浚渫システムおよび浚渫方法
【課題】壷掘りの浚渫を行なう際に、吸引する流体に含まれる土砂による輸送管の閉塞を防止しつつ、含泥率の高い浚渫を可能にする浚渫システムおよび浚渫方法を提供する。
【解決手段】吸引手段を備えた輸送管６を接続した吸引ヘッド２をワイヤ９を介して浮体８から吊下げて、吸引ヘッド２によって吸引した土砂Ｇを含む流体の流速Ｖを流速測定手段１４により測定するとともに、吸引ヘッド２の接地圧を張力計１１によるワイヤ９の張力データに基づいて測定し、水底の土砂Ｇについて予め把握した吸引ヘッド２の接地圧と浚渫土砂量との関係データおよび限界流速データが入力された制御装置１３がこの流速測定手段１４および張力計１１による測定データに基づいてウインチ１０の駆動を制御して吸引ヘッド２の上下位置を調整することにより、輸送管６内の流速を限界流速以上にするとともに浚渫土砂量を調整して浚渫を行なう。
【解決手段】吸引手段を備えた輸送管６を接続した吸引ヘッド２をワイヤ９を介して浮体８から吊下げて、吸引ヘッド２によって吸引した土砂Ｇを含む流体の流速Ｖを流速測定手段１４により測定するとともに、吸引ヘッド２の接地圧を張力計１１によるワイヤ９の張力データに基づいて測定し、水底の土砂Ｇについて予め把握した吸引ヘッド２の接地圧と浚渫土砂量との関係データおよび限界流速データが入力された制御装置１３がこの流速測定手段１４および張力計１１による測定データに基づいてウインチ１０の駆動を制御して吸引ヘッド２の上下位置を調整することにより、輸送管６内の流速を限界流速以上にするとともに浚渫土砂量を調整して浚渫を行なう。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浚渫システムおよび浚渫方法に関し、さらに詳しくは、壷掘りの浚渫を行なう際に、吸引する流体に含まれる土砂による輸送管の閉塞を防止しつつ、含泥率の高い浚渫を可能にする浚渫システムおよび浚渫方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、河川や湖沼などの堆積土砂等を水底から水上に揚送する浚渫方法や装置が種々提案されている。浚渫作業は一般に、大型の作業船や浚渫対象となる水域の周辺陸部に大型の浚渫設備を設置し、浚渫ポンプ自体や浚渫ポンプに接続された輸送管の吸引口を、その水底の土砂表面で移動させて行なっている。
【０００３】
ところが、ダム湖などの広いスペースが確保できない狭隘な現場では、大型の船を用いたり、大型の装置を設置することが困難であった。ダム湖等での浚渫では、貯水量を増加させるために所定量の土砂を浚渫すればよく、浚渫した後の水底の仕上げ状態は問題とされない。したがって、吸引口を水底で移動させながら浚渫を行なう方法ではなく、定位置で吸引口を下方移動させて深く浚渫を行なう、いわゆる壷掘りの浚渫が適している。壷掘りの浚渫は、吸引口を水底で移動させる浚渫に比べて、吸引口を広範囲に移動させる必要がないため移動手段を小型化でき、ひいては装置全体を小型化することが可能となるためである。
【０００４】
大規模な設備を用いることなく、浚渫を行なうことができる装置としては、水底に配置する吸引器にけん引ロープを接続し、このけん引ロープを地上から引っ張ることによって、吸引器を水底で任意の位置に移動させる装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この提案の浚渫装置は、吸引器が支軸を介してフロートに上下動可能に支持されて、水底に当接する構造になっている。このように単純に吸引器を水底に当接させているだけで、吸引器の接地圧は何ら考慮されていない。
【０００５】
吸引器の接地圧は、浚渫土砂量（単位時間当たりに浚渫できる土砂量）に大きく影響する。吸引器の接地圧が過大であれば、吸引口が閉塞したり、吸引される流体の流速（流量）が低下して十分な浚渫土砂量を確保することができない。吸引器の接地圧が過小であれば、吸引される流体における土砂割合が低下して、十分な浚渫土砂量を確保することができない。したがって、吸引器の接地圧を考慮していないこのような浚渫装置では、浚渫土砂量を最大にするような含泥率の高い浚渫を行なうことが困難であった。
【０００６】
また、この浚渫装置では、吸引されて吸引ホース内を流れる土砂を含む流体の流速が何ら考慮されていない。吸引ホース内での流体の流速は、土砂を含む流体を吸引ホース内で沈降させることなく送ることができる限界流速以上にする必要がある。流体の流速が限界流速よりも小さな場合には、吸引ホースの内部が土砂によって閉塞されて安定した吸引を行なうことができないという問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１−２９５９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、壷掘りの浚渫を行なう際に、吸引する流体に含まれる土砂による輸送管の閉塞を防止しつつ、含泥率の高い浚渫を可能にする浚渫システムおよび浚渫方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明の浚渫システムは、吸引ヘッドと、この吸引ヘッドに接続する輸送管と、この輸送管に取付ける吸引手段と、前記吸引ヘッドをワイヤを介して吊下げる浮体と、このワイヤの繰出しおよび巻取りを行なうウインチと、前記輸送管の内部の流速を測定する流速測定手段と、前記吸引ヘッドの接地圧を測定する接地圧測定手段と、前記流速測定手段および前記接地圧測定手段による測定データが入力されるとともに、浚渫対象の水底の土砂について予め把握した前記接地圧と浚渫土砂量との関係データおよび限界流速データが入力される制御装置とを備え、前記制御装置が前記測定データに基づいて、前記ウインチの駆動を制御して前記吸引ヘッドの上下位置を調整することにより、前記輸送管内の流速を限界流速以上にするとともに浚渫土砂量の調整を行なう構成にしたことを特徴とするものである。
【００１０】
ここで、例えば、前記接地圧測定手段による測定データに基づいて算出される接地圧が、予め把握した前記浚渫土砂量が最大量となる接地圧の０．９倍〜１．１倍の範囲になるように前記吸引ヘッドの上下位置を調整する。或いは、前記接地圧測定手段による測定データに基づいて算出される接地圧が、予め把握した前記浚渫土砂量の最大量の８０％以上が得られる接地圧になるように前記吸引ヘッドの上下位置を調整することもできる。前記接地圧測定手段を、前記ワイヤの張力を測定する張力計と前記制御装置とで構成することもできる。
【００１１】
本発明の浚渫方法は、吸引ヘッドに、吸引手段を備えた輸送管を接続し、この吸引ヘッドを、ウインチによって繰出しおよび巻取りが行なわれるワイヤを介して浮体から吊下げて、水底の土砂を含む流体を前記吸引ヘッドによって吸引し、吸引した流体の流速を流速測定手段により測定するとともに、前記吸引ヘッドの接地圧を接地圧測定手段により測定し、浚渫対象の水底の土砂について予め把握した前記接地圧と浚渫土砂量との関係データおよび限界流速データが入力された制御装置に、この流速測定手段および接地圧測定手段による測定データを入力して、この測定データに基づいて、前記制御装置が前記ウインチの駆動を制御して前記吸引ヘッドの上下位置を調整することにより、前記輸送管内の流速を限界流速以上にするとともに浚渫土砂量を調整して浚渫を行なうことを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、例えば、前記接地圧測定手段による測定データに基づいて算出される接地圧が、予め把握した前記浚渫土砂量が最大量となる接地圧の０．９倍〜１．１倍の範囲になるように前記吸引ヘッドの上下位置を調整する。或いは、前記接地圧測定手段による測定データに基づいて算出される接地圧が、予め把握した前記浚渫土砂量の最大量の８０％以上が得られる接地圧になるように前記吸引ヘッドの上下位置を調整することもできる。前記接地圧測定手段として、前記ワイヤの張力を測定する張力計と前記制御装置とを用いて、この張力計による測定データを前記制御装置に入力することもできる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、吸引手段を備えた輸送管を接続した吸引ヘッドをワイヤを介して浮体から吊下げて、水底の土砂を含む流体を吸引ヘッドから吸引する壷掘りの浚渫を行なうに際して、吸引した流体の流速を流速測定手段により測定するとともに、吸引ヘッドの接地圧を接地圧測定手段により測定し、浚渫対象の水底の土砂について予め把握した接地圧と浚渫土砂量との関係データおよび限界流速データが入力された制御装置に、この流速測定手段および接地圧測定手段による測定データを入力して、この測定データに基づいて、制御装置がウインチの駆動を制御して吸引ヘッドの上下位置を調整することにより、吸引した土砂を含む流体を、輸送管内で沈降させることなく送ることができる限界流速以上の流速になるので、輸送管の内部を土砂で閉塞させることなく安定した吸引を行なうことができる。また、吸引ヘッドの上下位置を調整することにより、吸引ヘッドの接地圧を適正にして、含泥率を向上させて浚渫土砂量を最大にすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の浚渫システムを例示する全体概要図である。
【図２】図１の吸引ヘッドを拡大して示す正面図である。
【図３】図２の吸引ヘッドの内部を縦断面で例示する説明図である。
【図４】図１の吸引ヘッドの底面図である。
【図５】図３の吸引ヘッドを、ケーシングの上面が土砂に埋没するまで下方移動させた状態を例示する説明図である。
【図６】別の吸引ヘッドを例示する正面図である。
【図７】本発明の浚渫方法の手順を例示するフロー図である。
【図８】吸引ヘッドの接地圧と輸送管内の流速との関係を例示するグラフ図である。
【図９】吸引ヘッドの接地圧と浚渫土砂量との関係を例示するグラフ図である。
【図１０】吸引ヘッドの接地圧と浚渫土砂量との関係を例示する別のグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の浚渫システムおよび浚渫方法並びに吸引ヘッドを図に示した実施形態に基づいて説明する。
【００１６】
図１〜図４に例示するように、本発明の浚渫システム１は、吸引ヘッド２と、吸引ヘッド２に接続する輸送管６と、輸送管６に取付ける吸引手段７と、吸引ヘッド２をワイヤ９を介して吊下げる浮体８と、ウインチ１０とを備えている。このウインチ１０によりワイヤ９の繰出しおよび巻取りを行なう。輸送管６は、一端側が吸引ヘッド２に接続され、他端側を土砂捨て場等に配置するように延設されている。
【００１７】
また、この浚渫システム１は、ワイヤ９の張力を測定する張力計１１と、輸送管６の内部の流速を測定する流速測定手段１４とを備えている。さらに、浮体８の上に制御装置１３および深度計１２を備えている。
【００１８】
この実施形態では、張力計１１および制御装置１３が、吸引ヘッド２の接地圧を測定する接地圧測定手段として機能する。接地圧測定手段としては、その他に例えば、圧力センサを用いることができる。圧力センサを吸引ヘッド２の底面に取付けた場合には、吸引ヘッド２の接地圧が直接的に測定される。
【００１９】
この吸引ヘッド２のケーシング３は、半球状の上ケーシング３ａと下ケーシング３ｂとで構成され、互いを接合することで球状になっている。ケーシング３の外径は、例えば１．５ｍ程度を中心にして１ｍ〜４ｍ程度であるが、この範囲に限定されるものではない。
【００２０】
ケーシング３の底面の平面視の中央部には吸引口４が設けられている。この吸引口４は、多数の貫通孔４ａを有する多孔状になっている。貫通孔４ａの大きさは、例えば直径相当で１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度である。すべての貫通孔４ａは同じ大きさにすることもできるが、異なる大きさの貫通孔４ａを混在させることもできる。貫通孔４ａの数は、適宜決定されるが、例えば５〜１００個程度である。
【００２１】
このケーシング３の外表面には、吸引口４から上方に延びる複数本の溝５ａが形成されている。この複数本の溝５ａは、図４に例示するように吸引ヘッド２（ケーシング３）の平面視（底面視）で、吸引口４を中心にして均等な中心角度で放射状に配置されている。溝５ａを設けることは任意であるが、後述するように、この溝５ａにより円滑な浚渫が可能になる。
【００２２】
溝５ａは、ケーシング３の高さ方向中央付近、または、ケーシング３の最大外径となる位置まで延設することが好ましく、ケーシング３の上面まで延設することもできる。また、溝５ａは、平面視（底面視）で非直線的に延設してもよく、例えば円弧状にした複数の溝５ａを吸引口４を中心にして均等の中心角度で配置することもできる。
【００２３】
溝５ａの本数は、特に限定されないが、例えば３本〜２４本程度であり、吸引口４を中心にして均等な中心角度で配置することが好ましく、溝５ａの深さおよび幅は、例えば１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度である。
【００２４】
吸引手段７としては、サンドポンプやウォータジェットポンプを用いることができる。この実施形態では、吸引手段７を吸引ヘッド２の内部に設置しているが、設置位置はこれに限定されず、吸引ヘッド２の外部、例えば浮体８の上や陸上に設置して輸送管６に取付けるようにしてもよい。
【００２５】
浮体８は、ウインチ１０等を搭載し、吸引ヘッド２をワイヤ９を介して吊下げられる浮力があればよいので、例えば小型ボートやその相当物等を用いることができる。流速測定手段１４は、輸送管６の内部を流れる流体の流速を測定できればよく、例えば電磁流速計、電磁流量計や超音波式流量計等を用いることができる。流量計は、測定した流速に輸送管６の横断面積を乗じて流量を算出するので、流速を把握するために用いることができる。
【００２６】
制御装置１３には、張力計１１によるワイヤ９の張力の測定データ、深度計１２による吸引ヘッド２の深度の測定データ、流速測定手段１４による輸送管６の内部の流速の測定データが入力されるように構成されている。ワイヤ９の張力と吸引ヘッド２の接地圧との関係データも制御装置１３に入力しておく。これにより、張力計１１による張力の測定データを得ることによって吸引ヘッド２の接地圧を把握することができる。ワイヤ９の張力が小さくなるに連れて、吸引ヘッド２の接地圧は増大する傾向になる。
【００２７】
この制御装置１３によって、ウインチ１０の駆動（運転および停止、回転速度、回転方向）が制御される。したがって、吸引ヘッド２の上下方向移動は制御装置１３によって制御され、これによって吸引ヘッド２の水底の土砂Ｇに対する接地圧が調整される。制御装置１３は、浮体８上に限らず、例えば陸上に配置することもできる。
【００２８】
吸引ヘッド２は、図２に例示するような単純な円球状の他に、図６に例示するように、ケーシング３の底面と上面との間の胴部を円筒状にした楕円球状を例示することができる。ケーシング３は、球状に限らず円盤状や方形状などの種々の形状を採用することができるが、その底面の平面視の中央部が下方に突出する形状が好ましい。例えば、ケーシング３を多角錐状等にして、底面の中央部が下方に突出する形状にすることもできるが、なるべく下方に突出する曲面形状がよい。
【００２９】
さらに、図６に例示した吸引ヘッド２は、ケーシング３の外表面に、この外表面に沿うように上下方向中間部から吸引口４の近傍に延びる複数本の水分供給パイプ５ｂを有している。水分供給パイプ５ｂはケーシング３の内部に設置された水分供給ポンプに接続されている。そして、水分供給ポンプから供給された水分Ｗが水分供給パイプ５ｂを通じて吸引口４の周辺のケーシング３の外表面に供給される。このように、水分供給パイプ５ｂと水分供給ポンプで構成される水分供給手段を設けることは任意であるが、後述するように、この水分供給手段により円滑な浚渫が可能になる。
【００３０】
供給される水分Ｗの排出口となる水分供給パイプ５ｂの下端部の位置は、図４に例示した吸引ヘッド２（ケーシング３）の平面視（底面視）で、吸引口４を中心にして均等な中心角度の配置にすることが好ましい。水分供給パイプ５ｂの本数は、特に限定されないが、例えば３本〜２４本程度である。
【００３１】
その他の構成は、図２に例示する吸引ヘッド２と同じである。尚、本発明の吸引ヘッド２では、溝５ａと水分供給手段（水分供給パイプ５ｂ）の両方を設けることもできる。その際には、例えば、溝５ａと水供給パイプ５ｂとをケーシング３の周方向に交互に配置する。
【００３２】
本発明の浚渫方法の手順は以下のとおりである。図７には、この手順のフローの一例を示す。
【００３３】
まず、浚渫対象の水底の土砂Ｇについて予備調査をして、限界流速ＶＭを予め把握しておく。限界流速ＶＭとは、土砂Ｇを含む流体を、輸送管６の内部で沈降させずに送ることができる最小流速である。即ち、吸引された土砂Ｇの流速Ｖが限界流速ＶＭ以上でなければ、輸送管６の内部が土砂Ｇによって閉塞することになる。そこで、予め把握した土砂Ｇの限界流速ＶＭのデータを制御装置１３に入力しておく。
【００３４】
吸引した土砂Ｇを含む流体が輸送管６の内部を流れる際に、流体中の土砂Ｇの割合が増加する（含泥率が高くなる）と、輸送管６の内部の流速Ｖが遅くなり、流体中の土砂Ｇの割合が減少する（含泥率が低くなる）と、輸送管６の内部の流速Ｖが速くなる傾向を示す。そして、吸引ヘッド２の接地圧Ｐと輸送管６の内部の流速Ｖとの関係は、図８に例示するように、接地圧Ｐが増大するに連れて流速Ｖが低下する傾向となり、接地圧Ｐが過大になると吸引ができなくなり流速Ｖがゼロになる。換言すれば、張力計１１により測定したワイヤ９の張力が小さくなるに連れて流速Ｖが低下する傾向になる。
【００３５】
図８では、限界流速ＶＭになる接地圧ＰがＰＭになっているので、流速Ｖを限界流速ＶＭ以上にするために接地圧ＰをＰＭ以下にする。このように、吸引ヘッド２を上下位置を調整して接地圧Ｐ（含泥率）を変化させることによって、輸送管６の内部の流速Ｖを限界流速ＶＭ以上にする。
【００３６】
尚、輸送管６の流量Ｑは、流速Ｖに輸送管６の断面積を乗じたものなので、限界流速ＶＭを限界流量ＱＭに置き換えて、流量Ｑを限界流量ＱＭ以上にすることは、流速Ｖを限界流速ＶＭ以上にすることと同じである。
【００３７】
また、浚渫対象の水底の土砂Ｇについて予備調査をして、吸引ヘッド２の接地圧Ｐと浚渫土砂量Ｓとの関係を予め把握しておく。浚渫土砂量Ｓとは、吸引ヘッド２から吸引されて浚渫される単位時間当たりの土砂量（水分を除いた）である。この予め把握した吸引ヘッド２の接地圧Ｐと浚渫土砂量Ｓとの関係データを、制御装置１３に入力しておく。
【００３８】
接地圧Ｐと浚渫土砂量Ｓとの関係は、図９、図１０に例示するように、特定の接地圧ＰＸで浚渫土砂量Ｓがピーク（最大量ＳＸ）になる傾向がある。即ち、この特定の接地圧ＰＸ（以下、特定接地圧ＰＸという）では、浚渫土砂量Ｓが最大になる。したがって、吸引ヘッド２の接地圧Ｐを、特定接地圧ＰＸになる（近づける）ように調整することによって、含泥率の高い効率的な浚渫を行なうことができる。
【００３９】
次いで、浮体８からワイヤ９を介して吊下げた吸引ヘッド２を、ウインチ１０を駆動させてワイヤ９を繰出して下方移動させ、吸引ヘッド２を吊った状態（ワイヤ９に張力が生じている状態）で水底の土砂表面に接地させる。この状態で、吸引手段７による吸引力によって、吸引口４（多数の貫通孔４ａ）から土砂Ｇを含む流体を吸引する。
【００４０】
この際に、流速測定手段１４による土砂Ｇを含む流体の流速Ｖの測定データに基づいて、ウインチ１０の駆動を制御して吸引ヘッド２を上下位置を調整して流速Ｖを限界流速ＶＭ以上にする。これにより、輸送管６の内部を土砂Ｇで閉塞させることなく安定した吸引を行なうことができる。
【００４１】
さらに、張力計１１による張力の測定データに基づいて、ウインチ１０の駆動を制御して吸引ヘッド２を上下位置を調整して、浚渫土砂量Ｓが最大量ＳＸになる（近づく）ようにする。具体的には、得られる浚渫土砂量Ｓが設定した範囲内になるように浚渫を行なう。
【００４２】
例えば、図９に示すように、張力計１１によるワイヤ９の張力の測定データに基づいて算出される吸引ヘッド２の接地圧Ｐが、予め把握した浚渫土砂量Ｓが最大量ＳＸとなる接地圧ＰＸの０．９倍〜１．１倍の範囲になるように、吸引ヘッド２の上下位置を調整する。図９では、特定接地圧ＰＸの０．９倍の接地圧０．９ＰＸでは浚渫土砂量がＳ１、特定接地圧ＰＸの１．１倍の接地圧１．１ＰＸでは浚渫土砂量ＳがＳ２になるので、特定接地圧ＰＸの０．９倍〜１．１倍の範囲に接地圧Ｐを調整することで、得られる浚渫土砂量Ｓは、Ｓ２以上ＳＸ以下となる。
【００４３】
或いは、図１０に例示するように、張力計１１によるワイヤ９の張力の測定データに基づいて算出される吸引ヘッド２の接地圧Ｐが、予め把握した浚渫土砂量Ｓが最大量ＳＸの８０％以上が得られる接地圧Ｐになるように、吸引ヘッド２の上下位置を調整する。図１０では、浚渫土砂量Ｓの最大量ＳＸの８０％を得ることができる接地圧Ｐは、特定接地圧ＰＸを挟んだＰ１およびＰ２になるので、接地圧ＰをＰ１以上Ｐ２以下に調整することで、得られる浚渫土砂量Ｓは、最大量ＳＸの８０％以上１００％以下となる。
【００４４】
浚渫する土砂Ｇの性状によって、接地圧Ｐと浚渫土砂量Ｓとの関係を示す曲線の形状（ピークの形状）が異なるので、土砂Ｇの性状に応じて、得ようとする浚渫土砂量Ｓの所定範囲を設定する。
【００４５】
水底の土砂Ｇを吸引することにより、吸引口４に対向する水底の土砂表面の位置は下方移動するが、流速測定手段１４による流速Ｖの測定データおよび張力計１１による張力の測定データに基づいて、流速Ｖが限界流速ＶＭ以上で、かつ、浚渫土砂量Ｓが最大（所定範囲）になるように逐次、吸引ヘッド２の上下方向移動を制御する。
【００４６】
このように流体の流速Ｖが限界流速ＶＭ以上で、かつ、張力計１１による測定データに基づいて算出される吸引ヘッド２の接地圧Ｐが、特定接地圧ＰＸに近づくようにすることで、輸送管６の内部を浚渫する土砂Ｇで閉塞させない範囲で含泥率を向上させて、浚渫土砂量Ｓを最大にすることが可能になる。
【００４７】
上下移動させる吸引ヘッド２の深度は、深度計１２により確認することができる。吸引が行なえなくなった時点、或いは、深度計１２により測定された深度が、設定した深度に到達した時点で、その位置での浚渫を終了する。
【００４８】
この実施形態では、ケーシング３の底面の中央部を下方に突出する形状にするとともに、この底面の中央部に多数の貫通孔４ａを有する吸引口４を設けているので、水底の土砂表面が起伏のある形状の場合であっても、その水底の土砂表面に対応するようにケーシング３が傾き、吸引口４を水底の土砂表面に追従させて隣接させることができる。そのため、無駄な水分を吸引することなく、高い含泥率を確保することができる。
【００４９】
吸引口４を多孔状にしているので、仮に、ある貫通孔４ａに土砂Ｇが詰まっても他の貫通孔４ａを通じて土砂Ｇの吸引が行なわれる。この他の貫通孔４ａを通じての吸引による流動等によって、詰まっていた貫通孔４ａの詰まりが解消され易くなるので、吸引口４の閉塞を防止することができる。
【００５０】
水底の土砂Ｇを吸引口４から吸引する際には、適度な水分が必要であり、吸引口４の全範囲が土砂Ｇによって同時に塞がれた場合には吸引が困難になる。このような場合であっても、図２に例示した吸引ヘッド２は、ケーシング３の外表面に溝５ａを有しているので、この溝５ａを通じて吸引口４の近傍に水分が供給される。そのため、安定した吸引を確保することができる。
【００５１】
また、図６に例示した吸引ヘッド２は、水分供給手段を有しているので、水分供給パイプ５ｂを通じて吸引口４の近傍に、積極的に水分Ｗを供給することができる。そのため、安定した吸引を確保することができる。
【００５２】
図５に例示するように、吸引ヘッド２をケーシング３の上面が土砂Ｇに埋没するまで下方移動させて壷掘りの浚渫を行なう場合には、吸引ヘッド２の上面は、崩れてきた土砂Ｇによって覆われる。このような場合に、ウインチ１０でワイヤ９を巻き取って吸引ヘッド２を上方移動させようとすると、ケーシング３の上面を覆う土砂Ｇが大きな抵抗になる。ところが、この吸引ヘッド２は、ケーシング３の上面の中央部が上方に突出する形状になっているので、吸引ヘッド２の上方移動に伴なって、上面を覆っていた土砂Ｇがケーシング３の表面に沿って移動して振り払われる。そのため、大きな抵抗が生じることなく、吸引ヘッド２を上方移動させることが可能になる。
【００５３】
１つの位置で壷掘りの浚渫を行なった後は、浮体８（吸引ヘッド２）を水平移動させて別の位置で同様に壷掘りの浚渫を行なう。このように、目標の所定量の土砂Ｇを浚渫するまで同じ作業を繰り返し行なう。
【００５４】
本発明の浚渫システムは、壷掘りの浚渫を行なう既述したような構成なので、吸引ヘッド２を水平移動させるための大掛かりな機構、装置が不要となり小型化が可能になる。そのため、浚渫システムを構成する機材を、例えばヘリコプターで搬送することができ、ダム湖などの現場に適用することが容易になる。
【符号の説明】
【００５５】
１ 浚渫システム
２ 吸引ヘッド
３ ケーシング
３ａ 上ケーシング
３ｂ 下ケーシング
４ 吸引口
４ａ 貫通孔
５ａ 溝
５ｂ 水分供給パイプ
６ 輸送管
７ 吸引手段
８ 浮体
９ ワイヤ
１０ ウインチ
１１ 張力計
１２ 深度計
１３ 制御装置
１４ 流速測定手段
Ｇ 土砂
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浚渫システムおよび浚渫方法に関し、さらに詳しくは、壷掘りの浚渫を行なう際に、吸引する流体に含まれる土砂による輸送管の閉塞を防止しつつ、含泥率の高い浚渫を可能にする浚渫システムおよび浚渫方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、河川や湖沼などの堆積土砂等を水底から水上に揚送する浚渫方法や装置が種々提案されている。浚渫作業は一般に、大型の作業船や浚渫対象となる水域の周辺陸部に大型の浚渫設備を設置し、浚渫ポンプ自体や浚渫ポンプに接続された輸送管の吸引口を、その水底の土砂表面で移動させて行なっている。
【０００３】
ところが、ダム湖などの広いスペースが確保できない狭隘な現場では、大型の船を用いたり、大型の装置を設置することが困難であった。ダム湖等での浚渫では、貯水量を増加させるために所定量の土砂を浚渫すればよく、浚渫した後の水底の仕上げ状態は問題とされない。したがって、吸引口を水底で移動させながら浚渫を行なう方法ではなく、定位置で吸引口を下方移動させて深く浚渫を行なう、いわゆる壷掘りの浚渫が適している。壷掘りの浚渫は、吸引口を水底で移動させる浚渫に比べて、吸引口を広範囲に移動させる必要がないため移動手段を小型化でき、ひいては装置全体を小型化することが可能となるためである。
【０００４】
大規模な設備を用いることなく、浚渫を行なうことができる装置としては、水底に配置する吸引器にけん引ロープを接続し、このけん引ロープを地上から引っ張ることによって、吸引器を水底で任意の位置に移動させる装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この提案の浚渫装置は、吸引器が支軸を介してフロートに上下動可能に支持されて、水底に当接する構造になっている。このように単純に吸引器を水底に当接させているだけで、吸引器の接地圧は何ら考慮されていない。
【０００５】
吸引器の接地圧は、浚渫土砂量（単位時間当たりに浚渫できる土砂量）に大きく影響する。吸引器の接地圧が過大であれば、吸引口が閉塞したり、吸引される流体の流速（流量）が低下して十分な浚渫土砂量を確保することができない。吸引器の接地圧が過小であれば、吸引される流体における土砂割合が低下して、十分な浚渫土砂量を確保することができない。したがって、吸引器の接地圧を考慮していないこのような浚渫装置では、浚渫土砂量を最大にするような含泥率の高い浚渫を行なうことが困難であった。
【０００６】
また、この浚渫装置では、吸引されて吸引ホース内を流れる土砂を含む流体の流速が何ら考慮されていない。吸引ホース内での流体の流速は、土砂を含む流体を吸引ホース内で沈降させることなく送ることができる限界流速以上にする必要がある。流体の流速が限界流速よりも小さな場合には、吸引ホースの内部が土砂によって閉塞されて安定した吸引を行なうことができないという問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１−２９５９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、壷掘りの浚渫を行なう際に、吸引する流体に含まれる土砂による輸送管の閉塞を防止しつつ、含泥率の高い浚渫を可能にする浚渫システムおよび浚渫方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明の浚渫システムは、吸引ヘッドと、この吸引ヘッドに接続する輸送管と、この輸送管に取付ける吸引手段と、前記吸引ヘッドをワイヤを介して吊下げる浮体と、このワイヤの繰出しおよび巻取りを行なうウインチと、前記輸送管の内部の流速を測定する流速測定手段と、前記吸引ヘッドの接地圧を測定する接地圧測定手段と、前記流速測定手段および前記接地圧測定手段による測定データが入力されるとともに、浚渫対象の水底の土砂について予め把握した前記接地圧と浚渫土砂量との関係データおよび限界流速データが入力される制御装置とを備え、前記制御装置が前記測定データに基づいて、前記ウインチの駆動を制御して前記吸引ヘッドの上下位置を調整することにより、前記輸送管内の流速を限界流速以上にするとともに浚渫土砂量の調整を行なう構成にしたことを特徴とするものである。
【００１０】
ここで、例えば、前記接地圧測定手段による測定データに基づいて算出される接地圧が、予め把握した前記浚渫土砂量が最大量となる接地圧の０．９倍〜１．１倍の範囲になるように前記吸引ヘッドの上下位置を調整する。或いは、前記接地圧測定手段による測定データに基づいて算出される接地圧が、予め把握した前記浚渫土砂量の最大量の８０％以上が得られる接地圧になるように前記吸引ヘッドの上下位置を調整することもできる。前記接地圧測定手段を、前記ワイヤの張力を測定する張力計と前記制御装置とで構成することもできる。
【００１１】
本発明の浚渫方法は、吸引ヘッドに、吸引手段を備えた輸送管を接続し、この吸引ヘッドを、ウインチによって繰出しおよび巻取りが行なわれるワイヤを介して浮体から吊下げて、水底の土砂を含む流体を前記吸引ヘッドによって吸引し、吸引した流体の流速を流速測定手段により測定するとともに、前記吸引ヘッドの接地圧を接地圧測定手段により測定し、浚渫対象の水底の土砂について予め把握した前記接地圧と浚渫土砂量との関係データおよび限界流速データが入力された制御装置に、この流速測定手段および接地圧測定手段による測定データを入力して、この測定データに基づいて、前記制御装置が前記ウインチの駆動を制御して前記吸引ヘッドの上下位置を調整することにより、前記輸送管内の流速を限界流速以上にするとともに浚渫土砂量を調整して浚渫を行なうことを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、例えば、前記接地圧測定手段による測定データに基づいて算出される接地圧が、予め把握した前記浚渫土砂量が最大量となる接地圧の０．９倍〜１．１倍の範囲になるように前記吸引ヘッドの上下位置を調整する。或いは、前記接地圧測定手段による測定データに基づいて算出される接地圧が、予め把握した前記浚渫土砂量の最大量の８０％以上が得られる接地圧になるように前記吸引ヘッドの上下位置を調整することもできる。前記接地圧測定手段として、前記ワイヤの張力を測定する張力計と前記制御装置とを用いて、この張力計による測定データを前記制御装置に入力することもできる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、吸引手段を備えた輸送管を接続した吸引ヘッドをワイヤを介して浮体から吊下げて、水底の土砂を含む流体を吸引ヘッドから吸引する壷掘りの浚渫を行なうに際して、吸引した流体の流速を流速測定手段により測定するとともに、吸引ヘッドの接地圧を接地圧測定手段により測定し、浚渫対象の水底の土砂について予め把握した接地圧と浚渫土砂量との関係データおよび限界流速データが入力された制御装置に、この流速測定手段および接地圧測定手段による測定データを入力して、この測定データに基づいて、制御装置がウインチの駆動を制御して吸引ヘッドの上下位置を調整することにより、吸引した土砂を含む流体を、輸送管内で沈降させることなく送ることができる限界流速以上の流速になるので、輸送管の内部を土砂で閉塞させることなく安定した吸引を行なうことができる。また、吸引ヘッドの上下位置を調整することにより、吸引ヘッドの接地圧を適正にして、含泥率を向上させて浚渫土砂量を最大にすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の浚渫システムを例示する全体概要図である。
【図２】図１の吸引ヘッドを拡大して示す正面図である。
【図３】図２の吸引ヘッドの内部を縦断面で例示する説明図である。
【図４】図１の吸引ヘッドの底面図である。
【図５】図３の吸引ヘッドを、ケーシングの上面が土砂に埋没するまで下方移動させた状態を例示する説明図である。
【図６】別の吸引ヘッドを例示する正面図である。
【図７】本発明の浚渫方法の手順を例示するフロー図である。
【図８】吸引ヘッドの接地圧と輸送管内の流速との関係を例示するグラフ図である。
【図９】吸引ヘッドの接地圧と浚渫土砂量との関係を例示するグラフ図である。
【図１０】吸引ヘッドの接地圧と浚渫土砂量との関係を例示する別のグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の浚渫システムおよび浚渫方法並びに吸引ヘッドを図に示した実施形態に基づいて説明する。
【００１６】
図１〜図４に例示するように、本発明の浚渫システム１は、吸引ヘッド２と、吸引ヘッド２に接続する輸送管６と、輸送管６に取付ける吸引手段７と、吸引ヘッド２をワイヤ９を介して吊下げる浮体８と、ウインチ１０とを備えている。このウインチ１０によりワイヤ９の繰出しおよび巻取りを行なう。輸送管６は、一端側が吸引ヘッド２に接続され、他端側を土砂捨て場等に配置するように延設されている。
【００１７】
また、この浚渫システム１は、ワイヤ９の張力を測定する張力計１１と、輸送管６の内部の流速を測定する流速測定手段１４とを備えている。さらに、浮体８の上に制御装置１３および深度計１２を備えている。
【００１８】
この実施形態では、張力計１１および制御装置１３が、吸引ヘッド２の接地圧を測定する接地圧測定手段として機能する。接地圧測定手段としては、その他に例えば、圧力センサを用いることができる。圧力センサを吸引ヘッド２の底面に取付けた場合には、吸引ヘッド２の接地圧が直接的に測定される。
【００１９】
この吸引ヘッド２のケーシング３は、半球状の上ケーシング３ａと下ケーシング３ｂとで構成され、互いを接合することで球状になっている。ケーシング３の外径は、例えば１．５ｍ程度を中心にして１ｍ〜４ｍ程度であるが、この範囲に限定されるものではない。
【００２０】
ケーシング３の底面の平面視の中央部には吸引口４が設けられている。この吸引口４は、多数の貫通孔４ａを有する多孔状になっている。貫通孔４ａの大きさは、例えば直径相当で１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度である。すべての貫通孔４ａは同じ大きさにすることもできるが、異なる大きさの貫通孔４ａを混在させることもできる。貫通孔４ａの数は、適宜決定されるが、例えば５〜１００個程度である。
【００２１】
このケーシング３の外表面には、吸引口４から上方に延びる複数本の溝５ａが形成されている。この複数本の溝５ａは、図４に例示するように吸引ヘッド２（ケーシング３）の平面視（底面視）で、吸引口４を中心にして均等な中心角度で放射状に配置されている。溝５ａを設けることは任意であるが、後述するように、この溝５ａにより円滑な浚渫が可能になる。
【００２２】
溝５ａは、ケーシング３の高さ方向中央付近、または、ケーシング３の最大外径となる位置まで延設することが好ましく、ケーシング３の上面まで延設することもできる。また、溝５ａは、平面視（底面視）で非直線的に延設してもよく、例えば円弧状にした複数の溝５ａを吸引口４を中心にして均等の中心角度で配置することもできる。
【００２３】
溝５ａの本数は、特に限定されないが、例えば３本〜２４本程度であり、吸引口４を中心にして均等な中心角度で配置することが好ましく、溝５ａの深さおよび幅は、例えば１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度である。
【００２４】
吸引手段７としては、サンドポンプやウォータジェットポンプを用いることができる。この実施形態では、吸引手段７を吸引ヘッド２の内部に設置しているが、設置位置はこれに限定されず、吸引ヘッド２の外部、例えば浮体８の上や陸上に設置して輸送管６に取付けるようにしてもよい。
【００２５】
浮体８は、ウインチ１０等を搭載し、吸引ヘッド２をワイヤ９を介して吊下げられる浮力があればよいので、例えば小型ボートやその相当物等を用いることができる。流速測定手段１４は、輸送管６の内部を流れる流体の流速を測定できればよく、例えば電磁流速計、電磁流量計や超音波式流量計等を用いることができる。流量計は、測定した流速に輸送管６の横断面積を乗じて流量を算出するので、流速を把握するために用いることができる。
【００２６】
制御装置１３には、張力計１１によるワイヤ９の張力の測定データ、深度計１２による吸引ヘッド２の深度の測定データ、流速測定手段１４による輸送管６の内部の流速の測定データが入力されるように構成されている。ワイヤ９の張力と吸引ヘッド２の接地圧との関係データも制御装置１３に入力しておく。これにより、張力計１１による張力の測定データを得ることによって吸引ヘッド２の接地圧を把握することができる。ワイヤ９の張力が小さくなるに連れて、吸引ヘッド２の接地圧は増大する傾向になる。
【００２７】
この制御装置１３によって、ウインチ１０の駆動（運転および停止、回転速度、回転方向）が制御される。したがって、吸引ヘッド２の上下方向移動は制御装置１３によって制御され、これによって吸引ヘッド２の水底の土砂Ｇに対する接地圧が調整される。制御装置１３は、浮体８上に限らず、例えば陸上に配置することもできる。
【００２８】
吸引ヘッド２は、図２に例示するような単純な円球状の他に、図６に例示するように、ケーシング３の底面と上面との間の胴部を円筒状にした楕円球状を例示することができる。ケーシング３は、球状に限らず円盤状や方形状などの種々の形状を採用することができるが、その底面の平面視の中央部が下方に突出する形状が好ましい。例えば、ケーシング３を多角錐状等にして、底面の中央部が下方に突出する形状にすることもできるが、なるべく下方に突出する曲面形状がよい。
【００２９】
さらに、図６に例示した吸引ヘッド２は、ケーシング３の外表面に、この外表面に沿うように上下方向中間部から吸引口４の近傍に延びる複数本の水分供給パイプ５ｂを有している。水分供給パイプ５ｂはケーシング３の内部に設置された水分供給ポンプに接続されている。そして、水分供給ポンプから供給された水分Ｗが水分供給パイプ５ｂを通じて吸引口４の周辺のケーシング３の外表面に供給される。このように、水分供給パイプ５ｂと水分供給ポンプで構成される水分供給手段を設けることは任意であるが、後述するように、この水分供給手段により円滑な浚渫が可能になる。
【００３０】
供給される水分Ｗの排出口となる水分供給パイプ５ｂの下端部の位置は、図４に例示した吸引ヘッド２（ケーシング３）の平面視（底面視）で、吸引口４を中心にして均等な中心角度の配置にすることが好ましい。水分供給パイプ５ｂの本数は、特に限定されないが、例えば３本〜２４本程度である。
【００３１】
その他の構成は、図２に例示する吸引ヘッド２と同じである。尚、本発明の吸引ヘッド２では、溝５ａと水分供給手段（水分供給パイプ５ｂ）の両方を設けることもできる。その際には、例えば、溝５ａと水供給パイプ５ｂとをケーシング３の周方向に交互に配置する。
【００３２】
本発明の浚渫方法の手順は以下のとおりである。図７には、この手順のフローの一例を示す。
【００３３】
まず、浚渫対象の水底の土砂Ｇについて予備調査をして、限界流速ＶＭを予め把握しておく。限界流速ＶＭとは、土砂Ｇを含む流体を、輸送管６の内部で沈降させずに送ることができる最小流速である。即ち、吸引された土砂Ｇの流速Ｖが限界流速ＶＭ以上でなければ、輸送管６の内部が土砂Ｇによって閉塞することになる。そこで、予め把握した土砂Ｇの限界流速ＶＭのデータを制御装置１３に入力しておく。
【００３４】
吸引した土砂Ｇを含む流体が輸送管６の内部を流れる際に、流体中の土砂Ｇの割合が増加する（含泥率が高くなる）と、輸送管６の内部の流速Ｖが遅くなり、流体中の土砂Ｇの割合が減少する（含泥率が低くなる）と、輸送管６の内部の流速Ｖが速くなる傾向を示す。そして、吸引ヘッド２の接地圧Ｐと輸送管６の内部の流速Ｖとの関係は、図８に例示するように、接地圧Ｐが増大するに連れて流速Ｖが低下する傾向となり、接地圧Ｐが過大になると吸引ができなくなり流速Ｖがゼロになる。換言すれば、張力計１１により測定したワイヤ９の張力が小さくなるに連れて流速Ｖが低下する傾向になる。
【００３５】
図８では、限界流速ＶＭになる接地圧ＰがＰＭになっているので、流速Ｖを限界流速ＶＭ以上にするために接地圧ＰをＰＭ以下にする。このように、吸引ヘッド２を上下位置を調整して接地圧Ｐ（含泥率）を変化させることによって、輸送管６の内部の流速Ｖを限界流速ＶＭ以上にする。
【００３６】
尚、輸送管６の流量Ｑは、流速Ｖに輸送管６の断面積を乗じたものなので、限界流速ＶＭを限界流量ＱＭに置き換えて、流量Ｑを限界流量ＱＭ以上にすることは、流速Ｖを限界流速ＶＭ以上にすることと同じである。
【００３７】
また、浚渫対象の水底の土砂Ｇについて予備調査をして、吸引ヘッド２の接地圧Ｐと浚渫土砂量Ｓとの関係を予め把握しておく。浚渫土砂量Ｓとは、吸引ヘッド２から吸引されて浚渫される単位時間当たりの土砂量（水分を除いた）である。この予め把握した吸引ヘッド２の接地圧Ｐと浚渫土砂量Ｓとの関係データを、制御装置１３に入力しておく。
【００３８】
接地圧Ｐと浚渫土砂量Ｓとの関係は、図９、図１０に例示するように、特定の接地圧ＰＸで浚渫土砂量Ｓがピーク（最大量ＳＸ）になる傾向がある。即ち、この特定の接地圧ＰＸ（以下、特定接地圧ＰＸという）では、浚渫土砂量Ｓが最大になる。したがって、吸引ヘッド２の接地圧Ｐを、特定接地圧ＰＸになる（近づける）ように調整することによって、含泥率の高い効率的な浚渫を行なうことができる。
【００３９】
次いで、浮体８からワイヤ９を介して吊下げた吸引ヘッド２を、ウインチ１０を駆動させてワイヤ９を繰出して下方移動させ、吸引ヘッド２を吊った状態（ワイヤ９に張力が生じている状態）で水底の土砂表面に接地させる。この状態で、吸引手段７による吸引力によって、吸引口４（多数の貫通孔４ａ）から土砂Ｇを含む流体を吸引する。
【００４０】
この際に、流速測定手段１４による土砂Ｇを含む流体の流速Ｖの測定データに基づいて、ウインチ１０の駆動を制御して吸引ヘッド２を上下位置を調整して流速Ｖを限界流速ＶＭ以上にする。これにより、輸送管６の内部を土砂Ｇで閉塞させることなく安定した吸引を行なうことができる。
【００４１】
さらに、張力計１１による張力の測定データに基づいて、ウインチ１０の駆動を制御して吸引ヘッド２を上下位置を調整して、浚渫土砂量Ｓが最大量ＳＸになる（近づく）ようにする。具体的には、得られる浚渫土砂量Ｓが設定した範囲内になるように浚渫を行なう。
【００４２】
例えば、図９に示すように、張力計１１によるワイヤ９の張力の測定データに基づいて算出される吸引ヘッド２の接地圧Ｐが、予め把握した浚渫土砂量Ｓが最大量ＳＸとなる接地圧ＰＸの０．９倍〜１．１倍の範囲になるように、吸引ヘッド２の上下位置を調整する。図９では、特定接地圧ＰＸの０．９倍の接地圧０．９ＰＸでは浚渫土砂量がＳ１、特定接地圧ＰＸの１．１倍の接地圧１．１ＰＸでは浚渫土砂量ＳがＳ２になるので、特定接地圧ＰＸの０．９倍〜１．１倍の範囲に接地圧Ｐを調整することで、得られる浚渫土砂量Ｓは、Ｓ２以上ＳＸ以下となる。
【００４３】
或いは、図１０に例示するように、張力計１１によるワイヤ９の張力の測定データに基づいて算出される吸引ヘッド２の接地圧Ｐが、予め把握した浚渫土砂量Ｓが最大量ＳＸの８０％以上が得られる接地圧Ｐになるように、吸引ヘッド２の上下位置を調整する。図１０では、浚渫土砂量Ｓの最大量ＳＸの８０％を得ることができる接地圧Ｐは、特定接地圧ＰＸを挟んだＰ１およびＰ２になるので、接地圧ＰをＰ１以上Ｐ２以下に調整することで、得られる浚渫土砂量Ｓは、最大量ＳＸの８０％以上１００％以下となる。
【００４４】
浚渫する土砂Ｇの性状によって、接地圧Ｐと浚渫土砂量Ｓとの関係を示す曲線の形状（ピークの形状）が異なるので、土砂Ｇの性状に応じて、得ようとする浚渫土砂量Ｓの所定範囲を設定する。
【００４５】
水底の土砂Ｇを吸引することにより、吸引口４に対向する水底の土砂表面の位置は下方移動するが、流速測定手段１４による流速Ｖの測定データおよび張力計１１による張力の測定データに基づいて、流速Ｖが限界流速ＶＭ以上で、かつ、浚渫土砂量Ｓが最大（所定範囲）になるように逐次、吸引ヘッド２の上下方向移動を制御する。
【００４６】
このように流体の流速Ｖが限界流速ＶＭ以上で、かつ、張力計１１による測定データに基づいて算出される吸引ヘッド２の接地圧Ｐが、特定接地圧ＰＸに近づくようにすることで、輸送管６の内部を浚渫する土砂Ｇで閉塞させない範囲で含泥率を向上させて、浚渫土砂量Ｓを最大にすることが可能になる。
【００４７】
上下移動させる吸引ヘッド２の深度は、深度計１２により確認することができる。吸引が行なえなくなった時点、或いは、深度計１２により測定された深度が、設定した深度に到達した時点で、その位置での浚渫を終了する。
【００４８】
この実施形態では、ケーシング３の底面の中央部を下方に突出する形状にするとともに、この底面の中央部に多数の貫通孔４ａを有する吸引口４を設けているので、水底の土砂表面が起伏のある形状の場合であっても、その水底の土砂表面に対応するようにケーシング３が傾き、吸引口４を水底の土砂表面に追従させて隣接させることができる。そのため、無駄な水分を吸引することなく、高い含泥率を確保することができる。
【００４９】
吸引口４を多孔状にしているので、仮に、ある貫通孔４ａに土砂Ｇが詰まっても他の貫通孔４ａを通じて土砂Ｇの吸引が行なわれる。この他の貫通孔４ａを通じての吸引による流動等によって、詰まっていた貫通孔４ａの詰まりが解消され易くなるので、吸引口４の閉塞を防止することができる。
【００５０】
水底の土砂Ｇを吸引口４から吸引する際には、適度な水分が必要であり、吸引口４の全範囲が土砂Ｇによって同時に塞がれた場合には吸引が困難になる。このような場合であっても、図２に例示した吸引ヘッド２は、ケーシング３の外表面に溝５ａを有しているので、この溝５ａを通じて吸引口４の近傍に水分が供給される。そのため、安定した吸引を確保することができる。
【００５１】
また、図６に例示した吸引ヘッド２は、水分供給手段を有しているので、水分供給パイプ５ｂを通じて吸引口４の近傍に、積極的に水分Ｗを供給することができる。そのため、安定した吸引を確保することができる。
【００５２】
図５に例示するように、吸引ヘッド２をケーシング３の上面が土砂Ｇに埋没するまで下方移動させて壷掘りの浚渫を行なう場合には、吸引ヘッド２の上面は、崩れてきた土砂Ｇによって覆われる。このような場合に、ウインチ１０でワイヤ９を巻き取って吸引ヘッド２を上方移動させようとすると、ケーシング３の上面を覆う土砂Ｇが大きな抵抗になる。ところが、この吸引ヘッド２は、ケーシング３の上面の中央部が上方に突出する形状になっているので、吸引ヘッド２の上方移動に伴なって、上面を覆っていた土砂Ｇがケーシング３の表面に沿って移動して振り払われる。そのため、大きな抵抗が生じることなく、吸引ヘッド２を上方移動させることが可能になる。
【００５３】
１つの位置で壷掘りの浚渫を行なった後は、浮体８（吸引ヘッド２）を水平移動させて別の位置で同様に壷掘りの浚渫を行なう。このように、目標の所定量の土砂Ｇを浚渫するまで同じ作業を繰り返し行なう。
【００５４】
本発明の浚渫システムは、壷掘りの浚渫を行なう既述したような構成なので、吸引ヘッド２を水平移動させるための大掛かりな機構、装置が不要となり小型化が可能になる。そのため、浚渫システムを構成する機材を、例えばヘリコプターで搬送することができ、ダム湖などの現場に適用することが容易になる。
【符号の説明】
【００５５】
１ 浚渫システム
２ 吸引ヘッド
３ ケーシング
３ａ 上ケーシング
３ｂ 下ケーシング
４ 吸引口
４ａ 貫通孔
５ａ 溝
５ｂ 水分供給パイプ
６ 輸送管
７ 吸引手段
８ 浮体
９ ワイヤ
１０ ウインチ
１１ 張力計
１２ 深度計
１３ 制御装置
１４ 流速測定手段
Ｇ 土砂
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸引ヘッドと、この吸引ヘッドに接続する輸送管と、この輸送管に取付ける吸引手段と、前記吸引ヘッドをワイヤを介して吊下げる浮体と、このワイヤの繰出しおよび巻取りを行なうウインチと、前記輸送管の内部の流速を測定する流速測定手段と、前記吸引ヘッドの接地圧を測定する接地圧測定手段と、前記流速測定手段および前記接地圧測定手段による測定データが入力されるとともに、浚渫対象の水底の土砂について予め把握した前記接地圧と浚渫土砂量との関係データおよび限界流速データが入力される制御装置とを備え、前記制御装置が前記測定データに基づいて、前記ウインチの駆動を制御して前記吸引ヘッドの上下位置を調整することにより、前記輸送管内の流速を限界流速以上にするとともに浚渫土砂量の調整を行なう構成にした浚渫システム。
【請求項２】
前記接地圧測定手段による測定データに基づいて算出される接地圧が、予め把握した前記浚渫土砂量が最大量となる接地圧の０．９倍〜１．１倍の範囲になるように前記吸引ヘッドの上下位置を調整する請求項１に記載の浚渫システム。
【請求項３】
前記接地圧測定手段による測定データに基づいて算出される接地圧が、予め把握した前記浚渫土砂量の最大量の８０％以上が得られる接地圧になるように前記吸引ヘッドの上下位置を調整する請求項１に記載の浚渫システム。
【請求項４】
前記接地圧測定手段を、前記ワイヤの張力を測定する張力計と前記制御装置とで構成する請求項１〜３のいずれかに記載の浚渫システム。
【請求項５】
吸引ヘッドに、吸引手段を備えた輸送管を接続し、この吸引ヘッドを、ウインチによって繰出しおよび巻取りが行なわれるワイヤを介して浮体から吊下げて、水底の土砂を含む流体を前記吸引ヘッドによって吸引し、吸引した流体の流速を流速測定手段により測定するとともに、前記吸引ヘッドの接地圧を接地圧測定手段により測定し、浚渫対象の水底の土砂について予め把握した前記接地圧と浚渫土砂量との関係データおよび限界流速データが入力された制御装置に、この流速測定手段および接地圧測定手段による測定データを入力して、この測定データに基づいて、前記制御装置が前記ウインチの駆動を制御して前記吸引ヘッドの上下位置を調整することにより、前記輸送管内の流速を限界流速以上にするとともに浚渫土砂量を調整して浚渫を行なう浚渫方法。
【請求項６】
前記接地圧測定手段による測定データに基づいて算出される接地圧が、予め把握した前記浚渫土砂量が最大量となる接地圧の０．９倍〜１．１倍の範囲になるように前記吸引ヘッドの上下位置を調整する請求項５に記載の浚渫方法。
【請求項７】
前記接地圧測定手段による測定データに基づいて算出される接地圧が、予め把握した前記浚渫土砂量の最大量の８０％以上が得られる接地圧になるように前記吸引ヘッドの上下位置を調整する請求項５に記載の浚渫方法。
【請求項８】
前記接地圧測定手段として、前記ワイヤの張力を測定する張力計と前記制御装置とを用いて、この張力計による測定データを前記制御装置に入力する請求項５〜７のいずれかに記載の浚渫方法。
【請求項１】
吸引ヘッドと、この吸引ヘッドに接続する輸送管と、この輸送管に取付ける吸引手段と、前記吸引ヘッドをワイヤを介して吊下げる浮体と、このワイヤの繰出しおよび巻取りを行なうウインチと、前記輸送管の内部の流速を測定する流速測定手段と、前記吸引ヘッドの接地圧を測定する接地圧測定手段と、前記流速測定手段および前記接地圧測定手段による測定データが入力されるとともに、浚渫対象の水底の土砂について予め把握した前記接地圧と浚渫土砂量との関係データおよび限界流速データが入力される制御装置とを備え、前記制御装置が前記測定データに基づいて、前記ウインチの駆動を制御して前記吸引ヘッドの上下位置を調整することにより、前記輸送管内の流速を限界流速以上にするとともに浚渫土砂量の調整を行なう構成にした浚渫システム。
【請求項２】
前記接地圧測定手段による測定データに基づいて算出される接地圧が、予め把握した前記浚渫土砂量が最大量となる接地圧の０．９倍〜１．１倍の範囲になるように前記吸引ヘッドの上下位置を調整する請求項１に記載の浚渫システム。
【請求項３】
前記接地圧測定手段による測定データに基づいて算出される接地圧が、予め把握した前記浚渫土砂量の最大量の８０％以上が得られる接地圧になるように前記吸引ヘッドの上下位置を調整する請求項１に記載の浚渫システム。
【請求項４】
前記接地圧測定手段を、前記ワイヤの張力を測定する張力計と前記制御装置とで構成する請求項１〜３のいずれかに記載の浚渫システム。
【請求項５】
吸引ヘッドに、吸引手段を備えた輸送管を接続し、この吸引ヘッドを、ウインチによって繰出しおよび巻取りが行なわれるワイヤを介して浮体から吊下げて、水底の土砂を含む流体を前記吸引ヘッドによって吸引し、吸引した流体の流速を流速測定手段により測定するとともに、前記吸引ヘッドの接地圧を接地圧測定手段により測定し、浚渫対象の水底の土砂について予め把握した前記接地圧と浚渫土砂量との関係データおよび限界流速データが入力された制御装置に、この流速測定手段および接地圧測定手段による測定データを入力して、この測定データに基づいて、前記制御装置が前記ウインチの駆動を制御して前記吸引ヘッドの上下位置を調整することにより、前記輸送管内の流速を限界流速以上にするとともに浚渫土砂量を調整して浚渫を行なう浚渫方法。
【請求項６】
前記接地圧測定手段による測定データに基づいて算出される接地圧が、予め把握した前記浚渫土砂量が最大量となる接地圧の０．９倍〜１．１倍の範囲になるように前記吸引ヘッドの上下位置を調整する請求項５に記載の浚渫方法。
【請求項７】
前記接地圧測定手段による測定データに基づいて算出される接地圧が、予め把握した前記浚渫土砂量の最大量の８０％以上が得られる接地圧になるように前記吸引ヘッドの上下位置を調整する請求項５に記載の浚渫方法。
【請求項８】
前記接地圧測定手段として、前記ワイヤの張力を測定する張力計と前記制御装置とを用いて、この張力計による測定データを前記制御装置に入力する請求項５〜７のいずれかに記載の浚渫方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２０３１４６（Ｐ２０１０−２０３１４６Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４９６８９（Ｐ２００９−４９６８９）
【出願日】平成２１年３月３日（２００９．３．３）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【出願人】（０００２１９４０６）東亜建設工業株式会社 (177)
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３日（２００９．３．３）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【出願人】（０００２１９４０６）東亜建設工業株式会社 (177)
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