JPH0715854U - 堆砂浚渫装置および砂分離装置並びにこれらを使用した堆砂浚渫分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 砂や泥を巻き上げることなく、低コストで効
率良く堆砂を浚渫するとともに、砂が混入した水から効
率的に砂を分離することができるようにする。 【構成】 ダム２３の湖底４３に撹拌装置５を降ろし、
撹拌装置５の撹拌爪を回転させて湖底４３の砂を掘り起
こし、掘り起こした砂をサイホンの原理を応用して導水
路３によってダム２３の堰堤２４を越えて河床２５に設
置された砂分離装置２に導き、受水槽３３を経て砂分離
槽３４で砂を分離し、砂が分離された水は排水口３６か
ら川へ流す。これによって湖水を汚すことなく、連続し
て浚渫作業と砂分離作業を行うことが可能になる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、ダムの貯水湖の湖底に堆積した砂を浚渫する堆砂浚渫装置と、砂 を含んだ水から砂を分離する砂分離装置およびこれらを使用した堆砂浚渫分離装 置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

一般に浚渫の方法としては、海底や湖底、もしくは川底などをショベルなど使 用して直接掘る方法や、ジェット噴流を吹き付けて水底に堆積した砂や泥を吹き 上げ、その吹き上げた水を吸い込んで浚渫する方法などが知られている。

【０００３】 そこで、浚渫装置としては、前述のショベルを利用した装置、あるいは水をジ ェット噴流とするためのポンプやコンプレッサ、吹き上げた泥水を吸引する吸引 装置などが用いられることになる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上述のようにショベルを使用したものでは、浅いところではコスト も安く、装置も簡単でよいが、例えば５０ｍを越えるような深さになると装置自 体も大きくなるだけでなく、掘りだした砂や泥を水面に運搬するための時間がか かり、作業効率が非常に悪くなる。

【０００５】 また、ジェット噴流を利用した装置では、ジェット噴流によって砂や泥を巻き 上げるため、水が濁ってしまい、飲料水用のダムには向かない。さらに、砂や泥 が細かい粒子となるため、砂や泥の分離を考慮する必要のない箇所にしか使用す ることはできない。

【０００６】 この考案は、このような従来の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、砂 や泥を巻き上げることなく、低コストで効率良く堆砂を浚渫することができる堆 砂浚渫装置を提供することにある。また、他の目的は、砂が混入した水から効率 的に砂を分離することができる砂分離装置を提供することにある。さらに他の目 的は、堆砂を浚渫し、浚渫したものから砂を分離して効率的に浚渫および砂分離 作業が行える堆砂浚渫分離装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、この考案は、水底に堆積した砂を浚渫する堆砂浚 渫装置において、回転駆動手段により回転駆動され、水底に堆積した砂を撹拌し て水と混合する撹拌手段と、この撹拌手段によって撹拌され、砂を含んだ水をサ イホンの原理によりダムの堰堤を越えてあらかじめ設定された箇所に導く導水路 と、運転開始時に導水路内の水を少なくともダムの堰堤を越えた位置まで吸引す るポンプとを備えていることを特徴としている。

【０００８】 この場合、撹拌装置を昇降させる昇降手段をさらに備えていることが望ましく 、これらの回転駆動手段および昇降手段を水面に浮かぶ浮上体上に設けるとよい 。さらに、導水路のダムの堰堤を越える最も高い位置には導水路内に呼び水を供 給する呼び水供給手段を設けるとよい。

【０００９】 また、導水路は撹拌手段からダムの堰堤にまで延びる第１導水路と、同堰堤に おいて第１導水路に連通され、同堰堤の壁面に沿って配管される第２導水路とを 含み、同第２導水路は第１導水路から分岐され、その各々が同第１導水路と同等 以上の径を有する複数の配管からなることが好ましい。

【００１０】 一方、砂が混入した水から砂を分離する砂分離装置としては、砂が混合された 水を旋回させて装置内に導入する導入手段と、導入手段によって導入された水を 受け入れ、中央部に水の落下口を有する受水槽と、受水槽の下側に位置し、水の 落下口から落下してくる砂を含んだ水のうち、水のみを側面に設けられた排水口 から排出して砂を分離する砂分離槽とから構成するとよい。

【００１１】 排水口は、砂分離槽の側面に突設された上面に開口を有する排水路と、上記開 口を覆う蓋体と、この蓋体を砂が排水路内に充填されるまで水のみを排水させる だけの力で押さえる閉蓋手段とから構成され、上下方向に複数段設けられる。

【００１２】 なお、上記堆砂浚渫装置と砂分離装置とを組み合わせて、水底から堆砂を浚渫 し、さらに、その浚渫したものから砂のみを分離し、水はそのまま流してしまう 堆砂浚渫分離装置を構成することができる。

【００１３】

【作用】

この構成によると、昇降手段によって撹拌手段を水底まで降ろし、ポンプによ って導水路の水を吸引する。同時に呼び水を供給して導水路内の水が撹拌手段側 から予め設定された箇所、例えば砂分離装置まで充填されるようにする。これに よって、ダムの堰堤を越えて、ダムの下部までの導水路によるサイホン経路が形 成される。

【００１４】 この状態で、予め設定された箇所の給水口を開くと、サイホンの原理によって 撹拌手段側から上記箇所に水が流れ出す。このとき、駆動手段によって撹拌手段 を回転駆動すると、導水路には堆積された砂が混じった水が吸引され、例えば砂 分離装置まで供給のための駆動装置の必要なく供給される。なお、撹拌手段をポ ンプを起動する前もしくはそれと同時に駆動するようにしてもよい。

【００１５】 なお、第１導水路に対して第２導水路を第１導水路から分岐されたそれと同径 以上の複数の配管とすることにより、第１導水路の管路抵抗および距離による流 速低下を防止することができる。

【００１６】 砂分離装置では、受水槽に旋回して水が供給され、中央部の落下口から砂が混 入した水が分離槽内に落ち込む。この分離槽では、側面の排水口から水が排出さ れ、砂は中央部から山状に堆積する。そして、排水口が砂で一杯になると、その 排水口からの水の排水は停止し、より上部の排水口から水か排水されることにな る。したがって、排水されない排水口の高さから分離された砂のおおよその量が 分かる。

【００１７】

【実施例】

以下、図面を参照しながら、この考案の実施例について説明する。図１は、こ の実施例に係るダムの堆砂浚渫分離装置の全体の構成を示す概略的な構成図であ る。これによると、この堆砂浚渫分離装置は、堆砂浚渫装置１と砂分離装置２と から基本的に構成され、この実施例において堆砂浚渫装置１と砂分離装置２とは フレキシブルホースなどからなる導水路３によって連通されている。この場合、 導水路３は堆砂浚渫装置１からダムの堰提２４にまで延びる第１導水路３ａと、 同堰提２４からその壁面に沿って砂分離装置２にまで配管される第２導水路３ｂ とからなる。

【００１８】 堆砂浚渫装置１は、例えば組立可搬式の船体からなる浮上体４と、撹拌装置５ と、第１導水路３ａに対してバイパスした位置に設けられたポンプ６とを備えて いる。なお図示されていないが、このポンプ６を有するバイパス路の反対側の第 １導水路３ａ内には、同ポンプ６の運転中にその逆流を阻止する逆止弁が設けら れている。

【００１９】 浮上体上４には図示しない発電機が搭載され、さらに、撹拌装置５を昇降させ る昇降装置７と、同撹拌装置５を回転させる回転駆動装置８が付設されている。 昇降装置７と回転駆動装置８は発電機から電力の供給を受けて所定の動作を行な う。

【００２０】 撹拌装置５は図２の一部を断面した要部拡大図に示すように、昇降装置７に連 なる鋼管パイプ９と、この鋼管パイプ９の内部を貫通し、回転駆動装置８に連ら なる動力伝達軸１０と、この動力伝達軸１０の下端に接合部１１によって接合さ れた撹拌部１５と、この撹拌部１５の外周を覆うカバー１６とを備えている。

【００２１】 この場合、撹拌部１５は例えば３枚の鋼板１２ａ，１２ｂ，１２ｃと、その間 に設けられた緩衝材としてのゴムタイヤ１３ａ，１３ｂと、最下部の鋼板１２ｃ の下面に設けられた撹拌爪１４とを有し、上側２枚の鋼板１２ａ，１２ｂには水 流を上方に向かって起こすファン２０がそれぞれ設けられている。

【００２２】 鋼管パイプ９とカバー１６との間にはストレーナ１７が設けられていて、同ス トレーナ１７の内周側には上記接合部１１の軸受１８が配置されている。また、 鋼管パイプ９の側面には第１導水路３ａとの接合部１９が設けられている。

【００２３】 これよって、同撹拌装置５は昇降自在に、また、撹拌部１５が回転自在に浮上 体４によって支持され、ファン２０によって生じた水流によって巻き上げられた 堆砂を含む水がカバー１６の開口部２１から吸い込まれることになる。なお、図 ３はストレーナ１７部を示す断面図、図４はファン２０と鋼板１２ｂを示す断面 図、図５は撹拌部１５を下から見た底面図である。

【００２４】 第１導水路３ａは前述の接合部１９を介して鋼管パイプ９に接合され、複数の ブイ２２によって水面上で支持され、ダム２３の堰堤２４に至る。そして、この 第１導水路３の堰堤２４を越える最も高い位置には、図６に示すような呼び水供 給装置２６が設けられている。

【００２５】 この呼び水供給装置２６において、第１導水路３ａと第２導水路３ｂとが接続 される。第２導水路３ｂは第１導水路３ａと同じく１本の配管でもよいが、この 場合、第２導水路３ｂは第１導水路３ａと同径以上の径を有する複数、この例で は５本の下り側配管２７を備えている。

【００２６】 これによれば、１本の第１導水路３ａに対し、５本の下り側配管２７による落 下水量が大幅に上回るため、第１導水路３ａの管路抵抗と距離による同第１導水 路３ａ内の流速低下を防止することができる。

【００２７】 この実施例では、下り側配管２７を５本に分岐している関係で、呼び水供給装 置２６には、それぞれの下り側配管２７対して呼び水を供給できるようにその各 々に対応してキャップ２８が備えられ、運転開始時に適宜呼び水を供給できるよ うになっている。なお、この導水路３には呼び水供給装置２６を挟んでバルブ２ ９，３０が設けられている。

【００２８】 この実施例では、砂分離装置２は図７の平面図に示すように一対設けられてお り、上記導水路３から供給される砂を含んだ水は、切り換えバルブ３１によって 切り換えられ、それぞれ後述の受水槽３３の接線方向に伸びるパイプ３２を介し て当該受水槽３３に導入される。

【００２９】 砂分離装置２は、図８の概略構成を示す断面図に示すように、受水槽３３と砂 分離槽３４とからなっている。受水槽３３は砂分離槽３４よりも浅く、大径に設 定され、中央部にストレーナを備えた水落下口３５が設けられている。

【００３０】 砂分離槽３４は、受水槽３３よりも小径に設定され、外周部に３段にわたって 排水口３６ａ，３６ｂ，３６ｃが設けられている。排水口３６ａ，３６ｂ，３６ ｃは、それぞれ上方に開口部３７を有する排水路３８と、開口部３７を閉鎖する 蓋部３９とからなり、蓋部３９には排水口３６ａ，３６ｂ，３６ｃの配設位置の 水圧に対応した重錘４０とばね４１とが設けられている。また、ここでは特に説 明しないが砂分離槽３４の下部には砂排出装置４２が備えられている。

【００３１】 上述のように構成された堆砂浚渫分離装置１によって堆砂を浚渫し、砂を分離 する場合には、まず、昇降装置７を駆動して撹拌装置５をダム２３の湖底４３の 浚渫位置に降下させる。

【００３２】 次いで、バルブ２９開き、ポンプ６を駆動して撹拌装置５側から湖水を吸い込 み、第１導水路３ａ内を水で満たす。同時にバルブ３０を閉め、呼び水供給装置 ２６のキャップ２８を開けて第２導水路３ｂの下り側配管２７を水で満たす。そ して、パイプ２７を含む導水路３内が全て水で満たされるとポンプ６を止め、バ ルブ３０を解放する。

【００３３】 すると、ダム２３の湖水がサイホンの原理により撹拌装置５の開口部２１から 吸入され、砂分離装置２側に流れ込む。このような状態になると、回転駆動装置 ８の運転を開始して撹拌装置５の撹拌部１５を回転させる。

【００３４】 これによって、湖底４３の砂が巻き上げられ、巻き上げられた砂は水とともに ファン２０によってケース１６内に導入され、鋼管パイプ９内に吸い込まれる。 そして、鋼管パイプ９内に吸い込まれた水は導水路３から撹拌部１５と砂分離装 置２との圧力差によって砂分離装置２の受水槽３３内に図７の矢印Ａのように外 周壁に沿って旋回する旋回流として噴出する。そして、旋回の過程で流速を落と しながら中心部の水落下口３５から図８に示すように砂とともに砂分離槽３４内 に流入する。

【００３５】 砂分離槽３４では円周方向の速度成分がほとんどなくなって排水口３６ａ，３ ６ｂ，３６ｃから水のみが排水され、砂はその重みによって排水口３６から排出 されず、砂分離槽３４の中央部を中心として山のような状態で堆積する。そして 、堆積量が増えると、まず、最下部の排水口３６ｃが砂によって閉鎖され、当該 排水口３６ｃからは排水が行われなくなる。

【００３６】 同様にして、砂の堆積量が増えると、下から２段目の排水口３６ｂからの排水 が停止し、最後に最上段の排水口３６ａからの排水が停止すると、砂分離槽３４ がほぼ砂で満杯になっていることになる。なお、砂の堆積に片寄りが生じた場合 には、いずれかの蓋部３９を開けて槽内の水流方向を変えることにより、その片 寄りを調整することもできる。

【００３７】 このようにして砂分離槽３４からの排水の状態で分離した砂の量が分かること になる。そこで、堆積した砂が満杯になると、切り換えバルブ３１を操作して対 となる砂分離槽３４に切り換えて同様の動作を継続して行う。一方、切り換えら れた砂分離槽３４では、水が排水された後、適宜、砂排出装置４２によって砂分 離槽３４内に堆積した砂を排出し、次の切り換えに備える。このようにして連続 して砂の浚渫を行う。なお、砂分離装置２から排出された水は、そのままダム下 の川に流される。

【００３８】 このように構成することによって、湖底４３に堆積した砂を撹拌し、その撹拌 した砂が混じった水をそのまま吸い上げ、ダム２３の堰堤２４の下の川の傍で砂 を分離して水のみ川に流すことができるので、ダム２３の湖水が濁ることもなく 、また、下流の川が砂土砂で埋まるようなこともない。

【００３９】 また、水の吸い上げは、重力を利用したサイホンの原理によって行われるので 、水の吸い上げと運搬に関して特に外部からのエネルギが不要であり、ランニン グコストも最少で済み、底コストで運転することができる。さらに、砂の分離も 連続して行うことができるので、デッドタイムの発生がなく、効率的な運転が可 能になる。

【００４０】 この実施例においては堆砂浚渫装置１と砂分離装置２を組み合わせてダム２３ の湖底４３の堆砂を浚渫するように構成しているが、浚渫する場所や浚渫する条 件によってそれぞれ独立して使用できることは言うまでもない。

【００４１】 なお、上記実施例ではポンプ６を駆動して導水路３内に水を満たしてから、撹 拌装置５を駆動するようにしているが、撹拌装置５をポンプ６の駆動前もしくは それと同時に駆動するようにしてもよい。

【００４２】

【考案の効果】

これまでの説明で明らかなように、請求項１ないし５記載の考案によれば、堆 積した砂を撹拌し、撹拌して砂を含んだ水をそのまま吸い上げるので、砂や泥を 巻き上げることがない。また、水の吸い上げ、運搬はサイホンの原理を利用して 連続して行うので、そのためのエネルギが不要となり、低コストで効率良く堆砂 を浚渫することができる。

【００４３】 請求項６及び７記載の考案によれば、水が旋回しながら運動エネルギを失うに つれ、中央部に分離した砂が堆積するので、効率的に砂を分離することができる 。

【００４４】 請求項８記載の考案によれば、砂を撹拌してサイホンの原理によって水を吸引 して運搬し、さらに水に含まれた砂を分離するので、効率的に浚渫及び砂分離作 業を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の実施例に係る堆砂浚渫分離装置を使
用してダムの湖底の堆砂を浚渫し、さらに砂を分離する
ための概略構成を示す概略構成図。

【図２】この考案の実施例に係る撹拌装置の一部を断面
した要部拡大図。

【図３】図２におけるストレーナの設置部分を示す断面
図。

【図４】図２におけるファンの態様を示す断面図。

【図５】図２における撹拌部の底面図。

【図６】この考案の実施例に係る呼び水供給装置の拡大
斜視図。

【図７】この考案の実施例に係る砂分離装置の平面図。

【図８】この考案の実施例に係る砂分離装置の内部構造
を示す縦断面図。

【符号の説明】

１ 堆砂浚渫装置 ２ 砂分離装置 ３ 導水路 ３ａ 第１導水路 ３ｂ 第２導水路 ４ 浮上体 ５ 撹拌装置 ６ ポンプ ７ 昇降装置 ８ 回転駆動装置 ９ 鋼管パイプ １０ 動力伝達軸 １２ａ，１２ｂ，１２ｃ 鋼板 １４ 撹拌爪 １５ 撹拌部 １６ ケース ２０ ファン ２３ ダム ２４ 堰堤 ２６ 呼び水供給装置 ３３ 受水槽 ３４ 砂分離槽 ３５ 水落下口 ３６，３６ａ，３６ｂ，３６ｃ 排水口 ３７ 開口部 ３８ 排水路 ３９ 蓋部 ４０ 重錘 ４１ ばね

Claims (8)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 水底に堆積した砂を浚渫する堆砂浚渫装
   置において、回転駆動手段により回転駆動され、水底に
   堆積した砂を撹拌して水と混合する撹拌手段と、同撹拌
   手段によって撹拌された砂を含んだ水をサイホンの原理
   によりダムの堰堤を越えてあらかじめ設定された箇所に
   導く導水路と、運転開始時に上記導水路内の水を少なく
   ともダムの堰堤を越えた位置まで吸引するポンプとを備
   えていることを特徴とする堆砂浚渫装置。
2. 【請求項２】 上記撹拌装置を昇降させる昇降手段をさ
   らに備えていることを特徴とする請求項１記載の堆砂浚
   渫装置。
3. 【請求項３】 上記回転駆動手段および上記昇降手段が
   水面に浮かぶ浮上体上に設けられていることを特徴とす
   る請求項２記載の堆砂浚渫装置。
4. 【請求項４】 上記導水路のダムの堰堤を越える最も高
   い位置に同導水路内に呼び水を供給する呼び水供給手段
   をさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の堆
   砂浚渫装置。
5. 【請求項５】 上記導水路は上記撹拌手段から上記ダム
   の堰堤にまで延びる第１導水路と、同堰堤において第１
   導水路に連通され、同堰堤の壁面に沿って配管される第
   ２導水路とを含み、同第２導水路は上記第１導水路から
   分岐され、その各々が同第１導水路と同等以上の径を有
   する複数の配管からなることを特徴とする請求項１記載
   の堆砂浚渫装置。
6. 【請求項６】 砂が混合された水から砂を分離する砂分
   離装置において、砂が混合された水を旋回させて装置内
   に導入する導入手段と、同導入手段によって導入された
   水を受け入れ、中央部に水の落下口を有する受水槽と、
   上記受水槽の下側に位置し、上記水の落下口から落下し
   てくる砂を含んだ水のうち、水のみを側面に設けられた
   排水口から排出して砂を分離する砂分離槽とを備えてい
   ることを特徴とする砂分離装置。
7. 【請求項７】 上記排水口が、砂分離槽の側面に突設さ
   れた上面に開口を有する排水路と、上記開口を覆う蓋体
   と、同蓋体を砂が排水路内に充填されるまで水のみを排
   水させるだけの力で押さえる閉蓋手段とからなることを
   特徴とする請求項５記載の砂分離装置。
8. 【請求項８】 回転駆動手段により回転駆動され、水底
   に堆積した砂を撹拌して水と混合する撹拌手段と、同撹
   拌手段によって撹拌された砂を含んだ水をサイホンの原
   理によりダムの堰堤を越えて導く導水路と、同導水路に
   よって導かれた砂が混入した水を旋回させて受水槽内に
   導入する導入手段と、同導入手段によって導入された水
   を受け入れ、中央部に水の落下口を有する上記受水槽
   と、上記受水槽の下側に位置し、上記水の落下口から落
   下してくる砂を含んだ水のうち、水のみを側面に設けら
   れた排水口から排出して砂を分離する砂分離槽と、運転
   開始時に上記導水路内の水を少なくともダムの堰堤を越
   えた位置まで吸引するポンプとを備えてなる堆砂浚渫分
   離装置。