(57)【要約】【課題】設備投資が比較的少なくて済むだけでなく、既存のダムにも支障なく設置でき、しかも、下流の環境汚染に悪影響を与える有機質汚泥の排出がなくなるダムにおける排砂装置を提供する。【解決手段】ダムの上流から下にかけてダムを越えて土砂排水のための配管をなし、配管の上流の吸引口をダムから離れた浅瀬に周遊可能に設け、その吸引口からサイホンの原理で吸引できるように、ダムの下流の配管をダムの上位から下端に流下するように設置し、ダムの落差に伴う下流配管内の水圧が吸引口に働く構造にした。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダムの上流から下にかけてダムを越えて土砂排水のための配管をなし、配管の上流の吸引口をダムから離れた浅瀬に周遊可能に設け、その吸引口からサイホンの原理で吸引できるように、ダムの下流の配管をダムの上位から下端に流下するように設置し、ダムの落差に伴う下流配管内の水圧が吸引口に働く構造にしたことを特徴とするダムにおける排砂装置。
【請求項２】
ダムの下に、排水専用と発電用とに交互に切り換え得るように、非常稼働の発電装置を設けたことを特徴とする請求項１記載のダムにおける排砂装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発電、灌漑用水、水道水等の利水のために構築されるダムにおける排砂装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
利水のうちでも殊に発電用のダムは、発電落差を得るために急流河川において構築されるため、ダムの上流では周辺の山地の浸食作用が著しく、大量の土砂が流入し、発電のための取水の機能が維持されなくなるだけでなく、下流河川の侵食や海岸侵食などの弊害を招くという問題が発生するため、ダムの溜まった土砂を下流に排砂することで、これらの問題が解決される。
【０００３】
ダムには、貯水量を調整するために排水口が設けられているので、排砂を実施するには、排水口を開くことにより排水の勢いにより土砂が排出される。このとき、自然の力を利用して海にまで一挙に土砂を流すために、降雨時期を選んで、例えば年に１回というように一度に行われるために、著しい水質汚染により下流の環境を悪化させ、下流や近海では甚大な漁業被害が発生し、漁業補償の問題が後をたたない現状にある。また、種によっては絶滅という深刻な事態を招いている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような問題を解決するために、排砂時期のコントロールの他に様々な提案がなされ、また、実際に特殊な排砂装置がダムに備えられる。
まず、提案としては、ダム湖底に堆積する土砂をさらって、ダンプカーで遠方へ搬出する方法が主張される。しかし、これは浚渫のために上記のような排砂に比べて多大な費用がかかることから現実的ではない。次に、下流河川に沿って配管し、その配管内を通して排砂する方法が挙げられるが、これもダムにおける配管の接続構造が難しいことに加えて、排出先を環境破壊のないようにどこにするかが問題となり、これも実施されていない。
【０００５】
また、ダムにおける排砂装置については、ダムの下端部に排出口を設けるとともに、ダムの内側に、つまりダム湖側に取水口を上下調整可能に設けられる。これはダム湖では、土砂を含む濃度について幾つかの層に分かれているという考えに基づくものであって、降雨により上流から土砂が流入すると、それは湖水の上層にまず滞留し、時間の経過とともにそれから徐々に湖底へ沈下するので、その状況により合理的に極力被害の少ない水質の層を前記取水口の上下で選んで排砂するという方法である。しかし、これによると、排砂装置に過大な設備を要することはもとより、湖底近くにそれを設ける必要から、既存のダムには実施不可であるという問題ある。
【０００６】
また、上記のいずれの方法もダム湖底の堆積物を排出するものであるが、その堆積物は、土砂ばかりでなく、植物由来の有機質汚泥を含むので、いずれの場合も、それが下流の環境汚染を招くことになるという決定的な問題があった。
【０００７】
この発明は、上記のような実情に鑑みて、設備投資が比較的少なくて済むだけでなく、既存のダムにも支障なく設置でき、しかも、下流の環境汚染に悪影響を与える有機質汚泥の排出がなくなるダムにおける排砂装置を提供することを課題とした。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、この発明は、ダムの上流から下にかけてダムを越えて土砂排水のための配管をなし、配管の上流の吸引口をダムから離れた浅瀬に周遊可能に設け、その吸引口からサイホンの原理で吸引できるように、ダムの下流の配管をダムの上位から下端に流下するように設置し、ダムの落差に伴う下流配管内の水圧が吸引口に働く構造にしたことを特徴とするダムにおける排砂装置を構成した。
【０００９】
上記の構成によれば、サイホンの原理を働かせるには、まず、最初に、何らかの方法、例えば、後記実施形態に示すような方法により、配管の中に水を充填してから、配管の上下両端を開放する。そうすると、ダムから下りる配管にその落差に伴う水圧が掛かって、それが上流の吸引口に働くことにより、ダム湖の上流の浅瀬において土砂が吸引され、配管を通ってダムを越えて下流の配管から排出される。
【００１０】
したがって、ダムの上流で沿岸の侵食により土砂が溜まってもそれが取り除かれるために、ダムの近くにおける土砂の堆積が防止され、堆積してもそれには従来よりもさらに多く時間がかかることになり、本格的な排砂の経費が軽減される。また、排砂は従来のように一挙に実施する必要はなく、少しずつ徐々に継続的に行うこともでき、しかも、排砂には微生物により分解していない植物の葉っぱ等が含まれているが、これらは汚泥化していないので、下流における環境汚染の原因とはならない。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、この発明によれば、サイホンの原理を応用するために、設備投資や維持費が比較的少なくて済むだけでなく、既存のダムにも支障なく設置でき、しかも、下流の環境汚染に悪影響を与える有機質汚泥の排出がなく、また、ダム周囲に水の飛沫による環境破壊も発生しないという優れた効果がある。
【００１２】
また、発電装置を設けたときには（請求項２）、新エネルギー等の利用に関する特別措置法（ＲＰＳ法）の適用が考えられ、設備投資のコストの負担のさらなる軽減となり得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１および図２は、この発明の一実施形態を示したもので、山奥の急峻な河川に主に水力発電のためのダム３が設けられ、それよりも上流の土砂６を排出するために排砂装置Ｐが装備される。
【００１４】
排砂装置Ｐは、ダム３の上流からダム３の下にかけて配管し、ダム３の落差による吸引水圧で上流の水を排出するようにサイホンの原理を応用したもので、サイホンの原理を働かすためには、最初に配管５内に水を充満させておく必要があるので、ダム３の上には、そのための給水塔７が設置される。
【００１５】
給水塔７よりも上手の上流配管５ａは、多数の浮子９，９，・・によって水面下に保持されており、その中途に中継ブイ１１が設けられ、先端に機動ブイ１３が設けられる。一方、給水塔７よりも下手の下流配管５ｂは、ダム３の下に設けた排水兼用の発電装置１５に接続される。なお、配管５については、サイホンの吸引圧に耐える強度を有することが必要である。また、少なくとも中継ブイ１１から機動ブイ１３にまでは、機動ブイ１３の自由な周遊を許容するフレキシブルなものであることが望ましい。
【００１６】
給水塔７は、上流の配管５ａと下流の配管５ｂとを接続する給水タンク１７と、給水タンク１７に水を供給する電動ポンプ１９と、電動ポンプ１９によりダム湖の水４を汲み上げる吸水管２０とからなっている。そのうち、給水タンク１７は、電動ポンプ１９との間に開閉バルブ２１を備えている。２２は空気抜きであって、給水中に配管５内の空気が水と入れ替えに排出される。その後バルブ２４により空気抜き２２は閉じられる。
【００１７】
中継ブイ１１は、それを中心に機動ブイ１３が周遊するようにそのベースとなるもので、移動可能であるが、錨２３を湖底に沈めることにより適宜の選択箇所に定着される。また、機動ブイ１３は、土砂の吸引口２５（網を有する）が設けられたもので、スクリューにより自力で移動するとともに、吸水・排水を行って水面下に上下するようになっているロボットであって、吸引口２５は、広範囲においてその箇所の水深に併せて上下することにより、湖底のいずれの土砂６も取り込むことができる。
【００１８】
中継ブイ１１には配管５の上流閉鎖バルブ２７が、発電装置１５には下流閉鎖バルブ２９がそれぞれ設けられているので、サイホンの原理を働かすための始動準備としては、その両方の閉鎖バルブ２７，２９を閉じた状態において、給水塔７において、給水タンク１７に水を注入することにより、配管５全体に水を充填した状態で、給水タンク１７の開閉バルブ２１と空気抜き２２のバルブ２４を閉じてから、上流閉鎖バルブ２７と下流閉鎖バルブ２９とを同時に開く。そうすると、下流の配管５ｂから流下する水の吸引圧が機動ブイ１３の吸引口２５に及ぶため、吸引口２５により土砂６を水とともに吸引すると、それが配管５を通って給水タンク１７を通過して発電装置１５に供給される。
【００１９】
しかし、排砂の場合に、発電装置１５は、作動しないように排水のみに切り換えられているので、湖底から吸引される土砂や雑物により発電装置が傷んだり故障したりする不都合が防止される。この点については、豪雨時には土砂の排水を行うことによりダム３の水を調整し、晴れたときにも貯水量が多いときや、増水が見込まれるときには、調整のために上澄み水を排水し発電に利用するという利用の仕方となる。
【００２０】
なお、給水塔７や中継ブイ１１（中継小屋）は、ダム湖の沿岸に設けることもできる。また、排砂装置Ｐの運転開始の準備として配管５に水を充填する方法は、給水塔７によるとは限らない。たとえば、ポンプにより上流配管５ａにより吸引口２５からダム湖の水を吸引して充填するようにすることも可能である。しかし、この場合は多大な動力を必要とするので、前記のように、給水タンク１７に小型のポンプ１９でダム湖の水を吸水管２０で吸い上げて充満するのが良い。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明のダムにおける排砂装置を示す断面説明図である。
【図２】同排砂装置の一部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
Ｐ  ダムにおける排砂装置
３  ダム  
５  配管
５ａ  上流配管
５ｂ  下流配管
１５  発電装置
２５  吸引口
【図１】
2008106497.tif 000003
【図２】
2008106497.tif 000004