している。限界沈殿量は、泥状物の上面が上昇して、排泥孔１１より上側において排水孔１３よりやや低い位置（例えば２〜５ｍ下方）に到達した状態に対応する量である。なお、図２（ａ）〜（ｃ）では、湖底９及び泥状物上面の傾斜は誇張して記載されており、実際のこれらの傾斜角は非常に小さいものである。
【００３３】  泥状物が限界沈殿量まで沈殿したときには、排水孔開閉ゲート１４が開かれ、ダム湖３に貯留された水は、その水位が排水孔１３に対応するレベルＬ１に低下するまで、排水孔１３を介して下流側河川８に放流される（図２（ａ）参照）。なお、レベルＬ０は満水位を示している。ここで、放流量は、湖底９に沈殿している泥状物が流水によって巻き上げられないように調整される。したがって、泥状物はほとんど移動せず、排水孔１３からは排出されない。
【００３４】  ダム湖３の水位がレベルＬ１まで低下すれば、排水孔開閉ゲート１４が閉じられ、排泥孔開閉ゲート１２が開かれる（図２（ｂ）参照）。これにより、ダム湖３内の水と泥状物は排泥孔１１から下流側河川８に排出される。そして、ダム湖３の水位が排泥孔１１に対応する高さまで低下すれば、排泥孔開閉ゲート１２が閉じられる（図２（ｃ）参照）。かくして、ダム湖３内の泥状物（細粒分）は、限界沈殿量以下に維持され、細粒分によるダム湖３の貯水容量の低下は、所定の範囲内に抑制される。
【００３５】  以下、貯砂設備４の構成及び機能を具体的に説明する。
まず、図３を参照しつつ貯砂設備４の概要を説明する。貯砂設備４は、右岸傾斜部２０と、左岸傾斜部２１と、底部２２と、越流堰２３と、仕切壁２４と、右岸側開閉ゲート２５と、左岸側開閉ゲート２６とを備えている。なお、本明細書では、貯砂設備４内における位置関係において「右」及び「左」は、それぞれ下流側に向かっての右及び左を意味するものとする。
【００３６】  右岸傾斜部２０及び左岸傾斜部２１は、それぞれ、ダム湖３と上流側河川７の境界部近傍において、上流側河川７の右岸堤部２７及び左岸堤部２８を左右方向に切り通して形成されている。ここで、右岸傾斜部２０及び左岸傾斜部２１は、それぞれ、右側及び左側に向かって緩やかに上昇するように傾斜している。右岸傾斜部２０及び左岸傾斜部２１の傾斜角は、それぞれ、トラックやパワーショベルなどの車両が走行できる角度範囲（例えば、５〜１０°）に設定されている。なお、右岸傾斜部２０の上端縁（右端部）及び左岸傾斜部２１の上端縁（左端部）は、それぞれ道路２９に接続されている。
【００３７】  底部２２は、右岸傾斜部２０の下端縁（左端部）と左岸傾斜部２１の下端縁（右端部）の間に形成されている。底部２２は、地面（河床）そのものであってもよく、また地面の上にコンクリートで形成してもよい。なお、底部２２の上流端近傍部には、上流側から下流側（ダム湖側）に向かって緩やかに下降する傾斜部２２ａ（例えば、傾斜角２〜５°）が設けられている。越流堰２３は、コンクリートで形成され、右岸傾斜部２０、左岸傾斜部２１及び底部２２の下流側端に隣接し、ダム湖３に対向するように配設されている。越流堰２３は、上流側河川７から貯砂設備４に流入した水を、細粒分とともにダム湖３に越流（溢流）させる一方、砂及び礫のダム湖３への流入を阻止する。
【００３８】  仕切壁２４は、コンクリートで形成され、底部２２の上で、越流堰２３の左右方向における中央位置から上流側に直線状に伸び、右岸傾斜部２０と左岸傾斜部２１と底部２２と越流堰２３とによって形成される水収容空間部を、右岸側水収容部３０と左岸側水収容部３１とに仕切っている。右岸側開閉ゲート２５及び左岸側開閉ゲート２６は、それぞれ、右岸堤部２７及び左岸堤部２８と右岸傾斜部２０及び左岸傾斜部２１の境界部において、右岸側水収容部３０及び左岸側水容部３１の上流端を開閉する。
【００３９】  なお、貯砂設備４の寸法は、実用上は、例えば下記のように設定される。
貯砂設備の長さ：１００〜１５０ｍ
貯砂設備の全幅：１２０〜１５０ｍ
底部の全幅：６０〜８０ｍ
右岸傾斜部の幅：３０〜４０ｍ
左岸傾斜部の幅：３０〜４０ｍ
越流堰の高さ：５〜１０ｍ
仕切壁の高さ：５〜１０ｍ
各水収容部の砂礫貯留可能量：２０００〜３０００ｍ３
【００４０】  次に、図４〜図６を参照しつつ貯砂設備４の具体的な構成及び機能を説明する。越流堰２３には、右岸側開閉ゲート２５及び／又は左岸側開閉ゲート２６が閉じられたときに、砂及び礫を右岸側水収容部３０及び／又は左岸側水収容部３１に保留しつつ、右岸側水収容部３０及び／又は左岸側水収容部３１に閉じ込められている水をダム湖３に排出する複数の貫通孔３３を備えている。貫通孔３３は、右岸側水収容部３０及び左岸側水容部３１の底部２２のやや上側において、越流堰２３をその厚み方向に貫通するように形成されている。
【００４１】  図示していないが、貫通孔３３には、水は通過させるが砂及び礫は通過させない砂礫係止部材、例えば砂及び礫を通過させない目開きを有する篩部材（通し部材）、網部材又は格子部材等が設けられている。なお、砂礫係止部材を設けず、貫通孔３３を、貯砂設備側からダム湖側に向かって上向きに傾斜するように形成してもよい。この場合、貫通孔３３の傾斜角は、砂及び礫が傾斜に抗してダム湖側に上昇移動しないように設定される（例えば、３０〜４０°の傾斜角）。
【００４２】  右岸側開閉ゲート２５は左右方向に隣接して並ぶ３つの開閉ゲートで構成され、これらの３つの開閉ゲートはそれぞれ油圧シリンダによって駆動され、右岸側水収容部３０の上流端を開閉する。また、左岸側開閉ゲート２６は左右方向に隣接して並ぶ３つの開閉ゲートで構成され、これらの３つの開閉ゲートはそれぞれ油圧シリンダによって駆動され、左岸側水収容部３１の上流端を開閉する。なお、図示していないが、右岸側開閉ゲート２５及び左岸側開閉ゲート２６に対して作動油を給排する作動油給排機構が設けられている。
【００４３】  以下、適宜図３〜図６を参照しつつ、本発明に係る貯砂設備４における砂礫処理方法、すなわちダム湖３への砂及び礫の流入を阻止するとともに貯砂設備４に貯留された（堆積した）砂及び礫を掘削して除去する方法を具体的に説明する。この砂礫処理方法は、砂礫堆積工程、右岸側掘削工程及び左岸側掘削工程の３つの工程を有する。
【００４４】（１）  砂礫堆積工程
砂礫堆積工程では、右岸側開閉ゲート２５及び左岸側開閉ゲート２６を開いて、上流側河川７から右岸側水収容部３０及び左岸側水収容部３１に水を流入させ、流入した水を、越流堰２３を越流させてダム湖３に流下させる一方、上流側河川７から右岸側水収容部３０及び左岸側水収容部３１に流入する水に随伴して貯砂設備４に流入した砂及び礫をそれぞれ右岸側水収容部３０及び左岸側水収容部３１の底部２２に堆積させる。なお、右岸側開閉ゲート２５又は左岸側開閉ゲート２６のいずれか一方のみを開いているとき（例えば、他方の開閉ゲートに対応する水収容部の砂及び礫を掘削・除去しているとき）は、その間開いている開閉ゲートに対応する水収容部にのみ砂及び礫が堆積する。
【００４５】（２）  右岸側掘削工程
右岸側水収容部３０における砂及び礫の堆積量が所定の量に達したとき（例えば、砂及び礫の堆積層の厚さが２〜４ｍ達したとき）には、右岸側掘削工程が実施される。右岸側掘削工程では、右岸側開閉ゲート２５を閉じて上流側河川７から右岸側水収容部３０への水の流入を遮断した上で、右岸側水収容部３０に閉じ込められている水を貫通孔３３を経由してダム湖３に排出し、右岸側水収容部３０内の砂及び礫の含水比を低下させる（水切りする）。なお、水は砂礫の粒子間の空隙部を比較的迅速に移動ないしは流通するので、水切りにはさほど時間がかからない。そして、右岸側水収容部３０内の水切りされた砂及び礫を掘削して貯砂設備４から除去する。
【００４６】  砂及び礫の掘削及び運搬は、例えばパワーショベルやダンプトラックなどを用いて行うことができる。前記のとおり、右岸傾斜部２０は、パワーショベルやダンプトラックが支障なく走行できるように形成されている。なお、右岸傾斜部２０は道路２９に接続されているので、パワーショベルやダンプトラックは貯砂設備４に対して、容易に出入りすることができる。右岸側水収容部３０内の砂及び礫の掘削・除去が終了すれば、右岸側開閉ゲート２５を開き、上流側河川７から右岸側水収容部３０へ水を流入させる。なお、右岸側掘削工程では、左岸側開閉ゲート２６を開き、上流側河川７からダム湖３への水の流入を中断させないようにする。
【００４７】（３）  左岸側掘削工程
左岸側水収容部３１における砂及び礫の堆積量が所定の量に達したとき（例えば、砂及び礫の堆積層の厚さが２〜４ｍ達したとき）には、基本的には、右岸側水収容部３０における砂及び礫の堆積量が所定の量に達したときと同様の手法ないしは手順で、砂及び礫を掘削・除去する。なお、バイパス水路開閉ゲート６を一時的に開いて、上流側河川７の水をバイパス水路５経由で下流側河川８に流すようにし、その間に右岸側掘削工程と左岸側掘削工程とを同時にないしは重複して実施することも可能である。
【００４８】  かくして、砂礫堆積工程と右岸側掘削工程と左岸側掘削工程とを、貯砂設備４における砂礫の堆積状態、天候、砂礫の需要等に応じて適宜に任意の順序で繰り返し実施することにより、上流側河川７からダム湖３への砂及び礫の流入を阻止することができ、土砂ないしは土石の流入によるダム湖３の貯水容量の低下を抑制することができる。また、貯砂設備４に堆積した砂及び礫を、特別な機械設備を用いることなく、パワーショベルやダンプトラックなどを用いるだけの簡単な作業で容易に除去することができる。
【符号の説明】
【００４９】  １  貯水施設、２  ダム、３  ダム湖、４  貯砂設備、５  バイパス水路、６  バイパス水路開閉ゲート、７  上流側河川、８  下流側河川、９  湖底、１０  堤体、１１  排泥孔、１２  排泥孔開閉ゲート、１３  排水孔、１４  排水孔開閉ゲート、２０  右岸傾斜部、２１  左岸傾斜部、２２  底部、２３  越流堰、２４  仕切壁、２５  右岸側開閉ゲート、２６  左岸側開閉ゲート、２７  右岸堤部、２８  左岸堤部、２９  道路、３０  右岸側水収容部、３１  左岸側水収容部、３３  貫通孔。
【図１】
2019108778.tif 000003
【図２】
2019108778.tif 000004
【図３】
2019108778.tif 000005
【図４】
2019108778.tif 000006
【図５】
2019108778.tif 000007
【図６】
2019108778.tif 000008