(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダム貯水池を移動自在な作業台船に設置した、フレキシブルスパイラルパイプによる排砂管の一端の吸引管を水底に開口し、他端の放水管を下流の放水路に開口し、排砂管のサイホン作用により水底の水と堆砂を汲み上げ、放水路に放流する水底の堆砂排出方法において、吸引管は位置調整手段を介して作業台船に装着され、前記位置調整手段は、ガイドレール、ローラまたはボルトなどの組合せによるスライド機構により垂直、水平方向に移動自在で作業台船に装着される２本のガイド管と、これらのガイド管間にガイドレール、ローラまたはボルトなどの組合せによるスライド機構により取付角度調節自在かつ上下動自在に軸着されて掛渡されるサヤ管とで構成し、このサヤ管内に吸引管を挿入することを特徴とする水底の堆砂排出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばダム貯水池などの水底の堆砂の排出方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ダムには、発電用、灌漑用、洪水調節用など種々のものがあるが、いずれのダムでも堆砂が発生している。この堆砂は、ダム上流域の土砂が河川によって下流域に流され、河川の勾配の減少、流速の減少に応じて粒径の大きなものから順に堆積したものが、洪水時に河川流速が増すと、大粒径の土粒子も河床から離れて移動し（浮遊）、掃流（河床を転がりながら移動）状態でダム貯水池付近まで運搬されることで発生する。
【０００３】
すなわち、土砂を伴った洪水流がダム貯水池に近づくと、河川横断面が急激に増すため流速が落ち、粒径の大きい砂礫分が貯水池の入口付近に堆積する。かかる堆砂は貯水量の低下を招くだけでなく、これを放置しておくと、堆砂は次第に上流に向かって発達し、洪水時には上流域において水位上昇を来たし、冠水被害を発生させることもある。
【０００４】
また、ダム下流域では河川の河床が洗掘され、橋梁基礎や堤防護岸に悪影響が生じたり、細粒分の流出による動植物への悪影響も発生し、さらに、海岸においても砂の供給量が減少することで海岸線の後退による砂浜の消失や護岸の破壊などが発生する。
【０００５】
そこで、ダム湖内の堆砂を排出する必要があり、その方法としては従来、種々のものがある。その一つは、グラブ式浚渫船、バックホー式浚渫船、ポンプ式浚渫船などの浚渫機械を使用するもので、グラブ式浚渫船はグラブバケットで水底の土砂を掴み上げる非航式のものであって一次輸送には土運船を使用する。
【０００６】
また、バックホー式浚渫船は台船上にバックホーを搭載したもので、船体をスパッドで固定して浚渫を行い、浚渫土砂の一次輸送には土運船やパイプラインによる空気圧送を用いる。ポンプ式浚渫船は、船内のポンプで汲み口から水とともに土砂を吸い上げ、パイプラインにより一次輸送したり、水中サンドポンプを組立台船から懸垂して浚渫するものである。
【０００７】
他の方法としては、ダムに排砂用ゲートを設置して、堆砂の放流、放出を行うものもあり、さらに他の方法としては出願人が先に提案した特開平9-21127 号公報に記載のようなサイホン式の排砂方法がある。このサイホン方式のものは、堆積土排出管の一端の吸い込み部をダム貯水池の湖底に開口し、他端の放水部をダム下流の河川に開口し、サイホン作用によりダム貯水池内の水と土砂を汲み上げ、ダム下流に流下させるものであり、吸い込み部はフロートで構成する作業基地に設置し、作業基地は陸上に設置したアンカーを利用してウインチ操作によって設置位置を決定している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
浚渫機械による方法は、機械を駆動するために多量のエネルギーを要するだけでなく、運搬費も嵩む。また、排砂用ゲートを設置する方法は、既設のダムに設置する場合には多大の費用を要する。この点、サイホン式のものはエネルギーを節減でき、低コスト化を図ることが可能ではあるが、堆砂に礫が混入している場合に、礫は粒径が大きいためにこれをうまく吸い込むことができない。また、堆砂は湖底の広範囲にわたっていることが多いが、吸い込み部の位置を効率よく移動することが困難である。
【０００９】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、排砂作業に要するエネルギーとコストとの低減を図るべく、サイホン式の排砂方法を採用する場合に、簡単な構造で堆砂に混入している礫も排砂管内をスムーズに輸送することができて、礫混じりの堆砂にも対応でき排砂を確実に行うことができ、また、湖底の広範囲にわたっている堆砂に対して吸い込み部の移動も容易に行えて効率よく排砂できる水底の堆砂排出方法およびその装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、ダム貯水池を移動自在な作業台船に設置した、フレキシブルスパイラルパイプによる排砂管の一端の吸引管を水底に開口し、他端の放水管を下流の放水路に開口し、排砂管のサイホン作用により水底の水と堆砂を汲み上げ、放水路に放流する水底の堆砂排出方法において、吸引管は位置調整手段を介して作業台船に装着され、前記位置調整手段は、ガイドレール、ローラまたはボルトなどの組合せによるスライド機構により垂直、水平方向に移動自在で作業台船に装着される２本のガイド管と、これらのガイド管間にガイドレール、ローラまたはボルトなどの組合せによるスライド機構により取付角度調節自在かつ上下動自在に軸着されて掛渡されるサヤ管とで構成し、このサヤ管内に吸引管を挿入することを要旨とするものである。
【００１１】
請求項１記載の本発明によれば、排砂管のサイホン作用によって水底の水と堆砂を汲み上げる場合に、排砂管の内部に発生した渦流による遠心分離作用で空気は管内の中心部に集まり、礫は管内の周面部に移動するから、礫まじりの堆砂の管内輸送がスムーズに行えて効率よく容易に排砂できる。
【００１２】
そして、ダム貯水池の湖底に堆積している礫まじりの土砂を効率よく下流に排出でき、貯水量の低下を防止できるだけでなく、ダム下流域での河川の河床の洗掘を防止して、橋梁基礎や堤防護岸への悪影響を防ぎ、細粒分の流出による動植物への悪影響も防止し、さらに、海岸においても砂の供給量の減少が原因での海岸線の後退による砂浜の消失や護岸の破壊なども防止できる。また、作業台船を移動することにより吸引管を所望位置に自由に移動でき、水底の広範囲にわたっている堆砂に容易に対処できる。
【００１３】
さらに、排砂管の先端の吸引管を位置調整手段により湖底に対して最適勾配に保持することで、水底の傾斜面などにそって傾斜して堆積している土砂に対して最適な一定勾配に吸引管の先端を開口でき、効率よく吸引できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の水底の堆砂排出方法およびその装置の実施形態を示す正面図、図２は同上平面図で、図中１は排砂管を示し、一端を吸引管３に形成し、他端を放水管４に形成したもので、吸引管３を水底としてダム貯水池５の湖底に開口し、放水管４をダム下流の放水路６に開口し、途中を堤体であるダム本体２の上面に添わせ、このダム本体２の頂部位置で排砂管１に管内のエア抜き用のポンプ７を配設した。
【００１５】
排砂管１はフレキシブルスパイラルパイプで構成し、途中の適宜箇所にフロート８を取り付けて、ダム貯水池５の水上に浮設し、管径はダム貯水池５に布設するものを細く、放水路６側に布設するものを太く形成する。また、排砂管１の内壁には図４に示すように、管内に渦流を発生させる例えば断面三角形状の突条９をスパイラル状に設けた。
【００１６】
そして、排砂管１の一端の吸引管３をダム貯水池５を移動自在な作業台船10に位置調整手段11を介して固定する。この位置調整手段11は、図３に示すように、２本のガイド管12ａ，12ｂをそれぞれ作業台船10に装着し、このうちの一方のガイド管12ｂを他方のガイド管12ａよりも長尺に形成し、少なくともこの一方のガイド管12ｂを例えばガイドレール、ローラあるいはボルトなどの組み合わせによるスライド機構14により垂直、水平方向に移動自在に作業台船10に装着したものである。
【００１７】
そして、この２本のガイド管12ａ，12ｂの間に掛け渡すようにしてサヤ管13を例えばガイドレール、ローラあるいはボルトなどの組み合わせによるスライド機構14により取付角度調節自在かつ上下動自在に軸着したもので、このサヤ管13内に吸引管３を挿入し、サヤ管13の両端部位置で直管15を介して吸引管３をサヤ管13に固定する。
【００１８】
また、吸引管３の飲み口部付近に、図示は省略するが高圧のタービンポンプなどによる水中ポンプを設置するとともに、流木やその他の障害物の吸い込みを防ぐためのスクリーンを設置する。
【００１９】
さらに必要に応じて、堆砂を攪拌するためのエアコンプレッサを作業台船10に設置するとともに、堆砂を切り崩すためのカッターを排砂管１の先端に取り付ける。図中16は、放水路６の発電用放流地点に近い位置に設置した水門または副ダムを示す。
【００２０】
次にかかる装置を使用してダム貯水池５の堆砂17を排出する方法を説明する。作業台船10を作業位置に移動し、スライド機構14を動作してガイド管12ａ，12ｂの水平および垂直位置を調整するとともに、ガイド管12ａ，12ｂに対するサヤ管13の取付角度を調整して、サヤ管13の先端に装着されている吸引管３の飲み口部を堆砂17に対して最適角度に位置させる。
【００２１】
放水管４の側を閉じて、吸引管３の飲み口部付近に設けた水中ポンプを作動して排砂管１内に水を供給して管内を水で充満させる。または、ポンプ７を作動して排砂管１内のエア抜きを行う。こうして管内のエアを除去した後、放水管４の側を開放すれば、サイホン作用によってダム貯水池５の水と堆砂17が吸引管３から吸い上げられて排砂管１を通って放水管４から放水路６に放流される。このとき、放水管４は管径を大きくしてあるから、大きな排水能力が得られる。
【００２２】
細粒分の多い堆砂17の場合は、過去の渇水などが原因でこれが固化していることが多く、礫などの粒径の大きい土砂が混入することが多く、かかる場合は排砂効率が極端に低下するおそれがある。これに対しては、吸引管３の先端に取り付けたカッターで固定の土砂を切り崩したり、エアコンプレッサを作動して水中に圧縮空気を噴出させ攪拌させてエアーリフト効果を発揮させて土砂の排出効果を高め、管内の摩擦抵抗を低減させる。
【００２３】
また、排砂管１の内壁には突条９がスパイラル状に設けてあるから、管内の水や土砂に回転流が発生し、管内遠心分離作用によって空気は排砂管１の中心部に、粒径の大きい礫は管内周囲部に分布し、礫まじりの土砂でもスムーズに管内輸送できる。
【００２４】
作業の進行にともない、吸引管３の先端の飲み口部をスライド機構14によって垂直、水平方向に移動し、また、作業台船10を自由に移動して湖底の堆砂17を順次排出する。作業台船10の移動に伴い、排砂管１も移動するが排砂管１はフレキシブルスパイラルパイプで形成してあるから、作業台船10の移動にスムーズに追随する。
【００２５】
また、湖底に沈殿している流木その他の障害物は吸引管３に設けたスクリーンで除去され排砂管１内に吸い込まれることはない。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明のダム貯水池の堆砂排出方法およびその装置は、排砂作業に要するエネルギーとコストとの低減を図るべく、サイホン式の排砂方法を採用する場合に、排砂管の内壁に突状をスパイラル状に設けたから、管内の遠心分離作用によって堆砂に混入している礫を管内周囲部に移動でき、排砂管内をスムーズに輸送することが可能となり、礫混じりの堆砂にも対応でき排砂を確実に行うことができる。また、排砂管を作業台船で移動するようにしたから、水底の広範囲にわたっている堆砂に対して吸い込み部の移動も容易に行えて効率よく排砂できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のダム貯水池の堆砂排出方法およびその装置の実施形態を示す正面図である。
【図２】  本発明のダム貯水池の堆砂排出方法およびその装置の実施形態を示す平面図である。
【図３】  本発明のダム貯水池の堆砂排出方法およびその装置の実施形態を示す要部の正面図である。
【図４】  本発明のダム貯水池の堆砂排出装置の実施形態を示す要部の排砂管の縦断正面図である。
【符号の説明】
１…排砂管                      ２…ダム本体
３…吸引管                      ４…放水管
５…ダム貯水池                  ６…放水路
７…ポンプ                      ８…フロート
９…突条                        10…作業台船
11…位置調整手段                12ａ，12ｂ…ガイド管
13…サヤ管                      14…スライド機構
15…直管                        16…水門または副ダム
17…堆砂
【図１】
0004173932.tif 000002
【図２】
0004173932.tif 000003
【図３】
0004173932.tif 000004
【図４】
0004173932.tif 000005