JP2969519B1 - 土砂水から土砂を分離する方法と装置 - Google Patents

土砂水から土砂を分離する方法と装置

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Abstract

【要約】 【課題】 土砂水からの土砂の分離効率の向上、及び土
砂の排出作業の簡易化を図る。 【解決手段】 1秒間に数トン以上の土砂水を有底状の
外筒部6の上部に接線方向から導入し、外筒部6の内壁
面6aに沿って旋回させながら内底部8に下降させて土
砂11を内底部8に沈殿させる一方、土砂の除去された
水は外筒部6の上部中央に同心円状に配された内筒部9
の下端9aから上昇して内筒部9の上部の流出口10か
ら放水路5などへ排出させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、土砂混じりの鉄砲
水など土砂水を水と土砂に分離する方法と装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】豪雨による山崩れなどで発生する鉄砲水
は河川を経て遊水池あるいは放水路などへ放流されてい
る。例えば、河川に越流横堰を設け、鉄砲水により河川
の平常水面高さより流水量が越える場合は越流横堰から
溢れ流して放水路へ放流する。これによって河川の越流
横堰より下流には平常水面高さ以下の水のみが流れるた
め、下流の領域に洪水被害を及ぼすのを防止できる。放
水路に放流する場合、放水路への土砂や砂礫の流入防
止、安定水流の確保のために、予め土砂水から土砂や砂
礫を分離除去する必要がある。そのために、従来では、
一般に河川と放水路との間に沈砂池を設け、河川の越流
横堰から溢れ流れる土砂水を沈砂池に導入し、沈砂池に
土砂を沈降させて上澄水のみを放水路へ放流する、とい
う土砂分離方式が採用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、鉄砲水は土
砂などを伴いながら激しい勢いで流れ下るため、沈砂池
では、土砂を沈降させるというよりはむしろ土砂を撒き
散らしているのが実態であり、沈砂効率が悪く、土砂の
分離が十分でなく、放水路に土砂を流入させることが多
い。沈砂効率を高めるためには、沈砂池を広大な面積で
しかも深く施設すればよいが、これでは池に沈降した土
砂を搬出除去するには大規模な作業が必要となり、かと
言って水底の土砂を沈降したまま放置しておくと沈砂池
の容量が底上げによって次第に小さくなるため、数年を
またずに大規模な土砂除去工事を繰り返す必要があっ
た。
【0004】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、土砂の分離効率の向上、及び土砂の
排出作業の簡易化を図れる、土砂水から土砂を分離する
方法及び装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の土砂水から土砂
を分離する方法は、1秒間に数トン以上の土砂水を有底
状の外筒部の上部に接線方向から導入し、外筒部の内壁
面に沿って旋回させながら外筒部の内底部に下降させて
土砂を前記内底部に沈殿させる一方、土砂の除去された
水は前記外筒部の上部中央に同心円状に配された内筒部
の下端から上昇して内筒部の上部の流出口から排出させ
ることに特徴を有するものである。
【0006】本発明の土砂水から土砂を分離する装置
は、有底状の外筒部と、この外筒部の上部に接続され土
砂水を外筒部の接線方向から外筒部内に導入させる土砂
水流入管と、外筒部の上部中央に同心円状にかつ下端が
外筒部の内底部より高い位置に位置するよう配設された
内筒部と、を備えている点に特徴を有するものである。
【0007】上記外筒部の内底部又は上部には排出口を
設ける。
【0008】
【作用】流入速度を利用することで土砂水は外筒部の内
部で旋回し、その遠心力によって土砂水中の土砂は外筒
部の内壁面に衝突し沈降して分離する。これは、沈砂池
に土砂水を導き、土砂それ自身のもつ重力によって自然
沈降させる分離施設に比べて、土砂の分離効率がはるか
に大きい。また外筒部の内底に沈殿した土砂は、その外
筒部の底部または上部の排出口から簡単な作業で排出す
ることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例を図面
に基づき説明する。図1は河川より放水路へ導水する施
設の概念図、図2は本発明に係る土砂分離装置の縦断正
面図、図3は図2におけるA−A線断面図である。
【0010】図1において、1は河川、2は河川1に設
けた越流横堰、3は放流路、4は本発明に係る土砂分離
装置、5は放水路である。河川1において、通常時は越
流横堰2の高さw以下で流れているけれども、豪雨時な
どに流水量が越流横堰2の高さwより増加すると、越流
横堰2の高さw以上の流水は越流横堰2から溢れ流れて
放流路3に流れ込み、越流横堰2から下流には越流横堰
2の高さw以下の水のみが流下して下流領域の洪水を予
防できる。放流路3に流れ込む土砂水は本発明の土砂分
離装置4に導入されて土砂と水とに分離され、土砂の除
去された水のみが放水路5へ導かれる。
【0011】上記土砂分離装置4は、図2及び図3に示
すように、鉄筋コンクリート又は肉厚鋼鉄製の有底状の
外筒部6と、この外筒部6の上部に接続され土砂水を外
筒部6の接線方向から導入させる土砂水流入管7と、外
筒部6の上部中央に同心円状にかつ下端9aが外筒部6
の円錐状の内底部8より高い位置に位置するよう配設さ
れた内筒部9とを備えており、内筒部9の上部に流出口
10を設けている。
【0012】しかるときは、1秒間に数トン以上の土砂
水は土砂水流入管7から外筒部6の上部に接線方向から
導入し、外筒部6の内壁面6aに沿って旋回しながら下
降し、土砂11は内底部8に沈殿し、土砂11の除去さ
れた水は内筒部9の下端9aから上昇して流出口10か
ら排出し、放水路5へ導水する。放水路5に代えて、
海、湖などへ直接導水することもでき、これによって
海、湖などの土砂による汚濁を防ぐことができる。この
ように土砂水中の土砂は外筒部6の内部で旋回運動をす
る際、大きな遠心力により外筒部6の内壁面6aに衝突
し沈降するため、土砂を効率よく分離することができ
る。
【0013】鉄砲水の中に混入されて流れてくる土砂礫
は、通常20〜50重量%が混在している。この混在す
る土砂礫としては、粒径1〜5mmの土砂と、粒径5mm以
上の砂礫と、粒径1mm以下の微粉砂など各種のものが混
在するが、外筒部6の内部で旋回運動するときこれら土
砂礫は衝突粗大化し、沈殿速度を促進する。放水路5に
は土砂の除去された水のみが導入されるので、放水路5
への土砂の流入を防止でき、放水路5での水流を安定よ
く確保できる。
【0014】内筒部9の上部は外筒部6の上蓋12から
更に上方へ突出し、この突出端に流出口10を設ける。
この流出口10は、図1に示す河川1の越流横堰2の高
さwと同じ高さ位置とするか、それよりも低くなるよう
に設定することで、土砂の分離除去経路の運転を円滑に
行うことができる。
【0015】外筒部6の内底に沈殿した土砂11を抜き
取る手段としては、外筒部6の底部から抜き取る方式
と、外筒部6の上部から抜き取る方式とがある。外筒部
6の底部から抜き取る方式の場合は、外筒部6の内底部
8を円錐状に形成してこの最深部に排出口13を設け、
この排出口13を底蓋14で開閉自在とする。沈殿土砂
11の抜き取りに際しては、排出口13を開け、ダンプ
カーなどの上に排出して所望場所へ運搬する。その際、
外筒部6内の沈殿土砂11の上に貯溜している水は、外
筒部6の上部からポンプで吸い上げること、またはダン
プカーに土砂のみを保持し、水は濾出させることも可能
である。外筒部6の上部から抜き取る方式の場合は、外
筒部6の上部に排出口15を設け、この排出口15から
排出ホースを挿入してポンプで外筒部6内の貯溜水及び
沈殿土砂を吸い上げる。これらダンプカーやポンプによ
る沈殿土砂11の抜き取り作業は、降雨が止み、晴天時
に実施すれば困難な作業ではない。
【0016】土砂水流量1m/sec 以上の土砂混じり
の鉄砲水は10年確率、50年確率或いは100年確率
の豪雨時に1時間当り50〜100mm 以上の降雨によ
ってもたらされるものである。この豪雨の最高降雨時間
は1時間以上続くことの確率は低いが、沈殿土砂の外筒
部6内に貯溜する量は最高降雨量の続行時間が3時間以
上と想定して外筒部6の高さを決めることが望ましい。
そこで、外筒部6の高さHは2m以上、外筒部6の内径
Dは5m以上とする。内筒部9の高さhは1m以上、内
筒部9の内径dは外筒部の内径Dの1/5〜1/2とす
る。内筒部9の下端9aは外筒部6の内底部8から1m
以上の高さ位置に設定する。
【0017】上記土砂分離装置は、豪雨時に限られず、
平常時にも河川から海あるいは湖などに土砂が流れ込ま
ないように河川の河口付近に常用設置することもでき
る。
【0018】
【実施例】浚渫時の排水を用いて上記土砂分離装置4を
以下の条件下で実験した。 土砂流入速度:2m/sec 土砂水流入量:10m/sec 土砂礫混在率:約35%wt 土砂水流入管7の管路断面積:5m 鋼鉄製の外筒部6の高さH:25m 外筒部6の内径D:10m 内筒部9の高さh:5m 内筒部9の内径d:5m この実験結果、内筒部9の流出口10から流出する水の
中への土砂混入率は0.1%以下であるという好結果が
得られ、10分後に沈殿した土砂の沈殿深さは約10m
であった。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
土砂水から土砂を効率よく分離することができ、しかも
沈殿土砂の排出作業を簡易に行えて有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】河川より放水路へ導水する施設の概念図であ
る。
【図2】本発明に係る土砂分離装置の縦断正面図であ
る。
【図3】図2におけるA−A線断面図である。
【符号の説明】
1 河川 2 越流横堰 3 放流路 4 土砂分離装置 5 放水路 6 外筒部 7 土砂水流入管 8 内底部 9 内筒部 10 流出口 13 底部の排出口 15 上部の排出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林原 伸樹 京都府京都市中京区西方寺町160−2 船越ミリカビル 株式会社ネオ建築事務 所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E02B 1/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1秒間に数トン以上の土砂水を有底状の
    外筒部の上部に接線方向から導入し、外筒部の内壁面に
    沿って旋回させながら外筒部の内底部に下降させて土砂
    を前記内底部に沈殿させる一方、土砂の除去された水は
    前記外筒部の上部中央に同心円状に配された内筒部の下
    端から上昇して内筒部の上部の流出口から排出させるこ
    とを特徴とする土砂水から土砂を分離する方法。
  2. 【請求項2】 有底状の外筒部と、この外筒部の上部に
    接続され土砂水を外筒部の接線方向から外筒部内に導入
    させる土砂水流入管と、外筒部の上部中央に同心円状に
    かつ下端が外筒部の内底部より高い位置に位置するよう
    配設された内筒部と、を備えていることを特徴とする土
    砂水から土砂を分離する装置。
  3. 【請求項3】 前記外筒部の内底部に排出口を設けてい
    る請求項1又は2記載の土砂水から土砂を分離する装
    置。
  4. 【請求項4】 前記外筒部の上部に、沈殿土砂を排出す
    る排出口を設けている請求項1又は2記載の土砂水から
    土砂を分離する装置。
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