JP3893479B2 - 水中堆積物の吸引搬送装置およびその吸引搬送方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水中堆積物の吸引搬送装置およびその吸引搬送方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水中堆積物の吸引搬送装置およびその吸引搬送方法として、例えば特開２００２−２９４６７７号公報の発明がある。これはダムや池などの貯留施設の底部に沈殿する土砂などの水中堆積物を、静水圧を利用した搬送装置で除去するものである。上記公報の発明における搬送用のパイプは、図２に示すように、連続したスリットを備えたものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２９４６７７（図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のようなパイプは、水中堆積物を連続したスリットから吸引する可能性があるため、管内の一部で流速が吸引限界流速（土砂を排出するために必要な最小限の流速）より小さくなって、管内閉塞が発生してしまうという問題があった。この吸引限界流速とは、管内への土砂吸引が可能となる下限の流速値をいう。この流速より管内への吸引流速が小さくなると、重力や土粒子の粘着力の方が上回り、土粒子を吸引できなくなる。
また上記の搬送装置では、水中堆積物を除去できる範囲が限られて効率が悪いため、大規模な貯留施設では使用できないという問題があった。
【０００５】
本発明は上記のような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、水中堆積物を広範囲で効率的に搬送し、かつ大規模な貯留施設で使用できる水中堆積物の搬送装置およびその搬送方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するための水中堆積物の吸引搬送装置は、搬送パイプの外面に吸入口が軸方向に沿って適宜間隔ごとに開口され、これらの吸入口の近傍には、吸入口を開閉する開閉装置が設置され、該吸入口を開閉する開閉装置の操作が搬送パイプの下流側に設けた、吸入口の周囲の水中堆積物を全て吸引したことを判断する濃度センサーからの信号に基づいて行われることを特徴とする。また搬送パイプにおける各吸入口の近傍には噴射パイプが先端を吸入口周辺に向けて設置されたことを含む。また搬送パイプにはポンプが取り付けられたことを含む。また搬送パイプに分岐管または枝管が取り付けられ、この分岐管または枝管の吸入口にも開閉装置が設置されたことを含むものである。
【０００７】
また水中堆積物の吸引搬送方法は、搬送パイプの外面に吸入口が軸方向に沿って適宜間隔ごとに開口され、これらの吸入口の近傍には、吸入口を開閉する開閉装置が設置され、該吸入口を開閉する開閉装置の操作が搬送パイプの下流側に設けた濃度センサーからの信号に基づいて行われる水中堆積物の吸引搬送装置を形成し、該吸引搬送装置の搬送パイプを水中堆積物中に埋設し、該搬送パイプに上流側から水を流入して流すことに伴って、前記吸入口の水中堆積物を吸引し、該吸入口の周囲の水中堆積物を全て吸引したと濃度センサーを介して判断されたときに前記吸入口が閉塞されるとともに、他の吸入口が開放されて水中堆積物を吸引することを特徴とする。また吸入口は下流側から順次開口することを含む。また搬送パイプ内の水は重力または搬送パイプに設けたポンプの力によって流すことを含むものである。
【０００８】
水中堆積物を吸引する箇所の吸入口のみが開口できるので、管内閉塞の発生を防ぐことができる。このため水中堆積物の除去範囲を広げることができ、大規模な貯留施設においても使用することができる。また分岐管または枝管により、水中堆積物を広範囲にわたって吸引搬送することができる。
また、搬送パイプ内に流入した水の流れに伴って、吸入口のうちの所定の箇所を開口することにより、広範囲の水中堆積物を効率的に吸引して搬送することができる。また搬送パイプ内への水をポンプで流入させることもできる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の水中堆積物の吸引搬送装置（以下、吸引搬送装置という）と水中堆積物の吸引搬送方法（以下、吸引搬送方法という）の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
はじめに吸引搬送装置について説明し、その後に吸引搬送方法について説明するが、各実施の形態において同じ構成は同じ符号を付して説明し、異なった構成にのみ異なった符号を付して説明する。
【００１１】
吸引搬送装置１は、図１に示すように、上流側に導水管５を設けた搬送パイプ２の外面に軸方向に沿って吸入口３が適宜間隔ごとに開口され、これらの各吸入口３に開閉装置４が設置して構成されている。この搬送パイプ２の上流側は閉塞されているのに対して下流側は開口され、該下流側には濃度センサー１２が設置されている。
【００１２】
上記の導水管５は搬送パイプ２に対して垂直状に取り付けられ、上部に設置されたバルブ６の開閉によって搬送パイプ２内に水が流入するようになっている。また導水管５には、水を搬送パイプ２内へ強制的に流入させるポンプ２１が設置されている。
【００１３】
また開閉装置４は吸入口３の開閉をするものであり、図２及び図３に示すように、吸入口３を開閉する蓋７と、この蓋７をスライドさせるエアーシリンダー８とから構成されている。このエアーシリンダー８は水平プレート９に設置され、この水平プレート９が上面の両側に立設した接合片１０で固定材１１に溶接され、該固定材１１が搬送パイプ２の外面にボルト止めされている。
【００１４】
また開閉装置４の操作は、オペレーターが地上の所定箇所でモニターを確認しながら行うか、あるいは下流側に設けた濃度センサー１２からの信号に基づいて自動的に行われる。そして、エアーシリンダー８による蓋７のスライドによって吸入口３の開閉が行われる。
【００１５】
また図６は他の吸引搬送装置１３を示し、噴射パイプ１４が先端を吸入口３に向けて設置されるものであり、これ以外は上記の吸引搬送装置１と同じ構成である。この噴射パイプ１４からの高圧水の噴射によって、吸入口３に詰まった障害物を吹き飛ばすことができる。
【００１６】
また図７および図８は他の吸引搬送装置１５である。このうち図７は搬送パイプ２が分岐管１６になったものであり、これ以外は上記の搬送装置１と同じ構成である。また図８は搬送パイプ２に枝管１７が設置されたものであり、これ以外は上記の搬送装置１と同じ構成である。したがって、分岐管１６や枝管１７にも開閉装置４のある吸入口３が設けられている。このように分岐管１６や枝管１７を設けることにより、広範囲の水中堆積物を吸引搬送することができるようになる。
【００１７】
次に、上記の吸引搬送装置１、１３を使用した吸引搬送方法について説明する。この吸引搬送装置１、１３は大規模なダムなどの湖底に設置するものであり、図１に示すように、搬送パイプ２の下流側が堤体１８から突出し、上流側が水中堆積物１９内に埋設され、該水中堆積物１９から導水管５が突出して水中２０に位置している。
【００１８】
この状態で導水管５のバルブ６を開放すると搬送パイプ２内に水が流入して流れ、これに伴って生じるパイプ２内の負圧により、開口した下流側の数箇所の吸入口３から水中堆積物１９がパイプ２内に吸引されて搬送される。
【００１９】
この吸引は、吸引開始をする箇所から吸引可能な範囲の吸入口３を開口して行われる。すなわち、下記の式１〜式３を満たすｑが吸引限界流量ｑcriに対して、吸引開始する箇所からｑ＞ｑcriを満足する範囲の吸入口を開いて吸引される。
【式１】

【式２】

【式３】

【００２０】
なお、上記の式１〜式３において、Ｑ：管内流量、ｑ：吸引流量、ｘ：管軸方向の距離、ｂ：管軸方向の吸引口幅、Ｃ：流量係数、ｇ：重力加速度、Ｈ：全水頭、ρ：密度、ｐ：圧力、ｚ：位置水頭、Ａ：管の断面積、β：運動量補正係数、λ：管の摩擦係数、Ｒ：管の径深である。
【００２１】
これは図９に示すように、吸入流速が吸引限界流速以下にならない範囲にある吸入口３を開口するものであり、この開閉操作によって広範囲の水中堆積物１９の効率的な吸引搬送をすることができる。
【００２２】
この吸引搬送において、吸入口３が夾雑物などで塞がれた場合は、これを噴射パイプ１４から噴射した高圧水で吹き飛ばす（図６参照）。
【００２３】
そして、吸入口３の周囲の水中堆積物１９を全て吸引したと、オペレーターまたは濃度センサー１２が判断したとき、吸入口３が閉塞されるとともに、隣接した数箇所（図９に示す有効管長の範囲内）の吸入口３が開放され、前記と同じ方法で水中堆積物１９を吸引して搬送する。そして、この操作を順次繰り返すことにより、水中堆積物１９が広範囲にわたって湖底から排出される。
【００２４】
なお、開放する吸入口３の数、および順番は任意であり、湖底の形状や水中堆積物１９の性状などを考慮して選択するものとする。このように湖底の形状や水中堆積物１９の性状などに応じて吸入口３の開閉を行うことにより、常に所定の管内流速を維持することができるので管内閉塞の発生を防ぐことができる。
【００２５】
また搬送パイプ２内へ水を強制的に流入させる場合は、導水管５に設置したポンプ２１を作動させて行う。
【００２６】
【発明の効果】
水中堆積物を広範囲で効率的に搬送し、かつ大規模な貯留施設で使用できる吸引搬送装置を提供できる。
【００２７】
湖底の形状や水中堆積物の性状などに応じて吸入口の開閉を行うことにより、常に所定の管内流速を維持することができるので管内閉塞の発生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】吸引搬送装置の正面図である。
【図２】開閉装置の正面図である。
【図３】開閉装置の底面図である。
【図４】開閉装置の断面図である。
【図５】開閉装置の断面図である。
【図６】他の吸引搬送装置であり、（１）は正面図、（２）は底面図である。
【図７】他の吸引搬送装置の平面図である。
【図８】他の吸引搬送装置の平面図である。
【図９】（１）および（２）は開閉装置の操作手順を示す概念図である。
【符号の説明】
１、１３、１５ 吸引搬送装置
２ 搬送パイプ
３ 吸入口
４ 開閉装置
５ 導水管
６ バルブ
７ 蓋
８ エアシリンダー
９ 水平プレート
１０ 接合片
１１ 固定材
１２ 濃度センサー
１４ 噴射パイプ
１６ 分岐管
１７ 枝管
１８ 堤体
１９ 水中堆積物
２０ 水中
２１ ポンプ

Claims (7)

1. 搬送パイプの外面に吸入口が軸方向に沿って適宜間隔ごとに開口され、これらの吸入口の近傍には、吸入口を開閉する開閉装置が設置され、該吸入口を開閉する開閉装置の操作が搬送パイプの下流側に設けた、吸入口の周囲の水中堆積物を全て吸引したことを判断する濃度センサーからの信号に基づいて行われることを特徴とする水中堆積物の吸引搬送装置。
2. 搬送パイプにおける各吸入口の近傍には噴射パイプが先端を吸入口周辺に向けて設置されたことを特徴とする請求項１に記載の水中堆積物の吸引搬送装置。
3. 搬送パイプにはポンプが取り付けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の水中堆積物の吸引搬送装置。
4. 搬送パイプに分岐管または枝管が取り付けられ、この分岐管または枝管の吸入口にも開閉装置が設置されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の水中堆積物の吸引搬送装置。
5. 搬送パイプの外面に吸入口が軸方向に沿って適宜間隔ごとに開口され、これらの吸入口の近傍には、吸入口を開閉する開閉装置が設置され、該吸入口を開閉する開閉装置の操作が搬送パイプの下流側に設けた濃度センサーからの信号に基づいて行われる水中堆積物の吸引搬送装置を形成し、該吸引搬送装置の搬送パイプを水中堆積物中に埋設し、該搬送パイプに上流側から水を流入して流すことに伴って、前記吸入口の水中堆積物を吸引し、該吸入口の周囲の水中堆積物を全て吸引したと濃度センサーを介して判断されたときに前記吸入口が閉塞されるとともに、他の吸入口が開放されて水中堆積物を吸引することを特徴とする水中堆積物の吸引搬送方法。
6. 吸入口は下流側から順次開口することを特徴とする請求項５に記載の水中堆積物の吸引搬送方法。
7. 搬送パイプ内の水は重力または搬送パイプに設けたポンプの力によって流すことを特徴とする請求項５または６に記載の水中堆積物の吸引搬送方法。

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