JP2655391B2 - 潮汐ダム及び潮汐ダムによる内湾海水の貧酸素化防止方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は潮汐の干満差を利用し
て、暖候期に内湾の深部海水に発生し易い貧酸素化現象
を防止するようにした潮汐ダム及び潮汐ダムによる内湾
海水の貧酸素化防止方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に海水の出入りが小さい閉鎖形の内
湾は、陸域から流入する種々の汚染物質による負荷と、
湾内で操業している養殖に起因する底泥の有機汚染によ
り、内湾自体の環境は年々悪化している。特に底泥の有
機汚染がもたらす環境悪化は夏から秋にみられる底層海
水の貧酸素化現象となって現れ、海水が嫌気性の状態下
に置かれることが更に環境悪化を増大させる原因となっ
ている。

【０００３】特に近時内湾における養殖漁場の水質汚染
が顕在化し、夏季成層期における底層の貧酸素化現象が
恒常化している現状にある。この貧酸素化海水の形成は
湾内深部での酸素消費量が供給量を上まわることに原因
がある。

【０００４】底泥表層部が好気的環境にあるときには、
有機物は分解されて炭素と水素の大部分は二酸化炭素と
水になり、この過程で生成されたアンモニアは硝化細菌
によって魚介類に無害な硝酸塩にまで酸化されて水中に
溶出するが、リンや鉄，マンガンは不溶性の形態をとっ
て水中に溶出しない。ところが底層水が貧酸素化してひ
とたび嫌気的環境になると、アンモニアは酸化されずに
そのまま水中に溶出し、リンや鉄，マンガンも溶出する
ようになる。有機酸は水素供与体となって硫化水素の発
生を促し、底層水の溶存酸素を消費するため、漁場環境
がますます悪化してしまうことになる。

【０００５】一方、従来から前記汚染に対処して湾内の
環境を改善するには、汚染原因を明らかにしてその原因
を取り除くのが原則となっている。例えば生活排水や工
場排水が汚染原因であれば、下水処理施設を整備し拡充
する必要がある。また、湾内での養殖による汚染が原因
であれば、養殖規模を縮小するとか餌や給餌方法を改善
して、養殖による汚染負荷量を軽減する方法が考えられ
る。既に汚染が進行して海底に有機汚泥が堆積している
場合には、浚渫とか覆砂等を施すことにより汚泥を除去
するか該汚泥を覆って水中への負荷量を軽減する。更に
は耕転とか石灰散布によって底質を直接改善する試みも
ある。湾口が狭くて海水交換の悪い湾では、湾の海水交
換を促進するための湾口の改良、新水路の開削、ポンプ
による給排水の手段がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の湾内の環境を改善する各種手段は、何れも大
きな設備投資とか煩瑣な操作を必要とする上、短期間で
環境改善効果を挙げることができないという課題があ
る。例えば下水処理施設を整備したり拡充する方法は大
規模な施設改善を必要とし、海底に堆積している有機汚
泥の浚渫とか覆砂等を施す手段は大型の各種土木機器と
煩瑣な作業が要求される。更に湾内での養殖規模を縮小
するとか餌や給餌方法を改善して汚染負荷量を軽減する
方法は、養殖産業の利益阻害ともなるため、実質上この
方法を実施することが出来ない。

【０００７】更に耕転とか石灰散布による底質改善手
段、湾の海水交換を促進するための湾口の改良、新水路
の開削、ポンプによる給排水手段等も一長一短があり、
大きな設備とか機器及び大型の工事が必要であり、何れ
も満足する結果は得られない。更に他の環境改善法とし
て、間欠式空気揚水曝気循環法とか空気ポンプによるエ
アレーションも考えられるが、いずれも稼動するための
人工動力が必要であって膨大な運転経費を要するという
問題がある。

【０００８】そこで本発明はこのような従来の湾内の環
境を改善する手段が有している課題を解消して、比較的
簡易な貯水池構造を採用することにより、短時日で環境
改善効果を挙げることができる潮汐ダム及び潮汐ダムに
よる内湾海水の貧酸素化防止方法を提供することを目的
とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、内湾の浅所の一部を堤防で仕切ることによ
って貯水池を構成し、上記堤防の下端部近傍に、該堤防
の側壁部を貫通して内湾の深部と貯水池とを直結する長
さを保有する導水管を配設した潮汐ダムと、潮汐の干満
差を利用して、上げ潮時には内湾深部の貧酸素水を前記
導水管を通して貯水池内に送り込んで貯水池内での光合
成とか大気からの酸素の溶入によって酸素濃度を高め、
下げ潮時に上記酸素濃度の高められた貯水池内の海水を
再び導水管を通して内湾の深部に送り込んで放出するこ
とにより、湾底の海水に酸素を供給するようにした潮汐
ダムによる内湾海水の貧酸素化防止方法を基本とする。

【００１０】更に請求項２により、上記堤防の上端部近
傍に貯水池への海水の導入及び導出をするための海水導
入導出管を配設するとともに、この海水導入導出管の内
湾側に、該海水導入導出管の開口部と対面する上方開口
部を有し、内湾の深部にまで延長する海水導出管を配設
した構造にしてある。上記海水導出管は、海水導入導出
管よりも径長の大きな管を用いるとともに、該海水導出
管の内湾の深部近傍における下方開口部を水平方向に向
けて形成する。

【００１１】

【作用】かかる潮汐ダムによれば、基本的な作用とし
て、潮汐の上げ潮時には湾内深部の貧酸素水が導水管を
通して貯水池内に送り込まれて光合成による酸素の生産
と大気からの酸素の溶入によって酸素濃度が高められ、
この海水が下げ潮時に再び導水管を通して湾内深部に送
り込まれることにより、湾底の海水に酸素が供給され
る。この際に湾内には噴出流による周囲水の連行と海水
の鉛直循環が促進されて表層に存在する酸素が内湾深部
に供給される。

【００１２】更に請求項２に記載した構成によれば、上
げ潮時には酸素の豊富な湾内表層部の海水が海水導入導
出管を介して貯水池内に流入し、下げ潮時には貯水池内
の海水が海水導入導出管及び海水導出管を通して内湾の
深部に送り込まれて放出され、湾底の海水に酸素を供給
する。これにより上げ潮時に多量の酸素を含む表層部の
海水が貯水池内に流入するため、貯水池内の酸素が不足
することがない。

【００１３】

【実施例】以下本発明にかかる潮汐ダム及び潮汐ダムに
よる内湾海水の貧酸素化防止方法の各種実施例を説明す
る。先ず本実施例の基礎となる海水の貧酸素化現象及び
酸素供給方法に関して説明すると、通常海水の溶存酸素
は寒候期には上下層ともほぼ一様に飽和しているが、暖
候期には海面から４〜５ｍの表層では常に過飽和の状態
となって多量の酸素が存在し、逆に湾内深部では酸素が
不足した状態となる。

【００１４】湾内深部の海水酸素は通常４月が６０％、
５月が４０％、８月が１０％と次第に減少して、ついに
は無酸素状態になる。これは暖候期には水温の上昇と日
射量の増大で表層では光合成が活発に行われ、酸素が多
量に生産されて過飽和になるが、湾内深部では海水の上
下動が押えられて表層から底層への酸素供給量が減少す
る上に、プランクトンの増殖で光の透過量が減少して下
層での酸素生産量が減少することを示している。

【００１５】つまり暖候期に海水の表層で生産される多
量の酸素が湾内深部に送り込まれることがなく、その多
くが利用されることなく大気中に放出されてしまうこと
に原因がある。従って海水表層の酸素を湾内深部に供給
することができれば、暖候期に発生し易い湾内深部の貧
酸素化現象は大幅に緩和することができるものと考えら
れる。

【００１６】上記に鑑みて本発明は、内湾深部海水の貧
酸素化を防止した潮汐ダム及び海水の貧酸素化を防止す
る方法を提供することを主眼としている。図１は本発明
にかかる潮汐ダムの基本的構造である第１実施例の概要
図である。図中の１は内湾を概略的に示すものであっ
て、この内湾１の浅所の一部を堤防２で仕切ることによ
り貯水池３を構成する。

【００１７】上記堤防２の下端部近傍には、該堤防２の
側壁部を貫通して導水管４が配設されている。この導水
管４は内湾１の深部５と貯水池３とを管路で直結する長
さを保有しており、必要に応じて通常堤防２の長手方向
に沿って複数本並設されている。

【００１８】かかる第１実施例によれば、潮汐の干満差
を利用して夏季に内湾１の深部に発生し易い海水の貧酸
素化現象を防止することができる。これを具体的に説明
すると、上げ潮時には深部５の貧酸素水が導水管４を通
して矢印Ａに示したように貯水池３内に送り込まれ、こ
の貯水池３内での光合成による酸素の生産と大気からの
酸素の溶入によって酸素濃度が高められる。

【００１９】そして酸素濃度の高められた貯水池３内の
海水は、下げ潮時に再び導水管４を通して矢印Ｂに示し
たように内湾１の深部５に送り込まれて放出されること
により、湾底の海水に酸素を供給する。この際に内湾１
内の海水の鉛直循環Ｃ及び噴流による周囲水の連行Ｄが
促進されるので、海水の表層に存在する酸素を内湾深部
の海水に供給することにもなる。

【００２０】従って基本的実施例として示した上記潮汐
ダムは、干満差を利用した潮汐の位置エネルギーを動力
として湾内の活性化をはかることを目的としており、人
間の体に例えると、貯水池３が肺、導水管４が血管、海
水が血液の機能を果しており、このような潮汐ダムを構
築することにより、内湾１の深部５に発生し易い海水の
貧酸素化現象を防止して、生物の育成に適した環境を維
持することが出来る。

【００２１】図２は本発明の第２実施例を示す部分的概
要図であり、本例では内湾１の浅所の一部を堤防２で仕
切ることにより貯水池３を構成し、この堤防２の上端部
近傍に貯水池２への海水の導入及び導出を制御するため
の単数本又は複数本の海水導入導出管７が堤防２を貫通
して配設されている。この海水導入導出管７の内湾１側
には該海水導入導出管７を海底方向に向けた屈曲部７ａ
が形成され、従って開口部７ｂは海底方向に向けて形成
されている。

【００２２】更に第２実施例では、前記開口部７ｂと一
定長離反した下方部位に、該開口部７ｂと対面する上方
開口部８ｂが形成され、内湾１の深部５にまで延長する
海水導出管８が配設されている。この海水導出管８は上
記海水導入導出管７よりも径長の大きな管が採用されて
おり、該海水導出管８の下方部、即ち内湾１の深部５近
傍には水平方向に向けた屈曲部８ａが形成され、下方開
口部８ｃは水平方向に向けて形成されている。

【００２３】かかる第２実施例によれば、上げ潮時には
酸素の豊富な湾内表層部の海水が矢印Ｆに示したように
海水導入導出管７の開口部７ｂから該海水導入導出管７
を介して貯水池３内に流入し、下げ潮時には貯水池３内
の海水が矢印Ｇに示したように同じ開口部７ｂから海水
導出管８の上方開口部８ｂを経由して内湾１の深部５近
傍に送り込まれ、下方開口部８ｃから水平方向に向けて
放出されて湾底の海水に酸素を供給する。この第２実施
例では上げ潮時に海水導入導出管７の開口部７ｂから貯
水池３内に多量の酸素を含む海水が流入し、下げ潮時に
は酸素を含む海水が海水導入導出管７と海水導出管８を
介して内湾１の底層に運ばれるため、海水導入導出管７
に海水の導入導出を制御するためのゲートは設けなくと
も良いという利点がある。

【００２４】上記の実施例１，２のどのタイプが良いか
は適用する湾の大きさ及び形状によって異なっており、
内湾１での養殖種別その他の要件によって選択すること
ができる。即ち実施例１は、上げ潮時に湾の底層海水を
直接貯水池３内に導き、下げ潮時に貯水池３内の海水を
湾底層に放出するものであり、貯水池３内の海水の溶存
酸素（ＤＯ）は貯水池３内での酸素生産量と湾底層海水
の溶存酸素に大きく依存する。また、実施例２は基本的
に湾内の表層水を貯水池３に取り入れる管と、貯水池３
内の水を湾の深部５に送り込む管との上下一対の管体を
用いることが特徴となっていて、実施例１よりも貯水池
３内の溶存酸素量は大きいという特徴がある。

【００２５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる潮汐ダム及び潮汐ダムによる内湾海水の貧酸素化防
止方法によれば、基本的に潮汐の上げ潮時には湾内深部
の貧酸素水が導水管を通して貯水池内に送り込まれ、酸
素濃度が高められてから下げ潮時に再び導水管を通して
湾内深部に送り込まれて湾底の海水に酸素が供給される
ので、湾内深部の海水が溶存酸素によって嫌気性から好
気性に改善されることにより、海底に沈降して堆積して
いる有機物が水とか炭酸ガス、硝酸等の生物に無害な物
質に分解して底泥が浄化され、生物、特に底生生物の成
育に適した環境へ改善することができる。

【００２６】また、深部の海水が好気性になることによ
り、底生生物相が多様化するとともに、底泥から水中へ
のアンモニア、リン等の栄養塩類及び鉄、マンガン等の
溶出がなくなり、富栄養化現象が緩和されて水質を浄化
することが可能となる。更に湾内の物質循環が促進され
ることにより、湾水産資源の増大に寄与することができ
る。

【００２７】特に本発明にかかる潮汐ダムは最も確実で
安定した自然現象である潮汐の干満エネルギーを利用す
るものであるため、比較的簡易な構成によって短時日で
環境改善効果を挙げることができる。実施に際しても従
来の各種底質改善手段、例えば有機汚泥の浚渫とか覆
砂、耕転、石灰散布とか新水路の開削、ポンプによる給
排水手段等を不要とし、しかも稼働時に人工動力を必要
としないため、運転経費は不要である。

【００２８】更に請求項２に記載したように堤防の上端
部近傍に貯水池への海水の導入及び導出を制御するため
の海水導入導出管を配設する等の構成にしたことによ
り、上げ潮時には酸素の豊富な湾内表層部の海水が貯水
池内に流入し、下げ潮時にこれら海水を内湾の深部に送
り込むことが可能となり、多量の酸素を含む表層部の海
水が貯水池内に流入することによって貯水池内の酸素が
豊富になるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる潮汐ダムの基本的構造である第
１実施例の概要図。

【図２】本発明の第２実施例を示す部分的概要図。

【符号の説明】

１…内湾 ２…堤防 ３…貯水池 ４…導水管 ５…深部７ …海水導入導出管 ７ａ，８ａ…屈曲部 ７ｂ…開口部 ８…海水導出管 ８ｂ…上方開口部 ８ｃ…下方開口部

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内湾の浅所の一部を堤防で仕切ることに
   よって貯水池を構成し、上記堤防の下端部近傍に、該堤
   防の側壁部を貫通して内湾の深部と貯水池とを直結する
   長さを保有する導水管を配設したことを特徴とする潮汐
   ダム。
2. 【請求項２】 内湾の浅所の一部を堤防で仕切ることに
   よって貯水池を構成し、上記堤防の上端部近傍に貯水池
   への海水の導入及び導出をするための海水導入導出管を
   配設するとともに、この海水導入導出管の内湾側に、該
   海水導入導出管の開口部と対面する上方開口部を有し、
   内湾の深部にまで延長する海水導出管を配設したことを
   特徴とする潮汐ダム。
3. 【請求項３】 上記海水導出管は、海水導入導出管より
   も径長の大きな管を用いるとともに、該海水導出管の内
   湾の深部近傍における下方開口部を水平方向に向けて形
   成した請求項２記載の潮汐ダム。
4. 【請求項４】 内湾の浅所の一部を堤防で仕切ることに
   よって貯水池を構成し、潮汐の干満差を利用して、上げ
   潮時には内湾深部の貧酸素水を前記堤防の下端部近傍に
   貫通して配設された導水管を通して貯水池内に送り込ん
   で貯水池内での光合成とか大気からの酸素の溶入によっ
   て酸素濃度を高め、下げ潮時に上記酸素濃度の高められ
   た貯水池内の海水を再び導水管を通して内湾の深部に送
   り込んで放出することにより、湾底の海水に酸素を供給
   することを特徴とする潮汐ダムによる内湾海水の貧酸素
   化防止方法。
5. 【請求項５】 内湾の浅所の一部を堤防で仕切ることに
   よって貯水池を構成し、潮汐の干満差を利用して、上げ
   潮時には堤防の上端部近傍に貫通して配設した海水導入
   導出管を通して酸素濃度の高い表層海水を貯水池内に送
   り込み、下げ潮時に上記貯水池内の海水を、上記海水導
   入導出管の開口部と一定長離反した下方部位に上記開口
   部と対面する上方開口部を有し、内湾の深部に延長する
   海水導出管を通して内湾の深部に送り込んで放出するこ
   とにより、湾底の海水に酸素を供給することを特徴とす
   る潮汐ダムによる内湾海水の貧酸素化防止方法。