JP2002102888A

JP2002102888A - 水域浄化システム

Info

Publication number: JP2002102888A
Application number: JP2000296018A
Authority: JP
Inventors: Shuji Miyaoka; 修二宮岡
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2000-09-28
Publication date: 2002-04-09

Abstract

(57)【要約】【目的】港湾における閉鎖性水域の水質汚濁を防止す
る。【構成】本発明に係る水域浄化システムは、港湾１の内
水域２と該内水域の外側に位置する外水域３との出入り
口４に水流制御体５を設置してなり、該水流制御体は、
内水域２と外水域３との底層連通を確保しつつ表層連通
を遮断できるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として港湾入口
に設置される水域浄化システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】最近では、湾内において人工島建設や埋
立造成といったウォータフロント開発が盛んに行われて
おり、それに伴って水際での良好なアメニティ空間を形
成していこうというニーズも強い。

【０００３】一方、港湾内の内水域は、外水域との水交
換が行われにくいため、どうしても海水が停滞しやす
い。

【０００４】そのため、水中の汚濁物質が沈降して底質
内の有機物含有量が多くなり、海水への栄養塩類の溶出
ひいては内部負荷が高くなるとともに、かかる富栄養化
によって植物プランクトンが大量発生し、その死骸が沈
降してやはり底質内の有機物含有量が増加する原因とな
る。

【０００５】そして、このような内部負荷の増加によっ
て水質汚濁がさらに進行するといった悪循環が繰り返さ
れるとともに、底層付近における有機物分解によって多
量の酸素が消費されるため、水生生物の死滅を招くこと
にもつながる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、港湾にお
ける閉鎖性水域で生じる富栄養化は従来から大きな問題
となっており、かかる問題を解決すべく、底泥の浚渫、
底泥への覆砂といった対策がとられてきたが、前者の場
合には、産業廃棄物である浚渫土をいかに処理するかと
いった二次的問題があらたに発生するとともに、後者の
場合には、覆砂したとしても、内部負荷を長期的かつ十
分に抑制することは困難であるという問題を生じてい
た。

【０００７】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、港湾における閉鎖性水域の水質汚濁を防止可
能な水域浄化システムを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る水域浄化システムは請求項１に記載し
たように、港湾等の内水域と該内水域の外側に位置する
外水域との境界線に沿って前記内水域と前記外水域との
底層連通を確保しつつ表層連通を遮断可能な水流制御体
を設置したものである。

【０００９】また、本発明に係る水域浄化システムは、
前記水流制御体を浮体で構成したものである。

【００１０】また、本発明に係る水域浄化システムは、
前記浮体を中空体で構成するとともに該中空体内への注
水及び排水を行うことができるように構成したものであ
る。

【００１１】また、本発明に係る水域浄化システムは、
前記外水域と前記内水域との間の船舶通行が可能となる
ように前記浮体を鉛直軸線回りに回動自在に構成したも
のである。

【００１２】また、本発明に係る水域浄化システムは、
前記水流制御体を所定の開閉ゲートで構成し、該開閉ゲ
ートを閉鎖したときに前記表層連通が遮断されるようか
つ開放したときに前記表層連通が確保されるように構成
したものである。

【００１３】本発明に係る水域浄化システムにおいて
は、港湾等の内水域と該内水域の外側に位置する外水域
との境界線に沿って前記内水域と前記外水域との底層連
通を確保しつつ表層連通を遮断可能な水流制御体を設置
してあり、満ち潮時において外水域から内水域に水が流
れ込もうとすると、表層では水流制御体による遮断作用
のために表層水は内水域に流入せず、底層では、水流制
御体で何ら遮断されることなく底層水がスムーズに内水
域へと流入する。

【００１４】一方、引き潮時において内水域から外水域
に水が流れ出そうとすると、表層では水流制御体による
遮断作用のために表層水は外水域に流出せず、底層で
は、水流制御体で何ら遮断されることなく底層水がスム
ーズに外水域へと流出する。

【００１５】このように内水域と外水域との間では、底
層でのみ水交換が行われるという、水流圧がいわばアン
バランスな状態となるため、内水域では循環流が発生
し、酸素をたっぷり含んだ表層水が底層に送り込まれる
とともに、底泥の有機物分解によって貧酸素状態になっ
た底層水が表層に浮上し酸素が補給されるというサイク
ルが行われることとなる。

【００１６】また、かかる循環流に加えて、外水域との
底層連通を介した水交換も行われる。すなわち、貧酸素
状態にある内水域の底層水の一部は、汐の干満に応じて
酸素量が比較的多い外水域の底層水に定期的に交換され
る。

【００１７】内水域と外水域とを隔てる境界線はあくま
で人為的あるいは仮想的な線であって、地形的に特段の
特徴を有していることを要件とするものではない。すな
わち、湾内の内水域と湾外の外水域との境界線をどのよ
うに設定するかは地形とは関係なく、任意である。

【００１８】港湾等の内水域は、主として海に面した港
湾を対象とするが、汐の干満が発生する閉鎖性水域であ
ればすべて本発明を適用することができる。例えば、海
につながっている淡水湖なども本発明で言うところの内
水域に包含される。

【００１９】水流制御体は、該水流制御体の設置箇所以
外では内水域と外水域とが十分な程度に離隔されるよう
に設置すればよく、例えば港湾の規模が小さい場合であ
れば、その湾口の対岸同士をつなぐように設置してもよ
いし、港湾の規模が大きい場合であれば、互いに対向す
る湾口の所定位置から一対の護岸をそれぞれ向かい合う
ように構築し、該一対の護岸の先端に挟まれる空間に設
置するようにしてもよい。

【００２０】水流制御体は、内水域と外水域との底層連
通を確保しつつ表層連通を遮断できるようになっている
のであればどのような構成でもよく、防波堤状の堤体を
構築する、架台やアンカーあるいはブイなどを利用しな
がら、シートやパネルを水中に鉛直配置するなどの構成
も考えられる。

【００２１】また、船舶通行の必要がないのであれば、
例えば防波堤状の堤体を湾口に設置するとともに該堤体
の底層近傍に外水域と内水域とを連通させる連通開口を
設ける、底層近傍だけに開口を設けた水門を設ける、底
層付近に開口を設けた橋を設けるなどの構成が考えられ
る。

【００２２】このように水流制御体はさまざまに構成す
ることが可能であるが、該水流制御体を浮体で構成した
場合においては、設置及び撤去をきわめて容易に行うこ
とができる。

【００２３】さらに、かかる浮体を中空体で構成すると
ともに該中空体内への注水及び排水を行うことができる
ように構成した場合には、水流制御体による上述した作
用を確認しながら、その設置深さ、すなわち外水域と内
水域との連通遮断深さを自在に設定することができる。

【００２４】水流制御体を浮体で構成するにあたって
は、該浮体をワイヤーやドルフィンでで係留し、その移
動を拘束することも考えられるが、前記外水域と前記内
水域との間の船舶通行が可能となるように前記浮体を鉛
直軸線回りに回動自在に構成したならば、浮体を回動さ
せて待避させることにより、遮断状態になっている表層
連通が解除され、内水域と外水域との間で船舶が自由に
行き来できるようになる。

【００２５】一方、水流制御体を浮体で構成せずとも、
これを所定の開閉ゲートで構成し、該開閉ゲートを閉鎖
したときに前記表層連通が遮断されるようかつ開放した
ときに前記表層連通が確保されるように構成したなら
ば、船舶が通過するときだけ開閉ゲートを開くように
し、常時は、開閉ゲートを閉じておくことによって、上
述した水流制御体の作用による内水域の浄化を継続して
行うことができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る水域浄化シス
テムの実施の形態について、添付図面を参照して説明す
る。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については
同一の符号を付してその説明を省略する。

【００２７】（第１実施形態）

【００２８】図１は、本実施形態に係る水域浄化システ
ムを示した図であり、(a)は配置図、(b)はＡ―Ａ線方向
から見た矢視図である。

【００２９】本実施形態に係る水域浄化システムは、港
湾１の内水域２と該内水域の外側に位置する外水域３と
の境界線、ここでは湾口４の対岸同士をつなぐ直線に沿
って水流制御体５を設置してなり、該水流制御体は、内
水域２と外水域３との底層連通を確保しつつ表層連通を
遮断できるようになっている。

【００３０】すなわち、水流制御体５は、同図(b)でよ
くわかるように、浮体としてのコンクリート製中空体６
で構成してあり、該コンクリート製中空体の側面による
防波堤類似の機能によって、海水面から深さＨ₁までの
表層における内水域２と外水域３との連通を遮断してそ
の流れを遮断するとともに、コンクリート製中空体６の
底面から海底までの深さＨ₂までの底層における内水域
２と外水域３との連通を確保できるようになっている。

【００３１】水流制御体５は、ワイヤーやドルフィンで
適宜係留し、その移動を拘束しておけばよい。

【００３２】ここで、水流制御体５は、その中空内部に
水中ポンプ７を設置するとともに該水中ポンプを利用し
たコンクリート製中空体６内への注水や排水を行うこと
ができるようになっており、コンクリート製中空体６の
底面から海底までの深さＨ₂、言い換えれば底層での連
通高さ及び表層での遮断高さを自在に調整できるように
なっている。具体的には、地理的条件や内水域の水質汚
濁状況等を考慮しつつ、コンクリート製中空体６内の水
を排水し又は注水することにより、水流制御体５の最適
浮上位置を決定するようにすればよい。

【００３３】本実施形態に係る水域浄化システムにおい
ては、港湾１の内水域２と該内水域の外側に位置する外
水域３との湾口４に内水域２と外水域３との底層連通を
確保しつつ、表層連通を遮断可能な水流制御体５を設置
してあり、図２(a)に示すように満ち潮時において外水
域３から内水域２に水が流れ込もうとすると、表層で
は、水流制御体５による遮断作用のために表層水は内水
域２に流入しないのに対し、底層では、水流制御体５で
何ら遮断されることなく底層水がスムーズに内水域２へ
と流入する。

【００３４】一方、同図(b)に示すように引き潮時にお
いて内水域２から外水域３に水が流れ出そうとすると、
表層では水流制御体５による遮断作用のために表層水は
外水域３に流出しないのに対し、底層では、水流制御体
５で何ら遮断されることなく底層水がスムーズに外水域
３へと流出する。

【００３５】このように内水域２と外水域３との間で
は、底層でのみ水交換が行われるという、水流圧がいわ
ばアンバランスな状態となるため、内水域２では図２に
示すような干満に応じた反転循環流、特に、満ち潮時に
おける半時計回りの循環流が発生し、底泥の有機物分解
によって貧酸素状態になった底層水が表層に浮上し酸素
が補給されるとともに、酸素をたっぷり含んだ表層水が
底層に送り込まれるというサイクルが行われることとな
る。

【００３６】また、かかる循環流に加えて、外水域３と
の底層連通を介した水交換も行われる。すなわち、貧酸
素状態にある内水域２の底層水の一部は、汐の干満に応
じて酸素量が比較的多い外水域３の底層水に定期的に交
換される。

【００３７】なお、一定期間にわたる上述した浄化作用
によって内水域２が浄化されたならば、水流制御体５を
適宜撤去し、別の港湾に転用することも可能である。

【００３８】以上説明したように、本実施形態に係る水
域浄化システムによれば、底層水の流入及び流出、特に
流入によって内水域で循環流が発生し、かかる循環流に
よって底層に酸素補給が行われることとなり、底層付近
が貧酸素状態となるのを未然に防止するとともに該底層
付近を好気性状態に維持することが可能となる。

【００３９】そのため、内水域２における内部負荷、す
なわち底泥からの栄養塩の溶出を減少させて水質汚濁の
進行を止めることが可能となり、閉鎖性水域ゆえに水質
汚濁が進行しがちな内水域２を、人工的なエネルギーを
何ら消費することなく自然に浄化することが可能とな
る。

【００４０】なお、底層付近が好気性に変化することに
より、底泥の有機物分解が促進されるとともに水生生物
の棲息に適した環境となることや、循環流によって浮上
した底泥内の有機物が酸素の豊富な表層近傍で効率よく
分解されることは言うまでもない。

【００４１】また、本実施形態に係る水域浄化システム
によれば、水流制御体５を浮体としてのコンクリート製
中空体６で構成したので、設置及び撤去をきわめて容易
に行うことができるとともに、このような浮体で構成さ
れた水流制御体５に水中ポンプ７を設置し、コンクリー
ト製中空体６内への注水や排水を行うことができるよう
に構成したので、水流制御体５による上述した作用を確
認しながら、コンクリート製中空体６の底面から海底ま
での深さＨ₂、言い換えれば底層での連通高さ及び表層
での遮断高さを自在に設定することが可能となり、内水
域２の水質汚濁の程度に応じて最適な調整が可能とな
る。

【００４２】本実施形態では、水流制御体を浮体である
コンクリート製中空体６で構成したが、これに代えて図
３に示すように、防波堤状の堤体１１を湾口４に設置す
るとともに該堤体の底層近傍に外水域３と内水域２とを
連通させる連通開口１２を設けるようにしてもよい。か
かる変形例では、船舶通行は不可能となるが、干潟等に
適用することによって上述した浄化作用を期待すること
が可能である。

【００４３】また、本実施形態では、浮体であるコンク
リート製中空体６をワイヤーやドルフィンで係留し、そ
の移動を拘束するように構成したが、これに代えて、図
４に示すように、湾口４を介した船舶２０の通行が可能
となるよう、浮体であるコンクリート製中空体６の端部
に設けた回転孔２１を海底から立設した回転軸２２に貫
通させることによって鉛直軸線回りに回動自在に構成し
てもよい。

【００４４】かかる構成によれば、浮体であるコンクリ
ート製中空体６を回動させて同図に示すように待避させ
ることにより、遮断状態になっていた表層連通が解除さ
れ、内水域２と外水域３との間で船舶２０が自由に行き
来できるようになる。

【００４５】また、本実施形態では、水流制御体を浮体
であるコンクリート製中空体６で構成したが、上述した
ように必ずしも水流制御体を浮体で構成する必要はな
く、図５に示すような水流制御体３１としてもよい。

【００４６】同図に示す水流制御体３１は、船舶が航行
しない沿岸付近に設置された水流制御体３２、３２と該
水流制御体の間に挟まれた空間内に設置された水流制御
体３３とからなり、水流制御体３２は、底層に連通開口
１２が設けられた堤体１１を海底に設置して構成してあ
る。

【００４７】一方、水流制御体３３は開閉ゲート３６か
らなり、該開閉ゲートを降ろして閉鎖したときに表層連
通が遮断されるよう、かつ上昇させて開放したときに表
層連通が確保されるように構成してある。

【００４８】かかる構成によれば、船舶２０が通過する
ときだけ開閉ゲート３６を開くようにし、常時は、開閉
ゲート３６を閉じておくことによって、上述した水流制
御体の作用による内水域の浄化を継続して行うことがで
きる。

【００４９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る水域浄
化システムによれば、底層水の流入及び流出、特に流入
によって内水域で循環流が発生し、かかる循環流によっ
て底層に酸素補給が行われることとなり、底層付近が貧
酸素状態となるのを未然に防止するとともに該底層付近
を好気性状態に維持することが可能となる。

【００５０】そのため、内水域における内部負荷、すな
わち底泥からの栄養塩の溶出を減少させて水質汚濁の進
行を止めることが可能となり、閉鎖性水域ゆえに水質汚
濁が進行しがちな内水域を、人工的なエネルギーを何ら
消費することなく自然に浄化することが可能となる。

【００５１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る水域浄化システムの図であ
り、(a)は配置図、(b)はＡ―Ａ線方向から見た矢視図。

【図２】本実施形態に係る水域浄化システムの作用を図
１のＢ―Ｂ線に沿う断面で示した図。

【図３】変形例に係る水域浄化システムの図であり、
(a)は正面図、(b)はＣ―Ｃ線に沿う断面図。

【図４】別の変形例に係る水域浄化システムの図であ
り、(a)は平面図、(b)は断面図。

【図５】別の変形例に係る水域浄化システムの正面図。

【符号の説明】

２内水域３外水域５、３１水流制御体６コンクリート製中空体
（浮体）３６開閉ゲート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】港湾等の内水域と該内水域の外側に位置
する外水域との境界線に沿って前記内水域と前記外水域
との底層連通を確保しつつ表層連通を遮断可能な水流制
御体を設置したことを特徴とする水域浄化システム。
【請求項２】前記水流制御体を浮体で構成した請求項
１記載の水域浄化システム。
【請求項３】前記浮体を中空体で構成するとともに該
中空体内への注水及び排水を行うことができるように構
成した請求項２記載の水域浄化システム。
【請求項４】前記外水域と前記内水域との間の船舶通
行が可能となるように前記浮体を鉛直軸線回りに回動自
在に構成した請求項２記載の水域浄化システム。
【請求項５】前記水流制御体を所定の開閉ゲートで構
成し、該開閉ゲートを閉鎖したときに前記表層連通が遮
断されるようかつ開放したときに前記表層連通が確保さ
れるように構成した請求項１記載の水域浄化システム。