(57)【要約】【課題】濁水の発生を防止し、シート状部材の円滑な敷設及び引上作業を行う。【解決手段】ダム湖等の貯水池１に堆積する土砂２を吸引する排砂管３の吸引口６に、堆積土砂２の表面４を覆うシート状部材５を設け、このシート状部材５を上記排砂管３と共に上記貯水池１に沈めてその水底２０に敷設するに際して、シート状部材５の外周部に沿って袋体１１を設け、上記シート状部材５を水中に沈めながら上記袋体１１内に給水して袋体１１を膨張させて、上記シート状部材５を拡開させた後に水底２０に着地させる。【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土砂を吸引する排砂管の吸引口に、堆積土砂の表面を覆うシート状部材を設け、このシート状部材を上記排砂管と共に上記貯水池に沈めてその水底に敷設するに際して、シート状部材の外周部に沿って袋体を設け、上記シート状部材を水中に沈めながら上記袋体内に給水して袋体を膨張させて、上記シート状部材を拡開させた後に水底に着地させることを特徴とするシート状部材の敷設方法。
【請求項２】
上記シート状部材を折り畳んだ状態でロープ等で吊り下げて上記貯水池内に沈め、水底から所定高さまで降下したときに上記袋体に給水し始めて上記シート状部材の拡開を開始しその拡開が完了したときに上記シート状部材が水底に略着地するようにした請求項１記載のシート状部材の敷設方法。
【請求項３】
上記シート状部材の降下位置を上記ロープの繰出長さや超音波深度計測器の計測値等より検知し、上記シート状部材が水底より所定高さに到達したときに給水を行う請求項１または２記載のシート状部材の敷設方法。
【請求項４】
ダム湖等の貯水池に堆積する土砂を吸引する排砂管の吸引口に堆積土砂の表面を覆うシート状部材を設け、そのシート状部材の外周部に沿って袋体を設けロープ等で吊り下げて上記貯水池の水底に沈めて敷設したシート状部材を引き上げるに際して、上記袋体に給気して浮力を与え、その浮力で上記シート状部材を浮上させると共に上記ロープ等で引き上げることを特徴とするシート状部材の引上方法。
【請求項５】
上記シート状部材の引き上げの際に水底から巻き上がる土砂を、上記排砂管で吸引しながら上記シート状部材を引き上げる請求項４記載のシート状部材の引上方法。
【請求項６】
ダム湖等の貯水池に堆積する土砂を吸引する排砂管の吸引口に設けられるシート状部材の外周部に沿って袋体を設け、その袋体に給水給気管を介して給水手段と給気手段とを接続すると共に、上記給水給気管に袋体への給水と給気を切り替える切替手段を接続したことを特徴とするシート状部材の敷設引上機構。
【請求項７】
上記シート状部材の外周部に位置検知片を所定ピッチで設け、位置検出装置で上記位置検知片の位置を検知して、その形状より上記シート状部材が拡開したことを確認する請求項６記載のシート状部材の敷設引上機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダム湖等の貯水池に堆積する土砂を吸引する排砂管の吸引口に設けられ上記堆積土砂の表面を覆うシート状部材の敷設方法、引上方法及び敷設引上機構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、本出願人は、広い範囲の堆積土砂を排砂できる貯水池の排砂方法及び排砂装置を提案（特願２００３−１２３９２６号）した。
【０００５】
この排砂方法は、図５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であり、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なっている。シート状部材５は、貯水池１に浮かべられた台船７よりロープ８により吊り下げられている。
【０００６】
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、これによる掃流作用で、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いった優れた効果が奏される。
【０００７】
ところで、上述のシート状部材５を水底２０に敷設するには、シート状部材５を畳んだ状態で水底２０まで沈めて、潜水夫或いは水中機械がシート状部材５の外周端を引っ張って拡開する方法しかなかった。しかし、シート状部材５は、例えば直径１００ｍ程度の大きさを有しているので、上記方法でシート状部材５を水底２０で拡開するのは非常に困難であった。
【０００８】
なお、上記シート状部材５を敷設する方法ではないが、シート状物を水中で拡開して設置する方法が、特許文献１に示されている。
【０００９】
このシート状物の水中設置方法は、シート状物に注水バッグを取り付け、その注水バッグに注水して膨張させることでシート状物を拡開するようになっている。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−１９２４３４号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のシート状物の水中設置方法は、シート状物を注水バッグと共に水底の所定設置位置に沈めた後に、注水バッグに注水して膨張させるようになっているため、貯水池の排砂装置のシート状部材５にこの水中設置方法を適用すると、貯水池の水底から流木や巨礫等が飛び出している場合に、シート状部材５が流木等に引っかかってしまい拡開できないといった問題や拡開するシート状部材が水底２０を掻くので土砂が巻き上げられ濁水が発生するといった問題が起こる。
【００１２】
また、上述の貯水池の排砂方法においては、所定位置での排砂が終了すると、シート状部材５を引き上げて他の位置に移動させてそこで敷設する必要がある。しかし、上述のシート状物の水中設置方法では、シート状物を引き上げる方法については何も触れられておらず、シート状部材５の引上方法については有効な手段がないのが現状であった。特に、無理にシート状部材５を引き上げようとすると、シート状部材５が不透水性であるため水底２０に吸い付き引き上げにくく、さらに水底２０の土砂が巻き上げられ、濁水の発生を招いてしまう。
【００１３】
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、濁水が発生せず円滑な作業が行えるシート状部材の敷設方法、引上方法及び敷設引上機構を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、ダム湖等の貯水池に堆積する土砂を吸引する排砂管の吸引口に、堆積土砂の表面を覆うシート状部材を設け、このシート状部材を上記排砂管と共に上記貯水池に沈めてその水底に敷設するに際して、シート状部材の外周部に沿って袋体を設け、上記シート状部材を水中に沈めながら上記袋体内に給水して袋体を膨張させて、上記シート状部材を拡開させた後に水底に着地させるシート状部材の敷設方法である。
【００１５】
請求項２の発明は、上記シート状部材を折り畳んだ状態でロープ等で吊り下げて上記貯水池内に沈め、水底から所定高さまで降下したときに上記袋体に給水し始めて上記シート状部材の拡開を開始しその拡開が完了したときに上記シート状部材が水底に略着地するようにした請求項１記載のシート状部材の敷設方法である。
【００１６】
請求項３の発明は、上記シート状部材の降下位置を上記ロープの繰出長さや超音波深度計測器の計測値等より検知し、上記シート状部材が水底より所定高さに到達したときに給水を行う請求項１または２記載のシート状部材の敷設方法である。
【００１７】
請求項４の発明は、ダム湖等の貯水池に堆積する土砂を吸引する排砂管の吸引口に堆積土砂の表面を覆うシート状部材を設け、そのシート状部材の外周部に沿って袋体を設けロープ等で吊り下げて上記貯水池の水底に沈めて敷設したシート状部材を引き上げるに際して、上記袋体に給気して浮力を与え、その浮力で上記シート状部材を浮上させると共に上記ロープ等で引き上げるシート状部材の引上方法である。
【００１８】
請求項５の発明は、上記シート状部材の引き上げの際に水底から巻き上がる土砂を、上記排砂管で吸引しながら上記シート状部材を引き上げる請求項４記載のシート状部材の引上方法である。
【００１９】
請求項６の発明は、ダム湖等の貯水池に堆積する土砂を吸引する排砂管の吸引口に設けられるシート状部材の外周部に沿って袋体を設け、その袋体に給水給気管を介して給水手段と給気手段とを接続すると共に、上記給水給気管に袋体への給水と給気を切り替える切替手段を接続したシート状部材の敷設引上機構である。
【００２０】
請求項７の発明は、上記シート状部材の外周部に位置検知片を所定ピッチで設け、位置検出装置で上記位置検知片の位置を検知して、その形状より上記シート状部材が拡開したことを確認する請求項６記載のシート状部材の敷設引上機構である。
【００２１】
【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。
【００２２】
図１は、本発明に係るシート状部材の敷設引上機構の好適な実施の形態を示した全体構成図、図２はシート状部材を示した平面図である。
【００２３】
図示するように、ダム湖等の貯水池１に堆積する堆積土砂２を排砂するに際しては、まず、堆積土砂２を吸引排砂するための排砂管３の吸引口６に十分な敷設面積を有するシート状部材５を設け、貯水池１内に浮かべられた台船７より、排砂管３をシート状部材５と共に吊り下げて、浚渫すべき堆積土砂２の表面４に敷設する。
【００２４】
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。このシート状部材５の中央には、排砂穴９が形成され、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が接続されている。
【００２５】
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。
【００２６】
この排砂管３は、シート状部材５の敷設前に、予めシート状部材５に接続されている。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、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・ナットなどにより接続する。
【００２７】
台船７には、巻上機２３が設けられており、その巻上機２３に巻かれた牽引ロープ８の下端を、排砂管３のフランジ１０に接続し、排砂管３を吊り下げて支持するようになっている。
【００２８】
シート状部材５の形状は、円形或いは多角形状（本実施の形態では図２に示すように正六角形）とし、その径は、後述する水流が作用する範囲とシート状部材５によって堆積土砂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。
【００２９】
シート状部材５は、その外周端及び外周端近傍を含む外周部に袋体１１が設けられている。袋体１１は、その内部に給水して膨張することで、所定形状に拡がってシート状部材５を拡開するように形成されている。また袋体１１は、その内部に給気することで、シート状部材５を浮上させる浮力を得られる容積を有している。
【００３０】
袋体１１は、気密性を有するゴム、樹脂や布等の材質で形成されており、膨張前の状態でシート状部材５と共に折り畳める程度の柔軟性を有している。袋体１１は、断面円形或いは楕円形の筒状に形成されている。袋体１１は、シート状部材５に接着剤で接着されて固定されている。なお、シート状部材５と袋体１１の固定に関しては、これに限られるものではなく、加熱溶着したり或いは紐等で縫合してもよい。
【００３１】
本実施の形態では、袋体１１は、シート状部材５の外周部全周に亘って連続して設けられており、外周部全体で一体的に膨張して外側へ拡がることによってシート状部材５を拡開する。袋体１１の内部空間は、シート状部材５の外周各辺毎に区画されており、袋体１１の各内部空間にそれぞれ水又は空気が供給されるように、袋体１１の各辺毎に給水給気管１２が接続されている。なお、袋体１１の内部空間は、互いに区画されていなくてもよく、全周に亘って連通していてもよい。この場合、給水給気管１２は、少なくとも一箇所以上に接続されていればよい。また、本実施の形態では、シート状部材５の外周部全周に亘って袋体１１が設けられているが、間欠的に設けてもよい。この場合、周方向のみでなく径方向にも袋体１１を形成すれば、シート状部材５を適宜拡開できる。
【００３２】
給水給気管１２は、袋体１１よりシート状部材５の中心部まで延びて、排砂管３に沿って台船７まで延出している。給水給気管１２は、袋体１１内の水や空気の吸引時の負圧で潰れない程度の強度を有したホースからなる。給水給気管１２は、シート状部材５に所定ピッチで設けられたフック（図示せず）等の固定手段によってシート状部材５に固定されており、敷設時や引上時のシート状部材５の変形に追従して屈曲するようになっている。給水給気管１２は、台船７からシート状部材５近傍までは一本のホースを排砂管３に沿わせて構成されており、シート状部材５近傍で分岐されて放射状に拡がり袋体１１に接続されている。なお、給水給気管１２の分岐部分は、シート状部材５近傍に限られるものではなく、台船７近傍或いは排砂管３の中間部であってもよい。
【００３３】
台船７には、袋体１１に水を供給・注入する給水手段１４と、袋体１１に空気を供給・注入する給気手段１５とが設けられており、それぞれ給水給気管１２に接続されている。給水手段１４は、水ポンプ１６からなり、その吸水部１７が貯水池１内に開口している。給気手段１５は、空気ポンプ１８からなり、その吸気部１９が大気中に開口している。
【００３４】
給水給気管１２の給水手段１４及び給気手段１５との接続部には、袋体１１への給水・給気を切り替える切替手段２１が介設されている。切替手段２１は、三方弁２２にて構成されており、給水給気管１２を給水手段１４又は給気手段１５と選択的に接続するようになっている。
【００３５】
なお、袋体１１の下部またはシート状部材５の外周部には、敷設後のシート状部材５が貯水池１内の水流等によって浮き上がるのを防止するためのウエイト（図示せず）が取り付けられる。ウエイトは、袋体１１またはシート状部材５の全周に沿って設けられたチェーン等のリング状でかつ可撓性を有するもので構成し、敷設後に、堆積土砂２の表面形状に応じて変形して、シート状部材５の外周部を堆積土砂２にウエイトの自重で押しつけるようになっている。
【００３６】
台船７には、超音波発振器及び受信器等からなる位置検出装置２５が設けられており、シート状部材５の外周部には、上記発振器から発振された超音波Ａを反射する反射器からなる位置検知片２６が周方向に所定ピッチで設けられている。この位置検知片２６からの反射波Ｂを受信器で検出して、各反射器の位置を検知することによって、シート状部材５が確実に拡開されているかを確認する。なお、位置検出装置２５は、超音波センサに限られるものではなく、例えば、光センサや赤外線センサ等の他のセンサを用いてもよい。また、シート状部材５に発振器を設けて、台船７上に受信器を設けるようにしてもよい。
【００３７】
シート状部材５を敷設するに際しては、予め排砂管３の吸引口６に、上述のシート状部材５を設けておき、このシート状部材５を畳んだ状態或いは丸めた状態で排砂管３と共に貯水池１に沈める。このとき、給水給気管１２は、切替手段２１によって水ポンプ１６（給水手段１４）へと接続しておく。
【００３８】
そして、シート状部材５が、水底２０より所定高さに到達したとき（図３（ａ）参照）に水ポンプ１６を作動させて袋体１１への給水を開始して拡開し、シート状部材５が水底２０に着地する前にその拡開が完了する（図３（ｂ）参照）ように給水を行う。この水底２０からの所定高さは、この時点より給水し始めてシート状部材５の拡開を開始し、その拡開が完了したときにシート状部材５が水底２０に略着地するような高さである。すなわち上記所定高さは、シート状部材５の降下速度に、袋体１１を膨張させる時間を乗じて得られる距離と略同等の高さである。なお、シート状部材５を、水中（水底２０から所定距離隔てた上方位置）で拡開を完了させてから、さらに降下させて水底２０に着地させるようにしてもよい。
【００３９】
シート状部材５の水底２０からの高さの検知は、予めシート状部材５の敷設位置の貯水池１深さを超音波深度計測器等で計測しておき、他方シート状部材５の降下位置を牽引ロープ８の繰出長さ或いは超音波深度計測器等の計測値より検知して、その差を算出することによって行う。
【００４０】
以上のように、シート状部材５の外周部に設けた袋体１１に給水することによって、袋体１１が外周部で直線状に膨張して、シート状部材５が袋体１１に引っ張られて拡開する。よって、貯水池１内に潜水夫や水中機械を潜らせる必要が無く、非常に簡単な操作でシート状部材５を均一に拡げることができる。
【００４１】
また、シート状部材５が水底２０に着地する前に、拡開を完了させるので、敷設位置の水底２０から流木や巨礫等が飛び出していても、シート状部材５が引っかかることはなく、円滑にシート状部材５の拡開を行うことができる。
【００４２】
さらに、シート状部材５の拡開が完了するのと略同時に、シート状部材５が水底２０に着地するので、降下時の抵抗が大きいシート状部材５が拡がった状態での降下が殆どなく、降下時間の短縮が図れる。
【００４３】
また、袋体１１の内部空間をシート状部材５の外周各辺毎に区画して、袋体１１の各内部空間に給水給気管１２をそれぞれ接続したので、各辺の袋体１１が同時に膨張し、シート状部材５が、全周に亘って均一的に且つ水平バランスを崩すことなく拡開できる。
【００４４】
シート状部材５の着地時には、台船７上の位置検出装置２５から超音波を発振し、位置検知片２６で反射させて受信することによって、位置検知片２６の位置を検知し、シート状部材５が確実に拡開されているかを確認する。ここで、万一シート状部材５が拡開されていない場合は、一旦シート状部材５を引き上げて、再度、袋体１１を膨張させてから降下して着地させる。
【００４５】
シート状部材５が着地した後は、水ポンプ１６によって袋体１１から水を吸引して、袋体１１の張力を取り除き、シート状部材５を水底２０に追従させる（図３（ｃ）参照）。このとき、袋体１１下部には、ウエイト（図示せず）が設けられているので、シート状部材５の外周部が堆積土砂２にウエイトの重さで押しつけられる。
【００４６】
その後、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を水と共に吸引する。このとき、シート状部材５の裏面側では、シート状部材５と堆積土砂２の表面４との間に吸引口６へと向かう水平方向の水流が発生し、その掃流作用によって、堆積土砂２は、その表面４が崩されて吸引口６まで流され、排砂管３によって吸引排砂される。
【００４７】
その敷設位置での排砂が終了したなら、シート状部材５を引き上げて、別の敷設場所へと移設する。
【００４８】
敷設された状態のシート状部材５を引き上げるに際しては、図４に示すように、給水給気管１２を、切替手段２１によって空気ポンプ１８（給気手段１５）へと接続し、空気ポンプ１８で袋体１１に給気して浮力を与える。その浮力で、上記シート状部材５の外周部を浮上させながら、巻上機２３で牽引ロープ８を巻き上げて排砂管３と一体的にシート状部材５の中央部を引き上げる。牽引ロープ８での引上速度は、袋体１１の浮上速度と略同一とする。
【００４９】
このとき、排砂管３より土砂を吸引しながらシート状部材５を引き上げる。ここでの排砂管３による土砂２及び水の吸引量は、通常の排砂時よりも少なくしておく。
【００５０】
上述のように、袋体１１に空気を供給することによって、シート状部材５はその外周部より浮上し、その浮上に合わせて牽引ロープ８でシート状部材５の中心部を引き上げているので、比較的小さい巻上力での引上が可能となる。
【００５１】
また、シート状部材５の外周部を浮上させてから、中心部を引き上げるので、引上時にシート状部材５が水底２０に付着せず、土砂２が巻き上るのを略防止することができる。仮に、土砂２や微細粒子が若干巻き上がったとしても、排砂管３より吸引を行っているので、巻き上がった土砂２や微細粒子を除去することができ、濁水の発生を防止できる。このときの排砂管３による吸引量を少なくしているので、その吸引力は弱くなっており、牽引ロープ８の巻上力が小さくても引上できる。
【００５２】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、濁水が発生せず、シート状部材の円滑な敷設及び引上作業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】本発明に係るシート状部材の敷設引上機構の好適な実施の形態を示した全体構成図である。
【図２】本発明に係るシート状部材を示した平面図である。
【図３】本発明に係るシート状部材の敷設方法の好適な実施の形態を示した（ａ）は第一工程説明図、（ｂ）は第二工程説明図、（ｃ）は第三工程説明図である。
【図４】本発明に係るシート状部材の引上方法の好適な実施の形態を示した工程説明図である。
【図５】貯水池の排砂装置を示した全体構成図である。
【符号の説明】
１  貯水池
２  土砂
３  排砂管
４  （土砂の）表面
５  シート状部材
６  （排砂管の）吸引口
８  （牽引）ロープ
１１  袋体
１２  給水給気管
１４  給水手段
１５  給気手段
２１  切替手段
２５  位置検出装置
２６  位置検知片
【図１】
2005030025.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005030025.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005030025.tif 000007