泥水輸送計画の計算
泥水輸送設備計画
1.
計画条件
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
10)
11)
12)
呼び径：
掘進機外径：
推進延長：
立坑の深さ
立坑から調整槽までの距離：
立坑から処理機までの距離：
処理吐出高さ(+GL)：
掘進速度：
切羽水圧：
送泥管(内径)：
排泥管(内径)：
送泥流体仕様
a. 固形物真比重：
b. 送泥水比重：
c. 母液比重：
13) 地山の仕様
a. 粒度構成
礫：
砂：
シルト、粘土：
b. 含水比：
c. 土粒子の真比重：
14) 重力加速度：
15) 電動機の電源：
Bs
L
H'
l1
l2
h
S
Pw
d1
d2
1650
1.980
100.000
7.500
20.000
20.000
5.000
60.000
120.000
0.1552
0.1552
ρs
ρ1
ρ0
2.617
1.150
1.000
S1
S2
S3
w
Gs
g
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
(mm/min)
(kN/m2)
(m)
(m)
0.00 (%)
1.54 (%)
98.46 (%)
59.40 (%)
2.617
9.8 (m/sec2)
200V - 50Hz
1
2.
送排泥流量の検討
(1)
地山の取込量
①
掘削断面積：A (m2)
A =
=
②
π
×Bs2
4
π
×1.9802 = 3.079 (m2)
4
地山の含泥率：K (vol%)
1
ρw
×(1 )} - 1
1 + w／100
Gs
K =
=
×100
Gs
- 1
ρw
1
1.000
1／{1 ×(1 )} - 1
1 + 59.40／100
2.617
=
×100 = 39.15 (vol%)
2.617
- 1
1.000
1／{1 -
1
1 + e
③
掘削土量（真体積）：q (m3/min)
S
1000
60.000
= 3.079×
1000
q = A×
④
= 0.185 (m3/min)
掘削土量中の乾砂量：G (m3/min)
K
100
39.15
= 0.185×
100
G = q×
(2)
= 0.072 (m3/min)
送排泥流量の決定
①
排泥管内断面積：a2 (m2)
a2 =
=
②
π
×d22
4
π
×0.15522 = 0.0189 (m2)
4
管内限界沈殿流速：VL (m/sec)
掘削土砂の流体輸送には、輸送土粒子が管内で沈殿しないように一定の管内流速を
確保する必要がある。
この管内流速を管内限界沈殿流速として「Durand の公式」で表わす。
VL = FL×
= 1.345×
Gs - ρ0
ρ0
2×g×d2
（Durand の公式）
2.617 - 1.000
= 2.983 (m/sec)
1.000
2×9.8×0.1552×
ここに、FL : 粒径と濃度から決まる定数
(砂質土の場合 FL=1.33～1.36)
③
排泥流量：Q2 (m3/min)
Q2 = a2×VL×60
= 0.0189×2.983×60 = 3.383 (m3/min)
2
1.345
④
送泥流量：Q1 (m3/min)
Q1 = Q2 - q
= 3.383 - 0.185 = 3.198 (m3/min)
(3)
送泥濃度、排泥濃度の検討
①
送泥濃度：C1 (vol%)
C1 =
=
②
排泥濃度：C2 (vol%)
C2 =
=
③
ρ1 - ρ0
×100
ρs - ρ0
1.150 - 1.000
×100 = 9.28 (vol%)
2.617 - 1.000
C1×Q1 + 100×G
Q2
9.28×3.198 + 100×0.072
3.383
= 10.90 (vol%)
排泥比重：ρ2
C2×(Gs - ρ0)
100
10.90×(2.617 - 1.000)
= 1.000 +
100
ρ2 = ρ0 +
3.
= 1.176
管径と管内流速の検討
(1)
送泥管
①
送泥管内断面積：a1 (m2)
a1 =
=
②
π
×d12
4
π
×0.15522 = 0.0189 (m2)
4
管内流速：V1 (m/sec)
Q1
a1×60
3.198
=
0.0189×60
V1 =
(2)
= 2.820 (m/sec)
排泥管
①
排泥管の管内流速：V2 (m/sec)
V2 = VL = 2.983 (m/sec)
3
4.
ポンプの特性検討
(1)
送泥ポンプの特性検討
①
送泥流量：Q1 (m3/min)（掘削時）
Q1 = 3.198 (m3/min)
②
送泥管１ｍ当りの抵抗損失：hf1 (m 液柱/m) (ヘーゼン・ウイリアムス式)
98.9×V12
×ρ1
C ×d1 ×V10.15×d1×2×9.8
2
98.9×2.820
=
×1.150 = 0.049 (m 液柱/m)
120.0001.85×0.15521/6×2.8200.15×0.1552×2×9.8
hf1 =
③
1.85
1/6
送泥側ポンプ総揚程：TH1 (m 液柱)
10-1×Pw
ρ1
TH1 = (L + H' + l1 + l0)×hf1 - H' +
= (100.000 + 7.500 + 20.000 + 20.000)×0.049 - 7.500 +
ここに、 TH1
L
H'
l0
l1
hf1
V1
d1
Pw
ρ1
(2)
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
送泥側の総揚程
推進延長
立坑の深さ
バルブおよびエルボの相当直管長さ
立坑から調整槽までの距離
送泥管摩擦抵抗値
送泥管内流速
送泥管(内径)
切羽水圧
送泥水比重
送泥ポンプの選定
電動機
送泥管径 実揚程 ポンプ
(mm)
(m)
型式 (kW) (Hz)
150.000
回転数(rpm) 極数 駆動 台数
P
方式 (台)
50Hz 60Hz
15
20
定速
定速
11 50/60
15 50/60
1430
1430
1710
1710
4 直結
4 直結
1
1
25
定速
22 50/60
1430
1710
4 直結
1
20 可変速
22 50/60
1350
1480
4 直結
1
25 可変速
30 50/60
1350
1480
4 直結
1
TH1 = 10.162 (m) より 15.0 (m) を採用する。
4
10-1×120.000
1.150
= 10.162 (m)
100.000 (m)
7.500 (m)
20.000 (m)
20.000 (m)
0.049 (m 液柱/m)
2.820 (m/sec)
0.1552 (m)
120.000 (kN/m2)
1.150
(3)
排泥ポンプの特性検討
①
排泥管１ｍ当りの抵抗損失：hf2 (m 液柱/m) (ヘーゼン・ウイリアムス式)
98.9×V22
×ρ2
C ×d2 ×V20.15×d2×2×9.8
2
98.9×2.983
=
×1.176 = 0.056 (m 液柱/m)
120.0001.85×0.15521/6×2.9830.15×0.1552×2×9.8
hf2 =
②
1.85
1/6
排泥側ポンプ総揚程：TH2 (m 液柱)
TH2 = (L + H' + l2 + h + l0)×hf2 + H' + h -
10-1×Pw
ρ2
= (100.000 + 7.500 + 20.000 + 5.000 + 20.000)×0.056 + 7.500 + 5.000 = 10.836 (m)
ここに、 TH2
L
H'
l0
l2
h
hf2
V2
d2
Pw
ρ2
(4)
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
排泥側の総揚程
推進延長
立坑の深さ
バルブおよびエルボの相当直管長さ
立坑から処理設備までの距離
処理吐出高さ(+GL)
排泥管摩擦抵抗値
排泥管内流速
排泥管(内径)
切羽水圧
排泥水比重
100.000 (m)
7.500 (m)
20.000 (m)
20.000 (m)
5.000 (m)
0.056 (m 液柱/m)
2.983 (m/sec)
0.1552 (m)
120.000 (kN/m2)
1.176
排泥ポンプの選定
電動機
排泥管径 実揚程 ポンプ
(mm)
(m)
型式 (kW) (Hz)
150.000
回転数(rpm) 極数 駆動 台数
P
方式 (台)
50Hz 60Hz
15
20
定速
定速
11 50/60
15 50/60
1430
1430
1710
1710
4 直結
4 直結
1
1
25
定速
22 50/60
1430
1710
4 直結
1
20 可変速
22 50/60
1350
1480
4 直結
1
25 可変速
30 50/60
1350
1480
4 直結
1
TH2 = 10.836 (m) より 20.0 (m) を採用する。
(5)
キャビテーションの検討
①
吸込管内損失
Hsf = -1.3×RNPSH +
= -1.3×2.941 +
Hb - Hv
P1
V22
+
ρ2
ρ2×10.0
2×g
10.300 - 0.240
20.000
+
1.176
1.176×10.0
= 5.978 (m 液柱)
②
吸込可能距離
Hsf
hf2
5.978
=
0.056
= 106.750 (m)
Ls =
③
推進延長
L = 100.000
5
-
2.9832
2×9.8
10-1×120.000
1.176
L ≦ Ls により、泥水還流可能である。
ここに、Hsf :
:
Q2 :
N :
Hb :
Hv :
P1 :
ρ2 :
V2 :
hf2 :
g :
(6)
吸込管内損失 (m 液柱)
要求 NPSH = 8.1×Q22/3×N4/3×10-5 = 2.941 (m)
排泥流量
3.383 (m3/min)
排泥ポンプ回転数
1430 (rpm)
大気圧
10.300 (m 水柱)
液の飽和水蒸気圧 (20℃）
0.240 (m 水柱)
最小切羽水圧制御範囲
20.000 (kN/m2)
排泥水比重
1.176 (kN/m2)
排泥管内流速
2.983 (m/sec)
排泥管摩擦抵抗値
0.056 (m 液柱/m)
重力加速度
9.8 (m/sec2)
ポンプ仕様の決定
以上の検討より、次表にポンプ仕様を示す。
ポンプ仕様
項目
単位
排泥ポンプ
立坑内
送泥ポンプ
中継ポンプ
ポンプ形式
SPD2-150C
濃
度
vol%
10.90
液 比 重
1.176
揚
量
m3/min
3.383
揚
程
m
10.836
ポンプ実揚程
m
20.000
台
数
台
1
電 動 機
定速
電
源
200-50
回 転 数
rpm
1430
出
力
kW
15.0
極
数
P
4
駆 動 方 式
直結
-
-
SPD2-150C
9.28
1.150
3.198
10.162
15.000
1
定速
-
1430
11.0
4
直結
6
物質収支計算
物質収支計算
物質収支計算
1.
計画条件
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
10)
11)
12)
13)
14)
15)
呼び径：
掘進機外径：
推進延長：
推進管長：
掘進速度：
送泥流量：
送泥水比重：
土粒子の真比重：
地山の含水比：
地山の粒度構成
礫：
砂：
シルト、粘土：
比重濃度：
含水比（脱水ケーキ）：
日進量：
１日当り作業時間：
１日当り施工本数：
Bs
L
Lp
S
Q1
ρ1
Gs
w
400
0.541
60.000
2.430
60
1.259
1.150
2.592
37.50
S1
S2
S3
C9
X
Ld
t
n
0.00
3.00
97.00
50.00
70.00
10.20
8
4.20
(m)
(m)
(m/本)
(mm/min)
(m3/min)
(%)
(%)
(%)
(%)
(Wt%)
(%)
(m/日)
(時間)
(本/日)
[送排泥流量の計算]
掘削断面積
：
掘削土量(真体積)：
排泥管管径
排泥管内断面積
重力加速度
π
π
× Bs2 =
× 0.5412
4
4
A =
q = A ×
0.230 (m2)
=
0.014 (m3/min)
S
60
= 0.230 ×
1000
1000
：
d2
：
π
π
a2 =
× d22 =
× 0.10532
4
4
：
=
=
0.1053 (m)
=
0.0087 (m2)
g
=
管内限界沈殿流速：
VL = FL ×
= 1.345 ×
ここに、ρ0 ：
清水比重 = 1.00
排泥流量
：
送泥流量
：
9.8 (m/s2)
Gs - ρ0
(Durandの公式)
ρ0
2gd2
2 × 9.8 × 0.1053 ×
2.592 - 1.00
1.00
=
2.438 (m/sec)
Q2 = a2 × VL × 60 = 0.0087 × 2.438 × 60
=
1.273 (m3/min)
=
1.259 (m3/min)
Q1 = Q2 - q = 1.273 - 0.014
[掘進開始前]
推進するための必要貯留泥水量は 10 分間に流れる泥水量の 1.5 倍とする。
貯留泥水容積：
貯留泥水重量：
V0 = 10 × 送泥流量(Q1) × 1.5 = 10 × 1.259 × 1.5
=
W0 = V0 × 送泥水比重(ρ1) = 18.89 × 1.150
1
18.89 (m3)
貯留泥水重量濃度：
ここに、ρ0 ：
清水比重 = 1.00
土粒子重量
：
Wa0 = W0 ×
：
(100 - C0)
(100 - 21.24)
Ww0 = W0 ×
= 21.72 ×
100
100
水分重量
重
土粒子容積
量：
水分容積
：
容
：
2.
積：
21.72 (t)
=
21.24 (Wt%)
=
4.61 (t)
=
17.11 (t)
=
21.72 (t)
C0
21.24
= 21.72 ×
100
100
W0 = Wa0 + Ww0 = 4.61 + 17.11
Wa0
4.61
Va0 =
=
2.592
Gs
Vw0 =
=
1.78 (m3)
=
17.11 (m3)
=
18.89 (m3)
=
50.99 (m3/本)
=
40.50 (min/本)
=
58.64 (t/本)
=
21.24 (Wt%)
=
12.46 (t/本)
=
46.18 (t/本)
=
58.64 (t/本)
Ww0 17.11
=
ρ0 1.000
V0 = Va0 + Vw0 = 1.78 + 17.11
送泥水
送泥流量
：
V1 = Q1 × T = 1.259 × 40.50
Lp
2.430
× 1000 =
× 1000
S
60
掘進時間
：
T =
送泥重量
：
W1 = V1 × ρ1 = 50.99 × 1.150
送泥重量濃度
：
Gs × (ρ1 - ρ0)
C1 =
× 100
ρ1 × (Gs - ρ0)
2.592 × (1.150 - 1.000)
=
× 100
1.150 × (2.592 - 1.000)
ここに、ρ0 ：
清水比重 = 1.00
土粒子重量
：
Wa1 = W1 ×
：
(100 - C1)
(100 - 21.24)
Ww1 = W1 ×
= 58.64 ×
100
100
水分重量
重
量：
土粒子容積
水分容積
容
3.
=
Gs × (ρ1 - ρ0)
C0 =
× 100
ρ1 × (Gs - ρ0)
2.592 × (1.150 - 1.000)
=
× 100
1.150 × (2.592 - 1.000)
C1
21.24
= 58.64 ×
100
100
W1 = Wa1 + Ww1 = 12.46 + 46.18
：
Wa1
12.46
Va1 =
=
2.592
Gs
：
Ww1 46.18
Vw1 =
=
ρ0 1.000
積：
=
4.81 (m3/本)
=
46.18 (m3/本)
=
50.99 (m3/本)
V1 = Va1 + Vw1 = 4.81 + 46.18
掘削地山
2
掘削容量
：
π
π
× Bs2 × Lp =
× 0.5412 × 2.43
4
4
V2 =
=
w + 100
37.50 + 100
=
w + 100 ／ Gs
37.50 + 100 ／ 2.592
見掛比重
：
γt =
掘削重量
：
W2 = V2 × γt = 0.56 × 1.807
=
土粒子重量：
水分重量
重
：
量：
土粒子容積：
水分容積
容
：
積：
0.56 (m3/本)
1.807
=
1.01 (t/本)
=
0.73 (t/本)
=
0.28 (t/本)
=
1.01 (t/本)
=
0.28 (m3/本)
=
0.28 (m3/本)
=
0.56 (m3/本)
=
0.00 (t/本)
=
0.02 (t/本)
=
0.71 (t/本)
=
0.28 (t/本)
100
100
Wa2 = W2 ×
= 1.01 ×
(100 + w)
(100 + 37.50)
w
37.50
Ww2 = W2 ×
= 1.01 ×
(100 + w)
(100 + 37.50)
W2 = Wa2 + Ww2 = 0.73 + 0.28
Wa2
0.73
Va2 =
=
2.592
Gs
Vw2 =
Ww2
0.28
=
ρ0 1.000
V2 = Va2 + Vw2 = 0.28 + 0.28
《地山粒度構成》
礫
砂
重
量：
S
3.00
Ws2 = Wa2 × 2 = 0.73 ×
100
100
重
Wr2 = Wa2 ×
シルト、粘土重量：
水分重量
：
重
礫
砂
量：
容
積：
容
積：
シルト、粘土容積：
水分容積
容
4.
S1
0.00
= 0.73 ×
100
100
量：
：
積：
S
97.00
Wc2 = Wa2 × 3 = 0.73 ×
100
100
Ww2 = 0.28
W2 = Wr2 + Ws2 + Wc2 + Ww2 = 0.00 + 0.02 + 0.71 + 0.28
=
Wr2
0.00
Vr2 =
=
Gs
2.592
=
Ws2
0.02
Vs2 =
=
2.592
Gs
=
Wc2
0.71
Vc2 =
=
Gs
2.592
=
Ww2
0.28
Vw2 =
=
ρ0 1.000
=
V2 = Vr2 + Vs2 + Vc2 + Vw2 = 0.00 + 0.01 + 0.27 + 0.28
=
1.01 (t/本)
0.00 (m3/本)
0.01 (m3/本)
0.27 (m3/本)
0.28 (m3/本)
0.56 (m3/本)
排泥水
砂・礫重量：
Wb3 = Wr2 + Ws2 = 0.00 + 0.02
=
3
0.02 (t/本)
シルト、粘土重量：
Wc3 = Wa1 + Wc2 = 12.46 + 0.71
=
砂・礫容積：
シルト、粘土容積：
Wa3 = Wb3 + Wc3 = 0.02 + 13.17
水分重量
Ww3 = Ww1 + Ww2 = 46.18 + 0.28
重
量：
土粒子容積：
水分容積
容
：
液
5.
5.08 (m3/本)
=
13.19 (t/本)
=
46.46 (t/本)
=
59.65 (t/本)
=
5.09 (m3/本)
=
46.46 (m3/本)
=
51.55 (m3/本)
=
1.157
=
22.11 (Wt%)
Vw3 = Vw1 + Vw2 = 46.18 + 0.28
重：
W
59.65
ρ3 = 3 =
V3 51.55
：
=
Va3 = Vb3 + Vc3 = 0.01 + 5.08
V3 = Va3 + Vw3 = 5.09 + 46.46
重量濃度
0.01 (m3/本)
W3 = Wa3 + Ww3 = 13.19 + 46.46
積：
比
=
Vc3 = Va1 + Vc2 = 4.81 + 0.27
土粒子重量：
：
13.17 (t/本)
Vb3 = Vr2 + Vs2 = 0.00 + 0.01
Wa3
13.19
C3 =
× 100 =
× 100
59.65
W3
一次分離
礫、砂の回収率は 100%とし、シルトおよび粘土の回収量は一次処理される礫については 10(Wt%)、
砂については 40(Wt%)の泥水（排泥水中の礫及び砂を除いた付着泥水）を含むものとする。
礫
重
量：
Wr4 = Wr2 = 0.00
砂
重
量：
Ws4 = Ws2 = 0.02
=
シルト、粘土質量：
Wc4
=
礫
容
積：
Vr4
砂
容
積：
Vs4
シルト、粘土容積：
Vc4
0.00 (t/本)
=
0.02 (t/本)
Wa3 - (Wr4 + Ws4)
= (Wr4 × 0.1 + Ws4 × 0.4) ×
Ww3 + {Wa3 - (Wr4 + Ws4)}
13.19 - (0.00 + 0.02)
(0.00 × 0.1 + 0.02 × 0.4) ×
46.46 + {13.19 - (0.00 + 0.02)}
=
0.00 (t/本)
Wr4
0.00
=
=
2.592
Gs
=
0.00 (m3/本)
Ws4
0.02
=
=
2.592
Gs
=
0.01 (m3/本)
Wc4
0.00
=
=
2.592
Gs
=
0.00 (m3/本)
土粒子重量：
Wa4 = Wr4 + Ws4 + Wc4 = 0.00 + 0.02 + 0.00
水分重量
=
0.02 (t/本)
Ww4 = (Wr4 × 0.1 + Ws4 × 0.4) - Wc4 = (0.00 × 0.1 + 0.02 × 0.4) - 0.00
=
0.01 (t/本)
重
：
量：
土粒子容積：
水分容積
：
W4 = Wa4 + Ww4 = 0.02 + 0.01
=
0.03 (t/本)
=
0.01 (m3/本)
=
0.01 (m3/本)
Va4 = Vr4 + Vs4 + Vc4 = 0.00 + 0.01 + 0.00
Vw4 =
Ww4
0.01
=
ρ0 1.000
4
容
積：
V4 = Va4 + Vw4 = 0.01 + 0.01
=
含
6.
水
比：
ρ4 =
Ww4
0.01
× 100 =
× 100
0.02
Wa4
=
50.00 (%)
=
13.17 (t/本)
=
46.45 (t/本)
=
59.62 (t/本)
サイクロンオーバー泥水
土粒子重量：
Wa5 = Wa3 - Wa4 = 13.19 - 0.02
水分重量
Ww5 = Ww3 - Ww4 = 46.46 - 0.01
：
重
量：
W5 = Wa5 + Ww5 = 13.17 + 46.45
Wa5
13.17
Va5 =
=
2.592
Gs
土粒子容積：
水分容積
：
容
Vw5 =
積：
液
比
=
5.08 (m3/本)
=
46.45 (m3/本)
=
51.53 (m3/本)
=
1.157
=
22.09 (Wt%)
Ww5 46.45
=
1.00
ρ0
V5 = Va5 + Vw5 = 5.08 + 46.45
重：
重量濃度
7.
0.02 (m3/本)
ρ5 =
W5 59.62
=
V5 51.53
Wa5
13.17
C5 =
× 100 =
× 100
59.62
W5
：
調整槽内比重
調整槽容量は、必要貯留泥水量（V0 = 10 分 × 送泥流量 × 1.5）を貯留できる容量とする。
比重調整後の調整槽内の土粒子及び水分の重量は、
土粒子重量
：
水分重量
：
Wac1 = V0 × ρ1 × C1 ／ 100 = 18.89 × 1.15 × 21.24 ／ 100
=
4.61 (t)
Wwc1 = V0 × ρ1 × (100 - C1) ／ 100
= 18.89 × 1.15 × (100 - 21.24) ／ 100
=
17.11 (t)
となる。
ここで、調整槽内比重を上記の比重調整後の調整槽内泥水にオーバー泥水と送泥水の差
[(「サイクロンオーバー泥水」-「送泥水」) ／ α]を加えたものの比重とし、それに
対して比重調整を行うこととする。
α = 送泥流量(V1) ／ 貯留泥水量(V0) = 50.99 ／ 18.89
=
土粒子重量
水分重量
：
重
：
量：
(Wa5 - Wa1)
(13.17 - 12.46)
= 4.61 +
2.699
α
=
(Ww5 - Ww1)
(46.45 - 46.18)
Wwc2 = Wwc1 +
= 17.11 +
2.699
α
=
Wac2 = Wac1 +
：
4.87 (t)
17.21 (t)
Wc = Wac2 + Wwc2 = 4.87 + 17.21
=
土粒子容積
2.699
22.08 (t)
Wac2
4.87
Vac2 =
=
2.592
Gs
=
5
1.88 (m3)
水分容積
：
容
液
積：
比
重
重量濃度
Vwc2 =
Wwc2 17.21
=
1.000
ρ0
=
17.21 (m3)
=
19.09 (m3)
=
1.157
=
22.06 (Wt%)
=
1.443
Vc = Vac2 + Vwc2 = 1.88 + 17.21
Wc
22.08
=
Vc
19.09
：
ρc =
：
Wac2
4.87
Cc =
× 100 =
× 100
22.08
Wc
比重調整を行うに際しては、下記の条件を用いる。
(a)
(b)
(c)
比重調整後の容量は、貯留泥水容量(V0)とする。
比重調整後の比重は、送泥水比重(ρ1)とする。
比重調整泥水は、比重濃度(C9) = 50(Wt%)とする。
したがって、比重調整泥水の比重(ρ9)は、
(2 × Gs)
(2 × 2.592)
ρ9 =
=
(Gs + 1)
(2.592 + 1)
となる
以下に示す各ケースに分類して、比重調整を行うこととする。
ρ1 < ρc
ρ1 = ρc
ρ1 > ρc
V1 < V5
Case1
Case2
Case3
V1 = V5
Case4
Case5
Case6
V1 > V5
Case7
Case8
Case9
ここで、
50.99 (m3/本)
51.53 (m3/本)
1.150
1.157
V1 ：送泥流量
V5 ：オーバー泥水
ρ1 ：送泥水比重
ρc：調整槽内比重
以上、V1 ＜ V5、ρ1 ＜ ρcより Case 1 を採用
Case 1
調整槽内比重(ρc)が送泥水比重(ρ1)より重いため清水による比重調整を行う。
ここで、引き抜き泥水量及び比重調整清水量をzとすると、
(V0 - z) × ρc + z × ρ0 = V0 × ρ1
∴z = (ρ1 - ρc) × V0 ／ (ρ0 - ρc)
= (1.150 - 1.157) × 18.89 ／ (1.000 - 1.157)
= 0.84 (m3)
ここで、
V0：容
積
ρ0：清水比重
ρ1：送泥水比重
ρc：調整槽内比重
引抜泥水
： a' = z =
余剰泥水
： b' = V5 - V1 =
比重調整泥水： c' =
比重調整清水： d' = z =
18.89 (m3)
1.000
1.150
1.157
0.84
0.54
0.00
0.84
比重調整清水z
(ρ0 = 1.0)
V0 - z
6
(m3)
(m3)
(m3)
(m3)
(ρc)
z
→引抜泥水(ρc)
ここで、各水量を１本当りに水量に換算する。
引抜泥水
：
余剰泥水
：
a = a' × α = 0.84 × 2.699
0.54 (m3/本)
=
0.00 (m3/本)
=
2.27 (m3/本)
=
0.57 (t/本)
=
2.05 (t/本)
=
2.62 (t/本)
=
0.22 (m3/本)
=
2.05 (m3/本)
=
2.27 (m3/本)
=
0.13 (t/本)
=
0.49 (t/本)
=
0.62 (t/本)
=
0.05 (m3/本)
=
0.49 (m3/本)
=
0.54 (m3/本)
=
0.00 (t/本)
=
0.00 (t/本)
=
0.00 (t/本)
=
0.00 (m3/本)
d = d' × α = 0.84 × 2.699
引抜泥水
土粒子重量：
Wa7 = Va7 × Gs = 0.22 × 2.592
水分重量
Ww7 = Vw7 = 2.05
：
重
量：
土粒子容積：
水分容積
：
容
積：
W7 = Wa7 + Ww7 = 0.57 + 2.05
Va7 = a × ρc × Cc ／ Gs ／ 100
= 2.27 × 1.157 × 22.06 ／ 2.592 ／ 100
Vw7 = a - Va7 = 2.27 - 0.22
V7 = Va7 + Vw7 = 0.22 + 2.05
余剰泥水
土粒子重量：
Wa8 = Va8 × Gs = 0.05 × 2.592
水分重量
Ww8 = Vw8 = 0.49
：
重
量：
土粒子容積：
水分容積
：
容
10.
=
c = c' × α = 0.00 × 2.699
比重調整清水：
9.
2.27 (m3/本)
b = b' = 0.54
比重調整泥水：
8.
=
積：
W8 = Wa8 + Ww8 = 0.13 + 0.49
Va8 = b × ρc × Cc ／ Gs ／ 100
= 0.54 × 1.157 × 22.06 ／ 2.592 ／ 100
Vw8 = b - Va8 = 0.54 - 0.05
V8 = Va8 + Vw8 = 0.05 + 0.49
比重調整泥水
土粒子重量：
Wa9 = Va9 × Gs = 0.00 × 2.592
水分重量
Ww9 = Vw9 = 0.00
重
：
量：
土粒子容積：
W9 = Wa9 + Ww9 = 0.00 + 0.00
Va9 = c × ρ9 × C9 ／ Gs ／ 100
= 0.00 × 1.443 × 50.00 ／ 2.592 ／ 100
7
水分容積
容
：
11.
12.
積：
=
0.00 (m3/本)
=
0.00 (m3/本)
=
2.27 (t/本)
=
2.27 (m3/本)
=
0.70 (t/本)
=
2.54 (t/本)
=
3.24 (t/本)
=
0.27 (m3/本)
=
2.54 (m3/本)
=
2.81 (m3/本)
V9 = Va9 + Vw9 = 0.00 + 0.00
比重調整清水
重
量：
W10 = V10 = 2.27
容
積：
V10 = d = 2.27
処理泥水
土粒子重量：
Wa11 = Wa7 + Wa8 = 0.57 + 0.13
水分重量
Ww11 = Ww7 + Ww8 = 2.05 + 0.49
：
重
量：
W11 = Wa11 + Ww11 = 0.70 + 2.54
土粒子容積：
Va11 = Va7 + Va8 = 0.22 + 0.05
水分容積
Vw11 = Vw7 + Vw8 = 2.05 + 0.49
：
容
液
積：
比
重：
重量濃度
13.
Vw9 = c - Va9 = 0.00 - 0.00
：
V11 = Va11 + Vw11 = 0.27 + 2.54
ρ11 =
C11
W11
3.24
=
2.81
V11
=
1.153
=
21.60 (Wt%)
Wa11
0.70
=
× 100 =
× 100
3.24
W11
脱水ケーキ
含水比をX = 70.00(%)とし、処理泥水中の粒子は全て脱水ケ－キとして搬出されるものとする。
土粒子重量： Wa12 = Wa11 = 0.70
=
0.70 (t/本)
X
70.00
水分重量 ： Ww12 = Wa11 ×
= 0.70 ×
100
100
=
0.49 (t/本)
重
量：
土粒子容積：
水分容積
容
14.
15.
ろ
：
積：
W12 = Wa12 + Ww12 = 0.70 + 0.49
=
1.19 (t/本)
=
0.27 (m3/本)
=
0.49 (m3/本)
=
0.76 (m3/本)
=
2.05 (t/本)
=
2.05 (m3/本)
Va12 = Va11 = 0.27
Vw12 = Ww12 = 0.49
V12 = Va12 + Vw12 = 0.27 + 0.49
水
重
量：
W13 = Ww11 - Ww12 = 2.54 - 0.49
容
積：
V13 = W13 = 2.05
水過不足
8
16.
重
量：
W14 = W13 - Ww9 - W10 = 2.05 - 0.00 - 2.27
容
積：
V14 = W14 = -0.22
=
-0.22 (t/本)
=
-0.22 (m3/本)
バランスシート
- 送泥水 土粒子
12.46
4.81
ρ1 = 1.150
水
合 計
46.18
58.64
46.18
50.99
土粒子
13.19
5.09
ρ3 = 1.157
水
合 計
46.46
59.65
46.46
51.55
- 一次分離 土粒子
t/本
0.02
0.01
m3/本
含水比 = 50.00%
水
合 計
0.01
0.03
0.01
0.02
t/本
m3/本
- 排泥水 t/本
m3/本
- 引抜泥水 土粒子
t/本
0.57
m3/本
0.22
水
2.05
2.05
合
- 掘削地山 土粒子
t/本
0.73
0.28
m3/本
含水比 = 37.50%
水
合 計
0.28
1.01
0.28
0.56
- オーバー泥水 土粒子
t/本
13.17
5.08
m3/本
ρ5 = 1.157
水
合 計
46.45
59.62
46.45
51.53
- 調整槽内比重 土粒子
t/本
4.87
m3/本
1.88
含水比 = 22.06%
水
合 計
17.21
22.08
17.21
19.09
- 余剰泥水 土粒子
t/本
0.13
m3/本
0.05
計
2.62
2.27
- 処理泥水 土粒子
t/本
0.70
m3/本
0.27
17.
合
計
0.62
0.54
水
-0.22
-0.22
合 計
-0.22
-0.22
水
2.05
2.05
合
ρ11 = 1.153
水
合 計
2.54
3.24
2.54
2.81
- 水過不足 土粒子
t/本
－
－
m3/本
- 脱水ケーキ 土粒子
t/本
0.70
0.27
m3/本
水
0.49
0.49
含水比 = 70.00%
水
合 計
0.49
1.19
0.49
0.76
- ろ水 t/本
m3/本
一次処理機
9
土粒子
－
－
計
2.05
2.05
一次処理機の規格は排泥流量[V3]と一次分離砂礫量（処理乾砂量）[Wa4]とにより決定する。
排泥流量に対し、
S
0.060
V3 ×
= 51.55 ×
Lp
2.430
=
1.27 (m3/min)
一次分離砂礫量に対し、
S × 60
0.060 × 60
Wa4 ×
= 0.02 ×
Lp
2.430
S：掘進速度
Lp：推進管長
=
0.03 (t/hr)
=
0.40 (m3/回)
0.060 (m/min)
2.430 (m)
処理水量(m3/min) 出力(kW) 質量(t) 処理乾砂量(t/h)
2.0
33.0
8.7
30
4.0
69.0
11.6
40
処理水量 = 2.0 (m3/min)，処理乾砂量 = 30 (t/h) とする。
18.
二次処理機
二次処理機の規格は脱水ケーキ量[V12]により決定する。
V12 = 0.76 (m3/本)
最小必要容量は、
Cm × n
60 × 4.20
V12 ×
= 0.76 ×
60 × t
60 × 8
Cm：脱水 1 回当りのサイクルタイム
日進量(m/日)
10.20
n ：1 日当り施工本数 =
=
推進管長(m/本)
2.430
t ：1 日当り作業時間
60 (分/回)
4.20 (本/日)
8 (hr/日)
脱水ケーキ量(m3) ろ室数(室) ろ過面積(m2) 出力(kW) 質量(t)
1.1
60
70
24.0
13.5
1.7
90
100
24.0
17.5
2.2
90
135
25.0
20.0
3.3
90
200
25.0
27.2
二次処理機 1.1 (m3) とする。
脱水回数 =
運転時間 =
注
19.
1日当り脱水容量
V × n
0.76 × 4.20
= 12
=
(回)
機械容量
機械容量
1.1
=
2.90 (回)
=
2.90 (hr)
脱水回数 × Cm
2.90 × 60
=
(hr)
60
60
1.脱水 1 回当りのサイクルタイム(Cm)は 60minを標準とするが、土質条件により
+30minの範囲で増加できる。
2.フィルタプレスの容量を増すか、または台数を増すかは経済比較による。
調
整
槽
調整槽容量は、10 分間に流れる送泥量の 1.5 倍[V0]を満足するものとし、
V0 = 18.89 (m3)
10
量(m3) 出
10
15
20
25
容
力(kW) 質
2.2
3.7
5.5
5.5
量(t)
2.0
2.5
3.2
3.6
容量 = 20 (m3)，出力 = 5.5 (kW) とする。
20.
余剰泥水槽
余剰泥水槽容量は、処理泥水量[V11]を満足するもので、かつ二次処理機 1 回当りの
機械容量に対する処理泥水量を満足するものとする。
(1) 処理泥水量(V11) = 2.81 (m3)
(2) 1 回当り処理泥水量 = 機械容量 ×
量(m3) 出
10
15
20
25
容
力(kW) 質
2.2
3.7
5.5
5.5
V11
2.81
= 1.1 ×
= 4.07 (m3)
0.76
V12
量(t)
2.0
2.5
3.2
3.6
容量 = 10 (m3)，出力 = 2.2 (kW) とする。
21.
スラリ槽
スラリ槽容量は、余剰泥水槽と同様とする。
22.
ろ
水
槽
ろ水槽容量は、二次処理機より発生する水量[V13]を満足するものとし、
V13 = 2.05 (m3)
量(m3) 質
10
15
20
25
容
量(t)
2.3
2.5
3.0
3.3
容量 = 10 (m3)とする。
23.
清
水
槽
清水槽容量は、比重調整用清水投入量[V10]を満足するものとし、
V10 = 2.27 (m3/本)
量(m3) 質
10
15
20
25
容
量(t)
2.3
2.5
3.0
3.3
容量 = 10 (m3)とする。
24.
粘
土
槽
粘土槽容量は、比重調整用泥水投入量[V9]を満足するものとする。
11
V9 = 0.00 (m3/本)
量(m3) 出
3
5
容
力(kW) 質
4.0
8.0
量(t)
1.05
1.45
V9 = 0.00 (m3/本)のため不要。
25.
CMC 槽・PAC 槽
CMC槽容量は、V = 3m3を標準とする。
PAC槽容量は、V = 6m3（ポリエチレン製）を標準とする。
量(m3) 出
3
容
26.
力(kW) 質
2.0
量(t)
0.7
アルカリ中和装置
水過不足計算において[+V14]となった場合に計上し、アルカリ中和装置の規格は
6m3/hrを標準とする。
運転時間 =
V14 × n
-0.22 × 4.20
=
= -0.15 (hr)
6
6
ここで、n：1 日当り施工本数 =
処理量(m3/h) 質
6
日進量(m/日)
10.20
=
= 4.20 (本/日)
推進管長(m/本)
2.430
量(t)
0.55
V14 < 0.00 (m3/本)のため不要。
27.
土砂ホッパー
土砂量は一次分離機で回収された砂礫(V4)及び脱水ケーキ(V12)の合計量である。
最小必要容量は、
土砂量 = (V4 + V12) × n = (0.02 + 0.76) × 4.20
=
3.28 (m3)
0.02 (m3/本)
0.76 (m3/本)
日進量(m/日)
10.20
n ：1 日当り施工本数 =
=
= 4.20 (本/日)
推進管長(m/本) 2.430
V4 ：一次処理発生土量
V12：二次処理発生土量
以上により、一日当りの土砂量で算出するが、搬出条件を考慮し、必要容量を決定する。
容
量(m3) 質
10
20
30
量(t)
5.5
9.0
13.5
容量 = 10 (m3)とする。
28.
補給作泥（材）量の算出
L
60.00
= 0.00 ×
= 0.00 (t)
Lp
2.430
Wa9:土粒子重量
0.00 (t/本)
L:推進延長
60.00 (m)
Lp:推進管長
2.430 (m/本)
1)粘土 = Wa9 ×
12
上記重量は乾砂重量であり、掘削粘土を用いる場合は次により含水比を考慮すること。
・掘削粘土重量 Wn
Wa9
γn × (1 - Gsn / 100)
0.00
=
= 0.00 (t/本)
1.6 × (1 - 40 / 100)
Wn =
・掘削粘土容積 Vn
Wn
0.00
Vn =
=
= 0.00 (m3/本)
γn
1.6
γn :粘土の見掛け比重
1.6
Gsn :粘土の含水比
40 (%)
2)CMC = {V9 + V10} × 1Kg ×
L
Lp
= {0.00 + 2.27} × 1 ×
V 9:比重調整用泥水量
V10:比重調整用清水量
60.00
= 56.05 (kg)
2.430
0.00 (m3/本)
2.27 (m3/本)
L
Lp
60.00
= 0.70 × 20 ×
= 345.68 (kg)
2.430
Wa12:土粒子重量
0.70 (t/本)
L:推進延長
60.00 (m)
3)PAC = Wa12 × 20kg ×
PAC添加量は 20.0kg/tを標準とするが施工条件の他、過去の実績を考慮して増減できる。
L
60.00
= -0.22 ×
= -5.43 (t)
Lp
2.430
V14:水過不足容積
-0.22 (m3/本)
4)水 = V14 ×
注
収支計算においてV14がマイナス（不足）となった場合に計上する。
5)アルカリ中和剤
L
Lp
60.00
= -0.22 × 0.44 ×
= -2.39 (kg)
2.430
V14:水過不足容積
-0.22 (m3/本)
（炭酸ガス） = V14 × 0.44kg ×
注
収支計算においてV14がプラス（余剰）となった場合に計上する。
6)補充作泥（材）量一覧
・粘土
掘削粘土重量
掘削粘土容積
・CMC
・PAC
・水
・アルカリ中和剤
炭酸ガス
注
0.00
0.00
0.00
56.05
345.68
5.43
(t)
(t/本)
(m3/本)
(kg)
(kg)
(t)
---- (kg)
収支計算においてV14がマイナスとなったので、アルカリ中和剤は計上しない。
13
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