JP6499515B2 - 浚渫装置及び該浚渫装置の管理装置 - Google Patents

Description

本発明は、水底を薄層浚渫する浚渫装置及び該浚渫装置の管理装置に関し、特に、浚渫層厚を簡便に管理可能な浚渫装置及び該浚渫装置の管理装置に関するものである。

河川、ダム及び海等の水底に堆積した土砂を浚渫するものとして、ポンプ浚渫やグラブ浚渫等が知られている。特に、浚渫時の浚渫層厚が薄い薄層浚渫では、水底表面を薄く均一に浚渫することが要求される。このような薄層浚渫を行う浚渫装置として、特許文献１には、筒状容器内を負圧にすることにより、水底に堆積した土砂を筒状容器に連結された吸引管を介して筒状容器に吸引してサンドポンプで揚水するものが開示されている。このような浚渫では、高さが既知の基準点に対する水面の相対的な高さを絶えず計測し、且つ水面高さから浚渫位置までの水深を精度良く計測することにより、浚渫の浚渫層厚を管理している。

特開２０１４−４３６８０号公報

しかしながら、特許文献１記載の浚渫装置では、基準点に対する水面の相対高さ及び水面から水底までの水深の計測が煩雑であり、また浚渫装置が着底したり根入れする際の衝撃で作業船が浮き上がったり揺れ動く等して変動すると、水深が正確に把握できないという問題があった。

そこで、所望の浚渫層厚を精度良く且つ簡便に管理するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、作業船に搭載されて下端部を水底に根入れして薄層浚渫する浚渫装置の管理装置であって、前記作業船と前記水底との離間距離を測定する水深センサと、前記下端部の鉛直方向の変位量を測定する変位センサと、前記離間距離と前記変位量とに基づいて浚渫層厚を演算し、前記浚渫装置を昇降させる昇降手段を制御する制御手段と、を備えている浚渫装置の管理装置を提供する。

この構成によれば、水深センサが作業船と水底との離間距離を測定し、変位センサが浚渫装置の下端部の降下距離に対応する変位量を測定し、制御手段が離間距離と変位量に基づいて水底と下端部との相対距離を導出することにより、浚渫装置の下端部が水底に根入れした根入れ量、すなわち浚渫層厚を簡便に管理することができる。

また、水深センサが作業船と水底との離間距離を直接測定することにより、作業船の挙動に係わらず、浚渫層厚を精度良く管理することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の浚渫装置の管理装置の構成に加えて、前記水深センサは、前記作業船の進行方向の前方に配置され、施工前の前記離間距離を測定する前方水深センサと、前記作業船の進行方向の後方に配置され、施工後の前記離間距離を測定する後方水深センサと、を備えている浚渫装置の管理装置を提供する。

この構成によれば、制御手段が、前方水深センサが測定する施工前の離間距離と後方水深センサが測定する施工後の離間距離との差から浚渫層厚を演算することにより、施工直後に浚渫層厚の良否を確認可能なため、浚渫層厚を更に精度良く管理することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の浚渫装置の管理装置の構成に加えて、前記水底の放射線量を測定する線量計を備えている浚渫装置の管理装置を提供する。

この構成によれば、線量計が水底の放射線量を測定することにより、水底土砂に付着した放射性物質を除染するために行う浚渫では、浚渫層厚を管理しながら浚渫による除染の効果を確認することができる。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れか１項記載の管理装置を備えたことを特徴とする浚渫装置を提供する。

この構成によれば、作業船と水底との離間距離を直接的に測定して、作業船及び水底の離間距離と浚渫装置の下端部の変位量に基づいて水底と浚渫装置との相対距離を把握しながら浚渫装置の下端部を降下可能なため、浚渫装置の浚渫層厚を精度良く且つ簡便に管理することができる。

本発明は、水深センサが作業船と水底との離間距離を直接測定し、また作業船及び水底の離間距離と浚渫装置の下端部の変位量とに基づいて水底と下端部との相対距離を把握可能なことにより、浚渫層厚を精度良く且つ簡便に管理することができる。

本発明の一実施例に係る浚渫装置を示す模式図。 浚渫装置の構成を示すブロック図。 浚渫装置を用いて水底を浚渫する手順を示すフローチャート。 施工後に浚渫層厚を確認する手順を示す模式図。 浚渫装置の浚渫層厚を管理する際に用いる各数値の関係を示す図。

本発明に係る浚渫装置は、所望の浚渫層厚を精度良く且つ簡便に管理するという目的を達成するために、作業船に搭載されて下端部を水底に根入れして薄層浚渫する浚渫装置の管理装置であって、作業船と水底との離間距離を測定する水深センサと、下端部の鉛直方向の変位量を測定する変位センサと、離間距離と変位量とに基づいて浚渫層厚を演算し、浚渫装置を昇降させる昇降手段を制御する制御手段と、を備えていることで実現した。

以下、本発明の一実施例に係る管理装置１０を適用した浚渫装置１について、図面に基づいて説明する。なお、以下の実施例において、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。

また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。

また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。

なお、以下において、「上」、「下」の語は、鉛直方向における上方、下方に対応するものとする。

図１は浚渫装置１を示す模式図である。図２は、浚渫装置１の構成を示すブロック図である。浚渫装置１は、水底２に堆積した土砂を浚渫する。浚渫の目的に応じて、浚渫する深さや浚渫する土砂の粒径等は異なる。例えば、セシウム等の放射性物質が付着した細粒分を除去する場合には、浚渫する土砂の粒径の閾値を０．０７５ｍｍ程度に設定することが考えられる。浚渫装置１は、ため池、河川域、湖沼、河口域、海域等で用いることができるが、特に、河川部、取水中のため池、海域等の流れがある場所での浚渫に好適である。

浚渫装置１は、作業船３に搭載されている。作業船３が進行方向Ｄに沿って移動することで、広範囲を浚渫する。浚渫装置１は、作業船３に対して鉛直方向Ｖに昇降自在なケーシング４を備えている。

ケーシング４は、昇降手段としての油圧シリンダ５によって鉛直方向Ｖに昇降自在になっている。ケーシング４は、筒状に形成されており、下部にはサンドポンプ６が収納されている。サンドポンプ６が土砂を含む泥水を揚水することにより、水底２に堆積した土砂が除去される。ケーシング４の下端部４ａが水底２に根入れされた際の根入れ量は、汚濁の拡散を抑制するために、所望の浚渫層厚より若干深く設定される。なお、昇降手段は、油圧シリンダ５に限定されるものではなく、例えば、ケーシング４を吊り下げるクレーン等であっても構わない。

浚渫装置１は、浚渫装置１の浚渫層厚を管理する管理装置１０を備えている。管理装置１０は、作業船３の船底と水底２との離間距離（水深）を計測する水深センサ２０と、油圧シリンダ５のストローク量を計測するストロークセンサ３０と、油圧シリンダ５を制御する制御手段４０と、を備えている。

水深センサ２０は、作業船３の進行方向Ｄの前方に配置されて水深ｈ１を測定する前方水深センサ２１、及び作業船３の進行方向Ｄの後方に配置されて水深ｈ２を測定する後方水深センサ２２である。前方水深センサ２１及び後方水深センサ２２は、例えば、超音波センサ等である。前方水深センサ２１及び後方水深センサ２２は、作業船３の中心から均等に離間されており、作業船３の中心と前方水深センサ２１との距離及び作業船３の中心と後方水深センサ２２との距離は、作業船３を進行方向Ｄに１回で移動させる距離、すなわち、浚渫装置１の１回当たりの浚渫範囲の長さに一致するのが望ましい。これにより、浚渫前後で同じ位置の水深を測定することができる。

制御手段４０は、前方水深センサ２１計測した離間距離ｈ１と、ストロークセンサ３０が計測したストローク量に基づいて、水底２に対するケーシング４の相対的な位置関係を演算し、油圧シリンダ５を制御する。

管理装置１０は、水底２の放射線量を計測する線量計５０を備えている。線量計５０は、作業船３の進行方向Ｄの前方に配置された前方線量計５１、及び作業船３の進行方向Ｄの後方に配置された後方線量計５２である。前方線量計５１及び後方線量計５２は、油圧シリンダ５の昇降に連動して昇降可能であり、ケーシング４が水底２に根入れされた状態で水底の放射線量を計測可能な程度に水底２に接近または当接する。

次に、浚渫装置１を用いた浚渫方法の手順について図面に基づいて説明する。なお、以下では、進行方向Ｄに沿って隣接する第１の施工ブロックＡ１、第２の施工ブロックＡ２及び第３の施工ブロックＡ３をこの順に浚渫する場合を例に説明する。図３は、浚渫装置１を用いた浚渫方法を示すフローチャートである。図４（ａ）は、前方水深センサ２１を第１の施工ブロックＡ１上に配置した状態を示す図である。図４（ｂ）は、ケーシング４を第１の施工ブロックＡ１上に移動した状態を示す図である。図４（ｃ）は第１の施工ブロックＡ１を施工している状態を示す図である。図４（ｄ）はケーシング４を第２の施工ブロックＡ２上に移動した状態を示す図である。図４（ｅ）は、浚渫装置１が第２の施工ブロックＡ２を施工している状態を示す図である。図４（ｆ）はケーシング４を第３の施工ブロックＡ３上に移動した状態を示す図である。図４（ｇ）は浚渫装置１が第３の施工ブロックＡ３を施工している状態を示す図である。図４（ｈ）は後方水深センサが第３の施工ブロックＡ３上に移動した状態を示す図である。

まず、図４（ａ）に示すように、前方水深センサ２１を施工ブロックＡ１上に配置させる（Ｓ１）。その後、前方水深センサ２１で第１の施工ブロックＡ１の水深ｈ１１を測定する。また、ケーシング４を下降させて前方線量計５１で第１の施工ブロックＡ１の放射線量を測定する（Ｓ２）。制御手段４０は、前方水深センサ２１で測定した第１の施工ブロックＡ１の水深ｈ１１及び前方線量計５１で測定した第１の施工ブロックＡ１の放射線量を記憶する。なお、放射線量の測定は、浚渫前後での放射線量の減少量を確認するものであり、省略しても構わない。

次に、図４（ｂ）に示すように、ケーシング４を第１の施工ブロックＡ１上に移動させる（Ｓ３）。その後、油圧シリンダ５を作動させて、ケーシング４を水底に向けて下降させる。制御手段４０は、ケーシング４の下端部４ａが水底に浚渫層厚の目標値に５〜１０ｃｍ程度を加えた分だけ根入れされると、油圧シリンダ５を停止させる。下端部４ａの根入れ量は、例えば、水底の目標除染率等に応じて任意に変更可能である。下端部４ａの根入れ量の制御手順については、後述する。

次に、前方水深センサ２１で第２の施工ブロックＡ２の水深ｈ１２を測定し、前方線量計５１で第２の施工ブロックＡ２の施工前の水底土砂の放射線量を計測する（Ｓ４）。制御手段４０は、前方水深センサ２１で測定した第２の施工ブロックＡ２の水深ｈ１２及び前方線量計５１で測定した第２の施工ブロックＡ２の放射線量を記憶する。

図４（ｃ）に示すように、ケーシング４内のサンドポンプ６で第１の施工ブロックＡ１を浚渫する（Ｓ５）。なお、工程Ｓ４及び工程Ｓ５は、何れが先であっても同時であっても構わない。サンドポンプ６を用いた浚渫では、サンドポンプ６の排水量が所望の浚渫層厚に対応する除去量に達し次第、浚渫を終了する。浚渫が終了したら、油圧シリンダ５を作動させて、ケーシング４を上昇させる。

次に、図４（ｄ）に示すように、ケーシング４を第１の施工ブロックＡ１と隣接する第２の施工ブロックＡ２の上方に移動させる（Ｓ６）。そして、図４（ｅ）に示すように、第２の施工ブロックＡ２にてケーシング４を下降させて、後方線量計５２で第１の施工ブロックＡ１の放射線量を測定すると共に、後方水深センサ２２で第１の施工ブロックＡ１の水深ｈ２１を測定する（Ｓ７）。また、前方水深センサ２１で第３の施工ブロックＡ３の水深ｈ１３を測定し、前方線量計５１で第３の施工ブロックＡ３の放射線量を測定する（Ｓ８）。また、工程Ｓ５と同様に、第２の施工ブロックＡ２を浚渫する（Ｓ９）。なお、工程Ｓ７、工程Ｓ８及び工程Ｓ９は、何れが先であっても同時であっても構わない。浚渫が終了したら、油圧シリンダ５を作動させて、ケーシング４を上昇させる。

制御手段４０は、工程Ｓ２で測定した水深ｈ１１と工程Ｓ７で測定した水深ｈ２１との差を浚渫層厚とみなす。また、制御手段４０は、工程Ｓ２での前方線量計５１の測定値と工程Ｓ７での後方線量計５２の測定値との差を比較することにより、施工前後の放射線量の低減を確認する。制御手段４０は、工程Ｓ７で測定した測定値と予め設定された浚渫層厚及び放射線量の目標値とを比較し、測定結果が目標値に達しているか否かを判定する（Ｓ１０）。第１の施工ブロックＡ１の測定結果が目標値に達していない場合（Ｓ１０でＮｏ）、ケーシング４を第１の施工ブロックＡ１の上方に移動させて（Ｓ１１）、工程Ｓ５と同様に、第１の施工ブロックＡ１を再度浚渫する（Ｓ１２）。第１の施工ブロックＡ１の再浚渫後は、後方水深センサ２２を第１の施工ブロックＡ１の上方に移動させて（Ｓ１３）、工程Ｓ７と同様に第１の施工ブロックＡ１の放射線量及び水深ｈ２１を測定し（Ｓ１４）、工程Ｓ１０に戻る。

第１の施工ブロックＡ１の測定結果が目標値に達している場合（Ｓ１０でＹｅｓ）、図４（ｆ）に示すように、ケーシング４を第２の施工ブロックＡ２と隣接する第３の施工ブロックＡ３の上方に移動させる（Ｓ１５）。そして、図４（ｇ）に示すように、第３の施工ブロックＡ３にて、ケーシング４を下降させて、後方線量計５２で第２の施工ブロックＡ２の放射線量を測定すると共に、後方水深センサ２２で第２の施工ブロックＡ２の水深ｈ２２を測定する（Ｓ１６）。また、工程Ｓ５と同様に、第３の施工ブロックＡ３を浚渫する（Ｓ１７）。なお、工程Ｓ１６及び工程Ｓ１７は、何れが先であっても同時であっても構わない。浚渫が終了したら、油圧シリンダ５を作動させて、ケーシング４を上昇させる。

制御手段４０は、工程Ｓ４において前方水深センサ２１が測定した水深ｈ１２と工程Ｓ１６において後方水深センサ２２が測定した水深ｈ２２との差を浚渫層厚とみなす。また、制御手段４０は、工程Ｓ４での前方線量計５１の測定値と工程Ｓ１６での後方線量計５２の測定値との差を比較することにより、施工前後の放射線量の低減を確認する。そして、制御手段４０は、工程Ｓ１６で測定した測定値と予め設定された浚渫層厚及び放射線量の目標値とを比較し、測定結果が目標値に達しているか否かを判定する（Ｓ１８）。第２の施工ブロックＡ２の測定結果が目標値に達していない場合（Ｓ１８でＮｏ）、ケーシング４を第２の施工ブロックＡ２の上方に移動させて（Ｓ１９）、工程Ｓ９と同様に、第２の施工ブロックＡ２を再度浚渫する（Ｓ２０）。第２の施工ブロックＡ２の再浚渫後は、後方水深センサ２２を第２の施工ブロックＡ２の上方に移動させて（Ｓ２１）、工程Ｓ１６と同様に第２の施工ブロックＡ２の放射線量及び水深ｈ２２を測定し（Ｓ２２）、工程Ｓ１８に戻る。

第２の施工ブロックＡ２の測定結果が目標値に達している場合（Ｓ１８でＹｅｓ）、図４（ｈ）で示すように、後方水深センサ２２を第３の施工ブロックＡ３の上方に移動させる（Ｓ２３）。そして、第３の施工ブロックＡ３にて、ケーシング４を下降させて、後方線量計５２で第３の施工ブロックＡ３の放射線量を測定すると共に、後方水深センサ２２で第３の施工ブロックＡ３の水深ｈ２３を測定する（Ｓ２４）。

制御手段４０は、工程Ｓ８において前方水深センサ２１が測定した水深ｈ１３と工程Ｓ２４において後方水深センサ２２が測定した水深ｈ２３との差を浚渫層厚とみなす。また、制御手段４０は、工程Ｓ８での前方線量計５１の測定値と工程Ｓ２４での後方線量計５２の測定値との差を比較することにより、施工前後の放射線量の低減を確認する。そして、制御手段４０は、工程Ｓ２４で測定した測定値と予め設定された浚渫層厚及び放射線量の目標値とを比較し、測定結果が目標値に達しているか否かを判定する（Ｓ２５）。第３の施工ブロックＡ３の測定結果が目標値に達していない場合（Ｓ２５でＮｏ）、ケーシング４を第３の施工ブロックＡ３の上方に移動させて（Ｓ２６）、工程Ｓ１７と同様に、第３の施工ブロックＡ３を再度浚渫する（Ｓ２７）。第３の施工ブロックＡ３の再浚渫後は、後方水深センサ２２を第３の施工ブロックＡ３の上方に移動させて（Ｓ２８）、工程Ｓ２４と同様に第３の施工ブロックＡ３の放射線量及び水深ｈ２３を測定し（Ｓ２９）、工程Ｓ２５に戻る。

このように、浚渫装置１を用いた浚渫方法では、前方水深センサ２１が測定する施工前の水深ｈ１と後方水深センサ２２が測定する施工後の水深ｈ２とに基づいて浚渫層厚を確認し、前方線量計５１が測定する放射線量と後方線量計５２が測定する放射線量に基づいて放射線量の低減の効果を確認しながら、浚渫を行うことができる。

次に、浚渫装置１の浚渫層厚の管理方法について説明する。図５は、管理装置１０が浚渫装置１の浚渫層厚を管理する際に用いる各数値を説明する図である。浚渫装置１の浚渫層厚は、制御手段４０が水底２に対するケーシング４の下端部４ａの相対的な位置を把握しながら油圧シリンダ５を制御することによって管理される。具体的には、図５に示すように、制御手段４０は、前方水深センサ２１が測定した施工前の水深ｈ１及びストロークセンサ３０の測定値に基づいて、施工前の水深ｈ１に一致する水底２と作業船３との離間距離ｈ、ストロークセンサ３０のストローク量ｓを得ると共に、予め設定された油圧シリンダ５のオフセット値ｂ及びケーシング４のオフセット値ａから、以下の数式１に基づいて、水底２に対する下端部４ａの相対位置ｄを演算する。

ケーシング４のオフセット値ａ及び油圧シリンダ５のオフセット値ｂは、浚渫装置１の構造に起因する固有のものであり、昇降手段の種類等によって増減する。

制御手段４０は、水底２に対する下端部４ａの相対位置ｄの値が所望の浚渫層厚を満たすように、油圧シリンダ５を制御してケーシング４の下端部４ａを昇降させる。

このようにして、本発明に係る浚渫装置１は、前方水深センサ２１が水底２と作業船３との離間距離ｈを測定し、ストロークセンサ３０が浚渫装置１の下端部４ａのストローク量ｓを測定し、制御手段４０が離間距離ｈとストローク量ｓに基づいて水底２に対する下端部４ａの相対的な位置を把握することにより、浚渫装置１の浚渫層厚を簡便に管理することができる。また、水深センサ２０が水底２と作業船３との離間距離ｈを直接測定することにより、作業船３の挙動に係わらず、浚渫層厚を精度良く管理することができる。

また、制御手段４０が、前方水深センサ２１が測定する施工前の水深ｈ１と後方水深センサ２２が測定する施工後の水深ｈ２との差から浚渫層厚を演算することにより、施工直後に浚渫層厚の良否を確認可能なため、浚渫層厚を更に精度良く管理することができる。

また、線量計５０が水底２の放射線量を測定することにより、浚渫層厚を管理しながら浚渫による放射線量の低減の効果を確認することができる。

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなることができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。

１ ・・・ 浚渫装置
２ ・・・ 水底
３ ・・・ 作業船
４ ・・・ ケーシング
４ａ・・・ 下端部
５ ・・・ 油圧シリンダ（昇降手段）
６ ・・・ サンドポンプ
１０・・・ 管理装置
２０・・・ 水深センサ
２１・・・ 前方水深センサ
２２・・・ 後方水深センサ
３０・・・ ストロークセンサ（変位センサ）
４０・・・ 制御手段
５０・・・ 線量計
５１・・・ 前方線量計
５２・・・ 後方線量計

Claims (4)

1. 作業船に搭載されて下端部を水底に根入れして薄層浚渫する浚渫装置の管理装置であって、
   前記作業船と前記水底との離間距離を測定する水深センサと、
   前記下端部の鉛直方向の変位量を測定する変位センサと、
   前記離間距離と前記変位量とに基づいて浚渫層厚を演算し、前記浚渫装置を昇降させる昇降手段を制御する制御手段と、
   を備えていることを特徴とする浚渫装置の管理装置。
2. 前記水深センサは、
   前記作業船の進行方向の前方に配置され、施工前の前記離間距離を測定する前方水深センサと、
   前記作業船の進行方向の後方に配置され、施工後の前記離間距離を測定する後方水深センサと、
   を備えていることを特徴とする請求項１記載の浚渫装置の管理装置。
3. 前記水底の放射線量を測定する線量計を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の浚渫装置の管理装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１項記載の管理装置を備えたことを特徴とする浚渫装置。