JP2002102889A - 水域浄化システム - Google Patents

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との境界線
に沿って第１の水流制御体５を設置してなり、該第１の
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。一方、
第１の水流制御体５の外水域側には第２の水流制御体と
しての潜堤８を設けてあり、該潜堤は、表層連通を確保
しつつ底層連通を遮断できるようになっているととも
に、内水域２で沈降した浮泥を集めるための凹部９をそ
の最深位置１０が第１の水流制御体５の直下となるよう
に海底に形成してある。

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第１の水流
制御体を設置するとともに、該第１の水流制御体の外水
域側に表層連通を確保しつつ底層連通を遮断可能な第２
の水流制御体を設け、前記内水域で沈降した浮泥を集め
るための凹部をその最深位置が前記第１の水流制御体の
直下となるように水底に形成したものである。

【０００９】また、本発明に係る水域浄化システムは、
前記第１の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】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第１の水流制御体
を設置するとともに、該第１の水流制御体の外水域側に
表層連通を確保しつつ底層連通を遮断可能な第２の水流
制御体を設けてあり、満ち潮時においては、外水域の底
層水は第２の水流制御体で遮断されて内水域へは流入し
ないが、表層水については、第２の水流制御体の上方を
通過した後、第１の水流制御体による表層遮断及び底層
連通作用によって表層の流れを遮断されつつ、下方に潜
り込むようにして内水域へと流入する。

【００１２】このように内水域と外水域との間では、底
層にのみ水が流入するという、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。

【００１３】特に、外水域からは、第２の水流制御体に
よる底層遮断作用によって、底層水ではなく表層水が流
入するため、内水域の底層には、大量の酸素が供給され
ることとなる。

【００１４】一方、引き潮時においては、内水域から外
水域に水が流れ出そうとすると、表層では第１の水流制
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、第１の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】したがって、貧酸素状態になりがちな内水
域の底層水は、満潮時における内水域内での循環流によ
って表層水と水交換されるのみならず、潮の干満に応じ
て外水域の表層水と定期的に水交換されることとなる。

【００１６】このような内水域浄化作用に加えて、本発
明においては、内水域で沈降した浮泥を集めるための凹
部をその最深位置が第１の水流制御体の直下となるよう
に水底に形成してある。そのため、内水域で沈降した浮
泥は、そのまま滞留せずに第１の水流制御体の直下に向
かって凹部内を移動し、やがて該凹部の最深位置である
第１の水流制御体の直下に集められる。

【００１７】ここで、第１の水流制御体の直下には、上
述したように、酸素を豊富に含んだ外水域の表層水が流
れ込むとともに、水交換に伴う流れが浮泥を浮上分散さ
せる。そのため、第１の水流制御体の直下に集められた
浮泥は、好気分解が促進されることとなる。

【００１８】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。

【００１９】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、潮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。

【００２０】第１の水流制御体は、該第１の水流制御体
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。

【００２１】第１の水流制御体は、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
ているとともに、その直下で最深位置となる凹部を水底
に形成することができるのであればどのような構成でも
よく、例えば架台やアンカーあるいはブイなどを利用し
ながら、シートやパネルを表層付近に鉛直配置する構成
も可能であるが、第１の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。

【００２２】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、第１の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。

【００２３】一方、第２の水流制御体は、第１の水流制
御体の外水域側に表層連通を確保しつつ底層連通を遮断
可能である限り、その構成は任意であり、例えば潜堤で
構成することができる。

【００２４】凹部は、内水域で沈降した浮泥を集めるこ
とが可能であってかつ最深位置が第１の水流制御体の直
下となるように形成されるのであれば、どのような形状
でもよく、例えば、内水域の水底を第１の水流制御体の
直下から沿岸部に向けて上り勾配となるように形成する
ことが考えられる。

【００２５】

【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。

【００２６】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
に沿う断面図である。

【００２７】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
って第１の水流制御体５を設置してなり、該第１の水流
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。

【００２８】すなわち、第１の水流制御体５は、同図
(b)及び図２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。

【００２９】第１の水流制御体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。

【００３０】ここで、第１の水流制御体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。

【００３１】一方、第１の水流制御体５の外水域側には
第２の水流制御体としての潜堤８を設けてあり、該潜堤
は、表層連通を確保しつつ底層連通を遮断できるように
なっているとともに、内水域２で沈降した浮泥を集める
ための凹部９をその最深位置１０が第１の水流制御体５
の直下となるように海底に形成してある。すなわち、凹
部９は、第１の水流制御体５の直下である最深位置１０
から沿岸部に向けて上り勾配となるように海底を法面形
成してなる。なお、同図に示すように、必要に応じて凹
部９を反対側、すなわち潜堤８の側に形成してもかまわ
ない。

【００３２】本実施形態に係る水域浄化システムにおい
ては、内水域２と外水域３との底層連通を確保しつつ表
層連通を遮断可能な第１の水流制御体５を設置するとと
もに、該第１の水流制御体の外水域側に表層連通を確保
しつつ底層連通を遮断可能な第２の水流制御体としての
潜堤８を設けてあり、満ち潮時においては、図３(a)に
示すように、外水域３の底層水は、潜堤８で遮断されて
内水域２へは流入しないが、表層水については、潜堤８
の上方を通過した後、第１の水流制御体５による表層遮
断及び底層連通作用によって表層の流れを遮断されつ
つ、下方に潜り込むようにして内水域２へと流入する。

【００３３】このように内水域２と外水域３との間で
は、底層にのみ水が流入するという、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では同図矢印に
示すような循環流が発生し、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。

【００３４】特に、外水域３からは、潜堤８による底層
遮断作用によって、底層水ではなく表層水が流入するた
め、内水域２の底層には、大量の酸素が供給されること
となる。

【００３５】一方、引き潮時においては同図(b)に示す
ように、内水域２から外水域３に水が流れ出そうとする
と、表層では第１の水流制御体５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、第１の水流制
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。

【００３６】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、第１の水流制御
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。

【００３７】このような内水域浄化作用に加えて、本実
施形態においては、内水域２で沈降した浮泥を集めるた
めの凹部９をその最深位置１０が第１の水流制御体５の
直下となるように海底に形成してある。

【００３８】そのため、図４に示すように、内水域２で
沈降した浮泥２１や潜堤８よりも内側の外水域３で沈降
した浮泥２１は、波浪や潮の干満によって、そのまま滞
留することなく同図矢印に示すように第１の水流制御体
５の直下に向かって凹部９内を移動し、やがて該凹部の
最深位置１０に集められる。

【００３９】ここで、第１の水流制御体５の直下には、
上述したように、酸素を豊富に含んだ外水域３の表層水
が流れ込むとともに、水交換に伴う流れが浮泥２１を浮
上分散させる。そのため、第１の水流制御体５の直下に
集められた浮泥２１は、好気分解が促進されることとな
る。

【００４０】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、貧酸素状態になりがちな内水
域２の底層水が、満潮時における内水域２内での循環流
によって表層水と水交換されるのみならず、潮の干満に
応じて外水域３の表層水と定期的に水交換されることと
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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】また、本実施形態に係る水域浄化システム
によれば、第１の水流制御体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
構成された第１の水流制御体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、第１の水流制御体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。

【００４４】また、本実施形態に係る水域浄化システム
によれば、主として内水域２で沈降した浮泥２１を凹部
９の最深位置１０に集めるようにしたので、該最深位置
に集められた浮泥２１は好気分解が促進されることとな
り、かくして内水域２に浮泥が堆積して底泥となり、そ
れが腐敗化して水質が悪化するのを未然に防止すること
が可能となる。

【００４５】本実施形態では、最深位置１０から沿岸部
に向けて上り勾配となるように海底を法面形成し、これ
を凹部９としたが、本発明の凹部はかかる形状に限定さ
れるものではなく、例えば、第１の水流制御体の直下が
最深位置となるようにすり鉢状に海底を形成するように
してもよい。

【００４６】

【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、貧酸素状態になりがちな内水域の
底層水が、満潮時における内水域内での循環流によって
表層水と水交換されるのみならず、潮の干満に応じて外
水域の表層水と定期的に水交換されることとなり、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。

【００４７】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。

【００４８】

【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線に沿う断面図。

【図２】本実施形態に係る水域浄化システムの図であ
り、図１のＢ―Ｂ線方向から見た矢視図。

【図３】本実施形態に係る水域浄化システムの作用を示
した図。

【図４】同じく本実施形態に係る水域浄化システムの作
用を示した図。

【符号の説明】

２ 内水域 ３ 外水域 ５ 第１の水流制御体 ６ コンクリート製中空体
（浮体） ８ 潜堤（第２の水流制御
体） ９ 凹部 １０ 最深位置 ２１ 浮泥

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【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第１の
   水流制御体を設置するとともに、該第１の水流制御体の
   外水域側に表層連通を確保しつつ底層連通を遮断可能な
   第２の水流制御体を設け、前記内水域で沈降した浮泥を
   集めるための凹部をその最深位置が前記第１の水流制御
   体の直下となるように水底に形成したことを特徴とする
   水域浄化システム。
2. 【請求項２】 前記第１の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。
3. 【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。