JP2000297420A - 貯水ダムの排砂方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造で長距離輸送が可能な貯水ダムの
排砂方法及び装置を提供する。 【解決手段】 上流端が貯水ダム底の堆砂３に対して開
口し、堰堤本体１を越えて延びる下流端が貯水ダム底よ
りも低い位置にある堆砂送給対象地に対して開口する排
砂管４を、堰堤本体１の余水吐９を通して敷設し、余水
吐９のゲート１２を閉鎖して排砂管４の最高部位以上の
高さに貯水位Ｗ．Ｌを上昇させて排砂管４内部を流水に
よって充満し、排砂管４の上流端と下流端との間の圧力
差に起因する水の自然流動を惹起させ、該流水によって
堆砂３に当接させた排砂管４の上流端から堆砂３を吸引
・排除する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は貯水ダムの排砂方法
及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上流から河水とともに土砂が流入する貯
水ダムの水底には長年の間に土砂が堆積する。

【０００３】土砂が堆積する堆砂状況は、流域の土砂の
生成状況や粒度の組成などの貯水ダム流域条件、貯水ダ
ム建設後の経過年数及び気象条件などによって異なる
が、堆砂高さが堰堤本体の頂部の標高に近付くと、貯水
ダムの有効貯水量が減少し、上流域の環境を悪化させ、
降雨時には下流域が多大な損害を被るなど、貯水ダムの
水底の堆砂は、貯水ダムの機能低下をきたし、種々の悪
影響を生むことが憂慮されている。

【０００４】そのため、従来から種々の排砂装置が提供
されている。

【０００５】例えば、管の一部に設けた狭いスリットを
通して水と砂とを吸引し、管内に形成される渦の作用を
利用して土砂を排出する渦動排砂管や、ゲート操作によ
り貯水位を低下させ貯水ダム内において相応の掃流力を
もたせる排砂門方式、あるいはサンドポンプなどであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
各種排砂装置は、多大の動力を必要とし、然も貯水ダム
の堰堤本体頂部近傍の堆砂を排除し得るのみであり、ま
た、貯水ダムから遠隔の地へ排砂を搬送する手段とはな
り難いので、貯水ダムから回収した排砂を、セメントな
どに混合する目的の砂及び小骨材などに商品化して、有
効に活用することが困難である。

【０００７】更に、貯水ダムの水面及び堆砂面が堰堤本
体の頂部に対して低い位置にあり、標高差が大きな場合
には、排砂手段として、更に極めて多くの動力を必要と
し、堰堤本体に対する排砂装置の取付工作の面において
も困難が伴い、多額の資金と労力とを要するという問題
がある。

【０００８】本発明は前述した実情に鑑みてなしたもの
で、簡単な構造で長距離輸送が可能な貯水ダムの排砂方
法及び装置を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の請求項１に記載のダムの排砂方法では、上
流端が貯水ダム底の堆砂に対して開口し、堰堤本体の頂
部を越えて延びる下流端が前記貯水ダム底よりも低い位
置にある堆砂送給対象地に対して開口する排砂管を、堰
堤本体の余水吐を通して敷設し、余水吐のゲートを閉鎖
して排砂管の最高部位以上の高さに貯水位を上昇させる
ことにより、排砂管内へ貯水を導入して管内部を充満
し、排砂管の上流端と下流端との間の圧力差に起因する
水の自然流動を惹起させ、排砂管の上流端開口を堆砂に
当接して排砂管内への自然流水の流れにより堆砂を排砂
管内に吸引し、排砂管の下流端開口から放出する。

【００１０】また、本発明の請求項２に記載のダムの排
砂装置では、堰堤本体の頂部を跨ぐように余水吐の底部
に配置した曲管部材と、基端部が前記曲管部材の上流端
に気密に連結され且つ水中へ延びる先端部が貯水ダム底
の堆砂に対して開口する吸引管部材と、基端部が曲管部
材の下流端に気密に連結されて堰堤の外方へ延び且つ先
端部が堆砂送給対象地に対して開口する放出管部材とに
より構成した排砂管、及び該排砂管の上流側先端寄り部
分を揺動する吸引管揺動手段を備える。

【００１１】本発明の請求項１に記載の貯水ダムの排砂
方法及び請求項２に記載の貯水ダムの排砂装置のいずれ
においても、堰堤本体の頂部を跨いで貯水ダムの内外を
連通する排砂管内に上流端と下流端の圧力差に起因する
水の自然流動を惹起させることにより、貯水ダム底の堆
砂を吸収・排除する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
示例と共に説明する。

【００１３】図１乃至図６は本発明の貯水ダムの排砂装
置の実施の形態の一例を示すものであり、１は堰堤本
体、２は貯水（潭水）、３は堆砂、４は排砂管である。

【００１４】排砂管４は、堰堤本体１の頂部を跨ぐよう
に配置した曲管部材５と、該曲管部材５の上流端に可撓
管部材６を介し気密に連結されて水中へ延びる吸引管部
材７と、前記の曲管部材５の下流端に連結されて堰堤本
体１の外方へ延びる放出管部材８とにより構成されてい
る。

【００１５】曲管部材５は、図３に示すように、一端が
斜め下方へ屈曲し、他端が略垂直に下方へ屈曲された形
状を有し、堰堤本体１の頂部に設けられている余水吐９
の底部寄りに配設され、斜め下方に曲げられた一方の端
部を堰堤本体の内方側（上流側）に向け、且つ直管部分
５ａを略水平あるいは堰堤本体１の外方側端部（下流側
端部）が僅かに低くなるように傾斜させて配置し、該直
管部分５ａの外周を軟ゴムシートなどのパッキング部材
１０で覆い、該パッキング部材１０の下側外面と余水吐
９下部との間をコンクリートで水蜜に固着する。

【００１６】余水吐９に固着した曲管部材５の上方に
は、ゲートガイド１１に沿って昇降するゲート１２が設
けられており、該ゲート１２は、図４に示すように、下
端が曲管部材５に対してパッキング部材１０を介して密
着し得るように形成されており、ゲート１２を閉止する
と余水吐９を完全に遮断できるようになっている。

【００１７】可撓管部材６は、吸引管部材７の自重や管
内を流動する砂流の影響、吸引管部材７が受ける風力や
水圧による応力などに対して充分に耐え得る厚ゴム製で
蛇腹形状を有し、基端が曲管部材５の堰堤本体１の内方
側に向いている端部（上流側端部）に気密に連結されて
いる。

【００１８】吸引管部材７は、基端が可撓管部材６の先
端（上流側端部）に気密に連結され且つ先端が貯水２中
へ延びて堆砂３に達する長さを有する。

【００１９】該吸引管部材７の先端は堆砂３に対して開
口しており、後述の吸引管揺動手段１３によって、上下
左右に揺動し得るように構成されている。

【００２０】放出管部材８は、基端が曲管部材５の堰堤
本体１の外方側に向いている端部（下流側端部）に気密
に連結され且つ先端が堰堤本体１外方へ延びて堆砂送給
対象地（図示せず）に達する長さを有し、先端は堆砂送
給対象地に対して開口している。

【００２１】吸引管揺動手段１３は、吸引管部材７の先
端部附近より上方に向けて配置され且つ下端に滑走用シ
ュー１４を備えた櫓１５と、該櫓１５の頂部に配置した
滑車１６と、滑車１６に巻き掛けた巻上ロープ１７とを
有し、巻上ロープ１７の一端を吸引管部材７の先端部近
傍に連結し、該巻上ロープ１７の他端を図示していない
巻上ドラムに巻き付け、巻上ドラムを正逆転させて巻上
ドラムの回転に伴う巻上ロープ１７の巻き取りあるいは
繰り出しにより、可撓管部材６の屈曲に伴って吸引管部
材７の先端が上下方向に揺動するように構成されてい
る。

【００２２】また、一端を櫓１５の下部に連結した２本
の移動用ロープ１８を櫓１５から左右方向へ張設し、更
に一端を櫓１５の上部に連結した複数本の転倒防止用ロ
ープ１９を櫓１５を中心に四方へ張設し、これらの移動
用ロープ１８、及び転倒防止用ロープ１９の各他端を、
それぞれ、図示していない移動用ドラムに巻き付けてお
り、移動用ドラムを正逆転させ、移動用ドラムの回転に
伴う移動用ロープ１８、及び転倒防止用ロープ１９の巻
き取りあるいは繰り出しにより、堆砂３上を滑る滑走用
シュー１４とともに櫓１５が移動し、吸引管部材７の先
端が左右いずれの方向へも移動できるように構成されて
いる。

【００２３】前記の櫓１５については、図５に示すよう
な２本の柱材２０と複数本の結構材２１とによって構成
された二本構櫓１５ａ、または、図６に示すような４本
の柱材２０と複数本の結構材２１とによって構成された
行灯櫓１５ｂと称されるもののいずれを使用してもよい
ことは勿論であり、特に複数組の排砂装置を投入する場
合には、屏風櫓（図示せず）を使用すると有利である。

【００２４】また、前述の曲管部材５、吸引管部材７、
放出管部材８などの各管部材は、管内に岩石や砂利など
が詰まって管内の自然流動が阻害される場合を考慮し
て、障害排除工作を行ない得るような管径とすることが
望ましい。

【００２５】各管部材の材質は、鋳造アルミニウム管、
鋳鉄管、耐高圧鉄筋コンクリート管などが良いと考えら
れる。

【００２６】図１乃至図６に示す貯水ダムの排砂装置に
よって、貯水ダムから堆砂３を排除する際には、余水吐
９のゲート１２を閉鎖して排砂管４の最高部位（曲管部
材固着部分）以上の高さに貯水２面の水位Ｗ．Ｌを上昇
させる。

【００２７】貯水位Ｗ．Ｌが上昇するとともに、吸引管
部材７の先端開口から流入する流水によって吸引管部材
７内部が充満され、次で該流水は排砂管４の曲管部材５
を経て放出管部材８へ流出する。

【００２８】この排砂管４内部を充満して流下する水の
ために、排砂管４の上流端（吸引管部材７の先端側）と
下流端（放出管部材８の先端側）との間に圧力差が生
じ、この圧力差に起因して排砂管４の内部において水の
自然流動が惹起される。

【００２９】その後、図示していない巻上ドラムから巻
上ロープ１７を繰り出して吸引管部材７の先端を下降さ
せ、その先端を堆砂３に当接させると、堆砂３が水とと
もに吸引管部材７の開口から管内へ流入し、排砂管４を
構成する吸引管部材７、可撓管部材６、曲管部材５、放
出管部材８の各管内を流動し、放出管部材８の開口を経
て堆砂送給対象地へ放出される。

【００３０】なお、堆砂送給対象地で放出される堆砂３
を含む水流は、貯水ダムが占めている場所の標高と堰堤
本体１の高さに対する堆砂送給対象地の標高差によって
異なるが、非常に大きい流速を有するので、対象地の選
定には慎重を期する必要がある。

【００３１】貯水ダムの堆砂３の排除を止める場合に
は、巻上ドラムに巻上ロープ１７を巻き取り、吸引管部
材７の先端を堆砂３から離隔すれば、吸引管部材７に対
する堆砂３の流入が停止される。

【００３２】また、貯水ダムの貯水２の流出を止める場
合には、更に巻上ドラムに巻上ロープ１７を巻き込むこ
とにより、吸引管部材７の先端を貯水位Ｗ．Ｌよりも上
方位置へ巻き上げれば、吸引管部材７に対する貯水２の
流入が停止する。

【００３３】更に、貯水ダムの堆砂排除位置を他に移す
場合には、図示していない移動用ドラムを正逆転させ
て、移動用ドラムの回転に伴う移動用ロープ１８、及び
転倒防止用ロープ１９の巻き取りあるいは繰り出しを行
なうことにより、堆砂３上を滑る滑走用シュー１４とと
もに櫓１５を移動させ、吸引管部材７の先端を所要の位
置へ移動させる。

【００３４】以上述べたように、図１乃至図６に示す貯
水ダムの排砂装置の形態例によれば、吸引管部材７、可
撓管部材６、曲管部材５、及び放出管部材８を連結して
構成した排砂管４の曲管部材５の部分を堰堤本体１の余
水吐９に固着し、排砂管４により貯水ダムの内外を連通
し、余水吐９のゲート１２を締め切って貯水位Ｗ．Ｌを
上昇させることにより、吸引管部材７の開口から流入す
る貯水２で排砂管４内を充満し、排砂管４の上流端と下
流端との間の圧力差に起因する水の自然流動を惹起さ
せ、該流水に乗せて貯水ダム底の堆砂３を吸引・排除す
るように構成したので、排砂装置として特別に吸引動力
を必要とせず、簡単な構造で、堆砂３の長距離輸送が可
能となる。

【００３５】また、貯水ダムから遠隔地への排砂搬送が
できるため、貯水ダムから排除した排砂を、セメントな
どに混合する目的の砂及び小骨材などに商品化して有効
に活用することが容易となる。

【００３６】本発明の排砂方法、装置を実施するに際し
ては、ダム上流側の状況を常に把握して土砂流（土石
流）を下流に流しても二次災害を起さぬように注意する
こと、堆砂の除去を急いで吸引管先端を堆砂中に余り突
込みすぎると土砂が管の中に詰まるので注意することが
必要である。

【００３７】なお、本発明の貯水ダムの排砂方法及び装
置は上述した形態例にのみ限定されるものではなく、図
示した曲管部材５、可撓管部材６、吸引管部材７に相当
する部分を予めゴム材料またはこれに類する材料で一体
に形成し、可撓管部材に相当する部分に可撓性を保持せ
しめるよう構成してもよいこと、其他本発明の要旨を逸
脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論
である。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の貯水ダムの
排砂方法及び装置によれば、下記のような種々の優れた
効果を奏し得る。

【００３９】（１）請求項１あるいは請求項２に記載の
貯水ダムの排砂方法及び装置のいずれにおいても、上流
端が貯水ダム底の堆砂に対して開口し、堰堤頂を越えて
延びる下流端が前記の貯水ダム底よりも低い位置にある
堆砂送給対象地に対して開口する排砂管を、堰堤本体の
余水吐の底部に敷設し、余水吐のゲートを閉鎖して排砂
管の最高部位以上の高さに貯水面を上昇させて排砂管内
部を流水によって充満し、排砂管の上流端と下流端の圧
力差に起因する水の自然流動を惹起させ、該流水によっ
て堆砂に当接させた排砂管の上流端から堆砂を吸引・排
除できるようにしたので、排砂装置として特別に吸引動
力を必要とせず、簡単な構造で、堆砂の長距離輸送が可
能となる。

【００４０】（２）また、貯水ダムから遠隔地への排砂
搬送ができるため、貯水ダムから排除した排砂を、セメ
ントなどに混合する目的の砂及び小骨材などに商品化し
て有効に活用することが容易となる。

【００４１】（３）更に、本発明の請求項１あるいは請
求項２に記載の貯水ダムの排砂方法及び装置を有効に活
用すれば、沼地の地盤改良、海岸の埋め立て、飛行場の
造成なども可能となり、騒音の防止、河川環境の美化、
強いては地球環境の向上に役立てることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の貯水ダムの排砂装置の概念図である。

【図２】図１に関連する平面図である。

【図３】図１に関連する曲管部材固着部分の拡大図であ
る。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ矢視図である。

【図５】図１に関連する櫓の一例の正面図である。

【図６】図１に関連する櫓の他の例の斜視図である。

【符号の説明】

１ 堰堤本体 ２ 貯水（潭水） ３ 堆砂 ４ 排砂管 ５ 曲管部材 ６ 可撓管部材 ７ 吸引管部材 ８ 放出管部材 ９ 余水吐 １２ ゲート １３ 吸引管揺動手段 Ｗ．Ｌ 貯水位

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上流端が貯水ダム底の堆砂に対して開口
   し、堰堤本体の頂部を越えて延びる下流端が前記貯水ダ
   ム底よりも低い位置にある堆砂送給対象地に対して開口
   する排砂管を、堰堤本体の余水吐を通して敷設し、余水
   吐のゲートを閉鎖して排砂管の最高部位以上の高さに貯
   水位を上昇させることにより、排砂管内へ貯水を導入し
   て管内部を充満し、排砂管の上流端と下流端との間の圧
   力差に起因する水の自然流動を惹起させ、排砂管の上流
   端開口を堆砂に当接して排砂管内への自然流水の流れに
   より堆砂を排砂管内に吸引し、排砂管の下流端開口から
   放出することを特徴とする貯水ダムの排砂方法。
2. 【請求項２】 堰堤本体の頂部を跨ぐように余水吐の底
   部に配置した曲管部材と、基端部が前記曲管部材の上流
   端に気密に連結され且つ水中へ延びる先端部が貯水ダム
   底の堆砂に対して開口する吸引管部材と、基端部が曲管
   部材の下流端に気密に連結されて堰堤の外方へ延び且つ
   先端部が堆砂送給対象地に対して開口する放出管部材と
   により構成した排砂管、及び該排砂管の上流側先端寄り
   部分を揺動する吸引管揺動手段を備えたことを特徴とす
   る貯水ダムの排砂装置。