JP2872984B2 - 浚渫方法および浚渫装置 - Google Patents

Description

【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、湖沼あるいは
港湾に堆積した大量の土砂を効率よく浚渫する浚渫方法
および装置に関する。

【０００２】

【背景技術】現状のダムの中には、全貯水容量のうち土
砂が８０％以上堆積しているものもあり、また数多くの
ダムも急速に土砂の堆積が進行し、ダムとしての機能が
減退しつつある。そのため、土砂を取り除く有効な浚渫
方法が求められている。従来の浚渫方法には、デッパ
ー、クラブ、バケット、ポンプを使用するもの、あるい
はサイフォン原理を利用するもの等が知られており、砂
礫の堆積状況に応じて適宜な方法が選択される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】浚渫方法は上記のよう
に種々あるが、いずれも次のような課題を抱えている。
すなわち、サイフォン原理を利用するもの以外はいずれ
も大きな動力を必要とする機械力に依存する方法であ
り、装置が大型化し、多大のコストを要する。また浚渫
時に発生する濁水処理の対策もなされていない。またサ
ンドポンプを使用するもの、サイフォン原理を利用する
ものでは、混相流体（土砂と液体が混合した流体）の搬
送が問題となる。すなわち、混相流体の搬送は導管内の
抵抗が非常に大きくなり、搬送のためのエネルギー消費
量が大きくなる。このため、搬送できる土砂中の砂礫の
粒子の大きさも普通５ｍｍ前後に限定され、それ以上の
粒径の砂礫を含む土砂の浚渫が困難となる。

【０００４】また、サイフォン原理を利用する場合、ダ
ム外に放出される水が大量（８０％前後）になる課題が
あり、濁水も処理されぬまま放出される。サイフォン原
理を利用する場合、水と土砂との混合比率が注意されね
ばならない点である。すなわち、吸い込み管が水底に接
触しすぎると土砂の混合比が急激に上がり、流速が落ち
て管閉鎖を起こす。また吸い込み管が水底から離れすぎ
ると水のみを吸い上げて浚渫効率が急激に落ち、濁水が
大量に発生する。このためサイフォン原理を利用する場
合、吸い込み口と水底の間隔を一定に保持する必要があ
るが、現在技術的に解決されていない。そこで、本発明
は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的
とするところは、水底に堆積している土砂を効率よく大
量に吸い上げ、省エネルギー化して搬送し、かつ濁水の
拡散を防いで浚渫が行える浚渫方法および浚渫装置を提
供するにある。

【０００５】

【課題を解決する手段】上記目的による本発明に係る浚
渫方法では、大気に連通して水中に埋没されるケース
と、該ケースに接続され、下端に吸い込み部を有する吸
い込み管と、前記ケース内の水を排出する排水ポンプ
と，前記吸い込み管の中途部に取り外し自在に設けられ
たコンテナーとを具備する浚渫装置を用い、前記排水ポ
ンプにより前記ケース内の水を排出してケース内に空間
を形成し、該ケース内の水面と外部水面との間に水位差
を形成して、該水位差により発生する水流を利用し、前
記吸い込み管から土砂を前記コンテナー内に吸い込むこ
とを特徴としている。

【０００６】また本発明に係る浚渫装置では、大気に連
通して水中に埋没されるケースと、該ケースに接続さ
れ、下端に吸い込み部を有する吸い込み管と、前記ケー
ス内の水を排出し、ケース内の水面と外部水面との間に
水位差を形成する排水ポンプと、前記吸い込み管の中途
部に取り外し自在に設けられたコンテナーとを具備する
ことを特徴としている。ケース内の水面と外部水面との
水位差によるサイフォン原理により土砂をコンテナー内
に好適に吸い込むことができる。コンテナー内で砂礫等
が沈降するから、土砂の流動距離は比較的短く、流動抵
抗を減じることができる。コンテナーを交換して連続的
に浚渫作業を行うことができる。

【０００７】前記吸い込み管に大気に連通するフロート
を設け、該フロートに水を給排して浮力を調節する給排
水ポンプを設けると好適である。吸い込み管側の重力と
浮力とを均衡させることにより、吸い込み管の移動を容
易にし、また吸い込み管の水底への接地圧力を柔軟に設
定できる。前記コンテナーに大気に連通するフロートを
設け、該フロートに水を給排して浮力を調整する給排水
ポンプを設けると好適である。コンテナーに砂礫等が堆
積してきた場合に浮力を調整することにより、コンテナ
ーの負担を軽減でき、またコンテナーを水面に浮かせた
状態で移動できる。前記吸い込み管に前記吸い込み部の
下方を覆って、吸い込み孔を有する水底接触板を取り付
けると好適である。これにより吸い込み部と水底との間
隔が調整でき、吸い込む水と土砂の混合割合を適度のも
のとすることができる。

【０００８】前記水底接触板下面に、水底に食い込む杭
状の突起を設けると好適である。前記水底接触板を振動
させる振動装置を設けると好適である。これにより突起
を水底に食い込ませ、土砂の剥離が容易に行える。前記
水底接触板を吸い込み管の軸線を中心として回転可能に
設け、該水底接触板を回転させるモータを設けると好適
である。これにより土砂を積極的に剥離できる。前記吸
い込み管の下端に前記吸い込み部を覆うドーム状のカバ
ーを取り付けると好適である。前記ケースから前記排水
ポンプにより排出される濁水を貯留する沈殿槽を設ける
と好適である。前記吸い込み管の下端に前記吸い込み部
を覆うドーム状のカバーを取り付け、前記ケースから前
記排水ポンプにより排出される濁水を貯留する沈殿槽を
設け、該沈殿槽に貯留される水を前記ドーム内に噴出す
る循環ポンプを設けると好適である。これにより土砂を
さらに効率よく剥離できると共に、濁水を循環させるこ
とで濁水の放出を少なくできる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下添付図面を参照して本発明の
好適な実施形態を説明するが、本発明はこの実施形態に
限定されないことはもちろんであり、発明の精神を逸脱
しない範囲内で多くの改変を施し得るものであり、これ
ら改変も本発明に属するものである。１０１は船体を示
す。１０２はケースであり、上部を除いて水中に没する
ように船体１０１に下方に向けて取り付けられている。
ケース２は、上部が開放する筒状に形成され、下部に大
径のポケット部１０２ａが形成されている。１０９は二
重構造に形成されたコンテナーであり、支持体１０９ａ
を介して船体１０１下方に位置して水中に没するよう船
体１０１に取り付けられている。支持体１０９ａとコン
テナー１０９との取付けは例えばボルト等の固定手段に
よって行われる。

【００１０】コンテナー１０９の内室は隔壁１０９ｂに
よって室Ａと室Ｂに区画されている。また内室の開口端
縁には接合壁１０９ｃが形成されている。１０５は吸い
込み管であり、一端側がポケット部１０２ａ内に連通
し、他端側は吸い込み口（吸い込み部）１０６として水
中に開口する。吸い込み管１０５の中途部は下方に向け
て広く開口し、開口部に導入壁１０５ａが一体または別
体に設けられている。コンテナー１０９が支持体１０９
ａに取り付けられる際、接合壁１０９ｃと導入壁１０５
ａ下端との間に砂礫等の夾雑物が挟まらないように、ゴ
ム製あるいは樹脂製のシール１１１が介装される。これ
によりコンテナー１０９と導入壁１０５ａとの間が液密
になる。浚渫中はコンテナー１０９内部が負圧になり大
きな水圧が作用するため密閉状態が一層良好になる。

【００１１】１２５は水流ガイドプレートであり、吸い
込み口１０６が存在する側の吸い込み管１０５がコンテ
ナー１０９の上方で開口するところの該開口部１０４か
ら隔壁１０９ｂの上方の位置に亙って先端側が若干下降
するように設けられている。吸い込み口１０６が存在す
る側の吸い込み管１０５は導入壁１０５ａに複数本連結
して、広い範囲の浚渫を行うようにすることができる。
もちろんこの吸い込み管１０５の本数は特に限定されな
い。コンテナー１０９の上下動などの揺れは吸い込み管
１０５に悪影響を与えるため、吸い込み管１０５の一部
を蛇腹等のフレキシブルな部位１１２に形成して揺れを
吸収するようにするとよい。

【００１２】１２４は排水ポンプであり、ケース１０２
の筒状部を延びる排水管１１７によりケース１０２内の
水を排水する。排水は沈殿槽１２１に流入される。ケー
ス１０２内の水が排水されることによりケース１０２内
の水位は下がり、水面との間に水位差が形成される。こ
れにより、サイフォンの原理によって吸い込み口１０６
から水と共に土砂がコンテナー１０９内に流入する。そ
の際、粒径の大きな、あるいは重量の大きな砂礫等は水
流ガイドプレート１２５にガイドされて手前側の室Ａに
沈降し、粒径の小さな、あるいは軽量の砂礫等は奥側の
室Ｂに沈降する。そして細かい砂等を含んだ水は吸い込
み管１０５からケース１０２に流入し、排水ポンプ１２
４によって沈殿槽１２１に流入され、沈殿槽１２１内で
細かい砂は沈降するのである。

【００１３】１２０は水位感知スイッチであり、ケース
１０２内の水位を検知し、排水ポンプ１２４を制御し、
ケース１０２内の水位がほぼ一定を保つようにする。水
位感知スイッチ１２０は、例えばマグネット付きフロー
トとこのマグネットによりオン、オフされる上下２個の
リードスイッチ（図示せず）を備え、フロートが上昇し
て上方のリードスイッチがオンしたときに排水ポンプ１
２４を作動させ、フロートが下降して下方のリードスイ
ッチがオンしたときに排水ポンプ１２４を停止するよう
制御する。

【００１４】次に、二重構造のコンテナー１０９の外室
はフロート１１９に形成されている。フロート１１９は
管１２９を通じて大気に連通している。１１４は給排水
ポンプであり、水をフロート１１９に給排して、フロー
ト１１９の浮力を調整する。すなわち、室Ａや室Ｂに堆
積する砂礫の重量に対応して、フロート１０９内の水を
給排水して浮力を調整する。

【００１５】吸い込み管１０５の吸い込み口１０６の上
方を覆ってドーム状のカバー１１５が取り付けられてい
る。すなわちドーム状のカバー１１５の頂部を貫通して
吸い込み管１０５が伸び、吸い込み口１０６が水底に臨
んで開口する。１１６は水底接触板であり、吸い込み口
１０６と若干の間隔をおいて吸い込み管１０５に対して
垂直になるよう、アーム１０８を介して吸い込み管１０
５に取り付けられる。アーム１０８は吸い込み管１０５
が挿通するリング１０６ｂに一端が固定され、リング１
０６ｂは止めネジ（図示せず）等によって吸い込み管１
０５に固定される。止めネジを緩めてリング１０６ａを
吸い込み管１０５上で移動させることにより、水底接触
板１１６の吸い込み口１０６に対する間隔を調整可能に
なっている。

【００１６】水底接触板１１６の吸い込み口１０６に対
応する部位には吸い込み孔１１８が開口されている。土
砂は主としてこの吸い込み孔１１８から、また砂分を含
んだ水は水底接触板１１６の上面と吸い込み管１０５下
端との間隙から吸い込み口１０６に流入する。したがっ
て水底接触板１１６と吸い込み口１０６との間隙を調整
することによって水と土砂の混合割合を調整することが
可能となる。水底接触板１１６の端縁１２６は上方に屈
曲され、これにより水底をスムーズに移動可能になされ
ている。水底接触板１１６の外径はカバー１１５の下端
の径よりも小さく設定され、カバー１１５下端と水底接
触板１１６の外端縁との間には間隙が形成されている。

【００１７】水底接触板１１６の下面には先端が尖った
突起１２３が複数個形成されている。また水底接触板１
１６の上面側には振動装置１２２が配設されている。振
動装置１２２が駆動されることにより水底接触板１１６
が振動し、この振動が突起１２３に伝えられることによ
り、突起１２３により水底の土砂１０３が掘削され、掘
削された土砂が吸い込み孔１１８に流入する。すなわち
振動する突起１２３により固定化した土砂に僅かな隙間
を作ることにより、水を浸透させ、水の浮力と流動によ
り土砂を浮かせるのである。攪拌する方法に比して、突
起１２３の振動による物理的な作用は濁水の発生を可及
的に少なくできる利点がある。

【００１８】沈殿槽１２１に流入された水は、水中に含
まれる砂等が沈殿槽１２１で沈降された後、放出管１０
７によりカバー１１５内に吐出される。さらにこの吐出
された水はカバー１１５下端と水底接触板１１６外端縁
との間隙より水底に向けて吐出される。突起１２３によ
り掘削される土砂はこの水底に吐出される水により水底
より剥離され、吸い込み孔１１８に流入しやすくなるの
である。このように、一旦排水した濁水を再度水底に吐
出して土砂の吸い込み用に再利用することによって、濁
水の外部への放出をなくすることができ、濁水対策とし
て有効である。

【００１９】吸い込み口１０６の側の吸い込み管１０５
にもフロート１２８を取り付けると好適である。フロー
ト１２８は管１２９により大気に連通し、また給排水ポ
ンプ１２７により給排管１３０を通じて水が給排され
る。これによりフロート１２８、したがってカバー１１
５や水底接触板１１６などが取り付けられた吸い込み管
１０５に作用する浮力が調整でき、吸い込み管１０５の
上下動を容易にし、水底接触板１１６の接地圧力を柔軟
に設定できる。また水底接地板１１６側の重量と浮力と
を均衡させることにより、船体１０１の移動に追随して
水底接触板１１６側も容易に移動可能となっている。

【００２０】１１０は吊持用ロープであり、水底接触板
１１６側の吸い込み管１０５を吊持し、水底接触板１１
６側を所定の位置に保ったり、吊り上げ可能になってい
る。なお、符号１１２、１１３で示す部位は蛇腹部等の
フレキシブルな部位であり、この部位により吸い込み管
１０５や放出管１０７が屈曲可能になっている。また、
放出管１０７、吸い込み管１０５、管１２９、給排管１
３０は適当な長さを保有し、水底の高さに応じて繰り出
し可能になっている。

【００２１】上記のように構成されている。水底接触板
１１６の側を水底に接触するよう下降させ、そして排水
ポンプ１２４を駆動することによって浚渫作業が開始さ
れる。吸い込み管１０５よりポケット部１０２ａに流入
する水の量よりも、排水ポンプ１２４によりケース１０
２から排水される水の量の方が多くなるように設定され
ている。したがって、ケース１０２内の水位は次第に低
下し、水位感知スイッチ１２０により所定の水位になる
よう制御される。水面とケース１０２内の水位差による
サイフォン原理により水底の土砂等が吸い込み口１０６
より強力に吸い込まれることは前記したとおりである。

【００２２】前記したように、土砂は突起１２３により
掘削され、また放出管１０７より吐出される水により水
底から効率的に剥離されて吸い込み口１０６に吸引され
る。吸い込み口１０６から吸引された水を含む土砂は比
較的短い流動距離を経てコンテナー１０９に流入され
る。そして前記したように吸い込み管１０５の開口部１
０４から横方向（水平方向）に流入された土砂は水流ガ
イドプレート１２５にガイドされて比較的粒子の大きな
砂礫は室Ａに沈降し、小さな粒子の砂等は室Ｂに沈降す
る。さらに細かな砂分を含む水は室Ｂの上部から吸い込
み管１０５を経てポケット部１０２ａに流入し、排水ポ
ンプ１２４により沈降槽１２１に流入される。沈降槽１
２１では細かい砂分が沈降し、さらに放出管１０７より
カバー１１５内に水が吐出されるのである。

【００２３】なお、浅瀬などの浚渫は、浚渫船を沖に停
泊させ、水深の深いところにケース１０２を沈めて所要
の水位差を得、吸い込み口１０６のある吸い込み管１０
５を浅瀬に延長して該浅瀬の浚渫をするようにすること
ができる。コンテナー１０９内には砂礫等が次第に堆積
され、重量が増してくるが、フロート１１９により浮力
が調整され、コンテナー１０９の取付部等に負担がかか
らないようにする。コンテナー１０９が満杯になった
ら、浚渫作業を中止し、コンテナー１０９を船体１０１
から切り離す。その際コンテナー１０９にはフロート１
１９からの浮力が作用するから、コンテナー１０９を水
面に浮かせた状態で、小さな牽引船やロープ等でも容易
に移動できるので有利である。船体１０１には新たなコ
ンテナー１０９を取り付けて浚渫作業を継続する。

【００２４】図４は突起１２３のさらに好適な実施例を
示す。本実施例では、突起１２３を、水底接触板１１６
の上面に開口するよう水底接触板１１６に取り付けられ
る筒部１２３ａと、該筒部１２３ａの下端に取り付けら
れる、先端が尖った頭部１２３ｂとより構成している。
筒部１２３ａと頭部１２３ｂとの接続部には下方に向け
て開口する噴出孔１２３ｃを設ける。突起１２３を上記
のように設けることにより、カバー１１５内に吐出され
た水が突起１２３からも水底に向けて吐出され、土砂等
の剥離をより効果的に行える。なお、噴出孔１２３ｃか
らの水の噴出角度は、筒部１２３ａの軸線に対して４５
°以内の鋭角とするのが好ましく、これにより水底に向
けて水を勢いよく吐出させることができる。また頭部１
２３ｂの最大径は筒部１２３ａの径よりも大きくして、
噴出孔１２３ｃの目詰まりを防止するようにするとよ
い。

【００２５】図５は、水底接触板１１６のさらに他の実
施例を示す。本実施例では、水底接触板１１６を吸い込
み管１０５の下端に吸い込み管１０５の軸線を中心とし
て回転可能に設けている。１２３は水底接触板１１６の
外面に設けた突起である。水底接触板１１６の上方に立
ち上がる端縁１２６の内周面にはインターナルギア１２
６ａを設ける。また吸い込み管１０５にはモータ１４０
を取付部１４１を介して取付け、モータ１４０の回転軸
に設けたギア１４２をインターナルギア１２６ａに噛合
させ、これにより水底接触板１１６を回転させるように
構成している。本実施例の場合、水底接触板１１６を回
転させ、これにより突起１２３により水底を積極的に掘
削し、より一層の浚渫能力を高めることができる。前記
振動装置１２２は設ける必要がない。

【００２６】

【発明の効果】ケース内の水面と外部水面との水位差に
よるサイフォン原理により土砂をコンテナー内に好適に
吸い込むことができる。コンテナー内で砂礫等が沈降す
るから、土砂の流動距離は比較的短く、流動抵抗を減じ
ることができる。コンテナーを交換して連続的に浚渫作
業を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】浚渫装置の概略的な側面からの説明図である。

【図２】カバーと水底接触板の部位の断面説明図であ
る。

【図３】コンテナーの概略的な説明図である。

【図４】突起の他の実施例を示す断面説明図である。

【図５】水底接触板の他の実施例を示す説明図である。

【符号の説明】

１０１ 船体 １０２ ケース １０２ａ ポケット部 １０４ 開口部 １０５ 吸い込み管 １０６ 吸い込み口 １０６ａ リング １０６ｂ リング １０７ 放出管 １０８ アーム １０９ コンテナー １０９ａ 導入壁 １０９ｂ 隔壁 １０９ｃ 接合壁 １１０ 吊持用ロープ １１１ シール １１５ カバー １１６ 水底接触板 １１８ 吸い込み孔 １１９ フロート １２０ 水位感知スイッチ １２１ 沈殿槽 １２２ 振動装置 １２３ 突起 １２４ 排水ポンプ １２５ 水流ガイドプレート １２７ 給排水ポンプ １２８ フロート １２９ 管 １３０ 給排管

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 大気に連通して水中に埋没されるケース
   と、 該ケースに接続され、下端に吸い込み部を有する吸い込
   み管と、 前記ケース内の水を排出する排水ポンプと、 前記吸い込み管の中途部に取り外し自在に設けられたコ
   ンテナーとを具備する浚渫装置を用い、 前記排水ポンプにより前記ケース内の水を排出してケー
   ス内に空間を形成し、該ケース内の水面と外部水面との
   間に水位差を形成して、該水位差により発生する水流を
   利用し、前記吸い込み管から土砂を前記コンテナー内に
   吸い込むことを特徴とする浚渫方法。
2. 【請求項２】 大気に連通して水中に埋没されるケース
   と、 該ケースに接続され、下端に吸い込み部を有する吸い込
   み管と、 前記ケース内の水を排出し、ケース内の水面と外部水面
   との間に水位差を形成する排水ポンプと、 前記吸い込み管の中途部に取り外し自在に設けられたコ
   ンテナーとを具備することを特徴とする浚渫装置。
3. 【請求項３】 前記吸い込み管に大気に連通するフロー
   トが設けられ、該フロートに水を給排して浮力を調節す
   る給排水ポンプを具備することを特徴とする請求項２記
   載の浚渫装置。
4. 【請求項４】 前記コンテナーに大気に連通するフロー
   トが設けられ、該フロートに水を給排して浮力を調整す
   る給排水ポンプを具備することを特徴とする請求項２ま
   たは３記載の浚渫装置。
5. 【請求項５】 前記吸い込み管に前記吸い込み部の下方
   を覆って、吸い込み孔を有する水底接触板が取り付けら
   れていることを特徴とする請求項２、３または４記載の
   浚渫装置。
6. 【請求項６】 前記水底接触板下面に、水底に食い込む
   杭状の突起が設けられていることを特徴とする請求項５
   記載の浚渫装置。
7. 【請求項７】 前記水底接触板を振動させる振動装置が
   設けられていることを特徴とする請求項６記載の浚渫装
   置。
8. 【請求項８】 前記水底接触板が吸い込み管の軸線を中
   心として回転可能に設けられ、 該水底接触板を回転させるモータを具備することを特徴
   とする請求項６記載の浚渫装置。
9. 【請求項９】 前記吸い込み管の下端に前記吸い込み部
   を覆うドーム状のカバーが取り付けられていることを特
   徴とする請求項２、３、４、５、６、７または８記載の
   浚渫装置。
10. 【請求項１０】 前記ケースから前記排水ポンプにより
    排出される濁水を貯留する沈殿槽が設けられていること
    を特徴とする請求項２、３、４、５、６、７、８または
    ９記載の浚渫装置。
11. 【請求項１１】 前記吸い込み管の下端に前記吸い込み
    部を覆うドーム状のカバーが取り付けられ、前記ケース
    から前記排水ポンプにより排出される濁水を貯留する沈
    殿槽が設けられ、前記沈殿槽に貯留される水を前記ドー
    ム内に噴出する循環ポンプを具備することを特徴とする
    請求項２、３、４、５、６、７または８記載の浚渫装
    置。