(57)【要約】【課題】堆積土砂の粒径に拘わらず、効率的に排砂を行う。【解決手段】ダム湖等の貯水池１に堆積する堆積土砂２を排砂管３により吸引して排砂する排砂装置７において、上記排砂管３の吸引口６に、これより径方向外方に拡大されて上記堆積土砂３の表面４を覆うシート状部材５を設け、該シート状部材５の裏面に、そのシート状部材５の周縁部１５から上記吸引口６に繋がる流路空間である水みち１６を形成し、上記シート状部材５の裏面側の堆積土砂２を水と共に吸引排砂するように構成した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダム湖等の貯水池に堆積する堆積土砂を排砂管により吸引して排砂する排砂装置において、上記排砂管の吸引口に、これより径方向外方に拡大されて上記堆積土砂の表面を覆うシート状部材を設け、該シート状部材の裏面に、そのシート状部材の周縁部から上記吸引口に繋がる流路空間である水みちを形成し、上記シート状部材の裏面側の堆積土砂を水と共に吸引排砂するように構成したことを特徴とする貯水池の排砂装置。
【請求項２】
上記水みちが、上記シート状部材に形成された襞によって形成される請求項１記載の貯水池の排砂装置。
【請求項３】
上記襞の頂部と谷部に、補強線材をそれぞれ設けた請求項２記載の貯水池の排砂装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダム湖等の貯水池の堆積土砂を排砂するための排砂装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ダムが予想を上回る速さで土砂に埋まり、総貯水量１００万立方メートル以上の中規模ダム７８２ダムのうち、４４ダムはすでに貯水池の半分以上が堆積土砂によって埋まっていることが、国土交通省の調査によって報告されている。
【０００３】
そのため、ダム湖等の貯水池の堆積土砂を排砂して、ダム建設時の貯水量に回復させることが重要な課題となっている。
【０００４】
そこで、従来では、吸引管による浚渫や排砂ゲートによる浚渫等、種々の排砂方法（例えば、特許文献１参照）が採用されていた。
【０００５】
しかしながら、上述の従来の排砂方法は、一度に広い範囲の堆積土砂を排砂できない、排砂管に異物の詰まりが生じる等の問題があった。
【０００６】
そこで、本出願人は、広い範囲の堆積土砂を排砂できると共に、異物の詰まりが生じないようにした排砂方法を提案（特願２００２−０６２１５７号）した。
【０００７】
この先願の方法は、排砂管廻りの堆積土砂の表面を、不透水性の遮水部材で覆い、その状態で排砂管に設けた排砂ゲートを開くことで、排砂管に流水を流し、これによりその流水と共に土砂を排砂管から流すようにしたものである。
【０００８】
この排砂方法では、遮水部材に水圧が直接作用してその下方の堆積土砂を水圧で押さえるため、排砂管に流入する土砂は、排砂管に向かう水流で運ばれる比較的粒径の小さな土砂であり、径の大きな異物は遮水部材で押さえられて移動できないため、異物による詰まりを解決でき、しかも遮水部材で覆った範囲の堆積土砂を排砂できるといった優れた効果を有する。
【０００９】
しかし、上述の排砂方法では、排砂開始時に排砂管が堆積土砂に埋まっており、そのため排砂ゲートを開けると、排砂管に接した堆積土砂層がその内圧によって崩壊し、非常に濃度の高い土砂流が、排砂管を流下する。従って、その下流では、非常に大きな圧力変動を伴うので、排砂管や排砂ゲート等の設備が破損する虞がある。また、排砂管の設置の無いダムについては使用できないという問題もある。さらに、土砂が排砂ゲートに噛み込まれて、排砂ゲートが閉まらなくなる虞れがあり、現実的な実施に問題を残している。
【００１０】
そこで、本出願人は、上記排砂方法をさらに改良して、排砂ゲートを用いずに排砂が行える貯水池の排砂方法及び排砂装置を提案（特願２００３−６１３８０号）した。
【００１１】
この排砂方法は、図３に示すように、ダム湖等の貯水池１に堆積する土砂２を排砂管３により吸引して排砂する排砂方法において、堆積土砂２の表面４に、これを覆うシート状部材５を敷設し、そのシート状部材５の裏面部より排砂管３の吸引口６を堆積土砂２の表面４に臨ませて吸引排砂するようにしたことを特徴とする。
【００１２】
これによれば、排砂管３の吸引によって、シート状部材５と堆積土砂２との間に水流を作ることができ、この水流による掃流作用で、堆積土砂２を広い範囲から効率的に吸引することができると共に、従来利用されていた排砂ゲートを必要としないので、排砂ゲートを備えていないダムでも適用できるといった優れた効果が奏される。
【００１３】
【特許文献１】
特開平８−１３４５３号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ダム等の貯水池に堆積する堆積土砂は、粒径が様々な砂やシルト等にて構成されている。しかしながら、上述の排砂方法及び排砂装置では、効率的に排砂できる土砂の粒径が限られてしまうことが実験により判った。例えば、排砂される堆積土砂２が細砂（粒径約０．３ｍｍ）から粗砂（粒径約１．０ｍｍ）で構成される場合には、シート状部材５と堆積土砂２との間に程良い水流が発生して、非常に効率的な吸引排砂が行われるが、堆積土砂２がシルト（粒径約０．０４ｍｍ）等の微細粒子で構成される場合には、効率的な吸引排砂が十分に行われないことが判った。これは、シルトの粘性が大きく透水係数が小さいために、排砂管３の吸引によってシート状部材５が堆積土砂２の表面に貼り付いてしまい、水流が発生しないためである。
【００１５】
そこで、本発明は上記問題を解決するために案出されたものであって、堆積土砂の粒径に拘わらず、効率的に排砂が行える貯水池の排砂装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願発明は、ダム湖等の貯水池に堆積する堆積土砂を排砂管により吸引して排砂する排砂装置において、上記排砂管の吸引口に、これより径方向外方に拡大されて上記堆積土砂の表面を覆うシート状部材を設け、該シート状部材の裏面に、そのシート状部材の周縁部から上記吸引口に繋がる流路空間である水みちを形成し、上記シート状部材の裏面側の堆積土砂を水と共に吸引排砂するように構成したものである。
【００１７】
そして、上記水みちが、上記シート状部材に形成された襞によって形成されるものが好ましい。
【００１８】
また、上記襞の頂部と谷部に、補強線材をそれぞれ設けたものが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は本発明に係る貯水池の排砂装置の好適な実施の形態を示した平面図及び側面図、図２はシート状部材の断面図、図３は排砂装置の全体構成図である。
【００２１】
図３に示すように、排砂装置７は、貯水池１内に浮かべられた台船８より、堆積土砂２を吸引排砂するための排砂管３が吊り下げられている。排砂管３の吸引口６には、十分な敷設面積を有するシート状部材５が接続されている。シート状部材５は、浚渫すべき堆積土砂２の表面４上に敷設されている。
【００２２】
このシート状部材５は、不透水性或いは難透水性の布、樹脂或いはゴム等によって形成され、堆積土砂２の表面４に追従できる柔軟性と、水中で浮かずに沈む性質とを有している。シート状部材５は、上記布、樹脂或いはゴム等に、メッシュ状の補強材を設けて形成したものであってもよい。
【００２３】
シート状部材５の形状は、円形或いは多角形状（本実施の形態では円形）とし、その直径は、後述する水流が作用する範囲とシート状部材５による堆積土砂２を押さえてシールする範囲を考慮して約１００ｍ程度に形成するのがよいが、数十〜百数十ｍの範囲のものが使用できる。
【００２４】
シート状部材５の敷設は、具体的には、まず、シート状部材５を、台船８に畳まれた状態で載せ、これを畳んだ状態のままで水底の目標位置まで沈め、その水底部で広げて敷設する。なお、シート状部材５を水面或いは水底近くで広げて、その状態で徐々に沈めるようにしてもよい。
【００２５】
このシート状部材５の中央には、排砂穴９が形成されている。排砂管３の吸引口６がシート状部材５の排砂穴９を通して、シート状部材５の表面部から裏面側の堆積土砂２に臨むように、排砂管３がシート状部材５に接続される。
【００２６】
排砂管３は、可撓性のある樹脂管からなり、その直径は、排砂効率を考慮して大きいものが好ましいが、作業性を考慮して約３００ｍｍ程度のものが好ましい。なお、排砂管３は、樹脂管だけでなく一部鋼管を使用してもよい。
【００２７】
この排砂管３の接続は、シート状部材５の敷設前に、予め接続しても、敷設後に接続しても何れでもよい。シート状部材５と排砂管３の接続は、排砂管３の先端の吸引口６の周囲にフランジ１０を形成しておき、またシート状部材５の排砂穴９に予めフランジ１０を取り付ける受け座（図示せず）を形成して、フランジ１０をシート状部材５の受け座の上側に設置して、ボルト・ナット等の固定手段により接続する。フランジ１０には台船８から延びる牽引ロープ２４が接続されている。この牽引ロープ２４は、台船８上に設けられた巻上機２５に巻き付けられており、排砂管３の深さを調整できるようになっている。
【００２８】
排砂管３は、その長さが、貯水池１の水深と、浚渫位置上の水面からダム堤体までの距離と、ダム堤体の上面から貯水池１の水面までの高さを合計した長さより十分に長く（貯水池の水深によっても相違するが数百ｍ程度）形成されており、このため、所定長さのものを順次接続して必要長さに形成する。
【００２９】
排砂管３は、台船８上に支持し、その台船８から排出口（図示せず）が、ダム堤体の上部を跨いで、ダム堤体よりも下流側に位置するように敷設する。排砂管３には、吸引排砂用のポンプ１１とバルブ１２とを適宜接続しておく。
【００３０】
このポンプ１１によって、排砂管３の吸引口６から、シート状部材５の裏面部の堆積土砂２が水と共に吸引され、ダム堤体の下流側に位置する排出口１４から下流側へと排出される。
【００３１】
以上説明した構成は、先願（特願２００３−６１３８０号）の排砂方法及び排砂装置と同様である。
【００３２】
ところで、本発明は、図１及び図２に示すように、シート状部材５の裏面に、そのシート状部材５の周縁部１５から排砂管３の吸引口６に繋がる流路空間である水みち１６を形成し、シート状部材５の裏面側の堆積土砂２を水と共に吸引排砂するように構成したことを特徴とする。
【００３３】
水みち１６は、シート状部材５に形成された襞１７によって形成されている。具体的には、水みち１６は襞１７の下面と堆積土砂２の表面４とで囲われて区画されている。襞１７は、シート状部材５を扇子状に折り曲げて形成され、その頂部１８と谷部１９には補強線材２１がそれぞれ設けられている（図２参照）。襞１７は、水みち１６内に水流が発生してその水流と共に堆積土砂２を流すことができるように、高さが数ｃｍ程度に形成されている。水みち１６は、断面形状が二等辺三角形となっている。なお、この断面形状は、これに限られるものではなく、半円状或いは多角形状であってもよいが、断面三角形とするのが形成しやすく好ましい。
【００３４】
補強線材２１は、例えば直径数ｍｍ程度の針金等にて構成され、シート状部材５の径方向に延びて放射状に配置され、襞１７の頂部１８及び谷部１９の上側に設けられている。補強線材２１は、シート状部材５にその径方向に所定ピッチ間隔で設けられた紐（図示せず）等の固定手段で締結されて固定されている。補強線材２１は、シート状部材５の運搬時には、運搬可能な長さ（トラックに積載可能な長さ）毎に切断されており、運搬後に接続されるようになっている。
【００３５】
隣接する襞１７の頂部１８の補強線材２１と谷部１９の補強線材２１間には、所定ピッチで連結線材２２が架け渡されており、補強線材２１同士の位置関係を一定に保ち、襞１７の形状を保持するようになっている。連結線材２２は、可撓性を有しており、運搬時にはシート状部材５を畳んだ状態とし、水中では直線状に伸びて襞１７の形状を保持できるようになっている。
【００３６】
なお、補強線材２１は、シート状部材５の裏面側に取り付けてもよい。
【００３７】
上記シート状部材５は、例えば、６０度の円弧毎に分割して、襞１７部分で折り畳み、扇子状にして運搬する。そして、運搬後に台船８上或いは水面上等で分割されていたシート状部材５同士及び補強線材２１同士を接続して、水底に沈める。シート状部材５同士の接続は、マジックテープ（登録商標）や熱溶着によって行い、シート状部材５の水密性を保持できるようになっている。
【００３８】
その後、シート状部材５と排砂管３を接続する等して、排砂装置７をセットする。
【００３９】
上記構成の排砂装置７によれば、図２（ａ）に示すように、シート状部材５が堆積土砂２上に載置された状態で、シート状部材５の裏面に水みち１６が形成される。これによって、排砂管３からの吸引を開始すると、水みち１６内にシート状部材５の周縁部１５から排砂穴９へと向かう水流が発生する。このとき、水みち１６は、その高さが数ｃｍであるので、水流の流速が速く、その掃流作用によって、堆積土砂２が流されて排砂される。水みち１６内は、排砂管３の吸引によって負圧となるが、補強線材２１及び連結線材２２を設けているので、水みち１６の形状を保持することができる。万一、負圧が大きく、補強線材２１に抗して、水みち１６が潰れたとしても、これによって水流が一旦止まるので負圧がなくなり、補強線材２１が元の形状に回復するので、水みち１６が再度確保されることとなる。
【００４０】
堆積土砂２の排砂に伴い、図２（ｂ）から（ｃ）に示すように、その表面の土砂が徐々に流されていき、最終的には、残った部分の土砂２３が崩れてシート状部材５が沈み込んでいく。この状態を繰り返しながら、堆積土砂２が順次排砂されていく。
【００４１】
なお、排砂時に、巻上機２５によって排砂管３の沈下速度を調整して、排砂管３の吸引口６が、堆積土砂２の表面４から若干浮いた状態になるようにすれば、さらに効率的な排砂を行うことができる。
【００４２】
このように、本実施の形態によれば、水みち１６を積極的に形成して、水流を発生させるようにしたことで、堆積土砂２が、粒間の間隙が少なく透水係数が小さいシルト等の微細粒子で構成された場合であっても、シート状部材５が堆積土砂２に貼り付くことがなく、効率的な排砂を行うことができる。また、堆積土砂２が細砂から粗砂で構成される場合であっても、効率的な排砂を行うことができる。
【００４３】
図４は、他の実施の形態のシート状部材５を示した平面図である。このシート状部材５は、図１のものと比較して外形及び水みち１６の形状が相違するものであり、その他の構成については、上記実施の形態と同様である。
【００４４】
かかるシート状部材５は、正六角形状に形成されている。水みち１６は、シート状部材５の中央の排砂穴９から、周縁部１５の角部２８に延びる６本の本線部２６と、本線部２６から周縁部１５の辺部２９に向かって枝状に分岐される複数の分岐線部２７とで構成されている。各分岐線部２７は辺部２９に対して直交方向に延出しており、隣接する本線部２６間の範囲で、各分岐線部２７は互いに平行となっている。
【００４５】
なお、図中、シート状部材５内の太線は、水みち１６の山折れ部を示し、細線は、水みち１６の谷折れ部を示す。
【００４６】
図５は、さらに他の実施の形態のシート状部材５を示した平面図である。このシート状部材５は、図１のものと比較して水みち１６の形状が相違するものであり、その他の構成については、上記実施の形態と同様である。
【００４７】
かかるシート状部材５の水みち１６は、径方向に放射状に延びる直線部３１と、半径方向中間部で周方向に延びて円状に形成された曲線部３２とで構成されている。直線部３１と曲線部３２とはそれぞれ直交して接続されており、曲線部３２の内側の直線部３１は、外側の直線部３１の半数となっている。上記構成によれば、排砂穴９回りの水みち１６を少なくすることができ、排砂管３による吸引効率を向上させることができる。
【００４８】
なお、図中、シート状部材５内の太線は、水みち１６の山折れ部を示し、細線は、水みち１６の谷折れ部を示す。
【００４９】
図６は、さらに他の実施の形態のシート状部材５の水みち１６部分を示した断面図である。
【００５０】
かかるシート状部材５の水みち１６は、シート状部材５の裏面部に、所定高さ（例えば数ｃｍ）の壁体３３を所定ピッチ間隔で設けることによって形成されている。壁体３３は、角パイプ等にて構成され、シート状部材５に紐（図示せず）等の固定手段で締結されて固定されている。壁体３３は、角パイプに限られるものではなく、水に沈むものであれば他の材質で形成してもよく、また形状も断面矩形に限られるものではない。壁体３３は、シート状部材５の周縁部１５から排砂穴９へと延出しており、水みち１６も同様に形成されている。
【００５１】
すなわち、本実施の形態では、シート状部材５の裏面に壁体３３を設けることによって、壁体３３が脚となりシート状部材５が持ち上げられ、その裏面と堆積土砂２の表面４との間に空間が形成され、これが水みち１６となる。
【００５２】
本実施の形態においても、水みち１６内に水流が発生し、その掃流作用によって、効率的な排砂を行うことができる。
【００５３】
なお、壁体３３は、長手方向に連続して設けることに限られるものではなく、長手方向に間隔をあけて間欠的に設けるようにしてもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、堆積土砂の粒径に拘わらず、効率的に排砂が行えるといった優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る貯水池の排砂装置の好適な実施の形態を示した（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】シート状部材の断面図で、（ａ）は排砂の第一工程の状態を示した断面図、（ｂ）は排砂の第二工程の状態を示した断面図、（ｃ）は排砂の第三工程の状態を示した断面図である。
【図３】排砂装置の全体構成図である。
【図４】他の実施の形態のシート状部材を示した平面図である。
【図５】さらに他の実施の形態のシート状部材を示した平面図である。
【図６】さらに他の実施の形態のシート状部材の水みち部分を示した断面図である。
【符号の説明】
１  貯水池
２  堆積土砂
３  排砂管
４  （堆積土砂の）表面
５  シート状部材
６  （排砂管の）吸引口
７  排砂装置
１５  周縁部
１６  水みち
１７  襞
１８  頂部
１９  谷部
２１  補強線材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005036461.tif 000006
【図５】
2005036461.tif 000007
【図６】
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