JP2003138598A - 屈曲部に開口部を有するパイプを用いた浚渫方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダム、池に沈殿する沈殿物を低コストで効率
よく浚渫する方法及びその装置を提供する。 【解決手段】 前後両端が解放したパイプ（１）の一部
を屈曲させ、この部分に開口部（１ａ）を設け、パイプ
（１）内を周囲よりも低圧として沈殿物（２０）を開口
部（１ａ）より吸引して排出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この出願の発明は、屈曲部に
開口部を有するパイプを用いた浚渫方法とその装置に関
するものである。

【０００２】さらに詳しくは、この出願の発明は、タン
ク、浄水場用又は下水処理場用の池、沈砂池、溜め池、
沈殿物池、貯水池、ダム湖、湖、海、送水トンネル、送
水路など流体を貯留、流送する施設や場所に溜まった堆
積物、集積物、堆砂等の沈殿物を容易に吸引・浚渫・流
送することのできる新しい方法とそのための装置に関す
るものである。

【０００３】

【従来の技術とその課題】従来より、流体を貯留する施
設などでは、沈殿堆積物を排出することができる手段や
設備を備え、これを維持し、運用することが欠かせない
こととなっている。特に近年では、ダムの湖底沈殿物の
問題は深刻になってきており、沈殿物を効率的に浚渫処
理することがダムの貯水量を増大させ、ダムの利用寿命
を延ばすために是非とも必要になっている。

【０００４】従来から行われているダム底に堆積する沈
殿物を浚渫する方法としては、＜１＞貯留されている沈
殿物を大量の水と共に放流するフラッシング排砂による
方法や、＜２＞一時的にダム水位を低下させ、露出した
沈殿物上に水を流すことにより中流域の沈殿物をダム近
傍の支水域へ移動させる方法、＜３＞ダム上流部に貯砂
ダムなどを造成し、土砂混じりの水を直接下流に放流す
るためのバイパストンネルを設けて排砂する方法、＜４
＞浚渫船による掘削や水位低下で露出した沈殿物を直接
掘削する方法等がある。

【０００５】しかしながら、＜１＞フラッシングによる
排砂方法では、時期的に増水期に限られ、またこの方法
を実行する場合は大量の水が消費されるためフラッシン
グ期間中は都市用水、農業用水、発電用水などの本来の
水利用ができないなどの問題がある。また、＜２＞一時
期にダム水位を低下させる場合も、実施時期を選ぶこと
ができず、しかも大量の水を消費するため本来の水利用
に使用する水の水質が悪化する問題がある。そして、＜
３＞バイパストンネルによる排砂の方法も、排出できる
範囲は排出口近傍に限られるだけでなく、初期設備の投
資額が非常に大きくなる等の問題がある。さらに、＜４
＞浚渫による方法は、ダム湖へ浚渫用の大型機械を設置
することが必要になり、これらの装置を分解搬送した
り、浚渫後の土砂輸送や水切り揚土が必要となり、処理
費用が嵩むのに加え、濁水が発生するなどの問題があ
る。

【０００６】そこで、この出願の発明はこのような従来
の問題点を解消するためになされたものであり、ダム湖
等へ大型機械を分解搬送する必要がなく、広範囲の沈殿
物の掘削排出が可能であって、沈殿物の流送に理想的な
ヘテロジーニアス流を実現し、管材の磨耗の低減に加
え、何らの制御装置を用いることなく混泥率を調整しな
がら排砂することができ、しかも、貯水池の濁流発生を
抑えるとともに、低コスト化が可能な新しい技術手段を
提供することを課題としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この出願の発明は、前記
の課題を解決するものとして、第１には、前後両端を開
放し、屈曲部外側周面部に開口部を設けたパイプの前方
開放端部を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
開放端部へ流排出することを特徴とする屈曲部に開口部
を有するパイプを用いた浚渫方法を提供する。すなわ
ち、この第１の発明は、上記のとおりのパイプの前方開
放端部を水中に維持し、後方開放端部を水面より低位置
に維持した状態でパイプの内部に水流を発生させ、パイ
プの内部をパイプの周囲より低圧にし、屈曲部開口部か
ら水底に沈殿する堆積物を吸引排出して浚渫する方法で
あることを特徴としている。

【０００８】この出願の発明は、第２には、上記方法に
おいて、パイプ内の吸引、あるいはパイプ内に流れを生
じさせることを特徴とする浚渫方法を提供する。

【０００９】そして、この出願の発明は、第３には、上
記のパイプを備えた浚渫装置を提供し、第４には、前方
開放端部が湖底の沈殿物に直接接触しないようにＪ，
Ｕ，ＶあるいはＬ字状に加工されたパイプの屈曲部開口
部の後方側、即ち沈殿物の排出側に吸引機構及び注入機
構を設け、この吸引機構より前方側及び注入機構より後
方側にバルブを設け、パイプ内に水流を生じさせること
によって減圧にし、屈曲部開口部から堆積物を吸引・浚
渫・流送する装置を提供する。

【００１０】この出願の発明の装置のように屈曲部に開
口部を設けたパイプによれば、堆積物に屈曲部の開口部
を押し付けるだけで自動調整された濃度の吸引・浚渫・
流送が可能となり、極めて簡便、かつ効率的な浚渫が可
能となる。

【００１１】この出願の第５の発明では、以上のとおり
の特徴のある装置において、沈殿物が排出されるパイプ
の後方開放端部を函内水位が湖面水位より下位に維持さ
れたフローティングタンクに接続した浚渫装置を提供
し、第６には、パイプ内に流れを発生させるための吸引
装置や水または空気の吹き込み手段もしくは装置をパイ
プに配設した浚渫装置を、第７には、パイプの屈曲部開
口部の近傍に、沈殿物を攪拌あるいは破砕する手段もし
くは装置を配設した浚渫装置を、第８には、少くともパ
イプ屈曲部を移動可能とする手段もしくは装置を備えた
浚渫装置を提供する。

【００１２】

【発明の実施の形態】この出願の発明は上記のとおりの
特徴をもつものであるが、その実施の形態について、詳
細を以下に説明する。なによりもまず、この出願の発明
では、両端が解放されたパイプをＪ，Ｕ，ＶまたはＬ字
状に屈曲加工し、形成された屈曲部に開口部を設けたも
のを利用している。この場合の屈曲部の形成や開口部の
配設のための加工等の方法に何ら限定はない。そして、
開口部については、後述の図面をもっての説明でも明ら
かなように、パイプ屈曲部の内側ではなく、膨出する外
側の周面部に配設されているものとしている。開口部が
設けられたパイプは、たとえば、水上の船、台船などに
設置してあるクレーン等で吊りながらダム湖の沈殿物域
まで搬送し、パイプの屈曲部開口部を沈殿物に近接させ
これを吸引することによって沈殿物を吸引・浚渫・流送
する。

【００１３】たとえばこのように、この出願の発明の方
法と装置によれば、前記の船が任意の場所に移動し、沈
殿物を吸引・流送することが可能であるため、湖底の沈
殿物を広範囲に浚渫することができることになる。

【００１４】もちろん、このパイプの配置は、１本だけ
ではなく、複数本を並列、扇形などに配置することや分
岐することも可能である。

【００１５】この出願の発明のパイプの前後両端部は開
放されており、前方開放端部の方が沈殿物を排出する側
である後方開放端部より静水圧の高い水中位置に配置さ
れる。そして、パイプの前方開放端部は沈殿物で埋まる
ことはない位置で水中に維持される。

【００１６】このパイプ内に流れが生じることによっ
て、前方開放端部より水が吸い込まれ、パイプ内が周囲
の静流体圧に比べて低圧となるために屈曲部の開口部か
らパイプ周囲の沈殿物を水と共に吸い込み排出すること
になる。

【００１７】沈殿物の排出に際し、沈殿物の濃度が濃く
なるに伴いパイプ内の抵抗が増し、流速が落ち、吸引力
が低下し、吸引抵抗の少ないパイプの前方開放端部から
水を吸い込むことで、結果的に希釈が起こる。逆に、沈
殿物の濃度が低い時には流速が速く、吸引力が大きいこ
とから、これに伴って吸い込む沈殿物の濃度が増大する
ことになる。従って、パイプの前方開放端部を水中に位
置させるだけで、何らの制御装置を用いることなく吸引
力が自動調節されるものである。

【００１８】パイプの形状は、たとえばＪ，Ｕ，Ｖまた
はＬ字状に屈曲加工されているものとしているが、特に
限定せずに屈曲形状のものであればその他各種の形状の
ものでもよい。

【００１９】また屈曲部開口部の形状は、連続した開
口、あるいは円形、角型、楕円形などが間歇的に連続し
たものでもよく、開口部の数、開口部の大きさや位置に
は一般的な限定はないが、排出させる堆積沈殿物に開口
部が対向するようにする必要があるため、パイプの下
側、つまり、湖底や河床等の水底に対向する、屈曲部の
外側周面部に開口部を設ける。

【００２０】パイプ材料についても特に限定はなく、鋼
管、ライニング鋼管、鋳鉄管などの金属、塩化ビニール
や高密度ポリエチレンなどの各種の高分子材料等を、適
用場所や目的等に対応して選択して使用できる。

【００２１】パイプ内には水の流れを発生させることが
必要になるが、そのためのエネルギーとしては、主とし
て静水圧が利用されることになり、湖内外の水頭差を利
用することもできるが、パイプの後方開放端部をフロー
ティングタンク内に設置し、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・流送を行うこと
ができる。

【００２２】また、静水圧が利用し難い場合には、他の
外部エネルギーとして、吸引によりパイプ内に流れを発
生させる吸引装置や、たとえばエゼクター、ジェットポ
ンプなどの、水や空気の吹き込み装置をパイプに取り付
けて、これら装置による吸引や、吹き込みによる外部エ
ネルギーで吸引・浚渫・流送を行うことができる。

【００２３】もちろん、静水圧と前記外部エネルギーを
合わせて使用することもできる。

【００２４】図１はこの発明の沈殿物の浚渫方法の概要
を例示した図面である。

【００２５】地盤（１５）に建設されたダム（１６）に
水（１７）が水位（１８）をなして貯蔵されているとす
る。地盤（１５）の元地盤線（１９）には堆積物（２
０）が現湖底線（２１）をなして堆積している。そし
て、堆積物（２０）には、これを排出しようとする部分
にＪ型形状の屈曲部外側周面に開口部（１ａ）を有する
パイプ（１）が配向位置している。

【００２６】パイプ（１）は、水上の船（４）に設置し
てあるクレーン（５）で吊り、固定してある。そこで、
船（４）を移動することによってパイプ（１）を自由に
移動させ目的の場所に行き吸引・浚渫・流送を行うこと
ができるようにしている。

【００２７】パイプ（１）内に水の流れを発生させるた
めのエネルギーとして、ここでは、湖内にフローティン
グタンク（６）を浮かべ、タンク（６）内の水の水位と
湖面の水位との水位差を利用している。

【００２８】パイプ（１）の開口部（１ａ）の後方側に
は、注水管（７）及びエアー抜きバルブ（８）及びスト
ップバルブ（９ａ）、ストップバルブ（９ｂ）が接続さ
れ、注水管（７）にはポンプ（１０）が取り付けられて
いる。

【００２９】また、排出量を調整するために、パイプ
（１）の開口部（１ａ）の後方側には流量調整バルブ
（１１）が取り付けられている。

【００３０】さらに、フローティングタンク（６）に
は、タンク内の水位を調整するためのバルブ（１２）及
びポンプ（１３）が設けられている。

【００３１】この例の場合のパイプ（１）による沈殿堆
積物（２０）の浚渫方法は、たとえば以下の手順に従っ
て行われる。

【００３２】 ストップバルブ（９ａ）、ストップバ
ルブ（９ｂ）を閉じる。

【００３３】 注水管（７）より注水しながら、エア
ー抜きバルブ（８）でパイプ内のエアーを抜く。終了し
たら、注水管（７）、エアー抜きバルブ（８）を閉じ
る。

【００３４】 ストップバルブ（９ａ）を開く。

【００３５】 ストップバルブ（９ｂ）を開くと同時
に堆積物（２０）は、開口部（１ａ）を通して吸い込ま
れ水と共にフローティングタンク（６）に排出される。

【００３６】 堆積物（２０）が排出されはじめると
パイプ（１）の前方開放端部（１ｂ）より水を吸い込み
始める。そして、パイプ（１）内に水が流れ始めるとパ
イプ（１）内が周囲の静流体圧に比べて低圧となるた
め、開口部（１ａ）から堆積物（２０）を水とともに連
続的に吸い込み排出する。

【００３７】堆積物（２０）の排出はパイプ（１）の開
口部（１ａ）に沿って順次発生し、パイプ（１）の開口
部（１ａ）の長さに対応した範囲の堆積物（２０）を排
出される。

【００３８】Ｊ字型形状の屈曲部を有するパイプは、た
とえば図２、図４、図５および図６に例示したような外
形状を示すものとすることができる。これらの例では、
開口部（１ａ）は、パイプ（１）の屈曲部の下側、つま
り膨出する外側の周面部を断続的に切り欠いた状態とし
て配置されている。そして、前方開放端部（１ｂ）は、
この開口部（１ａ）よりも上方の水中に位置するように
している。

【００３９】パイプ（１）の径は同じであってもよい
が、図２に例示されているように若干絞るのが好まし
い。また、図２およびそのＡ−Ａ断面を示した図３に例
示したように、パイプ（１）の屈曲部にはプレート
（２）を取り付けて挾持するようにし、プレート（２）
間に砂などの重量物（３）を入れ、パイプ（１）の位置
バランスを保つことができる。パイプ（１）の開口部
（１ａ）や前方開放端部（１ｂ）には、木片、岩塊等の
吸い込みによって目詰まりするのを避けるために網や格
子などの防御物（１４）を設けることが好ましい。

【００４０】また、パイプの開口部（１ａ）近くでは、
図４に例示したように、パイプ（１）内に導いた配管
（２３）からの高圧水をウォータージェットとして噴出
口（２４）よりジェット噴出させて、その噴出攪拌部
（２５）において、周囲の閉塞物の除去したり、圧密等
により硬くなった堆積土砂を弛めながら堆積物を開口部
（１ａ）吸い込むようにすることができる。ウォーター
ジェットに代えて、または併用して、攪拌機（２６）に
より攪拌を行うことも考慮される。

【００４１】また、パイプには、別途油圧または電動駆
動装置を取り付け、水中でスイングさせる、平行に移動
させる、回転させることも可能である。

【００４２】図５は、パイプ（１）内の流れの形状のた
めのエネルギーとして、パイプ（１）に配設したエゼク
ター（２７）の作用を利用した例を示し、図６は、真空
ポンプ（２８）による吸引力を利用した例を示してい
る。

【００４３】パイプの径は、浚渫する容量や場所の条
件、大きさに応じて２５〜３５００ｍｍ範囲のものを使
用することが好ましい。

【００４４】もちろん、この発明の形態としては、単独
でパイプ（１）を利用した上述の例に限らず、既存の他
の方法と組み合わせて使用することもできる。例えば、
従来工法（浚渫、陸上機械による掘削）で掘削したもの
をこの発明で流送することや、この発明の方法で排出し
たものを、従来方法で運搬することも可能である。

【００４５】

【発明の効果】上記に詳しく説明したように、この出願
の発明によれば、湖内等の任意の位置に自由に移動しな
がら、湖内外の水頭差を利用することで効率的に沈殿
物、堆積物を排出できる。この時最適な排出状況となり
小さな水頭損失で排出できるために、排出のための使用
流体の量を少なく、排出距離を長く、また管磨耗を小さ
くすることができる。このことは、非常に安いコストで
の排出を可能にする。また、吸い込み口では濁流体を発
生させないために、吸い込み、排出と同時に他の取水口
からの上水、農業用水、工業用水、発電用水などの利用
が平行的にできる。新設の貯水池などの場合、沈殿物、
堆積物の排出が随時可能であるため、これによって、沈
殿物や堆積物の堆積許容量を減らすことができる。した
がって、貯水池の容量を減らし、ダムの高さなどの規模
を縮小することができ、この小規模のダムによっても従
来と同様の効果を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例に係る全体の模式図である。

【図２】屈曲部に開口部を有するパイプの拡大図であ
る。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。

【図４】パイプにウォータージェット及び攪拌機を取り
付けた図である。

【図５】パイプにエゼクターを取り付けた図である。

【図６】パイプに真空ポンプを取り付けた図である。

【符号の説明】

１ Ｊ型形状で屈曲部に開口部を有するパイプ １ａ 開口部 １ｂ 前方開放端部 ２ プレート ３ 重量物 ４ 船 ５ クレーン ６ フローティングタンク ７ 注水管 ８ エアー抜きバルブ ９ａ ストップバルブ ９ｂ ストップバルブ １０ ポンプ １１ 流量調整バルブ １２ 水位を調整するためのバルブ １３ 水位を調整するためのポンプ １４ 防御物 １５ 地盤 １６ ダムや堰堤などの貯留施設 １７ 水などの流体物 １８ 水位 １９ 元地盤線や河床線 ２０ 堆積物 ２１ 現湖底線 ２２ タンク内の水位 ２３ 配管 ２４ 噴出口 ２５ 攪拌部 ２６ 攪拌機 ２７ エゼクター ２８ 真空ポンプ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前後両端を開放し且つ屈曲部外側周面部
   に開口部を設けたパイプの前方開放端部を後方開放端部
   よりも静水圧の高い水中位置に維持し、パイプ内を周囲
   より低圧に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すること
   を特徴とする屈曲部に開口部を有するパイプを用いた浚
   渫方法。
2. 【請求項２】 パイプ内の吸引、あるいはパイプ内への
   水または空気の吹き込みにより、パイプ内に流れを生じ
   させることを特徴とする請求項１の浚渫方法。
3. 【請求項３】 前後両端を開放し且つ屈曲部を設けてそ
   の外側周面部に開口部を配設したパイプを備え、パイプ
   の前方開放端部が後方開放端部よりも静水圧の高い水中
   位置に維持されることでパイプ内が周囲より低圧とされ
   て、屈曲部開口部からその周囲の沈殿物が吸引されパイ
   プ後方開放端部へ流排出されるようにしたことを特徴と
   する屈曲部に開口部を有するパイプを用いた浚渫装置。
4. 【請求項４】 屈曲部開口部より後方側に吸引機構及び
   注水機構を設け、吸引機構と屈曲部開口部との間及び注
   水機構と後方開放端部との間の位置にパイプを設けてな
   ることを特徴とする請求項３の浚渫装置。
5. 【請求項５】 パイプの後方開放端部を函内水位が湖面
   水位より下位に維持したフローティングタンクと接続し
   たことを特徴とする請求項３または４の浚渫装置。
6. 【請求項６】 パイプ内の吸引又はパイプ内への水もし
   くは空気の吹き込みによってパイプ内に流れを発生させ
   る手段もしくは装置を配設したことを特徴とする請求項
   ３ないし５のいずれかの浚渫装置。
7. 【請求項７】 パイプの屈曲部開口部近傍に、沈殿物を
   攪拌あるいは破砕する手段もしくは装置を配設したこと
   を特徴とする請求項３ないし６のいずれかの浚渫装置。
8. 【請求項８】 少くともパイプの屈曲部を移動可能とす
   る手段もしくは装置を備えたことを特徴とする請求項３
   ないし７のいずれかの浚渫装置。