JP2018131894A

JP2018131894A - 浚渫設備

Info

Publication number: JP2018131894A
Application number: JP2018005501A
Authority: JP
Inventors: 國彰 ▲黄▼; Kuo-Chang Huang
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-02-17
Filing date: 2018-01-17
Publication date: 2018-08-23
Also published as: CN108457239A; TW201831758A; US10233602B2; US20180238008A1

Abstract

【課題】使用年数がより長い浚渫設備を提供する
【解決手段】メイン貯水区域に隣設されるメインダムと、メインダムの下流側にある第１の貯水池に隣設される第１のサブダムとを含む水利施設に付設される浚渫設備であって、メイン貯水区域の底部において土砂及びメイン貯水区域内の水を取り込む取込口と、第１のサブダムの下流側、且つ、取込口より低い位置にあって、第１のバルブが設けられている第１の排出口と、取込口と第１の排出口との間に介在する第１の排砂路と、第１のサブダムに設置され、第１の排砂路と連通すると共に、第１の排砂路から上へ延伸し、先端に水を排出できる第１の上排水口を有する第１の延伸管と、を備え、第１の上排水口の位置が、メインダムのサーチャージ水位より低い。
【選択図】図２

Description

本発明は、浚渫設備に関し、特に、水利施設に付設される浚渫設備に関する。

ダム及びこれが隣設される貯水池を含む水利施設において、堆砂の進行に伴って貯水量が減ることを防ぐため、水底の堆砂を取り去り、貯水量を確保するための浚渫工程を定期的に実施する必要がある。しかし、浚渫工程は、貯水池の水位が低く、堆砂が視認できる時にしか実施できないので、実施し得る時期及び期間が天候によって限られている。更に、実施する際、操縦員が浚渫用油圧ショベルを操縦し、土砂をトラックに積載すると共に、運転手がトラックを運転し、他所に搬送してから土砂を処理するには多大な時間とコストが消費される。よって、このような浚渫工程を行うためには、多くのコスト及び労働力が消費され、ダムの貯水機能を維持するために莫大な出費が必要である。

上記の問題を解決するために、水利施設に浚渫設備を設けることができる。従来の浚渫設備は、貯水池の水底に設置される吸引口と、ダムの下流側にある河川に繋ぐ排砂口と、該吸引口と該排砂口の間に介在し、バルブが設けられている排砂流路と、を備える。浚渫する際には、バルブを開くと、水圧により水と土砂が吸引口に流れ込み、排砂流路を経由して河川に排出される。

林庭輝著、「水庫清淤 (Reservoir Dredging)」、［online］、2015年5月19日、國立臺灣大學、［2017年12 月25日検索］、インターネット〈URL：http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=63107〉

上記の浚渫設備によって浚渫を行なう際、水が吸引口に流れ込み、貯水池の水圧により土砂が水と共に河川に排出される。しかしながら、土砂及び水の速い流速によって、土砂による排砂流路の磨耗が激しく、これにより従来の浚渫設備の使用年数が制限される。

よって、本発明は上記の問題点に鑑みて、使用年数がより長い浚渫設備の提供を目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明による実施形態は、メイン貯水区域に隣設されるメインダムと前記メインダムの下流側にある第１の貯水池に隣設される第１のサブダムとを含む水利施設に付設される浚渫設備であって、前記メイン貯水区域の底部において土砂及び前記貯水区域内の水を取り込む取込口と、前記第１のサブダムの下流側、且つ、前記取込口より低い位置にあるにあって、第１のバルブが設けられている第１の排出口と、前記取込口と前記第１の排出口との間に介在する第１の排砂路と、前記第１のサブダムに設置され、前記第１の排砂路と連通すると共に、前記第１の排砂路から上へ延伸し、先端に水を排出できる第１の上排水口を有する第１の延伸管と、を備え、前記第１の上排水口の位置が、前記メインダムのサーチャージ水位より低いことを特徴とする浚渫設備を提供する。

以上の構成により、メイン貯水区域の水位が第１の上排水口より高い場合、第１のバルブを閉めると、水は第１の上排水口からより緩やかに排出される。メイン貯水区域の水位が第１の上排水口より低い場合、第１のバルブを開けて水を直接に第１の排出口から緩やかに排出させる。よって、第１の排砂路の磨耗が低減され、使用年数が向上される浚渫設備を実現し得る。

本発明による浚渫設備の実施形態が付設されているメインダムと該メインダムの下流側にある複数のサブダムが示される上面図である。該実施形態が示される概略断面図である。図１における破線ＩＩＩ−ＩＩＩによる断面図である。図１における破線ＩＶ−ＩＶによる断面図である。図１における破線Ｖ−Ｖによる断面図である。該実施形態を複数のメインダム及び複数のサブダムに付設される一例が示される上面図である。

図１と図２に本発明による浚渫設備の好ましい実施形態が示される。ここで、図１は浚渫設備が付設されているメインダム８００と該メインダム８００の下流側にある複数のサブダム９００、９００a、９００ｂが示される上面図であり、図２は浚渫設備が示される概略断面図であり、図３は図１における破線ＩＩＩ−ＩＩＩによる断面図である。

本実施形態において、浚渫設備は、メイン貯水区域８０１が隣設されるメインダム８００と、メインダム８００の下流側にあると共に第１の貯水池９０１が隣設される第１のサブダム９００とを含む水利施設に付設され、メイン貯水区域８０１の底部の土砂及びメイン貯水区域８０１内の水を取り込む取込口１１と、メインダム８００の下流側に設置されるメインバルブ２と、取込口１１とメインバルブ２の間に介在する取込水路１と、メイン貯水区域８０１の底部の土砂及びメイン貯水区域８０１内の水を撹拌することができる撹拌装置３と、メインダム８００と第１のサブダム９００に設置される第１の浚渫装置４と、を備える。本実施形態において、撹拌装置３は浚渫船のクレーン又はデリックのような揚貨装置を使って、メイン貯水区域８０１の底部に降下されて作動する。また、必要があれば、図１に示されているように、第１のサブダム９００の下流側に更にある第２のサブダム９００ａと第３のサブダム９００ｂに第２の浚渫装置４ａと第３の浚渫装置４ｂを更に設置しても良い。第２の浚渫装置４ａと第３の浚渫装置４ｂは第１の浚渫設備４と大体同じなので、簡潔のため、以下、浚渫装置４のみについて詳しく説明する。

第１のサブダム９００において、第１の浚渫装置４は、第１のサブダム９００の下流側、且つ、取込口１１より低い位置にあって、第１のバルブ４３が設けられている第１の排出口４１１と、メインバルブ２と第１の排出口４１１との間に介在する第１の排砂路４１と、第１の排砂路４１と連通すると共に、第１の排砂路４１から斜め上方に向かって延伸し、先端に水を排出できる第１の上排水口４２１を有する第１の延伸管４２と、第１の延伸管４２から、下方（図３の例では斜め下方）に向かって延伸して第１の貯水池９０１に連通し且つ先端に第１の貯水池９０１との連通状態を制御する排砂バルブ４９が設けられている少なくとも１つの堆砂管４８と、第１の排砂路４１から上方へ延伸して第１の貯水池９０１の底部に連通し且つ第１の貯水池９０１との連通状態を制御する貯水池バルブ４６が設けられている第１の連通路４１２と、第１のバルブ４３、貯水池バルブ４６、及び排砂バルブ４９の開閉状態を制御する制御手段４７と、を備える。

図２に示されているように、第１の排砂路４１は、流路での堆砂を防ぐため、取込口１１から低い位置にある第１の排出口４１１まで延伸するように作られている。図１と図３に示されているように、第１の延伸管４２は、第１の排砂路４１から斜め上方に向かって、且つ第１のサブダム９００の第１の貯水池９０１に接する表面に沿って第１のサブダム９００の天端に設けられた第１の上排水口４２１まで延伸する。高低差による水圧でメイン貯水区域８０１の水を第１の排砂路４１を経由して第１の上排水口４２１から排出させるため、第１の上排水口４２１の高度はメインダム８００のサーチャージ水位より低い必要がある。本実施形態において、第１のサブダム９００の天端の高度は、メインダム８００の天端より約５０メートル低く、第１の上排水口４２１は第１のサブダム９００の天端に設けられている。土砂が水と共に第１の延伸管４２に沿って上昇する際、一部の土砂が堆砂管４８に滞留するので、堆砂管４８は第１の上排水口４２１から排出される水に含まれる土砂の量を低減する効果がある。本実施形態において、第１の浚渫装置４における堆砂管４８の数は３つであるものの、実際に応用する際、第１の延伸管４２の長さに応じて増減しても良い。また、第１の浚渫装置４は、第１のサブダム９００の天端に設置され、第１の上排水口４２１から排出される水流を利用して発電することができる発電機４４と、発電機４４を通過した水を河川の下流側に排出する排水路４５と、を更に備える。発電機４４によって、浚渫に使用された水も無駄なく水力発電に使われる。制御手段４７は、第１のバルブ４３、貯水池バルブ４６、及び排砂バルブ４９を閉めるように動作する第１の状態と、それらのバルブを開けるように動作する第２の状態と、に切り替えられるように構成されたものである。本実施形態において、制御手段４７は手動式に構成されたが、センサ（図示せず）と併用する自動式に構成されても良い。

以下、図１〜５を参照して、水利施設が更に第２のサブダム９００ａと第３のサブダム９００ｂを含み、そして浚渫設備が更に第２のサブダム９００ａと第３のサブダム９００ｂとにそれぞれ設置された第２の浚渫装置４ａと第３の浚渫装置４ｂを含む場合について説明する。ここで、図４は図１における破線ＩＶ−ＩＶによる第２のサブダム９００ａの断面図であり、図５は図１における破線Ｖ−Ｖによる第３のサブダム９００ｂの断面図である。第２の浚渫装置４ａは、全体的に第１の浚渫装置４と同じく構成され、第２のサブダム９００ａの下流側、且つ、第１の排出口より高くない位置にあって、第２のバルブ４３が設けられている第２の排出口４１１と、第１の排出口４１１と第２の排出口４１１との間に介在する第２の排砂路４１と、第２のサブダム９００ａに設置され、第２の排砂路４１と連通すると共に、第２の排砂路４１から上へ延伸し、先端に水を排出できる第２の上排水口４２１を有する第２の延伸管４２と、第２の延伸管４２から、図４に示されるように斜め下方に向かって延伸して第２の貯水池９０１ａに連通し且つ先端に第２の貯水池９０１ａとの連通状態を制御する排砂バルブ４９が設けられている少なくとも１つの堆砂管４８と、第２の排砂路４１から上方へ延伸して第２の貯水池９０１ａの底部に連通し且つ第２の貯水池９０１ａとの連通状態を制御する貯水池バルブ４６が設けられている第２の連通路４１２と、第２のバルブ４３、貯水池バルブ４６、及び排砂バルブ４９の開閉状態を制御する制御手段４７と、を備える。第２の上排水口４２１の位置は、第１のサブダム９００の第１の上排水口４２１の位置より低い。

第３の浚渫装置４ｂの構成は第２の浚渫装置４ａと大体同じなので省略する。全体的に言うと、それぞれ第１のサブダム９００、第２のサブダム９００ａ、及び第３のサブダム９００ｂにおける第１の上排水口４２１、第２の上排水口４２１、及び第３の上排水口４２１の位置は、上記の順番で段々と低くなるような仕様である。また、本実施形態において、第１の延伸管４２、第２の延伸管４２、及び第３の延伸管４２にそれぞれ設けられている堆砂管４８の数は、それぞれ３本、２本、及び１本である。

以下、上記の浚渫設備により浚渫工程を実行する態様について説明する。理解し易く説明するため、メイン貯水区域８０１の水位を２００メートルと仮定し、第１の上排水口４２１の位置は、メイン貯水区域８０１の水位より５０メートル低い箇所にあることと仮定する。また、浚渫工程が始まる時点では、第１の浚渫装置４の制御手段４７は第１の状態（各バルブを閉じる状態）で作動している。

浚渫工程を実行する時、先ず、撹拌装置３を作動して、メイン貯水区域８０１の底部の土砂と水を撹拌し、泥水を作る。メインバルブ２を開けると、泥水が取込口１１に流れ込む。そして、泥水は取込水路１に沿って、第１の排砂路４１まで到達する。このとき、第１のバルブ４３が閉まっているので、泥水は第１の延伸管４２に沿って第１の上排水口４２１に上昇する。上昇する途中、泥水に含まれる一部の土砂が３つの第１の堆砂管４８に堆砂する。土砂の量が少なくなった水は、第１の上排水口４２１から排出する。排出した水は、発電機４４を通過したあと排水路４５に沿って河川の下流に流れる。メイン貯水区域８０１の水面と第１の上排水口４２１との高低差は５０メートルであり、メイン貯水区域８０１の水位２００メートルと比べて大幅に少ないので、第１の排出口４１１から泥水を直接排出する場合と比べて、取込水路１及び第１の排砂路４１における泥水の流速は大幅に低く、よって第１の排砂路４１を形成する面の磨耗を抑えることができる。

浚渫工程が進行しつつ、メイン貯水区域８０１の水位が第１の上排水口４２１より低く（例えば、メイン貯水区域８０１の水位が１５０メートル未満）になると、泥水が自然に第１の上排水口４２１から排出されることができなくなる。この場合、浚渫工程を進めるために、第１の浚渫装置４の制御手段４７が第２の状態（各バルブを開ける状態）で作動するように制御手段４７を操作する必要がある。第２の状態において、制御手段４７に制御されて第１のバルブ４３、貯水池バルブ４６、及び排砂バルブ４９が開けられる。第１のバルブ４３が開くと、泥水が第１の排砂路４１を経由して第１の排出口４１１から排出され、同時に堆砂管４８に溜まった土砂も、排砂バルブ４９が開けることによって第１の貯水池９０１に排出され、排出された土砂は第１の連通路４１２の貯水池バルブ４６を通過して第１の排砂路４１に再び流れ込み、最終的にメイン貯水区域８０１からの泥水と共に第１の排出口４１１から第２の排砂路４１に流れ込む。この時、第２の浚渫装置４ａの制御手段４７は初期状態である第１の状態で作動しているため、泥水は第２の延伸管４２に沿って上昇し、第１の上排水口４２１より５０メートル低い位置にある第２の上排水口４２１に排出される。第１の浚渫装置４と同じく、第２の上排水口４２１とメイン貯水区域８０１の水位の差は５０メートル以内に制限されるので、第２の排砂路４１における泥水の流速を低下させ、第２の排砂路４１を形成する面の磨耗を抑えることができる。そして、メイン貯水区域８０１の水位が第２の上排水口４２より低くなると、第２の浚渫装置４ａの制御手段４７が第２の状態に切り替わって作動し、泥水を第３の浚渫装置４ｂに導く。第３の浚渫装置４ｂは第１の浚渫装置４及び第２の浚渫装置４aと同様に第３の排砂路４１、第３の排出口４１１、第３の連通路４１２、第３の延伸管４２、第３の上排水口４２１、第３のバルブ４３を有するものであり、以降の第３の浚渫装置４ｂの動作は上記した第２の浚渫装置４aの動作を繰り返すだけなので省略する。最終的に、メイン貯水区域８０１の底部に堆積した土砂が、本発明による浚渫設備の本実施形態によって、第３の排出口４１１から例えば河川の下流に排出される。

以上のように、本実施形態の浚渫設備は、メイン貯水区域の水位が第１の上排水口より高い時でも、排砂路を流れる泥水の流速が緩和されるので、泥水による流路の磨耗を抑えることができ、浚渫設備の使用年数が伸びる。

また、本実施形態を複数のメインダム及び複数のサブダムに付設される一例が示される上面図である図６のように、複数の浚渫設備を用いてメイン貯水区域８０１に行われる浚渫工程に投入してもよい。また、図６に示されているように、取込口１１及び撹拌装置３(図示せず)を複数用いることによって、より多くの箇所から泥水を取り込み、浚渫工程の進捗を加速させることができる。

１取込水路
１１取込口
２メインバルブ
３撹拌装置
４第１の浚渫装置
４ａ第２の浚渫装置
４ｂ第３の浚渫装置
４１第１の排砂路、第２の排砂路、第３の排砂路
４１１第１の排出口、第２の排出口、第３の排出口
４１２第１の連通路、第２の連通路、第３の連通路
４２第１の延伸管、第２の延伸管、第３の延伸管
４２１第１の上排水口、第２の上排水口、第３の上排水口
４３第１のバルブ、第２のバルブ、第３のバルブ
４４発電機
４５排水路
４６貯水池バルブ
４７制御手段
４８堆砂管
４９排砂バルブ
８００メインダム
８０１メイン貯水区域
９００第１のサブダム
９００ａ第２のサブダム
９００ｂ第３のサブダム
９０１第１の貯水池
９０１ａ第２の貯水池
９０１ｂ第３の貯水池

Claims

メイン貯水区域に隣設されるメインダムと、前記メインダムの下流側にある第１の貯水池に隣設される第１のサブダムを含む水利施設に付設される浚渫設備であって、
前記メイン貯水区域の底部において土砂及び前記メイン貯水区域内の水を取り込む取込口と、
前記第１のサブダムの下流側、且つ、前記取込口より低い位置にあって、第１のバルブが設けられている第１の排出口と、
前記取込口と前記第１の排出口との間に介在する第１の排砂路と、
前記第１のサブダムに設置され、前記第１の排砂路と連通すると共に、前記第１の排砂路から上へ延伸し、先端に水を排出できる第１の上排水口を有する第１の延伸管と、
を備え、
前記第１の上排水口の位置が、前記メインダムのサーチャージ水位より低いことを特徴とする浚渫設備。
前記第１のバルブの開閉状態を制御し、前記第１のバルブを閉じるように動作する第１の状態と、前記第１のバルブを開けるように動作する第２の状態と、に切り替えられる制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の浚渫設備。
前記第１の延伸管は前記第１の排砂路から前記第１の上排水口まで、斜め上方に向かって延伸し、且つ、
前記第１の延伸管から、下方に向かって延伸し、先端に前記第１の貯水池との連通状態を制御する排砂バルブが設けられている堆砂管と、を更に備え、
前記制御手段は、
前記第１の状態において、更に、前記排砂バルブを閉じるように制御し、
前記第２の状態において、更に、前記排砂バルブを開けるように制御することを特徴とする請求項２に記載の浚渫設備。
前記第１の排砂路から上方へ延伸して前記第１の貯水池の底部において前記第１の貯水池との連通状態を制御する貯水池バルブが設けられている第１の連通路を更に備え、
前記制御手段は、
前記第１の状態において、更に、前記貯水池バルブを閉じるように制御し、
前記第２の状態において、更に、前記貯水池バルブを開けるように制御することを特徴とする請求項３に記載の浚渫設備。
前記メイン貯水区域の底部の土砂及び前記メイン貯水区域内の水を撹拌することができる撹拌装置を更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の浚渫設備。
前記第１のサブダムに設置され、前記第１の上排水口から排出される水流を利用して発電することができる発電機を更に備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の浚渫設備。
前記第１のサブダムに設置され、前記発電機を通過した水を河川の下流側に排出する排水路を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の浚渫設備。
前記水利施設は前記第１のサブダムの下流側にある第２の貯水池に隣設される第２のサブダムが更に設置されており、
前記第２のサブダムの下流側、且つ、前記第１の排出口より高くない位置にあって、第２のバルブが設けられている第２の排出口と、
前記第１の排出口と前記第２の排出口との間に介在する第２の排砂路と、
前記第２のサブダムに設置され、前記第２の排砂路と連通すると共に、前記第２の排砂路から上へ延伸し、先端に水を排出できる第２の上排水口を有する第２の延伸管と、
を更に備え、且つ、
前記第２の上排水口の位置が、前記第１の上排水口の位置より低いことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の浚渫設備。