JP2016069983A

JP2016069983A - 海洋深層水取水配管の支持方法

Info

Publication number: JP2016069983A
Application number: JP2014201935A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　浩二; Koji Suzuki; 浩二鈴木; 伴博吉田; Tomohiro Yoshida; 和夫樫田; Kazuo Kashida
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2016-05-09
Also published as: US20160091132A1

Abstract

【課題】樹脂製取水配管を敷設する際に敷設が容易で、しかも、敷設方法が簡易である海洋深層水取水配管の支持方法を提供する。【解決手段】海洋深層水取水配管の支持方法は、海洋深層水よりも比重が小さい樹脂製である該海洋深層水を取水する取水配管のうち、少なくとも取水口の近辺部分は、係留索（例えば、ワイヤーロープ３ａ）と重錘（例えば、コンクリートブロック３ｂ）を含んでなる複数の係留装置（例えば、ペンダント型アンカー３）で係留されており、前記取水口の近辺部分は、海面に向けて円弧形状で係留する。【選択図】図２

Description

本発明は、海洋深層水取水配管の支持方法に関する。

海洋深層水取水施設は、国内十数箇所で稼働中であるほか、フランス、アメリカ、韓国、台湾等でも運用されている。その中でも、国内の施設は海洋深層水の産業利用（漁業、農業、食品、ボトル水等）を主としている。また、地理的特徴から台風や地震による取水配管の破損を防止するため、樹脂管に鉄線や鉄板による補強を施した鉄線（鋼帯）鎧装高密度ポリエチレン管が採用されている。この配管は重量があるため、特にコンクリートウェイト等のおもりを必要とせず、海底に敷設される。また、砂の混入を防ぐためには取水口を海底から立ち上げる必要がある。このため、鋼製の架台で取水口を支持しており、例えば、六角錐型取水口、三角錐型取水口がある。

六角錐型取水口は、設置部の海底傾斜が急な地形に適している。取水配管端部は六角錐底面の中央に位置している。三角錐型取水口は、取水配管端部は三角錐の頂点に位置しているため海底面からの高さを高く設置することが可能であるが、設置の際の姿勢制御には細心の注意を払わなくてはならない。

一方、アメリカ、フランスの施設では、高密度ポリエチレン管（ＨＤＰＥ管）が取水配管として採用される。ＨＤＰＥ管は海水よりも比重が小さいため、敷設の際にはコンクリートウェイトを取り付けて海底に沈設される。但し、取水口については、鋼製あるいはコンクリート製の架台で海底から立ち上げるケースが多い。

特許文献１では、樹脂製の取水配管の海洋深層水の吸込み口付近を、海底に設けた支持部を介して支持部材（例えば、ワイヤー等）で支持することが記載されている。

特開２０００−８７５７９号公報（図２）

取水口を鋼製の架台で支持する場合、架台に使用される鋼材の腐食を避けるため、犠牲電極が一般的に用いられる。この犠牲電極には鉄よりもイオン化傾向が強い材料が使用され、犠牲電極を腐食させることで、鋼材の腐食を回避する。犠牲電極の大きさは設計寿命に応じて設計されるが、この寿命を過ぎると鋼材の腐食が始まる。海洋深層水取水施設は、社会インフラとして長期にわたり安定した運転が求められるため、可能な限り、腐食する金属材料の使用を減らす必要がある。

特許文献１の樹脂製の取水配管を用いる場合、取水配管の吸込み口を水平方向に支持されており、取水配管の吸込み口近辺の詳細についての記載はない。

また、取水配管の吸込み口は、海面から数百メートルの所に位置するため、深海魚の習性等を検討する必要があった。

本発明は、前記の課題を解決するための発明であって、樹脂製取水配管を敷設する際に敷設が容易で、しかも、敷設方法が簡易である海洋深層水取水配管の支持方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の海洋深層水取水配管の支持方法は、海洋深層水よりも比重が小さい該海洋深層水を取水する取水配管のうち、少なくとも取水口の近辺部分は、係留索（例えば、ワイヤーロープ３ａ）と重錘（例えば、コンクリートブロック３ｂ）を含んでなる複数の係留装置（例えば、ペンダント型アンカー３）で係留されており、前記取水口の近辺部分は、海面に向けて円弧形状で係留することを特徴とする。本発明のその他の態様については、後記する実施形態において説明する。

本発明によれば、樹脂製取水配管を敷設する際に敷設が容易で、しかも、敷設方法が簡易である。

本実施形態に係る海洋深層水の取水配管を示す系統図である。本実施形態に係る海洋深層水の取水口近辺部分を示す説明図である。取水口と深海魚の泳ぎ方の関係を示す説明図である。比較例の取水配管と本実施形態の取水配管の敷設状況を示す説明図である。海底に障害物がある場合の取水配管の敷設方法を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る海洋深層水の取水配管を示す系統図である。この例での海洋深層水の取水配管１は、陸地から沖合約３ｋｍまで延び、海洋の平均海水面ＭＳＬ（Mean Sea Level）から約８００ｍの深さまで延びた口径約９００ｍｍの高密度ポリエチレン管（ＨＤＰＥ管）である。この取水配管１、ストレーナ５を介して取水ポンプ６によって、海洋深層水を汲み上げる。汲み上げた海洋深層水は、例えば、熱交換器等に給水される。なお、ストレーナ５は、取水口２から流入した魚介類等が取水ポンプ６内に進入して損傷させないためのこし器である。

取水配管１は、海面下約３０ｍまではトンネルＴＮ内に敷設する。さらにトンネルＴＮの先は、海洋深層水を汲み上げる深度まで、取水配管１を敷設する。取水配管１は、海水より比重が小さい樹脂製のため海中では浮力を生じる。

そのため、取水配管１を海底に敷設する際には、一般にコンクリートウェイト４を取水配管１に取り付け、海底に固定する。しかし、取水口２を海底に近い箇所に固定すると、海底の砂等の異物が取水配管１に混入する恐れがあるため、取水口２は海底から約１０ｍの高さに設置するのが望ましい。

取水口２を一定の高さに固定する方法として、本実施形態では、ワイヤーロープ３ａ（係留索）とコンクリートブロック３ｂ（重錘）を含んでなるペンダント型アンカー３（係留装置）を使用し、取水口２を海中に浮遊した状態で支持する。このペンダント型アンカー３を複数用い、ワイヤーロープ３ａの長さを適宜調整（海底に向かうにつれて長く）することにより、陸に向かって一方向の勾配を保つことが可能である。

また、海底が急勾配で落ち込む場所がある場合（例えば、ＭＳＬ下約２００ｍ）においても、複数のペンダント型アンカー３を用いて敷設することにより、取水配管１を屈曲させずに、敷設することができる。

本実施形態では、ワイヤーロープ３ａとコンクリートブロック３ｂで構成されるペンダント型アンカー３を用い、海水の比重より小さい軽量な樹脂管を、海中に浮遊する形で敷設する。海底の勾配に合わせて数個のペンダント型アンカーを使用することで、取水口２から陸に向かっての上り勾配を保ちつつ、取水口２を海底から一定の高さに浮かべる。取水口２は自由な状態で海中に浮遊するが、取水口２を設置する水深、例えば８００ｍでは波浪や潮流の影響を受けないほか、海中の流れもほとんど無く、設置後はほぼ静止した状態となる。

図２は、本実施形態に係る海洋深層水の取水口近辺部分を示す説明図であり、（ａ）は、取水口２の近辺部分の拡大図であり、（ｂ）は、取水口２の端部の角度を示す図である。海底の勾配に応じて、ペンダント型アンカー３のワイヤーロープ３ａの長さを変えることで、取水口２の端部の水平に対する角度αを、適宜変えることが可能である。陸上側から弧を描いて取水口を上向きにするため、α＝９０°（鉛直）にすることは物理的にむずかしい。また、角度αが３０度〜７０度程度になるようにワイヤーロープ３ａの長さを調整して取水口端部の向きを設定することで、魚類が混入しにくい環境となる。

図３は、取水口と深海魚の泳ぎ方の関係を示す説明図であり、（ａ）は、取水口を水平方向に配置した場合であり、（ｂ）は、取水口を鉛直方向に配置した場合である。発明者らの調査により、深海魚（例えば、キンメダイ、ノコギリザメ）は、流れに対して抵抗が小さくなるよう、体の軸を流れの方向に合わせる傾向がある。そのため、図３（ａ）に示す取水口２が水平方向の場合、魚が流れに乗って、取水配管に入り込む可能性がある。
一方、図３（ｂ）に示す取水口２が鉛直方向の場合、流れに体を合わせるには魚にとって不自然な鉛直方向の姿勢をとらなければならず、結果、魚が取水配管１に入り込みにくい。

高密度ポリエチレン管（ＨＤＰＥ管）の曲げへの曲率、および、ＨＤＰＥ管の浮上力等を考慮し、角度αを３０度〜７０度程度になるように設定するとよい。

図４は、比較例の取水配管と本実施形態の取水配管の敷設状況を示す説明図であり、（ａ）は比較例の取水配管の敷設状況を示す図であり、（ｂ）は本実施形態の取水配管の敷設状況を示す図である。海底に高低差がある場合、図４（ａ）の比較例では、取水配管１のコンクリートウェイト４の位置により、Ａ部、Ｂ部で取水配管１が極端に屈曲するおそれがある。また、三角錐型取水口７の取水配管１の端部である取水口２は三角錐の頂点に位置しているため海底面からの高さを高く設置することが可能であるが、設置の際の姿勢が正しく配置しているか細心の注意を払わなくてはならない。

これに対し、図４（ｂ）の本実施形態の場合、複数のペンダント型アンカー３で敷設するため、海底に高低差がある場合においても、取水配管１が屈曲せずに容易に敷設することができる。また、取水口２の近辺部分は、海面に向けて円弧形状で係留しており、敷設が容易である。

図５は、海底に障害物がある場合の取水配管の敷設方法を示す説明図である。海底に、例えば、海底ケーブル１０等の障害物がある場合においても、取水配管１を複数のペンダント型アンカー３で敷設すると、敷設時に海底ケーブル１０等に障害を与えない効果がある。

本実施形態では、ペンダント型アンカー３を用いることで、コンクリートブロック３ｂの着床姿勢に係らず、支持する取水配管１は必ず鉛直方向にワイヤーロープ３ａの長さの位置に浮遊する。そのため、従来の鋼製架台による支持と比べ、取水口２の設置作業が簡易化される。また、金属材料の使用が少ないため、ワイヤーロープ３ａやボルト部分を樹脂コーティングすることで、犠牲電極を用いることなく腐食のリスクを回避することが可能となる。この支持方法は、海底に岩等の凹凸がある場合や、海底配管やケーブル等の既存構造物が存在し、その構造物を跨いで樹脂管を敷設する場合においても有効である。また、台風や地震のリスクが小さい地域においては、大容量に適した口径の大きいＨＤＰＥ管を採用してもよい。本実施形態によれば、よりシンプルで信頼性の高い敷設方法である。

１取水配管
２取水口
３ペンダント型アンカー（係留装置）
３ａワイヤーロープ（係留索）
３ｂコンクリートブロック（重錘）
４コンクリートウェイト
５ストレーナ
６取水ポンプ
７三角錐型取水口
ＴＮトンネル

Claims

海洋深層水よりも比重が小さい該海洋深層水を取水する取水配管のうち、少なくとも取水口の近辺部分は、係留索と重錘を含んでなる複数の係留装置で係留されており、
前記取水口の近辺部分は、海面に向けて円弧形状で係留する
ことを特徴とする海洋深層水取水配管の支持方法。
前記取水口の端部の取水方向は、水平面からの前記海面方向への角度を、３０度から７０度の範囲になるように、前記係留索の長さが調整されている
ことを特徴とする請求項１に記載の海洋深層水取水配管の支持方法。
海底に障害物を有する場合、所定長さの係留索を有する前記複数の係留装置で、前記取水配管を係留する
ことを特徴とする請求項１に海洋深層水取水配管の支持方法。
前記係留装置は、コンクリートブロックとワイヤーロープとを含んでいる
ことを特徴とする請求項１に海洋深層水取水配管の支持方法。