JP4799639B2 - 貯水池における堆積土砂の排出方法 - Google Patents

Description

本発明は、ダムによってせき止められた貯水池における堆積土砂の排出方法に関する。

河川をダムでせき止めることによって形成された貯水池においては、河川上流の工事により生じた泥土を含む大量の土砂の流入すると、これらが貯水池内に沈降して堆砂現象が生じ、貯水量が減少する原因となる。

この堆砂現象を抑制する手段として貯水池を浚渫して土砂除去を行う方法がある。

また、他の手段としてはダムに設けた洪水吐ゲートを開き、その圧力により土砂を巻き上げ、放流する水とともに下流側に排出する方法がある。

特開平０３−１１５６１３号公報 特開２００３−２６１９２４号公報 特開２００３−６４６４９号公報 特開平１０−０６０８７１号公報

前者の浚渫方法においては、浚渫機械により河床に堆積した土砂をまんべんなく除去しているが、流入土砂量が多いと工事量、工事回数が増すため、施工費用が極めて高いものとなっていた。

また、後者の洪水吐ゲートを開放する方法では、複数の洪水吐ゲートを、例えば右岸側から左岸側に向けて、順次開ける手法が採用されているが、浮遊土砂あるいは表面に堆積している粒子の細かい泥土が排出されるのみであり、沈降している土砂成分を排出するには至っておらず、十分な排出効果を得られないという問題があった。また、放流、排出に伴い下流側での濁水の問題も生じていた。

本発明は以上の課題を解決するものであり、その目的は、水流による圧力分布を工夫することで、洪水吐ゲートの解放により堆積土砂を効率よく放流排出できるようにした貯水池における堆積土砂の排出方法を提供するものである。

前記目的を達成するため、本発明は、複数の洪水吐ゲートを横一列に設けたダムにおいて、最初に水深が最深位置に該当する洪水吐ゲートを開くことにより、当該位置及びその周縁における堆積土砂を洗堀、崩落させつつ水流とともに下流側に放出し、ついで当該洪水吐ゲートを閉じ、隣りに位置する洪水吐ゲートを解放する操作を繰り返すことで、水流を一箇所にのみ集中させ、各ゲート位置近辺に堆積する土砂を順次洗堀、崩落させつつ水流とともに下流側に放出することを特徴とする。

本発明によれば、水深が深く流れの勢いが強い箇所のゲートから順次開閉を行うことで、水流を一箇所に集中させ、偏在状態に堆積した土砂を水流とともに下流側に放出し、貯水池内の水深を回復できる。

（ａ）〜（ｃ）は本発明方法の参考例における土砂堆積状況と浚渫作業を示す側面図である。 （ａ）〜（ｆ）は同実施形態における堆積状態の推移を示す説明図である。 本発明の一実施形態による土砂堆積状況を示す平面説明図である。 図３のＡ−Ａ線断面説明図である。 （ａ）〜（ｄ）は同実施形態における土砂堆積状態の推移を示す説明用断面図である。

以下本発明の参考例及び実施の形態につき添付図面を参照して詳細に説明する。図１，２は本発明の参考例を示すものである。

図において河川が流れる谷間にはその岩盤上にダム１が構築され、その上流部を貯水池２としている。なお、堤高１５mに満たないものは堰と呼称されるが、ここでは一括してダムと称する。ダム１の種類は重力式ダム、アーチ式ダム、バットレスダムなどの各種形式があるが、いずれであってもよく、いずれも洪水吐ゲート３を備え、必要に応じてこのゲート３を開け、貯水池２内に溜められた水を放流できるようになっている。

図１（ａ），２（ａ）においては、貯水池２の底部、すなわち河床４上に上流から運ばれた土砂５が堆積しており、その堆砂現象により貯水量が低減している状態が示されている。

本参考例では、まず図１（ｂ）に示すように浚渫船６及び土運船７を貯水池２に導入し、浚渫作業を行いつつ掘削土砂を土運船７に積み込む作業を行う。

図示の浚渫船６はグラブ式であるが、コンベアバケット方式や、ポンプ式なども使用可能であり、さらには貯水池面積が狭く浚渫船６を導入できないような場所では、バックホウなどの土木機械により岸辺、あるいは水深が浅かったら直接貯水池内に乗り込んで掘削作業を行ってもよい。

浚渫初期段階においては、土砂５の表層を均一に浚渫する。これは、ダム１のせき止め作用により懸濁した泥土、細砂などの小粒分が主として表層に沈降堆積するからであり、後の放流時において、濁水の原因となるからである。

その後は、図１（ｂ）に示すように、ダム１の提体直下から順次上流側に向けて浅くなる緩勾配の傾斜面とした断面逆台形状の人工水路８を一箇所に形成する。図１（ｃ），図２（ｂ）は水路８の施工完了状態を示す。

浚渫作業を終了し、浚渫船６及び土運船７を撤収した後、ゲート３を開けると、図２（ｃ）に矢印で示すように、水路８内では他の箇所より水圧が高く流れの勢いが強いため、図２（ｄ），（ｅ）に示すように、水路８の周囲の土砂は水圧による洗堀及び崩落現象により水路８を広げつつ、水流により運ばれてダム１の下流側に流出する。

最終的には図２（ｆ）に示すように、河床４には水流によっては運べない程度の大礫が残置された状態のまま当初の水深をほぼ回復でき、ゲート３を閉じた以降は所定の水深を確保した状態で貯水池２に水を貯留できるものとなる。

なお、放流時においては、前記浚渫過程で予め泥土、細砂などは概略取り除かれ、排出される土砂の土粒成分は比較的沈降しやすい成分が多いため、濁水の発生を抑制でき、河川下流側への影響も最小にできる。

図３〜図５は本発明の一実施形態を示す。まず、図３に示すように、蛇行する川にあっては、その蛇行する曲率の大きい側が浸食１０されやすく、小さい側に土砂１１が堆積しやすい。

その下流にダム１２を構築した場合においては、例えば、図４に断面して示すように、ダム１２の直上位置では、蛇行する曲率の小さい右岸側に堆積土砂１１が偏在し、左岸側に向けて傾斜状態に堆積した状態となる。その結果最深の水路は左岸側に形成される。

この状態から洪水吐ゲートを開き、土砂排出を行うには、図５（ａ）に示すように例えば４つの洪水吐ゲート１４を横一列に備えている場合には、最初に最も左岸側のゲート１４を開くことで、開けられた吐出口１４ａに水圧が集中し、その水流により吐出口１４ａ付近に堆積する土砂を洗堀して水流により下流側に放出するとともに、洗堀により周囲の堆積土砂１１を崩落させつつ下流側に放出する。

その後は、当該ゲート１４を閉じ、図５（ｂ）〜（ｄ）に示すように、順次ゲート１４の解放を右岸側に移動させることで、それぞれの吐出口４ａに水流を集中させる結果、各吐出口１４ａ付近の土砂を放出し、最終状態では図５（ｅ）に示すように、ダム１４の上流に偏在状態に堆積していた土砂１１はほぼ一掃されるものとなる。

１，１２ ダム
２ 貯水池
３，１４ 洪水吐ゲート
５，１１ 堆積土砂
８ 水路

Claims (1)

1. 複数の洪水吐ゲートを横一列に設けたダムにおいて、最初に水深が最深位置に該当する洪水吐ゲートを開くことにより、当該位置及びその周縁における堆積土砂を洗堀、崩落させつつ水流とともに下流側に放出し、
   ついで当該洪水吐ゲートを閉じ、隣りに位置する洪水吐ゲートを解放する操作を繰り返すことで、水流を一箇所にのみ集中させ、各ゲート位置近辺に堆積する土砂を順次洗堀、崩落させつつ水流とともに下流側に放出する
   ことを特徴とする貯水池における堆積土砂の排出方法。

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