(57)【要約】【課題】水位差の監視や調整作業の負担を軽減し、浚渫作業に必要な水位差を安定して発生させる。【解決手段】ダム湖等の浚渫作業に用いられる水位差発生水槽１４は、開口した上端部が貯水池の水面上に浮き出た状態で水中に沈められる水槽本体１４０と、水槽本体１４０の内部を２室に区画して、その一方を底板１４８上から所定の高さの位置に浚渫水の水位を保持する水位保持室１６として形成するとともに、その他方を水位保持室１６から溢れ出た浚渫水を水槽本体１４０の外部へ排出するための排水室１８として形成する仕切板１５とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯水池の水位よりも低い水位を形成し、これらの間に発生する水位差を利用して湖底から堆積物を含む浚渫水を汲み上げる浚渫作業に用いられる水位差発生水槽において、
開口した上端部が貯水池の水面上に浮き出た状態で水中に沈められる水槽本体と、
前記水槽本体の内部を２室に区画して、その一方を前記水槽本体の底面から所定の高さの位置に浚渫水の水位を保持する水位保持室として形成するとともに、その他方を前記水位保持室から溢れ出た浚渫水を前記水槽本体の外部へ排出するための排水室として形成する仕切板と
を備えたことを特徴とする水位差発生水槽。
【請求項２】
請求項１に記載の水位差発生水槽において、
前記水位保持室への入口と前記排水室からの出口との間にて、浚渫水からごみを除去するごみ除去部材をさらに備えたことを特徴とする水位差発生水槽。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の水位差発生水槽において、
前記水位保持室に接続され、湖底から汲み上げられた浚渫水を流入させる流入管と、
前記排水室に接続され、外部からの吸引力により前記水槽本体の外部へ浚渫水を流出させる流出管と
をさらに備えたことを特徴とする水位差発生水槽。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の水位差発生水槽において、
前記水槽本体に設けられて貯水池内への沈み込み量を調節するバラストウェイトをさらに備えたことを特徴とする水位差発生水槽。
【請求項５】
請求項４に記載の水位差発生水槽において、
前記バラストウェイトは、
前記水槽本体の内部に設置され、外部から流体の供給を受けて膨張する一方、外部へ流体を排出して収縮する収縮袋体から構成されていることを特徴とする水位差発生水槽。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の水位差発生水槽において、
前記水槽本体に設けられ、貯水池の水深方向に伸縮することで前記水槽本体の長さを可変する伸縮部をさらに備えたことを特徴とする水位差発生水槽。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の水位差発生水槽において、
前記水槽本体に浮力を付加することで水没を防止する浮力発生体をさらに備えたことを特徴とする水位差発生水槽。
【請求項８】
請求項１から３のいずれかに記載の水位差発生水槽において、
前記水槽本体の周囲に配置され、内部が周方向に複数の区画に仕切られた環状の空洞体をさらに備え、
前記複数の区画のうち、周方向で等間隔をおいて配置された区画は外部から流体を注入することで前記水槽本体に質量を付加するバラストタンクとして機能し、その他の区画は前記水槽本体に浮力を付加する水没防止タンクとして機能することを特徴とする水位差発生水槽。
【請求項９】
請求項８に記載の水位差発生水槽において、
前記複数の区画のうち、周方向で等間隔をおいて配置された区画の内部がさらに上下２室に区画して形成されており、このうち下側の室は外部から流体を注入することで前記水槽本体に質量を付加するバラストタンクとして機能し、一方、上側の室は前記水槽本体に浮力を付加する水没防止タンクとして機能することを特徴とする水位差発生水槽。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の水位差発生水槽において、
前記水槽本体は、
上面が開口するとともに底面が閉塞された円筒形状の外殻体を有しており、
前記仕切板は、
前記外殻体よりも内径が小さい円筒形状をなし、前記外殻体の底面上に設置された状態でその外側と前記外殻体の内周面との間に前記水位保持室を区画するとともに、その内側にて前記排水室を区画することを特徴とする水位差発生水槽。
【請求項１１】
請求項１０に記載の水位差発生水槽において、
前記外殻体に開口して形成され、外側から前記水位保持室に対してその周方向に浚渫水を流入させる流入口と、
前記外殻体の内周面と前記仕切板の外周面との間に設けられ、前記外殻体の底面から前記仕切板の頂部に向けて螺旋状に延び、かつ、その上面が前記水位保持室の底面を形成する螺旋状板と、
前記外殻体を貫通して外側に開通するとともに、前記仕切板を貫通して形成された流出口を通じて前記排水室内から前記外殻体の外側へ浚渫水を流出させる流出路とをさらに有し、
前記螺旋状板は、
前記流入口を通じて前記水位保持室に流入した浚渫水を、その上面に沿って前記仕切板の頂部まで案内することを特徴とする水位差発生水槽。
【請求項１２】
請求項１１に記載の水位差発生水槽において、
前記仕切板には、前記螺旋状板の下面よりも下方の位置に貫通した連通穴が形成されており、この連通穴を通じて前記仕切板の内側と外側とを相互に連通させることで、前記排水室の容積が前記仕切板の外側まで拡張されていることを特徴とする水位差発生水槽。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の水位差発生水槽において、
前記螺旋状板には、厚み方向に貫通した多数の貫通穴がその周方向に分布して形成されていることを特徴とする水位差発生水槽。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれかに記載の水位差発生水槽において、
前記水槽本体に設置され、前記排水室内に滞留した浚渫水を外部へ排出する排砂ポンプをさらに備えたことを特徴とする水位差発生水槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダム等の貯水池に浮かべた状態で貯水池の水位よりも低い水位を形成し、サイフォン力を用いて浚渫作業を行うのに必要な水位差を発生させる水位差発生水槽に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
サイフォン力を利用したダム湖等の浚渫に関する先行技術として、湖内にフローティングタンクを浮かべ、タンク内の水位と湖面の水位との水位差を利用して湖底を浚渫する先行技術がある。この先行技術は、ダム湖内に浮かべたフローティングタンク内にパイプの後方開放端部を設置し、フローティングタンクの函内水位を湖面水位より下げて維持する等の方法により、主として静水圧を利用した吸引・浚渫・流送を行う浚渫方法である（例えば、特許文献１）。
【０００３】
上記の浚渫方法では、屈曲部に開口部を有するパイプを湖底に沈め、パイプの前方開放端部をその後方開放端部よりも静水圧の高い水中位置に維持し、パイプ内を周囲よりも低圧とすることにより屈曲部開口部からその周囲の沈殿物を吸引してパイプ後方開放端部へ流排出している。この浚渫方法によれば、水位差を利用して浚渫した土砂をダム湖内に浮かべたフローティングタンク内に一時的に集積しておくことで、そこから湖外へ土砂を搬出したり、あるいはダム堤体を貫通するバイパストンネルを通じて土砂を湖外に放出したりすることが可能になる。
【特許文献１】特開２００３−１３８５９８号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
先行技術のように水位差を発生させて浚渫を行う場合、サイフォン力を安定させて効率的に浚渫作業を行うためには、その水位差の管理がきわめて重要である。このため先行技術においても、フローティングタンクには、タンク内の水位を調整するためのバルブ及びポンプが設けられている。例えば、タンク内の水位が上がり過ぎると、水位差が小さくなってサイフォン力が不足するため、この場合はバルブを絞って浚渫水の流量を下げ、ポンプを高速駆動することでタンク内の水位を低下させる必要がある。逆にタンク内の水位が下がり過ぎると、水位差が大きくなってサイフォン力が過大となったり、タンク内が水切れしたりするため、今度はバルブを大きく開けて浚渫水の流量を上げ、ポンプを休止することでタンク内の水位を上昇させる必要がある。
【０００５】
しかしながら、タンク内の水位を上下させるためにバルブを一々操作したり、ポンプの運転状態を調整したりする作業はきわめて繁雑であり、また、所望の水位差に到達するまで長時間を要するため、その分、余計な作業工数が増えてしまう。また、作業をミスしたり、作業を怠ったりするとタンク内の水位が不用意に変動するため、浚渫作業の途中でサイフォン力が変動し、浚渫作業が不安定になるという問題がある。
【０００６】
そこで本発明は、浚渫作業に必要な水位差を安定して発生させることができる技術の提供を課題としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、貯水池の水位よりも低い水位を形成し、これらの間に発生する水位差を利用して湖底から堆積物を含む浚渫水を汲み上げる浚渫作業に用いられる水位差発生水槽である。特に本発明では、水槽本体の内部を仕切板によって２室に区画し、その一方を水位保持室として形成し、他方を排水室として構成している。
【０００８】
水槽本体は、その開口した上端部が貯水池の水面上に浮き出た状態で水中に沈められる。この場合、水槽本体内の水位を大気圧下で貯水池の水位よりも低くすると、その間にサイフォン力を得るための水位差を発生させることができる。本発明では、水槽本体内の水位が常に一定となる構造を採用することで上記の課題を解決している。
【０００９】
具体的には、上記のように水槽本体の内部を仕切板により水位保持室及び排水室の２室に区画する。水位保持室は、水槽本体の底面から所定の高さの位置に浚渫水の水位が保持される構造である。また排水室は、水位保持室から溢れ出た浚渫水を水槽本体の外部へ排出するために使用される。この場合、浚渫により汲み上げられた浚渫水は水位保持室から溢れ出て排水室に至り、さらに排水室から排出される。したがって、長時間にわたり浚渫作業を行っても、水位保持室が浚渫水で満たされている間は、水位差発生水槽内での水位が所定の高さで常に保持されているため、安定して浚渫作業を効率よく行うことが可能になる。
【００１０】
また本発明の水位差発生水槽はごみ除去部材をさらに備えていてもよい。ごみ除去部材は、水位保持室への入口と排水室からの出口との間で浚渫水からごみを除去するものである。好ましくは、水位保持室から溢れ出た浚渫水が排水室に流れ込む際に浚渫水からごみを除去する位置にごみ除去部材を配置するのがよい。
【００１１】
この場合、水位差発生水槽内にごみが滞留したり、あるいは、浚渫水が排出された先の管路内や排砂ポンプ等を詰まらせたりすることがない。したがって、浚渫設備の安定した稼働を可能とし、ごみ詰まりによる作業効率の低下を未然に防止することができる。
【００１２】
一般に浚渫作業は、汲み上げた浚渫水を一箇所に滞留させておくのではなく、これを順々に搬送していく１つの搬送系（システム）を利用して行われる態様が実用的である。このような態様であれば、長期間（例えば１作業日）にわたり浚渫作業を連続的に行うことができるため、きわめて作業効率がよい。
【００１３】
浚渫水の搬送系（システム）を管路で構成した場合、水位差発生水槽を搬送系の一部に組み込んで利用することができる。すなわち、上記の水位保持室には流入管が接続されており、また排水室には流出管が接続されていてもよい。流入管は、湖底から汲み上げられた浚渫水を水位保持室に流入させるものである。また流出管は、外部からの吸引力により水槽本体の外部へ浚渫水を流出させるためのものである。
【００１４】
このような構成であれば、搬送系の一部に水位差発生水槽を組み込んだ状態となるので、長期間にわたり浚渫設備の稼働を安定化させることに寄与する。
【００１５】
また水位差発生水槽の水槽本体には、貯水池内への沈み込み量を調節するバラストウェイトが設けられている。この場合、バラストウェイトを加減することで所望の水位差を発生させ、また、浚渫場所の状況に合わせて水位差を調節することができる。
【００１６】
なおバラストウェイトは、膨張・収縮が可能な収縮袋体で構成してもよい。収縮袋体は槽本体の内部に設置されており、外部から流体の供給を受けて膨張する一方、外部へ流体を排出して収縮することができる。
【００１７】
この場合、水位差発生水槽を貯水池に浮かべたままの状態で流体の供給・排出を行うことにより、浚渫作業の途中で水位差を容易に調節することができる。
【００１８】
あるいは、水槽本体には収縮部が設けられていてもよい。収縮部は、貯水池の水深方向に伸縮することで水槽本体の長さを可変するものである。
【００１９】
例えば、バラストウェイトを増量して水槽本体の沈み込み量を多くとる場合、伸縮部を引き伸ばして水槽本体の長さを延長する。あるいは、バラストウェイトを減量して水槽本体の沈み込み量を少なくする場合、伸縮部を縮めて水槽本体の長さを短縮することができる。これにより、浚渫場所の状況に合わせて水位差発生水槽を浮き沈みさせ、適切な水位差を発生させて浚渫作業を行うことができる。
【００２０】
また、水位差発生水槽が水面上に浮き出る高さを調節することにより、風や波高の影響をまともに受けるのを防止し、水位差発生水槽を安定した姿勢で水中に浮かべたり、あるいは曳航したりすることができる。
【００２１】
また水位差発生水槽は、水槽本体に浮力を付加することで水没を防止する浮力発生体をさらに備えていてもよい。
【００２２】
この場合、例えば排水室内に多くの浚渫水が滞留して沈み込み量がある程度まで大きくなると、浮力発生体の浮力が作用して、それ以上の沈み込みを防止することができる。また、水位差発生水槽（水槽本体）内に浚渫水や湖水が充満しても、水位差発生水槽を水没させることがない。
【００２３】
また水槽本体の周囲には、内部が周方向に複数の区画に仕切られた環状の空洞体が設置されていてもよい。この場合、複数の区画のうち、周方向で等間隔をおいて配置された区画は外部から流体を注入することで水槽本体に質量を付加するバラストタンクとして機能し、その他の区画は水槽本体に浮力を付加する水没防止タンクとして機能することができる。
【００２４】
上記の空洞体を備えた構成であれば、いずれの区画にも流体を注入していない状態では空洞体の全体がフロートとして機能する。そして、いくつかの区画内に流体を注入した状態では、空洞体がバラストとしても機能し、水槽本体の沈み込み量を調節することができる。一方、何らかの原因で水槽本体内に湖水が充満してしまったとしても、空洞体には水没防止タンクとして機能する区画が残存しているため、水槽本体の水没が確実に防止される。
【００２５】
また空洞体は、周方向で等間隔をおいて配置された区画の内部がさらに上下２室に区画して形成されていてもよい。このうち下側の室は外部から流体を注入することでバラストタンクとして機能し、上側の室は水没防止タンクとして機能することができる。
【００２６】
より詳細には、水槽本体は外殻体を有する構成である。この外殻体は、上面が開口するとともに底面が閉塞された円筒形状である。そして仕切板は、外殻体よりも内径が小さい円筒形状をなしており、外殻体の底面上に設置された状態で自身の外側と外殻体の内周面との間に水位保持室を区画する。また仕切板は、その内側にて排水室を区画する。
【００２７】
上記の構成では、水槽本体が外殻体と仕切板の２重殻構造となり、内圧及び外圧のいずれに対しても強固となる。
【００２８】
水槽本体が２重殻構造の場合、その外殻体には流入口が開口して形成されている態様が好ましい。この流入口は、外殻体の外側から水位保持室に対してその周方向に浚渫水を流入させることができる。また、外殻体の内周面と仕切板の外周面との間には螺旋状板が設けられている。この螺旋状板は、外殻体の底面から仕切板の頂部に向けて螺旋状に延びており、その上面が水位保持室の底面を形成するものである。この場合、螺旋状板は流入口を通じて水位保持室に流入した浚渫水をその上面に沿って仕切板の頂部まで案内することができる。これにより、水位保持室には外殻体の内周面に沿う旋回流が発生し、流入口から流入した浚渫水は流入口の付近で澱むことなく土砂を伴って流動するので、土砂の沈殿を有効に防止することができる。
【００２９】
また、仕切板の頂部を越えた浚渫水は排水室に流れ込み、流出路を通じて外殻体の外側へ排出される。このため仕切板には流出口が貫通して形成されており、流出路は外殻体を貫通して外側に開通するとともに、流出口を通じて排水室内から外殻体の外側へ浚渫水を流出させることができる。
【００３０】
また仕切板には、螺旋状板の下面よりも下方の位置に貫通した連通穴が形成されており、この連通穴を通じて仕切板の内側と外側とを相互に連通させることで、排水室の容積が仕切板の外側まで拡張されている。
【００３１】
このような構造により、水位保持室内に流入する浚渫水の流量が増加したり、あるいは排水室から浚渫水を排水する流量が減少したりしても、ある程度は排水室の容量で吸収することができるため、排水室の水位が急激に上昇することはない。
【００３２】
また螺旋状板には、厚み方向に貫通した多数の貫通穴がその周方向に分布して形成されている態様が好ましい。
【００３３】
浚渫水とともに水位保持室内に流入した土砂の一部は、やがて勢いを失って沈降するが、このとき土砂は螺旋状板の上に沈殿せず、貫通穴を通じてさらに沈下し、螺旋状板の下方で拡張された排水室内に移動する。この後、土砂は排水室内から流出口を通じて排出されるので、水位保持室内に多くの土砂が沈殿するのを防止することができる。
【００３４】
また本発明において、水槽本体に排砂ポンプが一体に設置されていてもよい。この場合、排水室内に滞留した浚渫水を排砂ポンプによって外部へ排出することができるので、湖上やポンプ船上等の別の位置に排砂ポンプを設置する必要がない。なお排砂ポンプは、湖水中で動作する水中ポンプであり、設置場所は排水室内でもよいし、あるいは水槽本体の外面であってもよい。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、特段の監視や作業を必要とせずに水位差を一定に保持することができるため、長期間にわたり安定した浚渫能力が得られ、浚渫作業の効率を大幅に向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３７】
〔浚渫作業の概要〕
図１は、浚渫作業に必要な設備を示す概略図である。本実施形態の水位差発生水槽は、例えばダム湖等の貯水池における浚渫作業に利用することができる。浚渫作業は、貯水池の湖底に堆積した土砂類（土、砂、泥など）を浚渫し、これを堤外へ搬送して貯水池より低所の自然水域（河川、海）へ放流する目的で行われる。以下、浚渫作業を行うための設備の一例について説明する。
【００３８】
〔浚渫部〕
浚渫部１０は、主にサイフォン船１２及び水位差発生水槽１４から構成されている。サイフォン船１２には垂直可動式の吸込管１２ａが設置されており、この吸込管１２ａは船上から水中に没し、その先端部（吸い込み口）を湖底に臨ませた状態にある。ここでは浚渫効率をよくするため、吸込管１２ａの先端部に掘削装置１２ｂが取り付けられている。掘削装置１２ｂは、例えば水中モータ等の動力で掘削歯を回転させ、湖底の堆積物Ｓをほぐして吸込管１２ａに吸い込ませやすくする。サイフォン船１２の船上では、吸込管１２ａにバルブ１２ｃを介して湖上管１３が連結されており、湖上管１３は図示しないフロートに支持されて水面上に敷設されている。
【００３９】
水位差発生水槽１４は、その本体部を水中に沈めた状態で水面に浮かべられており、その浮力と質量とのバランスにより、その上部開口を水面上に浮き出させた姿勢を安定して保持している。水位差発生水槽１４内の水位は、貯水池の水位よりも低く設定されており、これらの間に水位差が形成されている。上記の湖上管１３には流入管１１が接続されており、この流入管１１は湖面上から水中に垂れ下がり、水中にて水位差発生水槽１４に接続されている。
【００４０】
掘削装置１２ｂでほぐされた堆積物Ｓは、水位差によって湖水とともに吸込管１２ａに吸い込まれ、浚渫水（土砂水）となって水位差発生水槽１４へ汲み上げられる。水位差発生水槽１４内には底面上に仕切板１５が設置されており、この仕切板１５によって水位差発生水槽１４内は、例えば水位保持室１６（図１中両外側）と排水室１８（図１中内側）の２室に区画されている。このうち一方の水位保持室１６には、吸込管１２ａ、湖上管１３及び流入管１１を通じて浚渫水が流れ込むものとなっている。また、水位保持室１６に流れ込んだ浚渫水は仕切板１５の上端から溢れ出し、内側の排水室１８へ移行する。なお、水位差発生水槽１４の詳細な構造については別図を用いてさらに後述する。
【００４１】
排水室１８の上部には、仕切板１５から溢れ出た浚渫水が流れ込む位置にごみスクリーン１７が取り付けられている。水位保持室１６へ流れ込み、やがて仕切板１５から溢れた浚渫水は、ごみスクリーン１７を通過して排水室１８へ移行する際、そこでごみを除去される。このときごみスクリーン１７の番手（メッシュ）は、例えば水中の沈木や落葉、石などを捕集できる程度（例えば１．５メッシュ）の大きさに選定されている。
【００４２】
〔搬送部〕
搬送部２０は、主に排砂ポンプ２２及び搬送管２４を備えており、排砂ポンプ２２はポンプ船５０上に設置されている。排砂ポンプ２２には吸引管２２ａが接続されており、この吸引管２２ａの先端部は、水位差発生水槽１４内にて排水室１８の水中に没している。一方、搬送管２４はバルブ２６を介して排砂ポンプ２２の吐出口に接続されており、ポンプ船５０の外では図示しないフロートに支持されて水面上を堤体Ｄに向かって延びている。なお、ポンプ船５０を例えば複数艘を湖上に連ねて配置することで、これらが順々に排砂ポンプ２２の動力で浚渫水を受け渡しながら浚渫水を堤体Ｄへ圧送することができる。
【００４３】
〔堤体越え部〕
堤体越え部３０は、主に鋼管３２及び受水槽３４を備えている。鋼管３２は堤体Ｄの内側で搬送管２４に接続されて堤体Ｄの頂部に向かって立ち上がり、さらに堤体Ｄの頂部を越えて湖外（外側）にまで達している。また、受水槽３４は堤体Ｄの外側に設置されており、鋼管３２は堤体Ｄの外側で頂部から立ち下がり、その開口端部は受水槽３４内にて水中に没している。なお鋼管３２には、堤体Ｄの外側にてバルブ３３が介挿されている。堤体Ｄの内側では、排砂ポンプ２２の揚水力によりある程度の高さまで水位を発生させれば、その外側にある受水槽３４内の水位と堤体Ｄの頂部との高低差を大気圧（自然エネルギー）により越えさせることができる。
【００４４】
受水槽３４内には堰３４ａが設けられており、この堰３４ａよって受水槽３４内は流入室３６と流出室３８とに区画されている。このうち一方の流入室３６内には、堤体Ｄを越えて搬送管２４内を流下してきた浚渫水が流入する。そして受水槽３４の流入室３６内に流入した浚渫水は、堰３４ａから溢れ出て他方の流出室３８に移る。
【００４５】
〔下流搬送部〕
下流搬送部４０は、主に放流管４２を備えている。放流管４２は、受水槽３４内の流出室３８に接続されており、その下流端は図示しない河川水域（又は海水域）に達している。受水槽３４内で堰３４ａから溢れ出て流出室３８内に流入した浚渫水は、さらに放流管４２を通じて低所へ放流される。
【００４６】
以上が浚渫作業を行うための設備の一例である。続いて、本実施形態の水位差発生水槽１４の詳細を説明する。
【００４７】
〔第１実施形態〕
図２は、水位差発生水槽１４の構成を詳細に示す縦断面図である。水位差発生水槽１４は全体的に縦長であり、その上部よりも下部の径が大きくなった段付き円筒形状（ボトル形状）をなしている。
【００４８】
水位差発生水槽１４は主に、水槽本体１４０、伸縮部１５０及び水上部１６０から構成されている。このうち水槽本体１４０は、上記のように段付きの円筒形状をなしており、水槽本体１４０はその全体が水中に没している。水槽本体１４０はその下部分が最も径の大きい円筒形状をなし、この下部分が外殻体１４２となっている。また、水槽本体１４０はその上部分が径の小さい円筒形状をなし、この上部分がネック状の水槽短管１４４となっている。外殻体１４２と水槽短管１４４との間は穴あき蓋形状（ドーナツ形状）の鏡板１４６で連結されており、また外殻体１４２の下端は底板１４８で閉塞されている。なお水槽本体１４０は、外殻体１４２や水槽短管１４４、鏡板１４６等のパーツに分割できる構造であってもよい。
【００４９】
水槽本体１４０の下端部にはバラストウェイト１７０が取り付けられている。バラストウェイト１７０は、例えば外殻体１４２の外周面に沿って複数箇所へ均等に配置されている。これらバラストウェイト１７０は、水位差発生水槽１４の質量を加減調節し、その大部分を水中に沈降させて浮力とのバランスをとっている。また本実施形態では、バラストウェイト１７０を水槽本体１４０の下端部に設置することで、水位差発生水槽１４全体の重心位置をメタセンタよりも低く設定し、傾斜時の復元モーメントを確保している。
【００５０】
伸縮部１５０は、蛇腹状（コルゲート筒状）の上部短管１５２を有している。この上部短管１５２は上下方向（図中矢印方向）に伸縮自在であり、かつ、ある程度の大きさの外力が加わるまでは伸び縮みすることなく、その長さを保持することができる。なお上部短管１５２は、水中に没した状態でも水圧に耐えられるだけの充分な強度を有している。上部短管１５２はその上下端が開放しており、上下に伸縮可能な姿勢で水槽本体１４０の上端に例えばフランジを介して連結されている。
【００５１】
水上部１６０は上下端が開放された水上短管１６２を有しており、この水上短管１６２は、上部短管１５２の上端に例えばフランジを介して連結されている。また水上部１６０は沈没防止フロート１６４を有しており、沈没防止フロート１６４は、例えば水上短管１６２の外周面に沿って複数箇所へ均等に設置されている。これら沈没防止フロート１６４は、水位差発生水槽１４の内部が水で満たされた場合でも、水位差発生水槽１４を沈没させないだけの浮力を有している。また沈没防止フロート１６４は、通常時に水位差発生水槽１４が傾いても、水上短管１６２が水面下に没するのを防止している。
【００５２】
次に、水位差発生水槽１４の内部構造について説明する。図３は、水位差発生水槽１４の下部分における水平断面図（図２中、III−III断面）である。以下、図２及び図３を参照しながら説明する。
【００５３】
水槽本体１４０の内部には、上記のように仕切板１５が設置されており、この仕切板１５により水位保持室１６及び排水室１８が区画して形成されている。この仕切板１５は外殻体１４２の内径よりも小さい円筒形状を有しており、その下端は外殻体１４２と同じ底板１４８により閉塞されている。また、仕切板１５の上端（頂部）には漏斗形状の集水板１５ａが設置されている。この集水板１５ａは、円筒形状をなす仕切板１５の中心に向かって下り傾斜しており、その中央には円形の開口１５ｂが形成されている。なお上記のごみスクリーン１７は、集水板１５ａの開口１５ｂ内に嵌め込んだ状態で設置されている。
【００５４】
このように水槽本体１４０の内部は、外殻体１４２と仕切板１５とによって二重殻構造に形成されている。円筒形状の仕切板１５は、その外周面と外殻体１４２の内周面との間の円環状の空間に上記の水位保持室１６を形成している。このため水位保持室１６は、全体として円環柱形状をなしている。また、排水室１８は仕切板１５の内側に形成されており、こちらは全体として円柱形状をなしている。
【００５５】
水槽本体１４０には、外殻体１４２を貫通して流入口１７２が形成されている。この流入口１７２は外殻体１４２の内周面で開口し、水位保持室１６内に通じている。また水槽本体１４０の外側では、流入口１７２に流入ノズル１１ａが設置されており、この流入ノズル１１ａを介して上記の流入管１１が接続されている。流入ノズル１１ａは外殻体１４２の外周面からその接線に沿う方向に延びている。このため流入管１１内を流れてきた浚渫水は、流入ノズル１１ａ内で外殻体１４２の接線に沿う方向に流れを変えると、流入口１７２から水位保持室１６内へその周方向に流入することになる。
【００５６】
なお、水位保持室１６内では仕切板１５が堰となっている。これにより、水位差発生水槽１４内の水位は常に一定に設定されており、水位差発生水槽１４全体が水中にほぼ静止した状態では、水位差発生水槽１４内の水位と貯水池の水位との水位差Ｈが常に一定となる。
【００５７】
外殻体１４２の内側には、その内周面と仕切板１５の外周面との間に螺旋状板１７３が設置されている。この螺旋状板１７３は底板１４８の上面、つまり外殻体１４２の底面から仕切板１５の頂部に向けて螺旋状に延びている。図３に示されているように、螺旋状板１７３は外殻体１４２の内周（仕切板１５の外周）をほぼ一周している。
【００５８】
ここで図４は、螺旋状板１７３の周方向（長手方向）に沿う縦断面図（図３中IＶ−IＶ断面）である。螺旋状板１７３は、その周方向でみて流入口１７２の近傍位置で最も低く、そこから浚渫水の流入方向（図３中の反時計回り方向）に進むにつれて上昇し、ほぼ一周した流入口１７２より手前の位置で仕切板１５の頂部に到達する。さらに螺旋状板１７３は、仕切板１５の頂部に達した位置から急激に下り傾斜し、その最も低い位置につながっている。
【００５９】
図４に示されているように、螺旋状板１７３は、その上面が水位保持室１６の底面を形成する。このため水位保持室１６は、流入口１７２の近傍の位置で最も深く、そこから浚渫水の流入方向（図３中の反時計回り方向）に進むにつれて次第に浅くなり、略一周した流入口１７２より手前の位置で水深がなくなることになる。また螺旋状板１７３には、その周方向に分布して多数の貫通穴１７３ａが形成されている。これら貫通穴１７３ａは螺旋状板１７３をその厚み方向に貫通している。
【００６０】
水槽本体１４０には、外殻体１４２を貫通して流出ノズル１７４（流出路）が設置されている。また仕切板１５には、流出口１７６が貫通して形成されている。流出口１７６は仕切板１５の内周面で開口し、排水室１８内に通じている。流出ノズル１７４は外殻体１４２を貫通してその内外に延びている。流出ノズル１７４は、外殻体１４２の内側では仕切板１５の外面から上記の流出口１７６に接続される一方、外側では上記の吸引管２２ａに接続されている。上記の排砂ポンプ２２を作動させると、排水室１８内の浚渫水は流出口１７６から流出ノズル１７４を通じて外殻体１４２の外側へ流出し、吸引管２２ａに引き込まれる。
【００６１】
なお図２，図３に示されているように、仕切板１５の下端部には連通穴１５ｃが形成されている。連通穴１５ｃは仕切板１５の周方向で複数箇所にあり、本実施形態では螺旋状板１７３の下方に位置している。連通穴１５ｃは仕切板１５を厚み方向に貫通しており、このため螺旋状板１７３の下方では、連通穴１５ｃを通じて仕切板１５の内側と外側とが相互に連通している。これにより水槽本体１４０の内部では、排水室１８の容積が仕切板１５の外側（外殻体１４２の内周面）まで拡張されている。
【００６２】
その他、水位差発生水槽１４には管状のゲージポール１８０（防波管）が設置されている。このゲージポール１８０は、水槽短管１４４及び上部短管１５２の外面に沿って鉛直上方に延び、その上端は水上短管１６２の頂部位置に達している。一方、ゲージポール１８０は鏡板１４６及び集水板１５ａを貫通して鉛直下方に延び、その下端は排水室１８内にて水中に没している。
【００６３】
ゲージポール１８０の上端には指示棒１８２が設置されており、この指示棒１８２の先端には滑車１８２ａが取り付けられている。またゲージポール１８０内にはゲージワイヤ１８４が挿入されており、その下端には浮子１８４ａが取り付けられている。浮子１８４ａは排水室１８内の浚渫水に浮かび、その水位に応じてゲージポール１８０内を上下に移動する。またゲージワイヤ１８４は、ゲージポール１８０内を鉛直上方に延び、その外部に露出した位置では滑車１８２ａに案内されて下方に垂れ下がっている。ゲージワイヤ１８４の垂れ下がった先には水位計測錘１８４ｂが取り付けられている。
【００６４】
水位計測錘１８４ｂは、浚渫水に浮かんだ浮子１８４ａよりも軽量であるが、浮子１８４ａの上下動に追随して上下し、ワイヤ１８４に適度な張力を働かせた状態に保持する。指示棒１８２には図示しない目盛りが付されており、水位計測錘１８４ｂが指示する目盛りを読み取ることで、排水室１８内の水位を観測することができるものとなっている。
【００６５】
次に、浚渫作業時の水位差発生水槽１４内での浚渫水の流れを説明する。
図５は、水槽本体１４０の内部構造を図解した斜視図である。なお、図５では煩雑化を防止するため、螺旋状板１７３の貫通穴１７３ａやゲージポール１８０等の図示を省略している。
【００６６】
流入口１７２を通じて水位保持室１６内に流入した浚渫水は、螺旋状板１７３の上面に沿って案内され、このとき外殻体１４２の内周面に沿って旋回流（スワール）が発生する。浚渫水に含まれていた土砂の一部は勢いを失って沈降し、貫通穴１７３ａを通じて螺旋状板１７３の下側、つまり拡張された排水室１８内に落下する。これにより、水位保持室１６内に土砂が堆積するのを有効に防止することができる。なお、螺旋状板１７３の貫通穴１７３ａを通じて排水室１８に落下した土砂は、上記の連通穴１５ｃを通じて仕切板１５の内側の排水室１８に合流し、そこから流出口１７６を通じて浚渫水とともに排出される。
【００６７】
水位保持室１６に満たされた浚渫水は、仕切板１５の周囲からその頂部を越えて溢れ出すと、内側で集水板１５ａ上を中央に向かって流れ落ちる。なお、ここでも水位保持室１６内での旋回流の影響により、集水板１５ａ上では僅かに渦巻き流が発生する。
【００６８】
集水板１５ａの中央に集められた浚渫水は、中央のごみスクリーン１７を介して排水室１８内に流れ込む。浚渫水に含まれていたごみ類は、ごみスクリーン１７により捕集される。
【００６９】
排水室１８内に流れ込んだ浚渫水は、ここで暫く滞留した後、その流出口１７６を通じて流出ノズル１７４に引き込まれ、さらに吸引管２２ａを通って水位差発生水槽１４の外側へ排水される。上記のように排水室１８の容積は、連通穴１５ｃを通じて仕切板１５の外側にまで拡張されている。このため、排砂ポンプ２２の運転状態の変化によって排水室１８内に滞留する浚渫水の量が増加した場合であっても、排水室１８内の水位が急激に上昇することはない。なお、排砂ポンプ２２の運転状態は、上記の水位計測錘１８４ｂが示す目盛りを観測しながら調節することができる。
【００７０】
ただし、たとえ排水室１８内の水位が変動したとしても、水位保持室１６内の水位は仕切板１５の頂部位置で常に安定しているため、浚渫作業の過程でサイフォン力を得るため必要な水位差（図１中符号Ｈ）が変動することはない。したがって、本実施形態の水位差発生水槽１４によれば、浚渫作業中のサイフォン力を常に安定して得ることができ、それにより浚渫作業の効率化を図ることができる。
【００７１】
また第１実施形態では、伸縮部１５０において上部短管１５２を伸び縮みさせ、合わせてバラストウェイト１７０を加減することにより、水位差発生水槽１４の沈み込み量を調節することができる。これにより、水位差発生水槽１４で発生させる水位差（図１中符号Ｈ）を所望に可変することができ、浚渫場所の状況に合わせて適切な水位差を発生させることができる。
【００７２】
図６は、水槽本体１４０内部をより拡大した断面図である。ごみスクリーン１７は、その外径が水槽短管１４４や上部短管１５２、水上短管１６２（図６には示さず）の内径よりも小さく設定されている。このため水位差発生水槽１４を湖上に浮かべだ状態であっても、例えば水上短管１６２の上部開口を通じて吊り上げ索１８８をごみスクリーン１７に連結し、これを引き上げることでごみスクリーン１７を水位差発生水槽１４外へ取り出すことができる。ごみスクリーン１７にて捕集されたごみを回収した後は、またごみスクリーン１７を吊り下げて水槽本体１４０内に降ろし、集水板１５ａの中央に取り付けることができる。
【００７３】
〔第２実施形態〕
図７は、水位差発生水槽１４の第２実施形態を示す縦断面図である。第２実施形態は、以下の点で第１実施形態と異なっている。
（１）水槽本体１４０の上部に別の上部短管１９０が連結されている。
（２）水槽本体１４０の水槽短管１４４内に収縮袋１９２が設置されている。
（３）沈没防止フロート１６４が吊り下げ式であり、上下に位置を変更できる。
なお、その他の事項は第１実施形態と共通であり、ここでは共通する構成には同じ符号を付し、その重複した説明を省略するものとする。
【００７４】
第２実施形態で用いる上部短管１９０は伸縮式ではないが、第１実施形態のように伸縮式であってもよい。この上部短管１９０は、ある程度の余裕を持って水面上に浮き出るだけの長さを有している。
【００７５】
収縮袋１９２は、例えばゴム等の弾性素材を用いた容量可変の袋体である。収縮袋１９２には、配管１９４を通じてその内部に流体（水）を供給（圧送）することができる。なお、配管１９４には逆止弁１９６が介挿されており、この逆止弁１９６は収縮袋１９２内の流体が内圧で逆流するのを防止している。また、配管１９４には分岐して排水路１９４ａが設けられており、この排水路１９４ａには排水弁１９８が取り付けられている。排水弁１９８を開放すると、収縮袋１９２内の流体が排出されて収縮袋１９２が収縮する。
【００７６】
第２実施形態では、収縮袋１９２内により多くの流体を供給することで水位差発生水槽１４全体の質量を増加し、その沈み込み量を増やす（沈降させる）ことができる。このとき収縮袋１９２は、例えば水槽本体１４０から上方へ膨張し、図中に２点鎖線で示されるように上部短管１９０内にまで到達する。逆に、収縮袋１９２内の流体を排出することで水位差発生水槽１４全体の質量を軽減し、その沈み込み量を減らす（浮上させる）こともできる。これにより、バラストウェイト１７０を加減することなく、外部からの作業だけで水位差Ｈを容易に可変することができるので、浚渫作業の効率を向上することができる。
【００７７】
また沈没防止フロート１６４は、例えばブラケット１９０ａ及び吊り下げ索１９０ｂを介して上部短管１９０から吊り下げられた状態で上部短管１９０に固定されている。上記のように水位差発生水槽１４をより沈降させて使用する場合、吊り下げ索１９０ｂを短くして沈没防止フロート１６４の位置を相対的に引き上げる。逆に水位差発生水槽１４を浮上させて使用する場合、吊り下げ索１９０ｂを長くして沈没防止フロート１６４の位置を相対的に下げればよい。
【００７８】
〔第３実施形態〕
図８は、水位差発生水槽１４の第３実施形態を示す図である。第３実施形態は、水没防止フロート１６４の構造に特徴を有するものである。以下、水没防止フロート１６４の構造について説明する。
【００７９】
図８中（Ａ）：水没防止フロート１６４は、その全体が円環状の空洞体を構成している。さらに水没防止フロート１６４の構造を水平断面で見ると、その内部が周方向に複数の区画（ここでは１２区画）に仕切られている。これら１２の区画を周方向でみると、水没防止タンク１６４ａの区画とバラストタンク１６４ｂの区画が交互に６区画ずつ配置されている。
【００８０】
図８中（Ｂ）：さらに水没防止フロート１６４の構造を縦断面で見ると、バラストタンク１６４ｂのある区画について内部が上下２室に区画されている。このうち上側の室はそのまま水没防止タンク１６４ａとして機能し、下側の室だけがバラストタンク１６４ｂとして機能するものとなっている。
【００８１】
なお図８には示されていないが、各バラストタンク１６４ｂ内には、上記の収縮袋１９２と同様に外部から流体（水）を注入することができる。またバラストタンク１６４ｂ内の流体は、図示しないドレン口を通じて排出することができる。バラストタンク１６４ｂは、周方向で等間隔（１区画おき）に配置されているため、流体を注入した状態で驟雨方向にバランスよく質量を付加することができる。
【００８２】
〔第４実施形態〕
図９は、水位差発生水槽１４の第４実施形態を示す図である。第４実施形態の水位差発生水槽１４は、水槽本体１４０に排砂ポンプ２２を一体として取り付けた点に特徴を有している。
【００８３】
図９中（Ａ）：第４実施形態では、外殻体１４２の外面に遠心式の排砂ポンプ２２が取り付けられている。なお排砂ポンプ２２は、ケーシング２２ｃの外側でモータ２２ｍを気密にカバーした水中ポンプである。排砂ポンプ２２は、その吸込口を上記の流出ノズル１７４の一端に連結させている。また流出ノズル１７４の他端には、流出口１７６から排水室１８内に向かってラッパ状に拡がるレジューサ２００が取り付けられている。
【００８４】
図９中（Ｂ）：排砂ポンプ２２で吸引された浚渫水は、流出ノズル１７４に対して垂直方向（上方向）に圧送される。この場合、上記の吸引管２２ａをそのまま圧送管として利用すればよく、ポンプ船５０上には排砂ポンプ２２を設置する必要はない。なお、ここでは外殻体１４２の外側に排砂ポンプ２２を設置する例を挙げているが、排砂ポンプ２２は水槽本体１４０の内側、つまり、排水室１８内に設置されていてもよい。
【００８５】
本発明は上述した第１，第２実施形態に制約されることなく、種々に変形して実施することができる。例えば、外殻体１４２や仕切板１５等をさらに複数のパーツで構成し、これらを分割・組み立て式に構成してもよい。
【００８６】
各実施形態では水槽本体１４０に上部短管１５２，１９０等を連結しているが、水槽本体１４０の水槽短管１４４の部分の長さを延長して水面上に浮き出させれば、特に上部短管１５２，１９０等を連結する必要はない。
【００８７】
各実施形態ではごみスクリーン１７を集水板１５ａの中央に配置しているが、ごみスクリーン１７は流入口１７２の手前や流出口１７６の手前に配置してもよい。
【００８８】
また、水位差発生水槽１４の各部の形状や構造はあくまで好ましい例示であり、これらを適宜変形して実施できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】浚渫作業に用いる設備を概略的に示した構成図である。
【図２】水位差発生水槽の構成を詳細に示す縦断面図である。
【図３】水位差発生水槽の下部分における水平断面図（図２中、III−III断面）である。
【図４】螺旋状板の周方向（長手方向）に沿う縦断面図（図３中IＶ−IＶ断面）である。
【図５】水槽本体の内部構造を図解した斜視図である。
【図６】水槽本体の内部をより拡大した断面図である。
【図７】水位差発生水槽の第２実施形態を示す縦断面図である。
【図８】水位差発生水槽の第３実施形態を示す図である。
【図９】水位差発生水槽の第４実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００９０】
１１    流入管
１１ａ  流入ノズル
１４    水位差発生水槽
１５    仕切板
１５ａ  集水板
１５ｃ  連通穴
１７    ごみスクリーン（ごみ除去部材）
１６    水位保持室
１８    排水室
２２    排砂ポンプ
２２ａ  吸引管（流出管）
１４０    水槽本体
１４２    外殻体
１４８    底板
１５０    伸縮部
１５２    上部短管
１６４    沈没防止フロート（浮力発生体）
１６４ａ  水没防止タンク
１６４ｂ  バラストタンク
１７０    バラストウェイト
１７２    流入口
１７３    螺旋状板
１７３ａ  貫通穴
１７４    流出ノズル
１９２    収縮袋
【図１】
2008308818.tif 000003
【図２】
2008308818.tif 000004
【図３】
2008308818.tif 000005
【図４】
2008308818.tif 000006
【図５】
2008308818.tif 000007
【図６】
2008308818.tif 000008
【図７】
2008308818.tif 000009
【図８】
2008308818.tif 000010
【図９】
2008308818.tif 000011