JP2024069006A - 水底堆積土砂の吸引装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大がかりな設備を必要とせず、水底の土砂を選択的に吸引でき、吸引の際の詰まりを防止する。【解決手段】本発明に係る吸引装置１は、水底の堆積土砂の表面から上方に離隔して配置される中空殻体構造からなるカバー体２と、前記カバー体２の内部に吹出口３ａが位置し、堆積土砂に向けて高圧水を噴射することにより堆積土砂を舞い上げる高圧水ホース３と、前記カバー体２の内部に吸込口４ａが位置し、舞い上がった堆積土砂を吸い上げる吸引ホース４とを備え、前記カバー体２の下板２ａに多数の開口５が形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、ダム底、湖沼底、海底などの水底に堆積した土砂を吸引する装置に関する。

ダムは通常１００年分の堆砂容量を見込んで計画されているが、想定以上に土砂の堆積が進むダムもあるため、堆砂対策が必要である。

水底堆積土砂の浚渫方法としては、例えば次の方法が従来より知られている。第１の方法は、陸上に設置した油圧ショベルなどの重機によって掘削する方法である。第２の方法は、例えば特許文献１などに開示されるように、台船上のクレーンの先端に取り付けられた浚渫用バケットを用いて浚渫する方法である。第３の方法は、例えば特許文献２などに開示されるように、加圧水が吸込管内に供給されることで当該管内に負圧を生成し吸引力を生ぜしめて吸込口からの揚砂を可能とするエジェクターを用いた方法である。

特開２０００－６４３３８号公報 特開２０１０－３６１５１号公報

しかしながら、重機によって掘削する上述の第１の方法では、重機が移動可能な範囲しか浚渫することができず、ダムの中央部など、重機が入れない場所は対応できない。また、事前にダムの水位を下げるなどの準備や対応が必要となる。

浚渫用バケットを備えた浚渫船によって浚渫する第２の方法では、設備及びコストが大きくなるとともに、台船やクレーン等の組立てや進水が可能なヤードが必要となり、設備が大がかりなものとなる。

また、エジェクターによって吸引する第３の方法では、配管の径にもよるが、土砂とともに水底の大きなゴミや礫、沈木等も吸引してしまう可能性があるとともに、これらの吸引物により配管が詰まるおそれがある。

そこで本発明の主たる課題は、大がかりな設備を必要とせず、水底の土砂を選択的に吸引でき、吸引の際の詰まりを防止した水底堆積土砂の吸引装置を提供することにある。

前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、水底の堆積土砂の表面から上方に離隔して配置される中空殻体構造からなるカバー体と、前記カバー体の内部に吹出口が位置し、堆積土砂に向けて高圧水を噴射することにより堆積土砂を舞い上げる高圧水ホースと、前記カバー体の内部に吸込口が位置し、舞い上がった堆積土砂を吸い上げる吸引ホースとを備え、
前記カバー体の下板に多数の開口が形成されていることを特徴とする水底堆積土砂の吸引装置が提供される。

上記請求項１記載の発明では、水底の堆積土砂の表面から上方に離隔して配置される中空殻体構造からなるカバー体の内部に、高圧水ホースの吹出口及び吸引ホースの吸込口が設けられており、カバー体の下板に多数の開口が形成されているため、高圧水ホースの吹出口から噴射された高圧水がカバー体の下板の開口を通って堆積土砂に向けて噴出し、堆積土砂を攪拌させ水中に舞い上げるとともに、舞い上がった堆積土砂がカバー体に設けられた開口を通ってカバー体の内部に進入し、吸引ホースの吸込口から吸い込まれる。吸引ホースで吸い上げられた堆積土砂が混じった泥水は、その後、別途設けられた泥水処理施設で固液分離される。

このように、本発明に係る吸引装置は、堆積土砂に高圧水を噴射して舞い上がった堆積土砂を吸引するので、台船や重機など大がかりな設備を必要とせず、コンパクトな装置によって堆積土砂の吸引が可能となる。また、礫や沈木等の大きな堆積物は吸引せず、高圧水によって舞い上げられた比較的細かな粒子の堆積土砂のみが選択的に吸引できるため、吸引ホースの詰まりが防止できる。

請求項２に係る本発明として、前記カバー体の側板に多数の開口が形成され、前記開口が形成された側板の下部に側方に突出する突出板が設けられている請求項１記載の水底堆積土砂の吸引装置が提供される。

上記請求項２記載の発明では、カバー体の下板に形成された開口からの吸引だけでは、小径の礫が舞い上げられて下板の開口に目詰まりし、吸引が困難になる場合があるため、カバー体の側板にも多数の開口を設けて吸引できるようにするとともに、小径の礫が直接カバー体の側板に形成された開口に誘引されないように前記突出板を設け、この突出板を回り込んで舞い上げられた比較的細かな粒子の堆積土砂のみを吸引できるようにして、吸引の際における側板の開口の目詰まりを防止している。

請求項３に係る本発明として、前記開口が仕切部を介して多数列設された細長いスリットによって形成され、
前記仕切部の断面形状が前記カバー体の外側に向けて鋭利な刃状に形成されている請求項１記載の水底堆積土砂の吸引装置が提供される。

上記請求項３記載の発明では、前記開口が仕切部を介して多数列設された細長いスリットによって形成され、前記仕切部の断面形状がカバー体の外側に向けて鋭利な刃状に形成されているため、吸引時に団粒状の堆積土砂や礫などが刃状の仕切部に衝突して破砕され、細粒化されることにより、吸引時における開口の目詰まりを防止している。

請求項４に係る本発明として、前記カバー体に、水底との距離を一定に保持するとともに、横方向の障害物を検知するためのレーダー装置が設けられている請求項１記載の水底堆積土砂の吸引装置が提供される。

上記請求項４記載の発明では、レーダーを利用した測距装置を設けることにより、舞い上げられた土砂によって水が濁っても、水底との距離を一定に保ち、横方向の障害物が検知できるようにしている。

請求項５に係る本発明として、前記開口の目詰まりを解消するため、前記高圧水ホースの吹出口が前後左右上下の各方向に移動できるように構成されている請求項１記載の水底堆積土砂の吸引装置が提供される。

上記請求項５記載の発明では、開口に目詰まりが生じたとき、高圧水ホースの吹出口を前後左右上下の各方向に移動させて、高圧水を開口に向けて噴射することにより、開口の目詰まりが解消できるようにしている。

請求項６に係る本発明として、前記吸引ホースの目詰まりを解消するため、前記高圧水ホースの高圧水を前記吸引ホースに逆噴射させる機構が備えられている請求項１記載の水底堆積土砂の吸引装置が提供される。

上記請求項６記載の発明では、前記吸引ホースに目詰まりが生じたとき、これを解消するため、高圧水ホースの高圧水を吸引ホースに導入して逆噴射させる機構を備えている。

以上詳説のとおり本発明によれば、大がかりな設備が必要なく、水底の土砂を選択的に吸引でき、吸引の際の詰まりが防止できるようになる。

本発明に係る吸引装置１を用いた泥水処理システムの全体図である。 吸引装置１の正面側断面図である。 吸引装置１の側面側断面図である。 カバー体２の下板２ａの断面斜視図である。 図４のV－V線矢視図である。 変形例に係る吸引装置１の断面図である。 変形例に係る吸引装置１の断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。

本発明に係る水底堆積土砂の吸引装置１は、図１に示されるように、水底の堆積土砂の表面から上方に離隔して配置される中空殻体構造からなるカバー体２と、前記カバー体２の内部に吹出口３ａが位置し、堆積土砂に向けて高圧水を噴射することにより堆積土砂を舞い上げる高圧水ホース３と、前記カバー体２の内部に吸込口４ａが位置し、舞い上がった堆積土砂を吸い上げる吸引ホース４とを備え、前記カバー体２の下板２ａに多数の開口５、５…が形成されて構成されるものである。

前記高圧水ホース３の吹出口３ａから吹き出た高圧水は、開口５を通ってカバー体２の下板２ａより下方に噴出し、堆積土砂を攪拌させ水中に舞い上げる。舞い上がった堆積土砂は、カバー体２に設けられた開口５を通ってカバー体２の内部に進入し、カバー体２の内部に設けられた吸引ホース４の吸込口４ａから水とともに泥水として吸い込まれる。

このように、本発明に係る吸引装置１では、堆積土砂に高圧水を噴射して、舞い上がった堆積土砂を吸引しているので、台船や重機などの大がかりな設備を必要とせず、コンパクトな装置によって堆積土砂の吸引が可能となる。また、礫や沈木等の大きな堆積物は吸引せず、高圧水によって舞い上げられた比較的細かな粒子の堆積土砂のみが選択的に吸引できるため、吸引ホース４の詰まりやカバー体２に設けられた開口５の目詰まりが防止できる。

前記吸引ホース４で吸い上げられた堆積土砂混じりの泥水は、図１に示されるように、泥水処理施設３０に送られ、固液分離される。はじめに、この泥水処理施設３０について簡単に説明すると、泥水処理施設３０では、まず最初に、吸引ホース４で吸い上げられた泥水が、レシーバタンク３１に一時貯留され、このタンク内の空気が真空発生装置３２によって吸気され、消音器３３を通って排気される。なお、３４は空気中の塵埃を除去するフィルタータンクである。

前記レシーバタンク３１内の泥水は、一次処理機３５に送られ、一次処理が行われる。一次処理機３５では、振動篩によって、比較的大型の礫や砂などの一次処理固形分３６が除去される。除去された一次処理固形分３６は、コンクリートの骨材等に利用することができる。

前記一次処理機３５によって処理された泥水は、その後余剰泥水槽３７に送られ、内蔵された攪拌機付き泥水槽によって濃度が均一になるように攪拌された上で、スラリー槽３８に貯留される。その途中で、必要に応じて凝集剤タンク３９から送られた凝集剤が添加される。

スラリー槽３８内の泥水は、打込みポンプ４０によって二次処理機４１に圧送される。二次処理機４１では、フィルタープレスによって固形分が除去される。除去された二次処理固形分４２は、シルトや粘土が主体であり、有機質に富むため農業用肥料等の有価物として有効利用することができる。

前記二次処理機４１によって分離された水分は、ろ水として、三次処理機４３に送られる。三次処理機４３では、濁水処理機によってｐＨ調整や水質調整が行われ、自然水域に放流可能な放流水として排出する。

三次処理機４３で排出された水は、一部が前記真空発生装置３２の冷却水として利用されるとともに、一部が高圧水発生装置４４によって前記高圧水ホース３に圧送される高圧水として利用され、残りが水域に放流される。

次に、前記吸引装置１について詳細に説明すると、前記カバー体２は、図２及び図３に示されるように、下板２ａ、側板２ｂ、上板２ｃがそれぞれステンレスやアルミ、樹脂などからなる平板で構成された略直方体状の中空殻体構造からなり、上板２ｃの中央部に前記高圧水ホース３及び吸引ホース４が挿通されるホース挿通孔が設けられている。なお、図示例では、上板の周縁に外側に行くに従って下方に傾斜する傾斜部が形成されている。

前記カバー体２は、図４及び図５に示されるように、少なくとも下板２ａに多数の開口５、５…が形成されており、これらの開口５を通って水や土砂の流出入ができるようになっている。

前記開口５は、仕切部６を介して多数列設された細長いスリットによって形成されている。前記開口５の幅Ｗ（カバー体２の内面における幅）は、吸引する土砂の粒径によって任意に設定することができ、小さすぎると開口５での目詰まりが生じやすく、大きすぎると吸引ホース４での目詰まりが生じやすくなる。前記幅Ｗとしては、例えば、２０～８０ｍｍ、好ましくは３０～５０ｍｍとすることができる。前記開口５の長さは、あまり長くし過ぎると、仕切部６の変形によって開口５の幅Ｗが大きくなる場合があるため、途中に所定の間隔で横桟７が設けられている。

前記仕切部６の断面形状は、図５に示されるように、カバー体２の外側に向けて鋭利な刃状に形成されている。つまり、カバー体２の外側に行くに従って徐々に仕切部６の断面幅が小さくなるように形成されている。これによって、吸引時に団粒状の堆積土砂や礫などが刃先に衝突して破砕され、細粒化されるため、吸引時のスリット状の開口５や吸引ホース４の目詰まりを防止することができる。なお、仕切部６の断面幅がカバー体２の外側に行くに従って徐々に小さくなることにより、開口５の幅は、外側に行くに従って徐々に幅広となる形状で形成されている。

前記開口５は、カバー体２の下板２ａだけに形成してもよいが、図２に示されるように、カバー体２の側板２ｂにも形成するのが好ましい。側板２ｂにも開口５を形成することにより、カバー体２の側板２ｂからも土砂の吸引が可能になる。開口５を形成する側板２ｂは、カバー体２の四方の側板２ｂの全部としてもよいし、図示例のように対向する一対の側板２ｂのみとし、他の一対の側板２ｂには開口５を形成しないようにしてもよい。

また、前記開口５が形成された側板２ｂの下部には、側方に突出する突出板８が設けられている。前記突出板８は、舞い上げられた土砂のうち、特に開口５を通過できないような粒径の大きな土砂が直接側板２ｂの開口５に到達しないように、突出板８を回り込んで側板２ｂに到達する比較的粒径の小さな土砂のみが開口５から吸引できるようにすることを目的として設けられるものである。

前記突出板８は、カバー体２の側板２ｂに対してほぼ垂直方向に延びる下端延出板８ａのみで形成してもよいが、図示例のように、この下端延出板８ａの先端から上方に延びるとともに、カバー体２の側板２ｂとほぼ平行して延びる起立板８ｂを設けることにより、断面略Ｌ形に形成するのが好ましい。これにより、起立板８ｂの上端を回り込んで側板２ｂに到達した粒径の小さな土砂のみを側板２ｂの開口５から吸引できるようになるため、開口５の目詰まりが更に確実に防止できる。前記起立板８ｂの起立高さは、カバー体２の側板２ｂの高さより低く形成されている。

前記カバー体２は、水底との距離を一定に保持するとともに、横方向の障害物を検知するため、図３に示されるように、レーダー装置９が設けられている。測距システムとしてレーダー装置を用いることにより、堆積土砂が舞い上げられて懸濁した水中でも確実に水底や障害物の検知ができる。レーダー装置９によって水底との距離が一定に保持されるため、高圧水ホース３からの高圧水が堆積土砂に一定の水圧で噴射され、堆積土砂の適度な拡散状態が維持でき、吸引性能の低下が生じない。前記レーダー装置９は、開口５が設けられた側板２ｂの下部には上述の突出板８が設けられており、この突出板８が邪魔になって下方の距離計測ができないおそれがあるため、図３に示されるように開口５が設けられない側板２ｂに設けるか、図示しないが突出板８の外面に設けるのが好ましい。

前記開口５に目詰まりが生じると堆積土砂の吸引能力が低下するので、これを解消するため、図６に示されるように、高圧水ホース３の吹出口３ａが前後左右上下の各方向に移動できるようになっている。吹出口３ａを移動させて高圧水を噴射することにより、開口５に目詰まりした土砂が吹き飛ばされて取り除かれ、開口５の目詰まりが解消できる。また、高圧水ホース３の先端を回転させて、側板２ｂに設けられた開口５の目詰まりも解消できるようにしてもよい。

前記高圧水ホース３は、上述の泥水処理施設３０の高圧水発生装置４４から圧送された高圧水が流通する管路であり、前記カバー体２の内部に設けられた吹出口３ａから下方に向けて高圧水を噴射する。前記吹出口３ａは、カバー体２の下板２ａの近傍に位置している。下方に向けて噴出された高圧水によって水底の堆積土砂が舞い上がり、周囲に拡散する。前記高圧水ホース３の内径は任意に設定することができ、例えば直径２５～５０ｍｍ程度とすることができる。

前記吸引ホース４は、カバー体２の内部に設けられた吸込口４ａから、図示しない吸引ポンプによってカバー体２内部の堆積土砂混じりの泥水を吸引する管路である。前記吸込口４ａはカバー体２の上板２ｃの近傍に位置している。前記吸引ホース４の内径は任意に設定することができ、例えば直径１００～１５０ｍｍ程度とすることができる。

前記吸引ホース４の目詰まりを解消するため、図７に示されるように、高圧水ホース３の高圧水を吸引ホース４に逆噴射させる機構が備えられている。具体的には、吸引ホース４の上部に、高圧水ホース３の高圧水を吸引ホース４に引き込むバイパス１０が備えられ、適所に設けられたバルブの開閉操作により、このバイパス１０に高圧水ホース３の高圧水が導入できるようになっている。

１…吸引装置、２…カバー体、３…高圧水ホース、４…吸引ホース、５…開口、６…仕切部、７…横桟、８…突出板、９…レーダー装置、１０…バイパス、３０…泥水処理施設

Claims (6)

1. 水底の堆積土砂の表面から上方に離隔して配置される中空殻体構造からなるカバー体と、前記カバー体の内部に吹出口が位置し、堆積土砂に向けて高圧水を噴射することにより堆積土砂を舞い上げる高圧水ホースと、前記カバー体の内部に吸込口が位置し、舞い上がった堆積土砂を吸い上げる吸引ホースとを備え、
   前記カバー体の下板に多数の開口が形成されていることを特徴とする水底堆積土砂の吸引装置。
2. 前記カバー体の側板に多数の開口が形成され、前記開口が形成された側板の下部に側方に突出する突出板が設けられている請求項１記載の水底堆積土砂の吸引装置。
3. 前記開口が仕切部を介して多数列設された細長いスリットによって形成され、
   前記仕切部の断面形状が前記カバー体の外側に向けて鋭利な刃状に形成されている請求項１記載の水底堆積土砂の吸引装置。
4. 前記カバー体に、水底との距離を一定に保持するとともに、横方向の障害物を検知するためのレーダー装置が設けられている請求項１記載の水底堆積土砂の吸引装置。
5. 前記開口の目詰まりを解消するため、前記高圧水ホースの吹出口が前後左右上下の各方向に移動できるように構成されている請求項１記載の水底堆積土砂の吸引装置。
6. 前記吸引ホースの目詰まりを解消するため、前記高圧水ホースの高圧水を前記吸引ホースに逆噴射させる機構が備えられている請求項１記載の水底堆積土砂の吸引装置。

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