JP5305439B2 - 水中堆積物流送用の吸引パイプ、水中堆積物の流送装置、及びそれを用いた水中堆積物の流送方法 - Google Patents

Description

この発明は、閉鎖的な水域の水底に堆積した水中堆積物を水と一緒に吸引して下流域などの他の領域に流送するための水中堆積物流送用の吸引パイプ、及びその吸引パイプを備えた水中堆積物の流送装置、並びにその装置を用いた水中堆積物の流送方法に関するものである。

ダム、溜池、下水処理場などの貯水施設や、自然の河川、湖沼、池、又は運河などの閉鎖的な水域では、その水底に土砂などの堆積物が沈殿・堆積し、貯水機能の低下、船舶の運航などへの支障、水質・環境汚染などを引き起こすため、定期的に又は必要に応じて水底に溜まった堆積物を浚って除去する浚渫作業を行う必要がある。

例えば、治水、利水、或いは発電を目的として河川を堰き止めたダムの貯水池では、上流域から河川により運ばれる土砂等がダムの底に堆積してゆき、ダムの有効貯水量が減少してしまうという問題が発生すると共に、下流域への土砂の供給が減り、下流域での河床低下や海岸浸食（砂浜痩せ）などの問題も発生する。

このため、従来、台船などに設置されたクレーン等を用いて、バケットなどで堆積土砂等を浚って陸上に汲み上げ、トラックなどの陸上輸送手段で河川の当該ダムより下流域に移送して排出したり、他の場所に廃棄したりしていた。或いは、土砂交じりの泥土を吸引可能な浚渫ポンプで堆積土砂等を水と共に吸引して下流域に放出することも行われていた。しかし、これらの浚渫作業は、いずれも大掛かりな施設や動力が必要であり、交通の便の悪い山間部などでは、装置そのものを設置することが困難なことや、コストが掛かり過ぎるといった問題があった。

このような問題を解決するために、特許文献１には、水中の沈殿物、堆積物、又は集積物の中に、開口付きパイプを埋設し、上流端または上流部の開口部を水中に位置させることにより、上流端または上流部の水中にある開口から入った水が管路内を流れるに伴い生じる管路内の負圧により開口周囲の沈澱物、堆積物又は集積物を管内に吸引しながら出口へと送り出すようにする水中堆積物の流送方法、及びその装置等が開示されている。

しかし、特許文献１に記載の水中堆積物の流送装置は、あまり大掛かりな施設や動力を必要としない点でメリットがあるが、開口付きパイプを水中の堆積物に埋設する必要があり、既存のダム等に適用することが難しいという問題があった。

また、本願の出願人らが出願した特許文献２には、側面部に開口部２２を備えた可撓性の掃流管２１を堆積した土砂Ｓの上に開口部２２が塞がるように置き、この掃流管２１の基端部２１ｂに吸引管２８を連結して先端開口２１ａから基端部２１ｂに水流形成手段２９で水流を形成して開口部２２に面する堆積土砂Ｓを掃流しながら吸引輸送することで、この掃流管２１の先端開口２１ａを中心に形成される堆積土砂Ｓの円錐状の窪みにその可撓性で追随させ、先端の大きな沈み込みと周囲の土砂の崩れ落ちにより、２次元形状の掃流管２１で、円錐状の３次元的な広範囲に亘って排砂できるようにした水底堆積土砂の輸送方法及びその装置が開示されている（特許文献２の図１参照）。

しかし、特許文献２に記載の水底堆積土砂の輸送方法及びその装置では、水位差を利用して経済的に堆積土砂の移送を行うことができるものの、（１）土砂吸引の進行につれ、堆積土砂等にすり鉢状の窪みが形成され、この窪みの斜面から土砂等が崩落して水の取り入れ口である先端開口２１ａが埋まってしまい、先端開口２１ａが閉塞して水流及び堆積土砂等の輸送がストップしてしまう。（２）シート状部材３４が大きいので、土砂吸引の進行につれ、シート状部材３４に浮き上がりや折れ曲がり、皺などが発生し、シート状部材３４と堆積土砂Ｓとの間に空間ができ、その空間が水みちとなって、土砂等の吸引力が減少してしまう。（３）シート状部材の水中での展開が困難であるという問題点があった。

特開２００２−２９４６７７号公報 特開２００６−２１４０９２号公報

そこで、この発明は、前記従来の問題点を解決し、大掛かりな施設や動力を必要とせず、単純な構造により実現可能であり、設置が容易なうえ経済的で壊れ難く、且つ、天候に左右されずに安定的に効率よく大量に、水底に堆積した水中堆積物を他の領域に流送することができる水中堆積物の流送方法、及びその装置、並びにその吸引パイプを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の水中堆積物流送用の吸引パイプの発明は、閉鎖的な水域の水底に堆積した水中堆積物を水と一緒に吸引して他の領域に流送するための水中堆積物流送用の吸引パイプであって、両端が開口した可撓性を有する管材から形成され、一端が、水の取り入れ口である取水口に、他端が、吐出口側の接続端となっており、それら両端の中間部には、前記管材を平面視でＵ字状又は馬蹄形状に折り返して固定した折返し部が形成され、該折返し部のある管材の下部は切り欠かれ、この切り欠かれた部分には、水中堆積物の表面形状の変化に追随可能な柔軟性を有するシート部材が接着されており、このシート部材には前記水中堆積物吸引用の底面吸引孔が管材内と連通して複数穿設されていると共に、前記シート部材より上方であって折返し部の先端部分にあたる前記管材の側面部分には、水中堆積物吸引用の側面吸引孔が管材内と連通して穿設されていることを特徴とする。

請求項２に記載の水中堆積物流送用の吸引パイプの発明は、請求項１に記載の吸引パイプにおいて、シート部材の外縁部には、その縁沿いに水中堆積物の表面形状の変化に追随可能な可撓性を有する錘が配設されていることを特徴とする。

請求項３に記載の水中堆積物流送用の吸引パイプの発明は、請求項１又は２に記載の吸引パイプにおいて、シート部材の折返し部の先端部分からの張出し長さは、管材の管径の１／３以下となっていることを特徴とする。

請求項４に記載の水中堆積物流送用の吸引パイプの発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の吸引パイプにおいて、シート部材の折返し部の側面部分からの張出し長さは、管材の直径の２倍程度に、シート部材の管材に沿った方向の長さは、管材の直径の１０倍程度に設定されていることを特徴とする。

請求項５に記載の水中堆積物流送用の吸引パイプの発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の吸引パイプにおいて、取水口と側面吸引孔との間隔は、水中堆積物の厚さを予め把握し、その厚さと水中堆積物の水中安息角とから吸引終了時に水中堆積物に形成されるすり鉢状の窪みの最大形状を割り出して、その斜面長さを算出し、前記間隔が該斜面長さより長くなるよう設定されていることを特徴とする。

請求項６に記載の水中堆積物流送用の吸引パイプの発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の吸引パイプにおいて、取水口には、屈曲したエルボー管が接続され、該エルボー管の開口端は、上向きに設置されていることを特徴とする。

請求項７に記載の水中堆積物の流送装置の発明は、閉鎖的な水域の水底に堆積した水中堆積物を水と一緒に吸引して他の領域に流送する水中堆積物の流送装置であって、請求項１ないし６のいずれかに記載の吸引パイプと、該吸引パイプの管内に水中堆積物を吸引するための水流を発生させる水流発生手段と、を有することを特徴とする。

請求項８に記載の水中堆積物の流送方法の発明は、請求項７に記載の水中堆積物流送装置を用い、閉鎖的な水域の水底に堆積した水中堆積物を水と一緒に吸引して他の領域に流送する水中堆積物の流送方法であって、請求項１ないし６のいずれかに記載の吸引パイプを水中堆積物の上に設置し、前記水流発生手段で前記吸引パイプの管内に水流を発生させ、その水流で前記吸引パイプの管内を負圧にすることにより前記側面吸引孔及び底面吸引孔から水と一緒に水中堆積物を吸引し、その負圧で前記吸引パイプの先端を水中堆積物に潜行させて、当該先端を中心に水中堆積物にすり鉢状の窪みを形成しながら水中堆積物を浚渫することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、前記のように、両端が開口した可撓性を有する管材から形成され、一端が、水の取り入れ口である取水口に、他端が、吐出口側の接続端となっており、それら両端の中間部には、前記管材を平面視でＵ字状又は馬蹄形状に折り返して固定した折返し部が形成され、該折返し部のある管材の下部は切り欠かれ、この切り欠かれた部分には、水中堆積物の表面形状の変化に追随可能な柔軟性を有するシート部材が接着されており、このシート部材には前記水中堆積物吸引用の底面吸引孔が管材内と連通して複数穿設されていると共に、前記シート部材より上方であって折返し部の先端部分にあたる前記管材の側面部分には、水中堆積物吸引用の側面吸引孔が管材内と連通して穿設されているので、つまり、堆積物の吸引孔以外に取水口を設けたので、水中堆積物の吸引の進行につれ、すり鉢状の窪みが形成され、この窪みの斜面から堆積物が崩落して、吸引パイプの先端に位置する側面吸引孔から一度に高濃度の堆積物を吸引して詰まってしまったような場合でも、取水口から常に水を取水可能なため、吸引パイプの管内の水流がストップしてしまうようなことがない。そのため、すり鉢状の窪みの中心部分が水底に到達するまで継続して堆積物を吸引可能である。よって、大掛かりな施設や動力を必要とせず、単純な構造により実現可能であり、設置が容易なうえ経済的で壊れ難く、且つ、天候に左右されずに安定的に効率良く大量に水中堆積物を流送することができる。
また、水中堆積物に形成されて進行してゆく、すり鉢状の窪みの表面形状がなだらかな形状でなくなっても、その表面形状の変化に追随可能なシート部材で覆って、その覆った範囲の水中堆積物を吸引パイプの管内に発生する負圧で底面吸引孔から効率良く吸引することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の水中堆積物流送用の吸引パイプにおいて、シート部材の外縁部には、その縁沿いに水中堆積物の表面形状の変化に追随可能な可撓性を有する錘が配設されているので、前記効果に加え、閉鎖的な水域を流れる水流や、吸引の際に発生する水流によりシート部材が捲れ上がったり、皺などが発生したりすることがなく、シート部材と堆積物との間に空間ができ、そこが水みちとなって吸引力が低下してしまうおそれが少なくなる。そのうえ、シート部材の水中での展開も、錘の重力により何ら労力を掛けることなく自然に展開することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の水中堆積物流送用の吸引パイプにおいて、シート部材の折返し部の先端部分からの張出し長さは、管材の管径の１／３以下となっているので、前記効果に加え、シート部材の折返し部の先端部分からの張出し部分が、側面吸引孔の吸引力で捲れ上がって側面吸引孔を塞いでしまうおそれがない。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１ないし３のいずれかに記載の水中堆積物流送用の吸引パイプにおいて、シート部材の折返し部の側面部分からの張出し長さは、管材の直径の２倍程度に、シート部材の管材に沿った方向の長さは、管材の直径の１０倍程度に設定されているので、つまり、シート部材が水中堆積物の表面形状の変化に追随して吸引力を維持し続けることができると共に、吸引パイプが堆積物に潜り込むのを妨げない最適な大きさとなっているので、前記効果に加え、更に効率良く水中堆積物を流送（移送又は廃棄）することができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１ないし４のいずれかに記載の水中堆積物流送用の吸引パイプにおいて、取水口と側面吸引孔との間隔は、水中堆積物の厚さを予め把握し、その厚さと水中堆積物の水中安息角とから吸引終了時に水中堆積物に形成されるすり鉢状の窪みの最大形状を割り出して、その斜面長さを算出し、前記間隔が該斜面長さより長くなるよう設定されているので、つまり、吸引パイプの取水口は、常に崩落のおそれがある「すり鉢状」の窪みより外に設置されていることとなるので、前記効果に加え、崩落土砂等が取水口に詰まって吸引パイプの管内の水流がストップしてしまうおそれが更に減少する。

請求項６に記載の発明によれば、請求項１ないし５のいずれかに記載の水中堆積物流送用の吸引パイプにおいて、取水口には、屈曲したエルボー管が接続され、該エルボー管の開口端は、上向きに設置されているので、前記効果に加え、崩落土砂等が取水口に詰まって吸引パイプの管内の水流がストップしてしまうおそれがより一層少なくなる。

請求項７に記載の発明によれば、閉鎖的な水域の水底に堆積した水中堆積物を水と一緒に吸引して他の領域に流送する水中堆積物の流送装置であって、請求項１ないし６のいずれかに記載の吸引パイプと、該吸引パイプの管内に水中堆積物を吸引するための水流を発生させる水流発生手段と、を有するので、大掛かりな施設や動力を必要とせず、単純な構造により実現可能であり、設置が容易なうえ経済的で壊れ難く、且つ、天候に左右されずに安定的に効率良く大量に水中堆積物を流送（移送又は廃棄）することができる。

請求項８に記載の発明によれば、請求項７に記載の水中堆積物流送装置を用い、閉鎖的な水域の水底に堆積した水中堆積物を水と一緒に吸引して他の領域に流送する水中堆積物の流送方法であって、請求項１ないし６のいずれかに記載の吸引パイプを水中堆積物の上に設置し、前記水流発生手段で前記吸引パイプの管内に水流を発生させ、その水流で前記吸引パイプの管内を負圧にすることにより前記側面吸引孔及び底面吸引孔から水と一緒に水中堆積物を吸引し、その負圧で前記吸引パイプの先端を水中堆積物に潜行させて、当該先端を中心に水中堆積物にすり鉢状の窪みを形成しながら水中堆積物を浚渫するので、大掛かりな施設や動力を必要とせず、単純な構造により実現可能であり、設置が容易なうえ経済的で壊れ難く、且つ、天候に左右されずに安定的に効率良く大量に水中堆積物を流送（移送又は廃棄）することができる。

この発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。

（水中堆積物の流送装置）
先ず、本発明に係る水中堆積物の流送装置の実施の形態について図１〜３を用いて説明する。図１〜３は、本発明に係る水中堆積物の流送装置の一実施の形態である流送装置の概略構成と、その浚渫作業の進行状況を鉛直断面で示す説明図であり、図１は、吸引開始前を、図２は、吸引作業中を、図３は、吸引終了時を示し、各図の（Ａ）は、鉛直断面図、（Ｂ）は、平面図をそれぞれ示している。

図中の符号Ａは、閉鎖的な水域の一例として挙げるダム貯水池であり、符号Ｄは、そのダムを、符号Ｓは、水中堆積物を示し、符号１は、本発明に係る水中堆積物の流送装置の一実施の形態として例示する流送装置である。この流送装置１は、ダム貯水池Ａから堆積物Ｓを水と一緒に吸引して下流域Ｂへ放出（排出）するための堆積物Ｓの移送経路である流送管２と、この流送管２の内部に水流を発生させる水流発生手段３と、流送管２から放出する水（水と堆積物の混合物を意味する。以下同じ）の流量を制御する流量制御手段４とから主に構成され、ダム貯水池Ａの底に堆積した水中堆積物Ｓを水と一緒に吸引して浚渫し、下流域Ｂに放出する機能を有した装置である。

流送管２は、ダム貯水池Ａ側の端部が取水口２ａに、下流域Ｂ側の端部が吐出口２ｂとなっており、ダム貯水池Ａから下流域Ｂに亘ってダムＤを貫通し、ダムＤの貫通部分が一番高くなるよう配管され、その取水口２ａ側（吸引側）の先端（図中のダム貯水池Ａ側の端）部分が、本発明に係る後述の吸引パイプ５となっている。この流送管２の管材としては、高密度ポリエチレン管、塩化ビニル管などの樹脂製管や、鋼管、鋳鉄管、ステンレス管などの金属製管などが使用できるが、後述の水流発生手段３で発生させた水流による負圧を維持できるだけの水密性、気密性、及び耐圧性を有している管材であればよい。
なお、流送管２は、必ずしもダムＤを貫通する必要はなく、ダムＤの上端の上方に迂回するように配管されていても構わないが、サイホン現象を利用する場合には、取水口２ａより所定の水頭圧が得られる分だけ上方に迂回して下流域Ｂ側へ配管される必要がある。

水流発生手段３は、流送管２の途中に一般的な流体ポンプ３０を備え、この流体ポンプ３０でダム貯水池Ａから水と堆積物Ｓを吸引してサイホン現象を誘引する初期水流を発生させ、一旦水流が流れ出した後は流体ポンプ３０を停止して、流送管２の頂部を超えた水流が落下する水頭圧でダム貯水池Ａから水を吸引し、水流が持続するようになっている。勿論、サイホン現象を利用するのではなく、流体ポンプ３０の動力だけで水流を発生させてもよく、また、流体ポンプ３０を設けず、流送管２の取水口２ａが吐出口２ｂより高く、且つ、流送管２を直線的に配管して、取水口２ａと吐出口２ｂとの水位差（高低差）を利用して水流が発生するようにしても構わない。即ち、水流発生手段３は、流送管２の管内に水流を発生させることができる構成であればよい。但し、流体ポンプ３０を稼動するには動力（電力や軽油等を用いた発動機など）が必要であり、ランニングコストが嵩むため、本実施の形態のように、サイホン現象を利用することが望ましい。また、水位差を利用する場合には、取水口２ａと吐出口２ｂとの高低差を所定の吸引力が得られる分だけ付けるのが困難な場合も想定される。

流量制御手段４は、吐出口２ｂ付近に吐出ゲート４０を有し、この吐出ゲート４０を開閉することで流送管２の管内の有効開口面積を調整可能に構成されており、この吐出ゲート４０の開閉を制御することで、吸引パイプ５からの堆積物Ｓの吸引量も調節することができ、完全に吐出ゲート４０を閉じることで、吸引パイプ５からの堆積物Ｓの吸引も止めることができる。また、この吐出ゲート４０は、吐出口２ｂ付近（即ち、頂部から十分な距離を置いた下方）に設置されているので、この吐出ゲート４０を再び開くだけで、流送管２の頂部から吐出ゲート４０までに溜まっていた水が落下して、その水頭圧で吸引パイプ５からの堆積物Ｓの再吸引が可能である。つまり、吐出ゲート４０を閉鎖して吐出ゲート４０から流送管２の頂部まで一旦水を溜めることができれば、前記流体ポンプ３０を作動させなくても、吸引パイプ５からの吸引をいつでも再開することができる。
なお、吐出ゲート４０は、勿論、バルブなどの調整弁であってもよく、流送管２の管内の有効開口面積を調整可能な機構であればよい。

（吸引パイプ）
次に、本発明に係る吸引パイプの一実施の形態について図４〜図９を用いて説明する。
図４は、実施の形態に係る吸引パイプの平面図、図５は、図４の吸引パイプの側面図、図６は、図４の吸引パイプの折返し部を主に示す拡大平面図、図７は、図６の折返し部の底面図、図８は、図４の折返し部のＸ−Ｘ線切断端面図、図９は、図４の折返し部の先端部分の側面図である。

図示する吸引パイプ５は、両端が開口した可撓性を有する管材を主材とする管本体５０から主に構成され、一方の開口端が、取水口２ａに、他方の開口端が、水流発生手段３や吐出口２ｂに続く接続端５１となっている。また、取水口２ａと接続端５１との略中央に位置する中間部には、管本体５０の管材を平面視でＵ字状又は馬蹄形状に折り返して固定した折返し部５２が形成され、この折返し部５２の底面に沿ってシート部材５３が接着されている。
なお、折返し部５２の管材の折返しは、平面視で楕円形や円形であってもよく、取水口２ａと連通した管材が折返し固定されていればよい。

管本体５０は、本実施の形態では、硬質高密度ポリエチレンの螺旋状の線材と、この線材間を繋ぐ軟質高密度ポリエチレンの膜とからなる蛇腹状のフレキシブル管から構成されているが、水流発生手段３で発生させた水流による負圧を維持できるだけの水密性、気密性、及び耐圧性と、浚渫作業の進行につれて変化する水中堆積物Ｓの後述の「すり鉢状」の窪みの深さや表面形状の変化（図１〜図３参照）に追随可能な可撓性を有している管材から構成されていればよい。なお、本実施の形態に係る管本体５０の管径ｄは、５００ｍｍ〜１０００ｍｍ程度のものを想定しているが、流送装置１を設置するダム貯水池Ａ（閉鎖的な水域）の規模や、浚渫作業の期間などを考慮して適宜選択可能であることは云うまでもない。

折返し部５２は、図５，８に示すように、管本体５０の下部を切り欠いて、そこにシート部材５３が接着され、管本体５０の底面部分が平らに成形された吸引面５２ａとなっており、この吸引面５２ａには、図７に示すように、水中堆積物Ｓの吸引用の複数の底面吸引孔５４が管本体５０内と連通して穿設されている。また、図９に示すように、折返し部５２の先端５２ｂには、水中堆積物Ｓの吸引用の側面吸引孔５５がシート部材５３の上方に管本体５０内と連通して穿設されている。本実施の形態では、底面吸引孔５４は、図７，８に示すように、１／２ｄ（管本体５０の管径ｄの１／２倍）の大きさのものが５個設けられ、側面吸引孔５５は、図９に示すように、１／３ｄの大きさのものが１個設けられている。なお、本実施の形態では、吸引面５２ａは、シート部材５３から形成されているが、管本体５０の管径ｄに応じて、管本体５０と同材などの所定の強度や剛性を有した材料からなる底板を設けて補強し、その底板の外部からシート部材を接着してもよい。また、シート部材５３と管本体５０との接着も、熱溶着や、超音波溶着などの他の固着方法であっても構わない。

シート部材５３は、所定の柔軟性と不透水性を有するビニールシートなどの樹脂シートからなり、図４，５，６に示すように、全長Ｌ１が１０ｄ（管本体５０の管径ｄの１０倍）、折返し部５２の先端５２ｂからの張出し長さＬ２が、１／３ｄ、図４，６に示すように、折返し部５２の側面部分からの張出し長さＬ３が２ｄ程度の大きさに設定されている。ここで、所定の柔軟性とは、浚渫作業の進行につれて変化する水中堆積物Ｓのすり鉢状の窪みの表面形状（図１〜図３参照）に追随可能であればよい。また、シート部材５３の大きさは、模型実験等から管径ｄに対する堆積物Ｓの吸引量が最も多くなるように試行錯誤して設定されたものであり、シート部材５３が水中堆積物Ｓの表面形状の変化に追随して吸引力を維持し続けることができると共に、吸引パイプ５が堆積物Ｓに潜行する（潜り込む）のを妨げない最適な大きさとなっている。
そして、折返し部５２の先端５２ｂからの張出し長さＬ２を１／３ｄ以下とすることにより、シート部材５３の折返し部５２の先端部分５２ｂからの張出し部分が、側面吸引孔５５の吸引力で捲れ上がって側面吸引孔５５を塞いでしまうおそれがなくなる。

このシート部材５３の外縁部は、樹脂シートがその縁沿いに袋状に折り返して固着されており、その袋状部分５３ａにチェーン材からなる錘５６が内包されている。このため、ダム貯水池Ａ（閉鎖的な水域）内を流れる水流や、吸引の際に吸引パイプ５の周りに発生する水流によりシート部材５３が捲れ上がったり、皺などが発生したりすることがない。また、シート部材５３は、水中堆積物Ｓの表面形状の変化に追随可能な柔軟性を有しているので、シート部材５３と堆積物Ｓとの間に空間ができ、そこが水みちとなって吸引力が低下してしまうおそれが少なくなる。そのうえ、シート部材５３の水中での展開も、錘５６の重力により何ら労力を掛けることなく自然に展開することができる。
勿論、この錘５６は、チェーン材に限られるものではなく、例えば、シート部材５３の縁の周りに小さな所定間隔を空けて取り付けられたトビトビの錘などでもよく、水中堆積物Ｓの表面形状の変化に追随可能な可撓性を有し、シート部材５３の縁を押えて底面吸引孔５４の吸引力を密封できる錘であればよい。

また、図４、５の破線で示すように、取水口２ａの先に、屈曲したエルボー管５７を接続し、図示しない台座などを取り付けて、このエルボー管５７の開口端２ａ’が上向きになるよう設置して、その開口端を取水口２ａ’とすることが好ましく、そうすることにより、堆積部Ｓに取水口２ａが埋没して、一度に高濃度の土砂等を吸引し、吸引パイプ５の管内が詰まって水流がストップしてしまうおそれが少なくなる。

更に、取水口２ａ（２ａ’）と側面吸引孔５５（即ち、吸引パイプ５の先端５２ｂ）との間隔Ｄ１は、図４に示すように、本実施の形態では、４０ｄ（管本体５０の管径ｄの４０倍）以上に設定されている。そのように設定することで、吸引パイプ５の取水口２ａ（２ａ’）は、土砂等（堆積物）の崩落のおそれがあるすり鉢状の窪みより常に外に設置されていることとなり、崩落土砂等が詰まって吸引パイプ５の管内の水流がストップしてしまうおそれが更に減少するからである。この間隔Ｄ１の設定値は、以下の手順で設定している。先ず、水中堆積物Ｓの厚さＴ１を、レーダー等で直接測定したり、土砂堆積の年平均の厚さなどから予測したりするなどして何らかの方法で予め把握しておく。そして、堆積物Ｓの水中安息角θは、堆積物Ｓの組成などからある程度予測がつくので、図３に示すように、これらの厚さＴ１と水中安息角θとから吸引終了時に堆積物Ｓに形成されるすり鉢状の窪みの最大形状を割り出す。次に、そのすり鉢状の窪みの最大形状の斜面長さＤ２を算出する。そして、取水口２ａ（２ａ’）と側面吸引孔５５との間隔Ｄ１が斜面長さＤ２より長くなるよう設定する。

（水中堆積物の流送装置の動作及び水中堆積物の流送方法）
次に、流送装置１の動作及び水中堆積物の流送方法について、図１〜図３を用いて説明する。図１に示すように、先ず、流送管２の先端部分である吸引パイプ５をダム貯水池Ａの底に溜まった水中堆積物Ｓの上に設置する。そして、水流発生手段３で吸引パイプ５（流送管２）の管内に水流を発生させる。水流が発生すると吸引パイプ５（流送管２）の管内は、周りと比べて負圧となるため、底面吸引孔５４が穿設されている折返し部５２の吸引面５２ａが堆積物Ｓに吸い付けられ、底面吸引孔５４が堆積物Ｓに密着し、堆積物Ｓの吸引を開始する。このとき、取水口２ａからは、水流のもととなる清水（堆積物Ｓを含まないダム貯水池Ａの水）を取水しており、吐出口２ｂからは、堆積物Ｓと水との混合物を下流域Ｂへ排出している。

次に、ある程度堆積物Ｓの浚渫が進行すると、図２に示すように、吸引パイプ５の先端５２ｂが堆積物Ｓに潜行してゆき、側面吸引孔５５からも堆積物Ｓの吸引が始まる。すると、堆積物Ｓの表面には、吸引パイプ５の先端５２ｂを中心に堆積物Ｓが浚渫された残痕である窪みＳａが形成されてゆき、その斜面上部からの土砂等の崩落と、底面吸引孔５４及び側面吸引孔５５からの土砂等の吸引を繰り返し、徐々にこの窪みＳａがすり鉢状に大きく成長してゆく。

最終的には、図３に示すように、吸引パイプ５の先端５２ｂがダム貯水池Ａの底に達し、底面吸引孔５４からの堆積物Ｓの吸引がストップし、最後に、堆積物Ｓに埋没・潜行していた側面吸引孔５５が堆積物Ｓから姿を現し、完全に堆積物Ｓの吸引が終了する。なお、前述のように、この流送装置１は、流量制御手段４の吐出ゲート４０を開閉するだけで、堆積物Ｓの吸引を何時でも停止することができるだけでなく、いつでも再開することができる。このため、台船などを出航させる必要がなく、ダム貯水池Ａ（閉鎖的な水域）の天候や、波浪などの気象状況に影響されず何時でも安全、且つ、極めて容易に堆積物Ｓを下流域Ｂへ移送することができる。

以上のように、本実施の形態に係る流送装置１によれば、水中堆積物Ｓの吸引の進行につれ、水中堆積物Ｓにすり鉢状の窪みが形成され、この窪みの斜面から堆積物Ｓが崩落して、吸引パイプ５の先端５２ｂに位置する側面吸引孔５５から一度に高濃度の堆積物Ｓを吸引して詰まってしまったような場合でも、取水口２ａ（２ａ’）から常に清水（堆積物Ｓを含まないダム貯水池Ａの水）を取水可能なため、吸引パイプの管内の水流がストップしてしまうようなことがない。このため、大掛かりな施設や動力を必要とせず継続して堆積物Ｓの浚渫作業を継続することができ、結果的に、安定して効率良く、大量に移送等が可能である。また、単純な構造により実現しているので経済的で壊れ難く、そのうえ、吸引パイプ５を運搬して堆積物Ｓの上に設置するだけなので、極めて容易に設置することができる。このため、天候に左右されずに作業が可能であり、安全である。

この発明の実施の形態を、閉鎖的な水域としてダムの貯水池を例に挙げて説明したが、本発明の適用範囲は、ダム貯水池に限られるものではなく、ダム、溜池、下水処理場などの貯水施設や、自然の河川、湖沼、池、又は運河など浚渫作業が必要な閉鎖的な水域には適用することができるものである。また、堆積物を下流域に流送・放出する場合で説明したが、流送とは、他の領域（他の水域や他の場所）に移送することだけでなく、廃棄する場合も含むものである。なお、実施の形態を説明するのに使用した、流送管（吸引パイプ以外の部分）の構成や、水流発生手段、流量制御手段などは、あくまでも好ましい一例を示すものであり、他の公知技術と置換可能である。その場合であっても、前記効果を奏することは明らかである。勿論、図面で示した各構成の形状や寸法等も、好ましい一例を示すものであり、その実施に際しては特許請求の範囲に記載した範囲内で、任意に設計変更・修正ができることは云うまでもない。

この発明の実施の形態に係る水中堆積物の流送装置の概略構成と、水中堆積物及び流送装置の作業開始前の状況を鉛直断面で表す説明図である。 同上の作業中の状況を表す説明図である。 同上の作業終了時の状況を表す説明図である。 実施の形態に係る吸引パイプの平面図である。 同上の吸引パイプの側面図である。 図４の吸引パイプの折返し部を主に示す拡大平面図である。 同上の折返し部の底面図である。 図４の折返し部のＸ−Ｘ線切断鉛直端面図、 同上の折返し部の先端部分の側面図である。

符号の説明

１ 流送装置
２ 流送管
２ａ，２ａ’ 取水口
２ｂ 吐出口
３ 水流発生手段
３０ 流体ポンプ
４ 流量制御手段
４０ 吐出ゲート
５ 吸引パイプ
５０ 管本体
５１ 接続端
５２ 折返し部
５２ａ 吸引面（折返し部の底面）
５３ シート部材
５４ 底面吸引孔
５５ 側面吸引孔
５６ 錘
５７ エルボー管
Ｓ 水中堆積物
Ｄ ダム
Ａ ダム貯水池（閉鎖的な水域）
Ｂ 下流域（他の領域）

Claims (8)

1. 閉鎖的な水域の水底に堆積した水中堆積物を水と一緒に吸引して他の領域に流送するための水中堆積物流送用の吸引パイプであって、
   両端が開口した可撓性を有する管材から形成され、一端が、水の取り入れ口である取水口に、他端が、吐出口側の接続端となっており、
   それら両端の中間部には、前記管材を平面視でＵ字状又は馬蹄形状に折り返して固定した折返し部が形成され、該折返し部のある管材の下部は切り欠かれ、この切り欠かれた部分には、水中堆積物の表面形状の変化に追随可能な柔軟性を有するシート部材が接着されており、このシート部材には前記水中堆積物吸引用の底面吸引孔が管材内と連通して複数穿設されていると共に、
   前記シート部材より上方であって折返し部の先端部分にあたる前記管材の側面部分には、水中堆積物吸引用の側面吸引孔が管材内と連通して穿設されていることを特徴とする水中堆積物流送用の吸引パイプ。
2. 前記シート部材の外縁部には、その縁沿いに水中堆積物の表面形状の変化に追随可能な可撓性を有する錘が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の水中堆積物流送用の吸引パイプ。
3. 前記シート部材の前記折返し部の先端部分からの張出し長さは、前記管材の管径の１／３以下となっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の水中堆積物流送用の吸引パイプ。
4. 前記シート部材の前記折返し部の側面部分からの張出し長さは、前記管材の直径の２倍程度に、前記シート部材の前記管材に沿った方向の長さは、前記管材の直径の１０倍程度に設定されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の水中堆積物流送用の吸引パイプ。
5. 前記取水口と前記側面吸引孔との間隔は、前記水中堆積物の厚さを予め把握し、その厚さと水中堆積物の水中安息角とから吸引終了時に水中堆積物に形成されるすり鉢状の窪みの最大形状を割り出して、その斜面長さを算出し、前記間隔が該斜面長さより長くなるよう設定されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の水中堆積物流送用の吸引パイプ。
6. 前記取水口には、屈曲したエルボー管が接続され、該エルボー管の開口端は、上向きに設置されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の水中堆積物流送用の吸引パイプ。
7. 閉鎖的な水域の水底に堆積した水中堆積物を水と一緒に吸引して他の領域に流送する水中堆積物の流送装置であって、
   請求項１ないし６のいずれかに記載の吸引パイプと、該吸引パイプの管内に水中堆積物を吸引するための水流を発生させる水流発生手段と、を有することを特徴とする水中堆積物の流送装置。
8. 請求項７に記載の水中堆積物流送装置を用い、閉鎖的な水域の水底に堆積した水中堆積物を水と一緒に吸引して他の領域に流送する水中堆積物の流送方法であって、
   請求項１ないし６のいずれかに記載の吸引パイプを水中堆積物の上に設置し、前記水流発生手段で前記吸引パイプの管内に水流を発生させ、その水流で前記吸引パイプの管内を負圧にすることにより前記側面吸引孔及び底面吸引孔から水と一緒に水中堆積物を吸引し、その負圧で前記吸引パイプの先端を水中堆積物に潜行させて、当該先端を中心に水中堆積物にすり鉢状の窪みを形成しながら水中堆積物を浚渫することを特徴とする水中堆積物の流送方法。

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