JP2013151787A - 水酸化カルシウム含有粒状物覆砂構造および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】有機物の分解・減容化および安定化を十分に図れる水酸化カルシウム含有粒状物覆砂構造および方法を提供する。
【解決手段】石炭灰造粒物覆砂構造１０は、閉鎖性水域の水底に堆積した底泥１の上に石炭灰造粒物を覆砂材として所定の厚さに形成された基礎部１１と、石炭灰造粒物を覆砂材として基礎部１１の上に所定の勾配の斜面を有するように形成された台形状マウンド部を構成する平坦部１２、左側斜面部１３Ｌおよび右側斜面部１３Ｒとからなる。また、石炭灰造粒物覆砂構造２０は、基礎部１１と、石炭灰造粒物を覆砂材として基礎部１１の上に所定の勾配の斜面を有するとともに所定の間隔で直線状に並べて形成された複数個の円錐状マウンド部を構成する複数個の円錐状部２２とからなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機物の沈降量が多い閉鎖性水域の水底に形成して環境修復効果および水産資源環境回復を図るのに好適な水酸化カルシウム含有粒状物覆砂構造および方法に関する。

内湾、入江およびダム湖などの閉鎖性水域の底泥は有機物の堆積が顕著であり、その有機物の酸化的分解によって溶存酸素が消費されることにより一般的に還元的な場合が多い。このような還元的な環境下では、硫酸還元菌によって硫酸イオンが還元されるため、硫化水素が発生する。硫化水素は水中で酸化されるため、青潮や貧酸素水塊の発生など底質および水質悪化をもたらす。たとえば、昭和５４年〜平成１５年において東京湾や伊勢湾では毎年２〜２５件の青潮が確認されている。

このような富栄養化や貧酸素化は生物多様性や漁業生産性の低下に繋がるため、有機物の分解・減容化および安定化は、閉鎖性水域の水質および底質の改善や生物多様性および漁業生産性の維持の観点から、重要な課題である。

このような課題を解決するために、従来では、図５に示すように、覆砂材として石炭灰造粒物（水酸化カルシウムを含む粒状物の一種）を使用して、厚さが２００ｍｍ程度と一定の石炭灰造粒物覆砂２を閉鎖性水域の底泥１の上に敷設することが行われている（たとえば、下記の特許文献１参照）。

なお、下記の特許文献２には、石炭灰造粒物からなる浸透柱を有機泥が堆積した河床と干潟に貫入する際に、貫入穴を開けるときに掘削した掘削土を石炭灰造粒物に混合して親水性土構造材を生成し、これを覆砂材として干潟に敷き詰めるようにした、汚泥が堆積する河川干潟の親水性向上方法が開示されている。
また、下記の特許文献３には、下段埋立土層の上層に石炭灰造粒物を敷設して石炭灰造粒物層を形成するとともに、上段埋立土層に石炭灰造粒物を略柱状に形成して、千鳥状または格子状になるように複数本差し込み配置し、埋立土層の表面全体に覆砂を所定の厚みになるように被せるようにした、人工干潟の造成方法が開示されている。

特開２００４−１２４４６７号公報 特開２００９−００１９６１号公報 特開２００７−１７００４１号公報

しかしながら、所定の厚さ（＝２００ｍｍ程度）の石炭灰造粒物覆砂２を閉鎖性水域の底泥１の上に敷設する方法では、水底に変化が無く、沈降する有機物がほぼ一様に堆積する結果、有機物を含む浮泥３が石炭灰造粒物覆砂２の効果が発揮できる許容を超えて厚く堆積すると、有機物の分解・減容化および安定化が十分に図れなくなるという問題があった。

本発明の目的は、水酸化カルシウム含有粒状物を閉鎖性水域の底泥上に敷設して有機物の分解・減容化および安定化を十分に図ることができる水酸化カルシウム含有粒状物覆砂構造および方法を提供することにある。

本発明の水酸化カルシウム含有粒状物覆砂構造は、有機物の沈降量が多い閉鎖性水域の水底に形成して環境修復効果および水産資源環境回復を図るための水酸化カルシウム含有粒状物覆砂構造（１０；２０）であって、前記閉鎖性水域の水底に堆積した底泥（１）の上に水酸化カルシウム含有粒状物を覆砂材として所定の厚さに形成された基礎部（１１）と、前記水酸化カルシウム含有粒状物を覆砂材として前記基礎部の上に所定の勾配の斜面を有するように形成されたマウンド部とを具備することを特徴とする。
ここで、前記マウンド部が、平坦部（１２）と、所定の勾配の斜面を有するように前記平坦部を挟んで形成された第１および第２の斜面部（１３Ｌ，１３Ｒ）とを備えてもよい。
前記マウンド部が、所定の勾配の斜面を有する円錐状部（２２）を備えてもよい。
前記水酸化カルシウム含有粒状物が、石炭灰造粒物であってもよい。

本発明の水酸化カルシウム含有粒状物覆砂方法は、有機物の沈降量が多い閉鎖性水域の水底に形成して環境修復効果および水産資源環境回復を図るための水酸化カルシウム含有粒状物覆砂方法であって、水酸化カルシウム含有粒状物を覆砂材として使用して覆砂施工を行って、前記閉鎖性水域の水底に堆積した底泥（１）の上に基礎部（１１）を所定の厚さに形成する第１のステップと、前記水酸化カルシウム含有粒状物を覆砂材として使用して覆砂施工を行って、複数個のマウンド部を前記基礎部の上に所定の勾配の斜面を有するように形成する第２のステップとを具備することを特徴とする。
ここで、前記第２のステップにおいて、平坦部（１２）および所定の勾配の斜面を有するように該平坦部を挟んで形成される第１および第２の斜面部（１３Ｌ，１３Ｒ）を備えた台形状マウンド部を、該第１の斜面部（１３Ｌ）が浮泥流入側に位置するように、前記基礎部の上に形成してもよい。
前記第２のステップにおいて、所定の勾配の斜面を有する複数個の円錐状マウンド部（２２）を、該複数個の円錐状マウンド部のうちの１個の円錐状マウンド部が前記台形状マウンド部の前記第２の斜面部と浮泥流入方向に沿って隣接するとともに該複数個の円錐状マウンド部が浮泥流入方向に沿って直線状に並ぶように、前記基礎部の上に形成してもよい。
前記水酸化カルシウム含有粒状物が、石炭灰造粒物であってもよい。

本発明の水酸化カルシウム含有粒状物覆砂構造および方法は、以下に示す効果を奏する。
（１）所定の厚さの基礎部の上に水酸化カルシウム含有粒状物を覆砂材として所定の勾配の斜面を有するようにマウンド部を形成することにより、有機物を含む浮泥が一様に堆積することを防止できるため、水酸化カルシウム含有粒状物を閉鎖性水域の底泥上に敷設して有機物の分解・減容化および安定化を十分に図ることができる。
（２）水酸化カルシウム含有粒状物の一種である石炭灰造粒物は、既に環境規制元素の含有量試験などの安全性が確かめられており、製品化され安定的に供給させる体制は整っている。製造工程も、石炭火力発電所から産生するフライアッシュに高炉セメントを用いて造粒したものであり、火力発電に伴う副生物でありコストが安い。
（３）水酸化カルシウム含有粒状物として転炉スラグの粒状物などを使用しても同様の効果を期待できる。

本発明の一実施例による水酸化カルシウム含有粒状物覆砂構造である石炭灰造粒物覆砂構造１０の構成について説明するための図であり、（ａ）は石炭灰造粒物覆砂構造１０の上面図であり、（ｂ）は石炭灰造粒物覆砂構造１０の横断面図（図１（ａ）の紙面下側から紙面に沿って石炭灰造粒物覆砂構造１０を見たときの断面図）である。 本発明の一実施例による水酸化カルシウム含有粒状物覆砂構造である石炭灰造粒物覆砂構造２０の構成について説明するための図であり、（ａ）は石炭灰造粒物覆砂構造２０の上面図であり、（ｂ）は石炭灰造粒物覆砂構造２０の横断面図（図２（ａ）の紙面下側から紙面に沿って石炭灰造粒物覆砂構造２０を見たときの断面図）である。 図１（ａ），（ｂ）に示した石炭灰造粒物覆砂構造１０および図２（ａ），（ｂ）に示した石炭灰造粒物覆砂構造２０を閉鎖性水域の水底に堆積した底泥１の上に形成したときの効果を確認するための現場実証試験に用いた石炭灰造粒物覆砂構造３０の構成について説明するための横断面図である。 図３に示した石炭灰造粒物覆砂構造３０を用いた現場実証試験の結果を示すグラフであり、（ａ）はサルボウの生息確認を示すグラフであり、（ｂ）はアサリの生息確認を示すグラフである。 所定の厚さの石炭灰造粒物覆砂を閉鎖性水域の底泥上に敷設する従来の方法を説明するための図である。

上記の目的を、閉鎖性水域の水底に堆積した底泥の上に石炭灰造粒物を覆砂材として所定の厚さに形成された基礎部の上に、石炭灰造粒物を覆砂材として所定の勾配の斜面を有するようにマウンド部を形成することにより実現した。

以下、本発明の水酸化カルシウム含有粒状物覆砂構造および方法の実施例について図面を参照して説明する。
本発明の一実施例による水酸化カルシウム含有粒状物覆砂構造は、フライアッシュを高炉セメントで造粒固化した粒子径４０ｍｍ以下の石炭灰造粒物（エネルギア・エコ・マテリア社製のＨｉビーズ）を水酸化カルシウム含有粒状物として使用したものであり、有機物を含む浮泥３が一様に堆積することを防止するために、所定の厚さの基礎部の上に台形状または円錐状のマウンド部（すなわち、所定の勾配の斜面を有するマウンド部）を形成した構成を備えることを特徴とする。

具体的には、本実施例による水酸化カルシウム含有粒状物覆砂構造は、図１（ａ），（ｂ）に示すベルト状の石炭灰造粒物覆砂構造１０と、図２（ａ），（ｂ）に示す石炭灰造粒物覆砂構造２０とを含む。

石炭灰造粒物覆砂構造１０は、浮泥流入部に潜堤マウンドを浮泥流入方向に沿ってベルト状に配置することにより浮泥の覆砂エリア内への流入防止を図るためのものであり、高さ２００ｍｍの基礎部１１と、基礎部１１の上に形成されたマウンド部（平坦部１２、左側斜面部１３Ｌおよび右側斜面部１３Ｒを備える。）とからなる。

基礎部１１は、閉鎖性水域の水底に堆積された底泥１の上に石炭灰造粒物を覆砂材として使用して覆砂施工を行うことによって、厚さが２００ｍｍ（２０ｃｍ）となるように形成されている（図１（ｂ）参照）。

マウンド部を構成する平坦部１２は、長さ（浮泥流入方向に沿った長さ。以下、同様。）＝１，０００ｍｍおよび高さ＝５００〜１，０００ｍｍ（５０ｃｍ〜１ｍ）となるように、石炭灰造粒物を覆砂材として使用して覆砂施工を行うことによって基礎部１１の上に形成されている。
なお、平坦部１２の高さは、最浅部の水深が漁船などの航行可能な水深以上となるように、かつ、左側斜面部１３Ｌおよび右側斜面部１３Ｒの裾の部分に堆積される浮泥３（有機物）の厚さ（以下、「有機物堆積厚」と称する。）＝（沈降堆積厚−分解厚）×耐用年数が最大で２００ｍｍ程度確保できるように、５００〜１，０００ｍｍの間で決められる。

マウンド部を構成する左側斜面部１３Ｌは、浮泥流入側（図１（ａ）図示左側）において平坦部１２と隣接し、かつ、長さ＝１，５００ｍｍ（１．５ｍ）および勾配（垂直距離：水平距離）＝１：１〜１：５となるように、石炭灰造粒物を覆砂材として使用して覆砂施工を行うことによって基礎部１１の上に形成されている。
また、マウンド部を構成する右側斜面部１３Ｒは、浮泥流入側と反対側（同図図示右側）において平坦部１２と隣接し、かつ、長さ＝１，５００ｍｍ（１．５ｍ）および勾配＝１：１〜１：５となるように、石炭灰造粒物を覆砂材として使用して覆砂施工を行うことによって基礎部１１の上に形成されている。

石炭灰造粒物覆砂構造２０は、石炭灰造粒物覆砂構造１０を越えて覆砂エリア内に流入した浮泥３に対する対策用のものであり、浮泥流入方向に沿って間隔＝０〜１００，０００ｍｍ（０〜１００ｍ）で直線状に並ぶように基礎部１１の上に形成された複数個のマウンド部（円錐状部２２）からなる（図２（ｂ）参照）。

マウンド部を構成する円錐状部２２は、底面の径＝１０，０００ｍｍ（１０ｍ）、高さ＝５００〜１，０００ｍｍ（５０ｃｍ〜１ｍ）および勾配＝１：５〜１：１０となるように、石炭灰造粒物を覆砂材として使用して覆砂施工を行うことによって基礎部１１の上に形成されている。
なお、円錐状部２２の高さは、上述した平坦部１２と同様に、最浅部の水深が漁船などの航行可能な水深以上となるように、かつ、円錐状部２２の周囲に堆積される浮泥３（有機物）の厚さ（有機物堆積厚）＝（沈降堆積厚−分解厚）×耐用年数が最大で２００ｍｍ（２０ｃｍ）程度確保できるように、５００~１，０００ｍｍの間で決められる。

次に、石炭灰造粒物覆砂構造１０および石炭灰造粒物覆砂構造２０を閉鎖性水域の水底に堆積した底泥１の上に形成したときの効果を確認するために、図３に示すような石炭灰造粒物覆砂構造３０を用いて現場実証試験を行った結果について説明する。

微粉炭燃焼式の火力発電により製造された石炭灰造粒物を中海下意東沖水深３．０〜４．０ｍの海底に広さ１１０ｍ×１４０ｍおよび厚さ約２０ｃｍで敷設して石炭灰造粒物覆砂構造３０の基礎部３１を構成して、試験区とした。
また、当該海域に約１：３の勾配で高さ５０ｃｍの石炭灰造粒物覆砂構造３０の台形状のマウンド部３２を水深３．７〜３．２ｍで基礎部３１の上に複数個ほど所定の間隔をもって並べて形成した。

５年経過後に、石炭灰造粒物覆砂構造３０に沈降する有機浮泥の堆積状態を把握するとともに、石炭灰造粒物覆砂構造３０の基礎部３１（隣接するマウンド部３２間の浮泥３の堆積ポケット部）およびマウンド部３２の斜面上のレベルに応じた二枚貝の育成状況の確認を行った。対象の二枚貝は、当該水域に生息する有用水産資源であるサルボウおよびアサリを対象とし、５０ｃｍ×５０ｃｍの枠内に生息する該当種の数を計量した。

調査の結果、有機浮泥は水深３．５ｍ付近では基礎部３１の上に０．１５ｍの堆積が見られたが、マウンド部３２の斜面には０〜１．０ｃｍ程度の浮泥が薄く堆積するだけで圧密の進行も無かった。
また、基礎部３１にはサルボウおよびアサリの生息は確認できなかったが、マウンド部３２の上部斜面には水深３．３ｍ付近に帯状にサルボウの生息および水深３．１ｍ付近に帯状にアサリの生息（すなわち、多年生の生貝の生息）が確認された（図４（ａ），（ｂ）参照）。

その結果、石炭灰造粒物覆砂構造１０の右側斜面部１３Ｒに隣接して石炭灰造粒物覆砂構造２０（周囲３６０°に斜面を有する円錐状のマウンド部を備える。）を基礎部１１の上に複数個並べて形成することにより、有機物を含む浮泥３が石炭灰造粒物覆砂構造１０，２０上に一様に堆積することを防止して、石炭灰造粒物の有機物分解機能を十分に発揮させて水産資源の回復を図れることが確認できた。

以上の説明では、石炭灰造粒物覆砂構造１０および石炭灰造粒物覆砂構造２０を一列しか形成しなかったが、覆砂エリアが広い場合には、石炭灰造粒物覆砂構造１０および石炭灰造粒物覆砂構造２０を複数列形成するようにしてもよい。

また、石炭灰造粒物覆砂構造２０のマウンド部を円錐状部２２としたが、高さおよび勾配が同じであれば、底面の形状が楕円形状の楕円形状部や、底面の形状が矩形状の矩形状部としてもよい。

１ 底泥
２ 石炭灰造粒物覆砂
３ 浮泥
１０，２０，３０ 石炭灰造粒物覆砂構造
１１，３１ 基礎部
１２ 平坦部
１３Ｌ 左側斜面部
１３Ｒ 右側斜面部
２２ 円錐状部
３２ マウンド部

Claims (8)

1. 有機物の沈降量が多い閉鎖性水域の水底に形成して環境修復効果および水産資源環境回復を図るための水酸化カルシウム含有粒状物覆砂構造（１０；２０）であって、
   前記閉鎖性水域の水底に堆積した底泥（１）の上に水酸化カルシウム含有粒状物を覆砂材として所定の厚さに形成された基礎部（１１）と、
   前記水酸化カルシウム含有粒状物を覆砂材として前記基礎部の上に所定の勾配の斜面を有するように形成されたマウンド部と、
   を具備することを特徴とする、水酸化カルシウム含有粒状物覆砂構造。
2. 前記マウンド部が、
   平坦部（１２）と、
   所定の勾配の斜面を有するように前記平坦部を挟んで形成された第１および第２の斜面部（１３Ｌ，１３Ｒ）と、
   を備えることを特徴とする、請求項１記載の水酸化カルシウム含有粒状物覆砂構造。
3. 前記マウンド部が、所定の勾配の斜面を有する円錐状部（２２）を備えることを特徴とする、請求項１記載の水酸化カルシウム含有粒状物覆砂構造。
4. 前記水酸化カルシウム含有粒状物が、石炭灰造粒物であることを特徴とする、請求項１乃至３いずれかに記載の水酸化カルシウム含有粒状物覆砂構造。
5. 有機物の沈降量が多い閉鎖性水域の水底に形成して環境修復効果および水産資源環境回復を図るための水酸化カルシウム含有粒状物覆砂方法であって、
   水酸化カルシウム含有粒状物を覆砂材として使用して覆砂施工を行って、前記閉鎖性水域の水底に堆積した底泥（１）の上に基礎部（１１）を所定の厚さに形成する第１のステップと、
   前記水酸化カルシウム含有粒状物を覆砂材として使用して覆砂施工を行って、複数個のマウンド部を前記基礎部の上に所定の勾配の斜面を有するように形成する第２のステップと、
   を具備することを特徴とする、水酸化カルシウム含有粒状物覆砂方法。
6. 前記第２のステップにおいて、平坦部（１２）および所定の勾配の斜面を有するように該平坦部を挟んで形成される第１および第２の斜面部（１３Ｌ，１３Ｒ）を備えた台形状マウンド部を、該第１の斜面部（１３Ｌ）が浮泥流入側に位置するように、前記基礎部の上に形成することを特徴とする、請求項５記載の水酸化カルシウム含有粒状物覆砂方法。
7. 前記第２のステップにおいて、所定の勾配の斜面を有する複数個の円錐状マウンド部（２２）を、該複数個の円錐状マウンド部のうちの１個の円錐状マウンド部が前記台形状マウンド部の前記第２の斜面部と浮泥流入方向に沿って隣接するとともに該複数個の円錐状マウンド部が浮泥流入方向に沿って直線状に並ぶように、前記基礎部の上に形成することを特徴とする、請求項６記載の水酸化カルシウム含有粒状物覆砂方法。
   するとともに
8. 前記水酸化カルシウム含有粒状物が、石炭灰造粒物であることを特徴とする、請求項５乃至７いずれかに記載の水酸化カルシウム含有粒状物覆砂方法。

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