JP6356040B2 - 水路洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、水路洗浄方法、特に、上部開放の水路を洗浄する水路洗浄方法に関する。

上部開放の水路として、例えば、農業灌漑等に使用する用水路、道路のＵ字溝、開渠等が挙げられる。水路の断面積（深さと横幅）や長さは、それぞれの用途・目的に応じて適宜定められている。

これらの水路は、長年の使用により底部には汚泥等が堆積し、側壁にも同様に堆積物（スケール）が付着する。汚泥等が多量に堆積すると、水の流れが阻害され、水路の正常の機能が停止する等の不具合が発生する。したがって、水路は、定期的に点検、洗浄することが必要になっている。

水路の洗浄方法としては、これまで適切な方法がなかった。例えば、水路の底部に溜まった汚泥等はシャベル等を用いて取り除き、側部に付着した堆積物は同様にシャベルやタワシ等を用いて削り取っていた。ところで、管路の洗浄方法に関しては、近年氷粒子と水とを有するシャーベット状の流動体を用いた新しい洗浄方法が提案されている（特許文献１参照）。この洗浄方法は、管路に氷粒子と水とを有するシャーベット状の流動体と水とを交互に注入し、管路の長手方向に所定長さ充満された流動体を管路内で移動させることにより管路の内壁を洗浄するものである。すなわち、流動体に含まれる氷粒子が管路内を移動する際に、管路の内壁に氷粒子が連続的に接触するので、管路の内壁に付着した堆積物等に物理的な外力が加わり堆積物等が削ぎ取られ、管路内の洗浄が効果的に行われる。

特開２０１４−０８３５１３号公報

特許文献１の洗浄方法を上部開放の水路に適用する場合、種々の問題があった。例えば、上部開放の水路に流動体を順次導入して流動体の一塊を形成したいが、流動体の流出を止めるものがないため、流動体は下流側へ流れ出し又は上部開放部から流れ出し、一塊の流動体を形成することが難しかった。したがって、閉じた空間を形成する管路とは異なり、上部開放の水路を、氷粒子と水とを有するシャーベット状の流動体を用いて洗浄する洗浄方法は、これまで確立されていなかった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、上部開放の水路を、氷粒子と水とを有するシャーベット状の流動体を用いて、容易に且つ効果的、経済的に洗浄することができる水路洗浄方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載の水路洗浄方法は、上部開放の水路の洗浄対象区間内を洗浄する水路洗浄方法において、袋体内に固体片を詰めて成り、液体を含んだ場合の全体の比重が１以上であり、前記水路の少なくとも底部領域を略閉塞可能な容積及び変形性を有する２以上の移動体を、前記洗浄対象区間内に所定間隔を置いて配置する移動体配置工程と、前記移動体配置工程の後に、前記２以上の移動体の間に氷粒子と水とを有するシャーベット状の流動体を導入する流動体導入工程と、前記流動体導入工程の後に、前記移動体と共に前記流動体を移動させる流動体移動工程と、を有することを特徴とする。

この方法によれば、液体を含んだ場合の全体の比重が１以上の移動体は、袋体に固体片を詰めて構成され、上部開放の水路の少なくとも底部領域を略閉塞する。上部開放の水路に、この移動体が配置されると、移動体はその後方に導入された氷粒子と水とを有する流動体を堰き止める役割を果たす。その状態で移動体を移動させることで流動体は移動体と共に移動する。これにより、流動体に含まれる氷粒子が上部開放の水路の底部や側壁を効果的に擦って洗浄することになる。すなわち、上部開放の水路においても流動体による洗浄を容易に且つ効果的、経済的に行うことが可能となった。

請求項２に記載の水路洗浄方法は、請求項１に記載の水路洗浄方法において、前記流動体移動工程は、前記２以上の移動体の内の最も上流側に配置された移動体の後方に液体を流入させて行うことを特徴とする。

この方法によれば、最も上流側に配置された移動体には、後方からの液体により流下する力が加わり、その力はその移動体の前に存する流動体に伝わる。これにより、最も上流側に配置された移動体の後方に液体を流入させるだけで流動体移動工程を簡単に実行することができる。

請求項３に記載の水路洗浄方法は、請求項２に記載の水路洗浄方法において、前記液体は、水であることを特徴とする。したがって、上部開放の水路を流れる水や下水をそのまま使用することができ、作業コストの低減や作業時間の短縮することができる。

請求項４に記載の水路洗浄方法は、請求項１に記載の水路洗浄方法において、前記流動体移動工程は、前記２以上の移動体を紐状体により直列に連結しておき、前記２以上の移動体の内の最も下流側に配置された移動体を前方から引き動作することにより行うことを特徴とする。

この方法によれば、２以上の移動体は紐状体で連結されているので、先頭の移動体を前方から引っ張って移動させることで、後方に続く移動体及び流動体全体を移動させることができる。したがって、簡単且つ確実な方法で流動体移動工程を行うことができる。

請求項５に記載の水路洗浄方法は、請求項１から４の何れか１項に記載の水路洗浄方法において、前記袋体は網状体で形成され、前記固体片は、多孔質弾性部材と樹脂製部材との混合体で構成されたことを特徴とする。

多孔質弾性部材は、例えばスポンジ、発泡ウレタン等である。樹脂製部材は、例えば中空のプラスチックボール等である。したがって、移動体は、軽量で安価に構成することができ、上部開放の水路に簡単に配置することができる。

本発明の水路洗浄方法によれば、上部開放の水路に略閉塞状態で配置された２以上の移動体の間に導入された流動体が全体として移動するので、上部開放の水路を氷粒子と水とを有するシャーベット状の流動体を用いて、容易に且つ効果的、経済的に洗浄することが可能になった。これにより、上部開放の水路の洗浄作業のコスト低減、作業時間のより短縮化が達成できる。

本発明の水路洗浄方法の第１の実施の形態に係り、開渠を洗浄している部分の概略説明図である。 図１の概略横断面図である。 図１で示した開渠の概略全体説明図を示す。 移動体の概略斜視図（図４（ａ））と、袋体内に詰める固体片として、多孔質弾性部材であるスポンジ片（図４（ｂ））と、樹脂製部材である中空の孔開きプラスチックボール（図４（ｃ））の概略斜視図である。 本発明の水路洗浄方法の第２の実施の形態に係り、開渠を洗浄している部分の概略横断面図を示す。

以下、本発明の水路洗浄方法の実施の形態について、図面を参照しながら詳述する。本実施の形態では、上部開放の水路として開渠を例にして説明する。本実施の形態で使用した洗浄用の流動体は、氷粒子と水とを有するシャーベット状の流動体であり、流動体の氷粒子と水との比率は７から９対３から１である。すなわち、ほとんどが氷粒子である。また、流動体には塩分を適宜加えてあり、その量は略３から７質量％である。

図１は、本発明の水路洗浄方法の第１の実施の形態に係り、開渠を洗浄している部分の概略説明図である。図２は、図１の概略横断面図である。図３は、開渠の概略全体説明図である。開渠１２は、断面形状がＵ字型であり、深さ（側壁１２ａの高さ）は略１２０ｃｍ、幅は略８０ｃｍ、長さは略１０００ｍである。その内の特定の区間を洗浄対象区間としている。

洗浄作業を開始する前に、以下の段取り作業を行う。開渠１２の洗浄対象区間１４内の上流側に、水を含んだ場合の全体の比重が１以上であり、開渠１２の少なくとも底部領域を略閉塞可能な容積及び変形性を有する３つの移動体１６を、所定間隔を置いて配置する（移動体配置工程）。この配置作業は、洗浄対象区間１４の上流側の地上から容易に行うことができる。略閉塞な状態というのは、移動体１６を開渠１２に配置した場合、移動体１６内を水は通過できるが流動体２０は通過できないという状態を意味する。

本実施の形態では、移動体１６の横幅は、開渠１２の横幅と略同じとし、高さは、開渠の深さ（側壁１２ａの高さ）よりも小さくした。１つの移動体１６の長さ（開渠１２の長手方向に沿う長さ）は略１００ｃｍとした。この長さを長くすると、移動体１２が開渠１２を移動する際の摩擦抵抗が大きくなる。

図４（ａ）は、図１に示した移動体１６の概略斜視図を示す。網状体１６ａの中に複数の孔質弾性部材と樹脂製部材とを混合して構成されている。多孔質弾性体は、図４(ｂ)に示すように、略立方体のスポンジ片１６ｂを使用し、樹脂製部材は、図２(ｃ)に示すように、比重が１よりも大きな樹脂で形成された穴開きの中空プラスチックボール１６ｃを使用した。スポンジ片１６ｂは一辺が数ｃｍ程度の立方体であり、プラスチックボール１６ｃは、直径が数ｃｍ程度であり、中空であって表面には複数の孔１６ｅが形成されている。スポンジ片１６ｂとプラスチックボール１６ｃは網状体１６ａの網目の大きさよりもそれぞれ大きい。このように構成することで、移動体１６は、液体を含んだ場合の全体の比重は１以上であり、軽量で安価に構成することができる。更に、全体として弾力性と可塑性を有し、且つ形態維持性を具備する。

このように移動体１６を構成することで、開渠１２に移動体１６を配置する前は、スポンジ片１６ｂに水が吸収されていないので、比重は全体として１以下であり、容易に開渠１２に配置することができる。また、移動体１６の持ち運びも容易である。開渠１２に配置された後は、スポンジ片１６ｂに水２２が吸収され、移動体１６全体としては比重が１より大きくなる。このように構成された移動体１６は、開渠１２の側壁１２ａや底部１２ｂにしっかりと接触し、流動体２０を確実に堰き止めることができる。更に、移動体１６の間に導入された流動体２０も開渠１２の側壁１２ａや底部１２ｂに確実に接触することができ、流動体２０により洗浄が効果的に行われる。

移動体１６の上記構成により、氷粒子と水とを有するシャーベット状の流動体２０が下流側の移動体１６と接触する部分は、含氷率が略９０％以上に向上する。すなわち、シャーベット状の流動体２０に含まれる水分が、移動体１６を通過して流下し、流動体２０の先頭部の過剰水分は除去され、より固体に近い状態となり、自立性を有する先頭部が形成されることとなる。この効果により移動体１６は流動体の流出をより確実に防止し、流動体をより確実に堰き止めることとなる。

なお、移動体１６は、流動体２０と当接する部分に、流動体２０が移動体１６の下部に潜り込める流動体溜まり部を形成しても良い。この構成により、流動体２０は下流側の移動体１６の流動体溜まり部に潜り込み、効果的に流動体２０のより固体に近い状態の先頭部を形成することができる。更に、移動体１６の下部に潜り込んでいることから、移動体１６及び流動体２０を移動させるための水２２と接触しても流動体２０の氷粒子は浮くことなく、効果的に洗浄することができる。

また、上記したように袋体の網状体１６ａに多孔質弾性部材と樹脂製部材との混合体を詰めて構成された移動体１６は、変形性の他に弾力性と可塑性を有しているので、開渠１２に曲り等がある場合でも開渠１２内に停留することはなく円滑に移動可能である。なお、このようにして構成された移動体１６は、繰り返して使用することが可能である。

次に、２つの移動体１６の間に氷粒子と水とを有するシャーベット状の流動体２０を導入する（流動体導入工程）。流動体２０の導入は、地上からポンプ等を用いて行うことができる。移動体１６は、前述のように流動体２０の流出を防ぎ、堰き止める役割を果たすので、流動体２０を２つの移動体１６の間に導入し、一塊の流動体２０を形成することは容易である。

導入する流動体２０の量は、２つの移動体１６の間隔と移動体１６の高さ及び横幅により決められる。本実施の形態では、移動体１６の高さは開渠１２の深さと略同一であり、横幅は開渠１２の横幅と略同一である。したがって、流動体２０は、移動体１６の高さを越えない範囲で導入され、流動体２０の長さは２つの移動体１６の間隔で決められる。

更に、段取り作業として、洗浄対象区間１４の下流側の終点に仮締切堰２４を設置する。仮締切堰２４によって終点付近に水を溜めておくことは、移動してきた移動体１６及び流動体２０の速度を調整するのに必要である。仮締切堰２４は、開渠１２が満水位になっても耐えるものであり、下部に水抜き用の穴部２４ａを有する。水抜き用の穴部２４ａは、開渠１２の終点での水位を調整するためのものである。必要に応じて穴部２４ａを開閉する栓をする。仮締切堰２４は、開渠１２に容易に取り付け、取り外しが可能であり、軽量であることが望ましい。本実施の形態では、厚さ５ｃｍの木製の板を用いた。

２つの移動体１６の間に流動体２０の導入が完了した後、上流側の移動体１６の後方に水２２を流入させ、流動体２０を移動させる（流動体移動工程）。この水２２の流入は、地上からタンク車等を用いて行っても良い。若しくは、上流側にも上述した仮締切堰を設けておき、仮締切堰によって堰き止めておいた開渠１２を流れる水を用いても良い。すなわち、仮締切堰により流れを止めておいた水を、仮締切堰取り外して上流側の移動体１６に流下させる。すると移動体１６には、後方からの水により流下する力が加わり、その力はその移動体１２の前に存する流動体２０に伝わる。これにより、最も上流側に配置された移動体１６の後方に水２２を流入させるだけで流動体移動工程を簡単に実行することができる。水２２の流入量により、流動体２０の移動速度を調整することができる。

流動体２０の移動速度は、水２２の水位、移動体１６の移動抵抗、流動体２０の移動抵抗等により決定される。流動体２０の移動抵抗は、主に流動体２０の長さにより決定される。したがって、流動体２０によって適切な洗浄が行えるように、２つの移動体１６の間隔を適切に定めておくことが肝要である。本実施の形態では、流動体２０の長さは、略２０００から１００００ｍｍ、移動速度は１０から３０ｃｍ／秒とした。このようにして、流動体２０が開渠１２内を移動すると、流動体２０に含まれる氷粒子が開渠１２の底部１２ｂ及び壁部１２ａを擦りながら移動することとなり、開渠１２内の底部１２ｂの汚泥等は、流動体２０に包み込まれながら下流へと移動し、開渠１２の洗浄が行われる。また、開渠１２の側部１２ａの堆積物も流動体２０により削り取られて洗浄される。

流動体２０が洗浄対象区間１４内を上流から下流に移動して来ると、洗浄対象区間の終点に設置した仮締切堰２４での水位が上昇して来る。水位が仮締切堰２４を越えないように、また或る程度の水位を保つように水位が調整される。或る程度の水位が必要なのは、流動体２０の洗浄対象区間１４の終点付近での速度調整のためであり、安全を確認しつつ仮締切堰２４の水位調整を行う。

先頭の移動体１６が終点に、すなわち仮締切堰２４に到着した時点で、流動体２０及び汚泥等をポンプ等で吸い上げて回収する。移動体１６と流動体２０を移動させるために使用した水２２は、引き続き再利用することができる。３つの移動体１６は回収するか、又はそのまま次の洗浄対象区間の洗浄に再利用する。なお、次の洗浄対象区間の洗浄においては、先頭の移動体１６は別途用意した新しいものと取り換えても良い。更に、移動体１６の間に導入する流動体２０を補充しても良い。

次の洗浄対象区間が、前の洗浄対象区間１４に連続する下流側である場合、前の洗浄対象区間１４の終点で速度調整のために使用した水及び流動体２０を移動させるために使用下水２２は、次の工程で、今度は流動体を押し流すための水２２の一部として有効に活用することが可能である。次の洗浄対象区間の洗浄は、上述した各工程を同様に繰り返すことにより行なわれる。

本実施の形態の水路洗浄方法によれば、開渠１２の洗浄対象区間１４の上流側に３つの移動体１６を所定間隔で配置し、その間に流動体２０を導入した。その後、上流の移動体１６の更に上流側から水２２を流下させ、流動体２０を移動体１６と共に開渠１２内で移動させた。移動体１６及び流動体２０の移動は、上流側と下流側の水頭差を利用した。したがって、自然流下の開渠１２の洗浄において、氷粒子と水とを有するシャーベット状の流動体２０を無駄なく効果的且つ経済的に使用することが可能となり、開渠１２の洗浄作業を実際的で低コストに行うことができるようになった。

図５は、本発明の水路洗浄方法の第２の実施の形態に係り、開渠を洗浄している部分の概略横断面図である。第１の実施の形態と異なる点は、移動体１６を２つ用い、それらを直列に紐状体１８で連結していることと、先頭の移動体１６を前方より紐状体１８で引き動作している点にある。すなわち、移動体１６と流動体２０の移動には水２２を用いていない形態である。または、水２２の圧力のみでは移動体１６と流動体２０を押し流すことが不十分である場合の形態である。その他は、第１の実施の形態と同様であるが、水を用いないので洗浄対象区間の終点に設けた仮締切堰は必ずしも必要ではない。

移動体１６と流動体２０は、紐状体１８を前方から引っ張ることにより、開渠１２内を共に移動する。紐状体１８を引っ張る速度等により、それらの移動速度を任意に調整することができるので、例えば、汚れの多い部分はゆっくりと、汚れの少ない部分は素早く引っ張ることにより効果的に開渠１２の洗浄が可能である。

本実施の形態によれば、流動体２０を移動させるのに流下させる水２２が無い場合や、流動体２０を移動させるだけの十分な水頭差が得られない場合に有効である。特に、空の状態の開渠等の上部開放の水路を洗浄するのに適している。２つの移動体１６は紐状体１８で連結されているので、流動体２０を確実に移動させることができる。引き動作の速度等を調整することで流動体２０の移動速度も任意に調整でき、開渠１２をより効果的に洗浄することが可能である。

なお、上述した実施の形態では、一例として開渠１２を例にして本発明の水路洗浄方法を説明したが、これらの実施の形態に限定されることはない。すなわち、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、洗浄する水路としてＵ字溝、農業用水路、自然流下の下水道管等としても良い。また、移動体１６として、第１の実施の形態では３つ、第２の実施の形態では２つの例を示したが、洗浄対象の水路の大きさ、長さ等を考慮して４以上としても良い。更に、移動体１６として、網状体に多孔質弾性部材と樹脂製部材との混合体を詰めたものを示したが、詰める固体片は現場にある部材、草等を調達して用いても良い。

１２ 開渠
１４ 洗浄対象区間
１６ 移動体
１８ 紐状体
２０ 流動体
２２ 水
２４ 仮締切堰

Claims (5)

1. 上部開放の水路の洗浄対象区間内を洗浄する水路洗浄方法において、
   袋体内に固体片を詰めて成り、液体を含んだ場合の全体の比重が１以上であり、前記水路の少なくとも底部領域を略閉塞可能な容積及び変形性を有する２以上の移動体を、前記洗浄対象区間内に所定間隔を置いて配置する移動体配置工程と、
   前記移動体配置工程の後に、前記２以上の移動体の間に氷粒子と水とを有するシャーベット状の流動体を導入する流動体導入工程と、
   前記流動体導入工程の後に、前記移動体と共に前記流動体を移動させる流動体移動工程と、
   を有することを特徴とする水路洗浄方法。
2. 前記流動体移動工程は、
   前記２以上の移動体の内の最も上流側に配置された移動体の後方に液体を流入させて行うことを特徴とする請求項１に記載の水路洗浄方法。
3. 前記液体は、水であることを特徴とする請求項２に記載の水路洗浄方法。
4. 前記流動体移動工程は、
   前記２以上の移動体を紐状体により直列に連結しておき、前記２以上の移動体の内の最も下流側に配置された移動体を前方から引き動作することにより行うことを特徴とする請求項１に記載の水路洗浄方法。
5. 前記袋体は網状体で形成され、前記固体片は、多孔質弾性部材と樹脂製部材との混合体で構成されたことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の水路洗浄方法。

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