JP3776937B2

JP3776937B2 - 海域における潮汐残差流の生成方法

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Publication number: JP3776937B2
Application number: JP54199897A
Authority: JP
Inventors: 利光小松; 真一郎矢野
Original assignee: Kyushu TLO Co Ltd; TOEISHOKOU KK
Current assignee: Kyushu TLO Co Ltd; TOEISHOKOU KK
Priority date: 1996-05-20
Filing date: 1997-05-19
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2017-05-19
Also published as: US6106195A; KR100523078B1; EP0839962A4; KR19990029092A; EP0839962A1; WO1997044531A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、湾，港，島周辺の海域等における潮汐流を制御して、新たな潮汐残差流を生成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、湾，港，島周辺の海域においては、海水の交換がほぼ途絶えた閉鎖性海域が発生しており、かかる閉鎖性海域に河川や排水路等から汚濁・汚染された水等が流入した場合には、閉鎖性海域内に汚濁・汚染した水等が滞留して、閉鎖性海域内の水質が経時的に悪化するという不具合がある。
【０００３】
そこで、汚濁・汚染した水等を浄化するための方法として、例えば、特開昭6-146249号に記載された水質浄化方法が開発されている。
かかる水質浄化方法は、閉鎖性海域の流路を形成する両側壁に、複数の人工粗度を流路伸延方向に間隔を開けて取付け、同人工粗度により流路内に一方向への潮汐流の流水を生成することにより、閉鎖性海域内に流入した汚濁した水を、閉鎖性海域外へ流出させて、閉鎖性海域内を浄化するというものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した水質浄化方法は、未だ、次のような課題を有している。
1.閉鎖性海域流路の幅が大きい場合、側壁に取付けた人工粗度では潮汐流の平均流れが生成されない。
2.生成される潮汐流の平均流れは、閉鎖性海域の流路に沿った一方向の流れであり、流れ方向を自由に、かつ、任意の方向に制御できない。
3.閉鎖性海域の流路に生成される一方向の潮汐流の平均流れは二次元的な変化であり、例えば、温度が高くて軽い表層と温度が低くて重い深層（無酸素若しくは貧酸素状態の層）とが形成される成層化現象の発生防止や、成層の破壊を行なうような三次元的な流れの変化ではない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、海域における海底面であって、潮汐流に面する海底面に、潮汐流を用いて潮汐流を制御するための、順流があたる球面部または円弧状凸面と、逆流があたる凹状の開口部または壁面部とを有する底面構造体であって、前記球面部または円弧状凸面によって形成される、順流方向の潮汐流に対する順流側粗度と、前記凹状の開口部または壁面部によって形成される、逆流方向の潮汐流に対する逆流側粗度との間に生じる方向粗度差を有する底面構造体を複数配置して、新たな潮汐残差流を生成することを特徴とする海域における潮汐残差流の生成方法に係るものである。
【０００６】
また、本発明は、海域における海底面であって、潮汐流に面する海底面に、順流があたる球面部または円弧状凸面と、逆流があたる凹状の開口部または壁面部とを有する底面構造体であって、前記球面部または円弧状凸面によって形成される、順流方向の潮汐流に対する順流側粗度と、前記凹状の開口部または壁面部によって形成される、逆流方向の潮汐流に対する逆流側粗度との間に生じる方向粗度差を有する底面構造体を、潮汐流の流れ方向に沿わせて配置すると共に、潮汐流に所望の方向への運動量を付与する運動量付与面を有する底面構造体を、潮汐流の流れ方向と交差する方向に沿わせて配置して、曲線的な流れのパターンをもつ新たな潮汐残差流を生成すること、及び、底面構造体が漁礁・魚巣機能を有するものであることにも特徴を有する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明すると、図１に示すように、矩形状にモデル化した閉鎖性海域としての湾１内の海底面２に、潮汐流を制御するための底面構造体３を複数配置している。
【０００８】
そして、底面構造体３は、図２にも示すように、1/4球形状の球面部3aと、同球面部3aの背面側に凹状に開口させて形成した開口部3bとから形成しており、球面部3aに潮汐流があたる場合、すなわち、順流に対する順流側粗度をもたせると共に、開口部3bに潮汐流があたる場合、すなわち、逆流に対する逆流側粗度をもたせて、順流側粗度よりも逆流側粗度を大きくすることにより、両方向の間に方向粗度差をもたせている。Ｆは順流方向、Ｂは逆流方向を示している。
【０００９】
また、かかる底面構造体３は、図１に示す湾１内の海底面２に、次のように配置している。
すなわち、複数の底面構造体３を、右側域においては、球面部3aが潮汐流の上げ潮に当たる方向に向くようにして、湾口1a側より湾奥1b側へ順次一定の間隔を開けて配置し、また、湾奥1bの海域においては、球面部3aが右側を向くようにして、右側より左側へ順次一定の間隔を開けて配置し、また、左側海域においては、球面部3aが潮汐流の下げ潮に当たる方向に向くようにして、湾奥1b側より湾口1a側へ順次一定の間隔を開けて配置している。
【００１０】
このように、右側海域においては、湾口1a側より湾奥1b側へ流れる上げ潮流T1に対する底面構造体３の順流側粗度よりも、湾奥1b側より湾口1a側へ流れる下げ潮流T2に対する底面構造体３の逆流側粗度が大きいために、潮汐運動が生じた場合の右側海域では、上げ潮の方が下げ潮よりも流れやすくなり、また、同様に、湾奥1bの海域では右側より左側へ向けて海水が流れやすくなり、また、同様に左側域では下げ潮の方が上げ潮よりも流れやすくなって、結局、湾外の海水が湾口1aより湾内に流入し、湾１内を時計回りに周回して、湾口1aより外海へ流出する環流が潮汐残差流T₃として生成される。
【００１１】
ここで、潮汐残差流T3の流れの方向は、底面構造体３の配置と粗度の大きさを適宜設定することにより、自由にデザインすることができる。
【００１２】
しかも、湾１内に発生している複数の環流同士の間に潮汐残差流T3を生成することにより、環流同士を接続して、一つの大きな環流を生成することも、また、一つの環流を横断する状態に潮汐残差流T3を生成することにより、一つの環流を分断して、複数の環流を生成することもできる。
【００１３】
さらに、底面構造体３の開口部3bに向けて海水が流れた場合には、図３に示すように、湧昇流T4が生成されるために、同湧昇流T4により成層を破壊することができると共に、成層化現象の発生を抑制することができ、栄養分に富んだ深層水を、水面近傍の貧栄養水域層9aに供給する一方、溶存酸素の豊富な水面近傍の表層水を、無酸素若しくは貧酸素状態の深層9bに供給することができ、安定したプランクトン増殖システムを構築することができて、安定した漁場の形成や、海洋の環境保全に資することができる。
【００１４】
また、図４に示すように、底面構造体３の球面部3aを、藻類等の海草類４が付きやすい材質や形状にすることにより、藻場を育成することができる。
そして、図４に示すように、底面構造体３は、内部に漁礁・魚巣用空間５を形成しているために、湾１内に人工漁場を形成することもできる。６は、底面構造体３に形成した連通路、７は魚巣ブロック、８は魚である。
【００１５】
次に、底面構造体３の形状について説明すると、同底面構造体３の形状は、基本的に、順流側粗度と逆流側粗度との間に方向粗度差を有しているものが好ましく、しかも、方向粗度差の大きいものがより好ましい。
【００１６】
そして、流れの方向をデザインする際には、単に粗度を有するだけで、方向粗度差を有しない底面構造体と、方向粗度差を有する底面構造体３とを組み合わせて配置することも、さらには、方向粗度等の大きさの異なる底面構造体３を組み合わせて配置することにより、所望の流れをデザインすることができる。
【００１７】
また、図５〜図２５は、上記した基本形態としての底面構造体３の変形型の例を示している。
【００１８】
図５に示す第１変形例としての底面構造体３は、左右幅方向に伸延する1/2円筒状体3cと、同1/2円筒状体3cの両端部より1/2円筒状体3cが円弧状に突出する側とは反対側に伸延する一対の板状体3d,3dとから平面視略コ字状に形成している。
そして、かかる底面構造体３は、1/2円筒状体3cの円弧状凸面にあたる流れが順流になり、大きな方向粗度差を得ることができるようにしている。
【００１９】
図６に示す第２変形例としての底面構造体３は、一対の1/2円筒状体3e,3eの円弧状凸面をそれぞれ外側方に配置すると共に、先端同士を接続して、平面視略Ｖ字状に形成している。
そして、かかる底面構造体３は、平面視略Ｖ字状の突出側にあたる流れが順流になり、大きな方向粗度差を得ることができるようにしている。
【００２０】
図７に示す第３変形例としての底面構造体３は、1/4球面形状の球面部3aと、同球面部3aの背面側に形成した略垂直の壁面部3fとから形成している。
そして、かかる底面構造体３は、球面部3aにあたる流れが順流になりまた、略垂直の壁面部3fにあたる流れが逆流になり、大きな方向粗度差を得ることができるようにしている。
しかも、略垂直の壁面部3fは、流れが同壁面部3fに当たると、かかる海水が壁面部3fに沿って上昇して、スムーズに湧昇流を生成するようにしている。
【００２１】
図８に示す第４変形例としての底面構造体３は、変形1/2球面状の球面部3gと、同球面部3gの背面側に形成した略垂直の壁面部3hとから形成している。
かかる底面構造体３は、前記した図７の底面構造体３と比べて、球面部3a,3gの曲率半径を同じくして、高さだけを高く設定することができ、同様の使用形態において、粗度を大きくすることができると共に、湧昇流を起こし易くすることができる。
【００２２】
図９に示す第５変形例としての底面構造体３は、一対の1/2円柱状体3j,3jの円弧状凸面をそれぞれ外側方に配置すると共に、略垂直の壁面を内側方に配置して、先端同士を接続することにより、平面視略Ｖ字状に形成している。
かかる底面構造体３は、前記した図６の底面構造体３と同様の使用形態にて、大きな方向粗度差を得ることができると共に、逆流方向の海水が壁面に沿って上昇して、スムーズに湧昇流を生成するようにしている。
【００２３】
図１０に示す第６変形例としての底面構造体３は、前後方向に伸延する一対の細幅矩形板体3k,3kの先端同士を接続し、平面視略Ｖ字状に形成している。
かかる底面構造体３は、前記した図９の底面構造体３に比べて方向粗度差を小さく設定することができ、同様の使用形態において、湧昇流をスムーズに生成することができるようにしている。
【００２４】
なお、図６、図９、及び図１０に示す平面視略Ｖ字状の底面構造体３，３，３は、それぞれＶ字形を形成する内角θを任意の鋭角に設定することにより、粗度及び方向粗度差を適宜調整することができる。
【００２５】
図１１に示す第７変形例としての底面構造体３は、1/2円筒状のシンプルな形状となしている。
そして、かかる底面構造体３は、円弧状凸面にあたる流れが順流になり、大きな方向粗度差を得ることができるようにしている。
【００２６】
図１２及び図１３に示す第８変形例としての底面構造体３は、上方へ漸次縮径状に形成したロート状筒体を、縦割りした一側半部の形状である。ｋは粗度高さ、b1は下端外径、b2は中途部内径、b3は上端外径、t1は肉厚である。
かかる底面構造体３は、上端が開口しているために、湧昇流が生成されやすく、しかも、所望の方向粗度差を確保することができる。
【００２７】
図１４及び図１５に示す第９変形例としての底面構造体３は、1/2球形状に形成している。2rは外径である。
かかる底面構造体３は、粗度高さを高くすることができて、大きな方向粗度差を得ることができると共に、確実に湧昇流を生成することができる。
【００２８】
図１６及び図１７に示す第１０変形例としての底面構造体３は、軸線を垂直方向へ向けた円筒状体の後部を一部切欠して、粗度高さを同一となした三個の一部切欠垂直円筒状体3m-1,3m-2,3m-3を、同一直線上に一定の間隔11,12を開けて配置したものである。
そして、三個の一部切欠垂直円筒状体3m-1,3m-2,3m-3は、順次粗度半径r1,r2,r3を小さく形成して、これら一部切欠垂直円筒状体が形作る輪郭が順流方向に流線形状となるようにしている。
また、かかる底面構造体３は、境界層の剥離を少なくすることができる。
【００２９】
図１８及び図１９に示す第１１変形例としての底面構造体３は、上記第１０変形例としての底面構造体３と基本的構造を同じくしているが、順流方向の下流側に配置する一部切欠垂直円筒状体3n-2の粗度高さk2を、上流側の一部切欠垂直円筒状体3n-1の粗度高さk1よりも高く形成している。
かかる底面構造体３は、前記第１０変形例の場合と同様に、輪郭を順流方向に流線形状となすという考え方を高さ方向にも適用して、境界層の剥離をより少なくすることができる。
【００３０】
図２０及び図２１に示す第１２変形例としての底面構造体３は、前記第７変形例としての底面構造体３を略Ｕ字状に屈曲させた1/2円筒Ｕ字状体に形成している。ｂは外径である。
かかる底面構造体３は、前記第７変形例としての底面構造体３に比べて大きな方向粗度差を得ることができる。
【００３１】
図２２及び図２３に示す第１３変形例としての底面構造体３は、上記第１２変形例としての底面構造体３と同様に形成した1/2円筒Ｕ字状体3pの上に、前記基本形態としての底面構造体３と同様に形成した1/4球形状体3qを載設して形成している。θ３は、1/4球形状体の開き角度である。
かかる底面構造体３は、単体としての第１２変形例としての底面構造体３や基本形態としての底面構造体３よりもさらに大きな方向粗度差を得ることができると共に、確実に湧昇流を生成することができる。
【００３２】
図２４及び図２５に示す第１４変形例としての底面構造体３は、一部切欠垂直円筒状体3sの上に、1/4球形状体3qを載設して形成している。
そして、一部切欠垂直円筒状体3sには、順流方向に連通する複数の連通孔3tを、円周方向へ間隙を開けて形成している。
かかる底面構造体３は、一部切欠垂直円筒状体3sに複数の連通孔3tを形成しているにもかかわらず、大きな方向粗度差を得ることができると共に、底面構造体３内の土砂の堆積を防止することができ、湧昇流も生成することができる。
【００３３】
図２６は、湾口1aの開口幅に比べて湾奥1bまでの奥行きが長い湾１における底面構造体３の配置例をしている。
すなわち、湾１内の海底面２において、湾口1aの近傍で、かつ左側域に、球面部3aを湾口1a側に向けた複数の底面構造体３を配置すると共に、湾口1aの近傍でかつ右側域に、開口部3bを湾口1a側に向けた複数の底面構造体３を配置し、また、湾奥1bの近傍でかつ左側域に、開口部3bを湾口1a側に向けた複数の底面構造体３を配置すると共に、湾奥1bの近傍でかつ右側域に、球面部3aを湾口1a側へ向けた複数の底面構造体３を配置している。
このようにして、湾外の海水が湾口1aの左側部より湾内に流入し、同湾１内の湾口側半部を反時計回りに周回して、湾口1aの右側部より外海へ流出する湾口側潮汐残差流T5と、湾１内の湾奥側半部において時計回りに周回する湾奥側潮汐残差流T6が生成されるようにしている。
【００３４】
そして、経時的に、湾口側潮汐残差流T5と湾奥側潮汐残差流T6とが湾１内の略中央部において接続されて、略８の字状の全湾規摸潮汐残差流T7が形成されるようにしている。
従って、湾奥1bの汚染物質等も、経時的に全湾規模潮汐残差流T7により湾口1aの右側部より外海へ流出させることができて、湾１内に汚染物質等が滞溜するのを防止することができる。
【００３５】
図２７は、図２６と同じ湾１における他の実施例としての底面構造体21,22,23,24,25の配置例を示している。
ここで、図２８〜図３１に基本形態となる第１の底面構造体20を示しており、同底面構造体20は、四角柱形状に形成して、同底面構造体20の長方形状の側面を運動量付与面27,28となして、各運動量付与面27,28にあたる潮汐流に所望の方向への運動量を付与することができるようにしている。
【００３６】
そして、かかる第１の底面構造体20は、図２８に示すように、平面視において、直角三角形状となし、一方の運動量付与面27を基準にして頂部29の角度θ４を漸次大きく形成することにより、変形例としての第２・第３・第４の底面構造体21,22,23を任意に形成することができるようにして、第４の底面構造体23は、平面視二等辺三角形となしている。
【００３７】
また、第１の底面構造体20は、図３０に示すように、平面視において、他方の運動量付与面28を基準にして、頂部29の角度θ４を漸次大きく形成することにより、変形例としての第５・第６・第７の底面構造体24,25,26を形成することができる。
【００３８】
上記のように構成した第１〜第７底面構造体20,21,22,23,24,25,26は、基本的に潮汐流と交差する方向に潮汐残差流が生成されるように、同潮汐残差流をデザインする際に、デザインする潮汐残差流が生成される方向への運動量を潮汐流に付与することができるように配置する。
【００３９】
すなわち、図２７及び図３４に示すように、湾１内の略中央部に、平面視二等辺三角形状の第４底面構造体23を配置すると共に、同第４底面構造体23は、頂部29が右側に位置するように配置し、かつ、同頂部29を通る仮想対称線C1が左右方向へ向くように配置する。
【００４０】
そして、第４底面構造体23より右側方へかつ湾口1aへ向けて順次第３底面構造体22、第２底面構造体21、第５底面構造体24、第６底面構造体25を配置する。
また、第４底面構造体23より左側方へかつ湾口1aへ向けて、順次第３・第２・第５・第６底面構造体22,21,24,25をそれぞれ上記右側に配置した各底面構造体を表裏反転させた状態にて配置する。
【００４１】
しかも、上記した第６・第５・第２・第３・第４・第３・第２・第５・第６底面構造体を、前記仮想対称線C1を中心に線対称位置に配置し、さらに、これら底面構造体を湾奥側へ１８０度点対称の位置に配置する。
【００４２】
このようにして、図３４に示すように、上げ潮流T1が、第６・第５・第２・第３・第４・第３・第２・第５・第６底面構造体25,24,21,22,23,22,21,24,25の各運動量付与面27,28にあたると、各運動量付与面27,28より上げ潮流T1に新たに運動量成分F1が加えられ、また、同様に、下げ潮流T2が各運動量付与面27,28にあたると、各運動量付与面27,28より下げ潮流T2に新たに運動量成分F2が加えられて、潮汐流の１周期平均によりこれら運動量成分F1,F2のベクトルを合成した方向に残差運動量が発生し、同残差運動量が経時的に湾口側潮汐残差流T5を生成する。同様に、湾１内の湾奥側半部に配置された第６・第５・第２・第３・第４・第３・第２・第５・第６底面構造体25,24,21,22,23,22,21,24,25により、同湾奥側半部において時計回りに周回する湾奥側潮汐残差流T6が生成される。
【００４３】
そして、経時的に、湾口側潮汐残差流T5と湾奥側潮汐残差流T6とが湾１内の略中央部において接続されて、略８の字状の全湾規模潮汐残差流T7が形成される。従って、湾奥1bの汚染物質等も、経時的に全湾規模潮汐残差流T7により湾口1aの右側部より外海へ流出させることができて、湾１内に汚染物質等が滞溜するのを確実に防止することができる。
【００４４】
図３５は、図２６に示す底面構造体３の配置形態と、図２７に示す第１〜第５底面構造体20,21,22,23,24の配置形態とを組合わせた底面構造体の配置形態である。
このようにして、潮汐流の流れ方向の潮汐残差流と、同潮汐流と交差する方向の潮汐残差流とを効率良く生成することができる。
従って、湾口側潮汐残差流T5と湾奥側潮汐残差流T6とが円滑かつ確実に生成され、その結果、湾１内と外海との海水交換を活発に行なう全湾規摸潮汐残差流T7が生成される。
【００４５】
図３６は、他の実施例としての底面構造体30を示しており、同底面構造体30は、三角錐形状に形成して、同底面構造体30の三角形状の側面を運動量付与面27,28となして、各運動量付与面27,28にあたる潮汐流に所望の方向への運動量を付与することができるようにしている。
【００４６】
また、上記した底面構造体20,21,22,23,24,25,26,30は、頂部29と対向する側の面を開口させると共に、内部に空間を形成して、各底面構造体に漁礁・魚巣機能をもたせることもできる。
【００４７】
【実施例】
〔第１実施例〕
本発明に係る海域における潮汐残差流の生成方法により生成される潮汐残差流と、同潮汐残差流による汚染物質濃度分布の変化を、実際にモデル評価した。
【００４８】
すなわち、図３７に示すように、開境界を有する平面視正方形のモデル湾10において、湾奥に二個所の汚染物質流入地点11,11を設けて、各汚染物質流入地点11,11より汚染物質を流入させた場合に、モデル湾10内に生じる潮汐残差流と、同潮汐残差流によりひろがった汚染物質濃度分布を数値解析して検討した。
【００４９】
そして、かかる解析には、平面２次元潮流・拡散の基礎式として、以下の連続の式、ｘ方向の運動方程式、ｙ方向の運動方程式、及び移流拡散方程式を採用した。
連続の式
【００５０】
【数１】

【００５１】
ｘ方向の運動方程式
【００５２】
【数２】

【００５３】
ｙ方向の運動方程式
【００５４】
【数３】

【００５５】
移流拡散方程式
【００５６】
【数４】

【００５７】
ここで、ｘとｙは水平方向座標、ｔは時刻、ＵとＶはｘ，ｙ方向の水深平均流速、Ｃは水深平均拡散物質濃度、ζは水位上昇（潮位）、ｈは平均水深、νｔはみかけの渦動粘性係数、Ｄは分散係数、Ｓは単位面積・単位時間当りの拡散物質の流入量、ｑは単位面積・単位時間当りの淡水流入量、γ_b ²は海底摩擦係数(=0.0026)、ｇは重力加速度、ｆはコリオリ係数である。
【００５８】
また、底面せん断応力の評価式（図３８を参照）、マニング(Manning)の式、γ_b ²とｎとの関係式を、以下に示す。
底面せん断応力の評価式
【００５９】
【数５】

【００６０】
Ｍanningの式
【００６１】
【数６】

【００６２】
γ _b ² とｎの関係式
【００６３】
【数７】

【００６４】
これにより、ｈ＝２０ｍの場合には、γ_b ²＝0.0026でｎ＝0.0268となり、γ_b ²＝0.0049でｎ＝0.0368となる。
【００６５】
また、表１に計算の条件を示す。
【００６６】
図３９は、比較例としての事例1.を示しており、計算条件として、全海域一様にManningの粗度係数をｎ＝0.0268、海底摩擦係数をγ²b＝0.0026に設定している。
【００６７】
図４０は、事例2.を示しており、モデル湾10を左側半分の海域Ａと右側半分の海域Ｂとに区分けし、海域Ａと海域Ｂにおける各順流側粗度と逆流側粗度のManningの粗度係数と、海底摩擦係数の計算条件を、表２に示す通り設定して、海域Ａ・Ｂに相互に反対方向の方向粗度差をもたせている。
【００６８】
図４１は、事例3.を示しており、モデル湾10を左側部の海域Ａと中央部の海域Ｂと右側部の海域Ｃと湾奥部の海域Ｄとに区分けし、各海域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおける各順流側粗度と逆流側粗度のManningの粗度係数と海底摩擦係数の計算条件を、表３に示す通り設定して、各海域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにそれぞれ方向粗度差をもたせている。
【００６９】
ここで、海域Ｄでは、右側から左側への水の流れ（Ｕ＜０）を順流方向とし、その反対方向の流れ（Ｕ＞０）を逆流方向としている。
また、事例1.、2.、3.において、二個所の各汚染物質流入地点11,11より流入する汚染物質の流入量は500kg／日に設定している。
【００７０】
各事例1.、2.、3.について、上記した計算条件にもとづいて計算した結果を、以下に示す。
すなわち、事例1.における潮流計算結果を図４２及び図４３に示しており、図４２は最大下げ潮時を示し、また、図４３は最大上げ潮時を示している。
【００７１】
そして、図４４は、潮汐残差流の計算結果を示しており、また、図４５では、定常状態の汚染物質濃度分布の計算結果を示している。
かかる事例1.においては、図４４に示すように、強い潮汐残差流はほとんど生成されず、図４５に示すように、汚染物質流入地点11,11より流入する汚染物質も、同汚染物質流入地点11,11の近傍に大部分が滞留していることがわかる。
【００７２】
次に、事例2.について、潮汐残差流の計算結果を図４６に示し、また、定常状態の汚染物質濃度分布の計算結果を図４７に示す。
かかる事例2.においては、図４６に示すように、湾口の右側部→湾奥の右側部→湾奥の左側部→湾口の左側部へ向かって流れる略Ｕ字状の潮汐残差流が生成されていることがわかる。
そして、図４７に示すように、汚染物質流入地点11,11より流入した汚染物質は、同汚染物質流入地点11,11より海域Ａと海域Ｂの湾奥側にかけて低濃度のものが分布していることより、上記した潮汐残差流により、汚染物質が湾外へ効率的に流出されていることがわかる。
【００７３】
次に、事例3.について、潮汐残差流の計算結果を図４８に示し、また、定常状態の汚染物質濃度分布の計算結果を図４９に示す。
かかる事例3.においては、図４８に示すように、前記事例2.と同様の潮汐残差流が生成されていることがわかる。
そして、図４９に示すように、汚染物質流入地点11,11より流入した汚染物質は、事例2.と同様に潮汐残差流により、汚染物質が湾外へ流出されていることがわかる。
【００７４】
次に、事例1.、2.、3.のそれぞれについて、海水交換の比較を、表４に示す条件で行なった。
そして、図５０〜図５３に、事例1.における満潮時の汚染物質濃度分布の計算結果を、潮汐運動の満潮から次の満潮を１周期として、５０周期後、１００周期後、１５０周期後、及び２００周期後についてそれぞれ示している。
【００７５】
かかる事例1.と同様に、事例2.は図５４〜図５７に示しており、また、事例3.は図５８〜図６１に示している。
【００７６】
図６２は、湾内の汚染物質残留率の時間変化を示しており、これより、事例2.が最も汚染物質の残留率が低く、水質浄化効率が良いことがわかる。
【００７７】
〔第２実施例〕
第２実施例では、第１実施例における事例1.、2.について、条件を少し変更した事例1.′、2.′の潮流と潮汐残差流と汚染物質濃度分布を計算して、モデル評価した。
【００７８】
そして、変更した条件は、水深をｈ＝１０（ｍ）＝一定とし、事例1.′の海底摩擦係数をγ_b ²＝0.0026、Manningの粗度係数をｎ＝0.0239に設定している。
また、事例2.′のManningの粗度係数と海底摩擦係数は、表５に示す通り設定した。
【００７９】
各事例1.′、2.′について、上記した計算条件にもとづいて計算した結果を、以下に示す。
すなわち、事例1.′における潮流計算結果を図６３及び図６４に示しており、図６３は最大下げ潮時を示し、また、図６４は最大上げ潮時を示している。
【００８０】
そして、図６５は、潮汐残差流の計算結果を示しており、また、図６６は、定常状態の汚染物質濃度分布の計算結果を示している。
かかる事例1.′においては、図６５に示すように、潮汐残差流は左右側の湾岸にわずかに生成されるだけであり、図６６に示すように、汚染物質流入地点11,11より流入する汚染物質も、同汚染物質流入地点11,11の近傍に大部分が滞留していることがわかる。
【００８１】
次に、事例2.′について、潮汐残差流の計算結果を図６７に示し、また、定常状態の汚染物質濃度分布の計算結果を図６８に示す。
かかる事例2.′においては、図６７に示すように、事例2.と同様に略Ｕ字状の潮汐残差流が生成されていることがわかる。
【００８２】
そして、図６８に示すように、汚染物質流入地点11,11より流入した汚染物質は、同汚染物質流入地点11,11より海域Ａの湾奥側にかけて低濃度のものが分布していることより、上記した潮汐残差流により、汚染物質が湾外へ効率的に流出されていることがわかる。
【００８３】
次に、事例1.′、2.′のそれぞれについて、海水交換の比較を、第１実施例と同様に、表４に示す条件で行なった。
そして、事例1.′における満潮時の汚染物質濃度分布の計算結果を、５０周期後、１００周期後、１５０周期後、及び２００周期後毎に、それぞれ図６９〜図７２に示す。
【００８４】
かかる実施例1.′と同様に、事例2.′については、図７３〜図７６に示す。
【００８５】
図７７は、湾内の汚染物質残留率の時間変化を示しており、これより、事例2.′の場合、汚染物質の残留率をほぼ０にすることができ、水質浄化効率がきわめて良いことがわかる。
【００８６】
〔第３実施例〕
第３実施例では、図７８に示すように、開境界を外海まで拡張して設定し、表６に示す条件で数値解析した。
【００８７】
図７９は、事例3.′を示しており、同事例3.′では、モデル湾10を湾口側と湾奥側とに二等分し、かつ、湾口側の左側半部の海域Ａと、湾口側の右側半部の海域Ｂと、湾奥側の海域Ｃとに区分けしている。
【００８８】
図８０は、事例4.′を示しており、同事例4.′ではモデル湾10を湾口近傍側（湾口より湾奥までの1/4の幅）と湾奥側とに二分し、かつ、湾口近傍側の左側の海域Ａと、湾口近傍側の右側の海域Ｂと、湾奥側の海域Ｃとに区分けしている。
【００８９】
図８１は、事例5.′を示しており、同事例5.′では、事例3.′における海域Ａの左側半部を海域Ｃとなし、かつ、海域Ｂの右側半部を海域Ｃとなしている。
そして、上記した事例3.′、4.′、5.′のManningの粗度係数と海底摩擦係数は、表７に示すとおり設定した。
【００９０】
次に、各事例1.′、2.′、3.′、4.′、5.′について、前記した計算条件にもとづいて計算した結果を、以下に示す。
すなわち、図８２〜図８６は、各事例1.′〜5.′の潮汐残差流の計算結果を示している。
これより、事例2.′〜5.′の潮汐残差流は、ほぼ同様の形態で生成されることがわかる。
【００９１】
そして、湾内と外海との海水交換の度合を調べるために、初期時刻に、湾内に一様濃度（Ｃ＝10.0mg／ｌ）を与えて、事例1.′、2.′、3.′の場合について、湾内に残留した汚染物質の濃度分布を計算し、その結果を、５０周期後、１００周期後、１５０周期後、及び２００周期後毎に、図８７〜図９８に示している。
【００９２】
図９９は、各周期に湾内に残留している全汚染物質量の初期時刻における湾内全物質量に対する比、すなわち、残留率の時間変化について調べた結果を示している。
【００９３】
これより、事例2.′と事例3.′については、ほぼ同じ海水交換能力を持っているものと考えられる。
すなわち、粗度を有する底面構造体３の配置の仕方により、少ない粗度で効率良く潮汐残差流を生成することができることが示唆されている。
【００９４】
〔第４実施例〕
第４実施例では、図１００に示すように、湾口1aの左側半部に防波堤12が構築されたモデル湾10内に生じる既存の潮汐残差流のパターンを、方向特性を有する底面構造体３の配置により変えることができるかどうかを数値解析して検討した。なお、計算条件や境界条件は、前記第３実施例における表６に示す条件と同様である。
【００９５】
図１０１は、比較例としての事例(1)を示しており、同事例(1)では、モデル湾10を左側半分の海域Ａと右側半分の海域Ｂとに区分けしている。
【００９６】
図１０２は、事例(2)を示しており、同事例(2)では、モデル湾10内の右側1/4を海域Ａとすると共に、左側3/4を海域Ｂとして区分けしている。
【００９７】
図１０３は、事例(3)を示しており、同事例(3)では、モデル湾10内の右側半部で、かつ、湾口側半部の1/4の区画を、左右に二分割して、その右側半部を海域Ａとすると共に、左側半部を海域Ｂとして区分けし、これら海域Ａ，Ｂ以外の海域を底面構造体Ｂを配置しない海域Ｃとしている。
【００９８】
図１０４は、事例(4)を示しており、同事例(4)では、上記事例(3)の海域Ａ，Ｂの湾奥側半部を海域Ｃとなしている。
【００９９】
そして、上記した事例(1)〜(4)において、矢印の方向を順流方向として、図１００のｙ軸の正方向成分に対して、海底摩擦係数γ_b ²＝0.0026を与えると共に、負方向成分に対して、γ_b ²＝0.0053を与えた。ただし、事例(4)については、逆流に対しては粗度係数差を２倍にして、γ_b ²＝0.0088（ｎ＝0.044）を与えた。
また、事例(0)として、モデル湾10内に海底構造体３を配置していない場合を設定した。
【０１００】
次に、各事例(0),(1),(2),(3),(4)について、前記した計算条件にもとづいて計算した結果を、以下に示す。
すなわち、図１０５〜図１１４は、各事例(0)〜(4)における１周期分の潮汐流の計算結果を平均することにより得られた潮汐残差流とその流線の計算結果を示している。
これより、事例(0)で、湾スケールの循環流が形成され、事例(1)では、事例(0)で湾内に既に存在していた湾スケールの循環流が強化され、事例(2)〜(4)では、外海に発達した循環流が湾内部にまで侵入していることがわかる。
【０１０１】
このことは、底面構造体３の配置を工夫すると共に、方向粗度差の大きい底面構造体３を配置することにより、潮汐残差流をより効率良く制御することができることを示唆している。
【０１０２】
また、事例(1)のように、湾内の循環流を強化するだけでなく、事例(2)〜(4)のように、湾口付近の外海の循環流を変化させて湾内へ侵入させることにより、外海の循環流と湾内の循環流とを混合させることができて、外海との海水交換をより活発化させることができる。
【０１０３】
次に、底面構造体による潮汐残差流の制御が海水交換へ及ぼす影響について調べるために、湾内に標識粒子を配置して、粒子追跡計算（Euler-Lagrange法）を行った。
【０１０４】
この際、各時刻における粒子の位置ベクトルは、次の式により計算した。
【０１０５】
【数８】

【０１０６】
そして、前記各事例(0)〜(4)について得られた１周期分の流速データを基に、標識粒子の移動を計算した。計算時間間隔は、粒子の移動距離が１メッシュ以上にならないようにΔｔ＝１５０秒と設定した。境界付近の処理は、壁面で粒子は完全反射し、開境界から流出した粒子は再び計算領域内へは戻らないものとした。なお、乱流拡散・移流分散による効果は、今回の計算には取り入れなかった。
【０１０７】
海水交換率を評価する境界線は、図１００に示す湾口部のラインａ′−ｂ′とし、標識粒子をラインより湾内側全域に１メッシュ（500m×500m）当たり２５個、計10,000個配置し、下げ潮最強時から始まる１潮汐間にわたって各粒子の軌跡を計算した。
【０１０８】
そして、潮汐の１周期間で境界線よりも外側へ出た粒子が代表する湾内水の体積が最大となるとき（通常は最干潮時付近）の体積をＶmaxとし、１周期後の下げ潮最強時にライン外側へ残っている粒子が代表する体積をＶresとして、海水交換率を次の式で定義している。
【０１０９】
【数９】

【０１１０】
本実施例では、この海水交換率ＥＸにより底面粗度の効果を評価した。
【０１１１】
粒子追跡計算結果の一例として、事例(0)〜(4)のＶmaxとＶresが得られた時刻の湾口部付近の粒子の分布を図１１５〜図１２４に示す。また、各事例(0)〜(4)において得られたＶmax，Ｖres，海水交換率ＥＸの値を表８に示す。
【０１１２】
この結果によると、事例(4)が最も海水交換が活発化されており、底面構造体を敷設しない場合（事例(0)）の約２倍の交換率が得られている。事例(4)は、底面構造体を配置した面積は最も小さかったが、粗度差を他の事例(1)〜(3)より大きく設定したものであったことより、海水交換率を大きくするには湾口付近に局所的に強い粗度差を与えて過度の発生を促進させることが重要であることが推定できる。
【０１１３】
次に、湾内水の長期的な交換能力について比較するために、粒子追跡計算を６０周期（約１ケ月）にわたって行った。初期時刻から１５周期後と６０周期後の最大下げ潮時の粒子の分布を事例(0)〜(4)について図１２５〜図１３４に示す。
また、初期時刻に湾内に配置された全粒子のうち、各周期の最後の時刻（最大下げ潮時）に湾内に存在している粒子残存率の経時変化を図１３５に示す。
【０１１４】
これらの結果を比較すると、比較的初期の段階でき海水交換率の大きい事例(4)が湾内水を外海に流出させる能力が大きいことが分るが、１０周期を過ぎると外海への流出が少なくなっている。２０周期程度からむしろ事例(2)の方が残存率が下がっており、長期間にわたる交換能力は最も優れているという結果になった。
【０１１５】
また、事例(2)が湾口から湾奥まで粗度を配置していたのに対し、事例(4)が湾口部付近にのみ強い抵抗差を与えていたことを考えると、閉鎖性海域の海水交換の促進には、湾口部の海水交換能力の引き上げと湾全体にわたるスケールの循環流により湾奥部の海水を湾口付近に運ぶ機能の２つが必要であることが分かる。
【０１１６】
〔第５実施例〕
第５実施例では、前記した基本形態としての底面構造体３及び第８〜第１４変形例としての底面構造体３について、室内実験により、順流方向と逆流方向の抵抗特性の検討を行なった。
【０１１７】
本実験では、順流方向と逆流方向の抵抗差が最も大きくなるような単体底面構造体の最適形状を調べるために、図１３６に示す実験装置Ｍを用いて、各底面構造体に作用する効力を測定した。
【０１１８】
まず、実験装置Ｍについて説明すると、同実験装置Ｍは、図１３６〜１３８に示すように、水路形成体40の上流側に整水板41を設け、中央部に抗力測定装置42を設け、下流側に可動堰43を設け、同水路形成体40の上流側直上方位置に給水部44を配設して構成している。
そして、水路形成体40は、中途部に水路床40aと左右内側壁40b,40bを設けて、内外側二重構造となしている。
【０１１９】
また、抗力測定装置42は、水路床40aの中央部に形成した開口部45中に、粗度設置板46を配置すると共に、同粗度設置板46を三枚の燐青銅板47,47,47により上流側２点、下流側１点の三点で支持し、下流側の燐青銅板47に歪みゲージ48を貼設している。
【０１２０】
図１３６〜図１３８において、Ｌ１＝6000mm，Ｌ２＝1800mm，Ｌ３＝3000mm，Ｌ４＝1200mm，Ｌ５＝1700mm，Ｌ６＝200mm，Ｌ７＝1100mm，Ｈ１＝100m，Ｈ２＝385mm，Ｈ３＝15mm，Ｈ４＝80mm，Ｗ１＝424mm，Ｗ２＝38mm，Ｗ３＝38m，Ｗ４＝250mm，Ｗ５＝2mm，Ｗ６＝2mm，ｔ２＝1mm，ｔ３＝2mm，ｔ４＝2mmである。
【０１２１】
このようにして、抗力は、粗度設置板46に働く力により生じる燐青銅板47の変形を歪みゲージ48により読み取り、実験前後に行なう検定から得られるキャリブレーション曲線より換算して求めた。なお、粗度設置板46は、粗度としての底面構造体３を設置したときに、上面が水路床40aの上面と面一となるように調節する。
【０１２２】
次に、実験方法について説明すると、本実験では、粗度としての底面構造体３を粗度載置板46上に固定した状態で、順流方向（添字ｆで表示）と逆流方向（添字ｂで表示）に対して、それぞれ粗度設置板４６に作用する全抗力（Ｄｆ，Ｄｂ）を測定し、その後、底面構造体を取外した状態で粗度設置板46に作用する底面摩擦力（Ｆｆ，Ｆｂ）を測定して、この値を差し引くことにより、各底面構造体に作用する抗力（τｆ＝Ｄｆ−Ｆｆ，τｂ＝Ｄｂ−Ｆｂ）を求めた。
また、水深ｈは、粗度設置板46の前後１ｍの二個所でサーボ式水位計（図示せず）を用いて測定し、両測定値の平均値により求めた。流量Ｑは流量バケツ（図示せず）により測定した。
【０１２３】
以上の要領で測定したτ，ｈ，Ｑを用いて、次の式により各底面構造体の抗力係数Ｃｄを求めた。
【０１２４】
【数１０】

【０１２５】
ここで、τは粗度の抗力、ρは水の密度、Ａは粗度の流れ方向への投影面積、Ｕは断面平均流速（＝Ｑ／ｈＢ，Ｂ＝42.4cm）である。
そして、実験条件は、表９に示す通りである。
【０１２６】
ここで、粗度NO.1は、図１３９及び図１４０に示す1/4球形状の底面構造体３、粗度NO.2は、図１２及び図１３に示す第８変形例としての底面構造体、粗度NO.3は、図１４及び図１５に示す第９変形例としての底面構造体、粗度NO.4は、図１６及び図１７に示す第１０変形例としての底面構造体、粗度NO.5は、図１８及び図１９に示す第１１変形例としての底面構造体、粗度NO.6は、図２０及び図２１に示す第１２変形例としての底面構造体、粗度NO.7は、図２２及び図２３に示す第１３変形例としての底面構造体、粗度NO.8は、図２４及び図２５に示す第１４変形例としての底面構造体である。
【０１２７】
そして、図１４０において、θ１は、底面構造体３の水路床40aから開口面までの角度、θ２は、同底面構造体３の球面の開き角度である。
また、粗度NO.1〜NO.8の粗度高さｋ，粗度半径ｒ，肉厚ｔ，粗度幅ｂ，角度θ，間隔１の具体的数値は、表１０に示す通りである。
【０１２８】
また、方向粗度差としての抗力係数差ΔＣｄは、順流方向の抗力係数Ｃｄｆを逆流方向の抗力係数Ｃｄｂから差し引いた値として得ることができ、同じ抗力係数差ΔＣｄの場合には、順流方向の抗力係数が小さい方が有利といえる。
そこで、底面構造体の総合評価として、次の式に示す抗力係数差ΔＣｄと順流方向の抗力係数Ｃｄｆとの比αにより効率を比較した。
【０１２９】
【数１１】

【０１３０】
各粗度NO.1〜NO.8の抗力係数差ΔＣｄを図１４１〜図１４３に示し、α＝ΔＣｄ／Ｃｄｆを図１４４〜図１４６に示す。
これより、粗度NO.7,NO.8が抗力係数差ΔＣｄに関して大きな値をとっており、粗度NO.8はΔＣｄ／Ｃｄｆに関しても比較的大きな値をとっている。
【０１３１】
以上のことから、粗度NO.7と粗度NO.8の底面構造体が、最も効果的であると考えられる。
また、粗度NO.1や粗度NO.3のような単純な形状の底面構造体３でも、比較的大きなΔＣｄ，ΔＣｄ／Ｃｄｆの値をとることがわかった。
【０１３２】
【発明の効果】
本発明によれば、次のような効果が得られる。
1.本発明では、海域における海底面であって、潮汐流に面する海底面に、潮汐流を用いて潮汐流を制御するための、順流があたる球面部または円弧状凸面と、逆流があたる凹状の開口部または壁面部とを有する底面構造体であって、前記球面部または円弧状凸面によって形成される、順流方向の潮汐流に対する順流側粗度と、前記凹状の開口部または壁面部によって形成される、逆流方向の潮汐流に対する逆流側粗度との間に生じる方向粗度差を有する底面構造体を複数配置して、新たな潮汐残差流を生成するようにしているために、閉鎖性海域の流路の幅に関係なく、外海とつながる潮汐残差流を生成することができて、かかる潮汐残差流により海水の交換を活発化させて、閉鎖性海域を開放性海域と同等にすることができる。
【０１３３】
しかも、潮汐残差流の流れ方向は、潮汐流れを制御するための底面構造体の配置位置と大きさを設定することにより、自由に、かつ、任意の方向に設定することができ、閉鎖性海域であった場所に、新しい流れを創造して、閉鎖性海域を開放性海域と同等にすることができる。
従って、かかる海域内に河川や排水路等から汚濁・汚染した水等が流入した場合にも、かかる汚濁・汚染した水等は外海域に流出されて湾内に滞留することが少なくなり、経時的に閉鎖性海域であった場所の水質を浄化することができると共に、水質汚濁を防止することができる。
【０１３４】
さらに、海底面に配置する底面構造体によって、湧昇流が形成されるために、成層を破壊することができると共に、成層化現象の発生を抑制することができ、栄養分に富んだ深層水を、水面近傍の貧栄養水域層に供給する一方、溶存酸素の豊富な水面近傍の表層水を、無酸素若しくは貧酸素状態の深層に供給することができ、安定したプランクトン増殖システムを構築することができて、安定した漁場の形成や、海洋の環境保全に資することができる。
また、底面構造体の表面を、藻類等の海草類が付きやすい材質や形状にすることにより、藻場を育成することもできる。
【０１３５】
以上のように、本発明では、沿岸域の新しい水環境を創造することができる。
【０１３６】
特に、底面構造体は粗度を有するものであるために、構造簡易にして以上の効果を得ることができる。
【０１３７】
また特に、底面構造体は、順流があたる球面部または円弧状凸面と、逆流があたる凹状の開口部または壁面部とを有する底面構造体であって、前記球面部または円弧状凸面によって形成される、順流方向の潮汐流に対する順流側粗度と、前記凹状の開口部または壁面部によって形成される、逆流方向の潮汐流に対する逆流側粗度との間に生じる方向粗度差を有するものであるために、大きな方向粗度差を得ることができ、所望の潮汐残差流を生成することができて、以上の効果を効率良く得ることができる。
【０１３８】
2.本発明では、海域における海底面であって、潮汐流に面する海底面に、順流があたる球面部または円弧状凸面と、逆流があたる凹状の開口部または壁面部とを有する底面構造体であって、前記球面部または円弧状凸面によって形成される、順流方向の潮汐流に対する順流側粗度と、前記凹状の開口部または壁面部によって形成される、逆流方向の潮汐流に対する逆流側粗度との間に生じる方向粗度差を有する底面構造体を、潮汐流の流れ方向に沿わせて配置すると共に、潮汐流に所望の方向への運動量を付与する運動量付与面を有する底面構造体を、潮汐流の流れ方向と交差する方向に沿わせて配置して、曲線的な流れのパターンをもつ新たな潮汐残差流を生成するものであるために、湾内に所望の潮汐残差流を効率良く生成することができて、湾内に汚染物質等が滞溜するのを確実に防止することができる。
【０１３９】
特に、底面構造体は、順流があたる球面部または円弧状凸面と、逆流があたる凹状の開口部または壁面部とを有する底面構造体であって、前記球面部または円弧状凸面によって形成される、順流方向の潮汐流に対する順流側粗度と、前記凹状の開口部または壁面部によって形成される、逆流方向の潮汐流に対する逆流側粗度との間に生じる方向粗度差を有するものであるために、大きな方向粗度差を得ることができ、所望の潮汐残差流を生成することができて、以上の効果を効率良く得ることができる。
また特に、底面構造体は、潮汐流に所望の方向への運動量を付与する運動量付与面を有するものであるために、同運動量付与面に潮汐流があたると、同運動量付与面より潮汐流に新たに運動量成分が加えられて、潮汐流の１周期平均により運動量成分のベクトルを合成した方向に残差運動量が発生し、同残差運動量が経時的に潮汐残差流を生成する。
従って、かかる底面構造体は、潮汐流の流れ方向と交差する方向に沿わせて配置することにより、曲線的な新たな潮汐残差流を確実に生成することができる。
【０１４０】
3.本発明では、底面構造体は、漁礁・魚巣機能を有するものであるために、上記1.、2.の効果に加えて、新たに開放性海域と同等になった場所に、養殖場を形成することができる。
【０１４１】
【表１】

【０１４２】
【表２】

【０１４３】
【表３】

【０１４４】
【表４】

【０１４５】
【表５】

【０１４６】
【表６】

【０１４７】
【表７】

【０１４８】
【表８】

【０１４９】
【表９】

【０１５０】
【表１０】

【０１５１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る潮汐残差流の生成方法を示す概念説明図。
【図２】同潮汐残差流の生成に使用する底面構造体の斜視説明図。
【図３】同底面構造体による成層化防止の説明図。
【図４】同底面構造体の使用説明図。
【図５】同底面構造体の第１変形例を示す斜視説明図。
【図６】同底面構造体の第２変形例を示す斜視説明図。
【図７】同底面構造体の第３変形例を示す斜視説明図。
【図８】同底面構造体の第４変形例を示す斜視説明図。
【図９】同底面構造体の第５変形例を示す斜視説明図。
【図１０】同底面構造体の第６変形例を示す斜視説明図。
【図１１】同底面構造体の第７変形例を示す斜視説明図。
【図１２】同底面構造体の第８変形例を示す斜視図。
【図１３】同変形例の説明図。
【図１４】同底面構造体の第９変形例を示す斜視図。
【図１５】同第９変形例の説明図。
【図１６】同底面構造体の第１０変形例を示す斜視図。
【図１７】同第１０変形例の説明図。
【図１８】同底面構造体の第１１変形例を示す斜視図。
【図１９】同第１１変形例の説明図。
【図２０】同底面構造体の第１２変形例を示す斜視図。
【図２１】同第１２変形例の説明図。
【図２２】同底面構造体の第１３変形例を示す斜視図。
【図２３】同第１３変形例の説明図。
【図２４】同底面構造体の第１４変形例を示す斜視図。
【図２５】同第１４変形例の説明図。
【図２６】本発明に係る潮汐残差流の生成方法を示す説明図。
【図２７】他の実施例としての潮汐残差流の生成方法を示す説明図。
【図２８】他の実施例としての底面構造体の平面説明図。
【図２９】同底面構造体の斜視図。
【図３０】他の実施例としての底面構造体の平面説明図。
【図３１】同底面構造体の斜視図。
【図３２】同底面構造体の斜視説明図。
【図３３】同底面構造体の斜視説明図。
【図３４】潮汐残差流の生成説明図。
【図３５】もう一つの他の実施例としての潮汐残差流の生成方法を示す説明図。
【図３６】もう一つの他の実施例としての底面構造体の斜視図。
【図３７】モデル湾の説明図。
【図３８】同底面せん断応力のモデル化の説明図。
【図３９】事例1.の場合のモデル湾の説明図。
【図４０】事例2.の場合のモデル湾の説明図。
【図４１】事例3.の場合のモデル湾の説明図。
【図４２】潮流計算結果図（最大下げ潮時）。
【図４３】潮流計算結果図（最大上げ潮時）。
【図４４】潮汐残差流計算結果図。
【図４５】汚染物質濃度分布計算結果図（定常状態）。
【図４６】潮汐残差流計算結果図。
【図４７】汚染物質濃度分布計算結果図（定常状態）。
【図４８】潮汐残差流計算結果図。
【図４９】汚染物質濃度分布計算結果図（定常状態）。
【図５０】汚染物質濃度分布計算結果図（５０周期後）。
【図５１】汚染物質濃度分布計算結果図（１００周期後）。
【図５２】汚染物質濃度分布計算結果図（１５０周期後）。
【図５３】汚染物質濃度分布計算結果図（２００周期後）。
【図５４】汚染物質濃度分布計算結果図（５０周期後）。
【図５５】汚染物質濃度分布計算結果図（１００周期後）。
【図５６】汚染物質濃度分布計算結果図（１５０周期後）。
【図５７】汚染物質濃度分布計算結果図（２００周期後）。
【図５８】汚染物質濃度分布計算結果図（５０周期後）。
【図５９】汚染物質濃度分布計算結果図（１００周期後）。
【図６０】汚染物質濃度分布計算結果図（１５０周期後）。
【図６１】汚染物質濃度分布計算結果図（２００周期後）。
【図６２】湾内の汚染物質残留率の時間変化図。
【図６３】潮流計算結果図（最大下げ潮時）。
【図６４】潮流計算結果図（最大上げ潮時）。
【図６５】潮汐残差流計算結果図。
【図６６】汚染物質濃度分布計算結果図（定常状態）。
【図６７】潮汐残差流計算結果図。
【図６８】汚染物質濃度分布計算結果図（定常状態）。
【図６９】汚染物質濃度分布計算結果図（５０周期後）。
【図７０】汚染物質濃度分布計算結果図（１００周期後）。
【図７１】汚染物質濃度分布計算結果図（１５０周期後）。
【図７２】汚染物質濃度分布計算結果図（２００周期後）。
【図７３】汚染物質濃度分布計算結果図（５０周期後）。
【図７４】汚染物質濃度分布計算結果図（１００周期後）。
【図７５】汚染物質濃度分布計算結果図（１５０周期後）。
【図７６】汚染物質濃度分布計算結果図（２００周期後）。
【図７７】湾内の汚染物質残留率の時間変化図。
【図７８】第３実施例としてのモデル湾の説明図。
【図７９】事例3.′の場合のモデル湾の説明図。
【図８０】事例4.′の場合のモデル湾の説明図。
【図８１】事例5.′の場合のモデル湾の説明図。
【図８２】事例1.′の場合の潮汐残差流計算結果図。
【図８３】事例2.′の場合の潮汐残差流計算結果図。
【図８４】事例3.′の場合の潮汐残差流計算結果図。
【図８５】事例4.′の場合の潮汐残差流計算結果図。
【図８６】事例5.′の場合の潮汐残差流計算結果図。
【図８７】汚染物質濃度分布計算結果図（５０周期後）。
【図８８】汚染物質濃度分布計算結果図（１００周期後）。
【図８９】汚染物質濃度分布計算結果図（１５０周期後）。
【図９０】汚染物質濃度分布計算結果図（２００周期後）。
【図９１】汚染物質濃度分布計算結果図（５０周期後）。
【図９２】汚染物質濃度分布計算結果図（１００周期後）。
【図９３】汚染物質濃度分布計算結果図（１５０周期後）。
【図９４】汚染物質濃度分布計算結果図（２００周期後）。
【図９５】汚染物質濃度分布計算結果図（５０周期後）。
【図９６】汚染物質濃度分布計算結果図（１００周期後）。
【図９７】汚染物質濃度分布計算結果図（１５０周期後）。
【図９８】汚染物質濃度分布計算結果図（２００周期後）。
【図９９】湾内の汚染物質残留率の時間変化図。
【図１００】モデル湾の説明図。
【図１０１】事例(1)の場合のモデル湾の説明図。
【図１０２】事例(2)の場合のモデル湾の説明図。
【図１０３】事例(3)の場合のモデル湾の説明図。
【図１０４】事例(4)の場合のモデル湾の説明図。
【図１０５】事例(0)の場合の潮流計算結果図。
【図１０６】同事例(0)の場合の潮汐残差流の流線図。
【図１０７】事例(1)の場合の潮流計算結果図。
【図１０８】同事例(1)の場合の潮汐残差流の流線図。
【図１０９】事例(2)の場合の潮流計算結果図。
【図１１０】同事例(2)の場合の潮汐残差流の流線図。
【図１１１】事例(3)の場合の潮流計算結果図。
【図１１２】同事例(3)の場合の潮汐残差流の流線図。
【図１１３】事例(4)の場合の潮流計算結果図。
【図１１４】同事例(4)の場合の潮汐残差流の流線図。
【図１１５】事例(0)の場合の粒子追跡計算結果図（Vmaxが得られた時刻）。
【図１１６】同事例(0)の場合の粒子追跡計算結果図（Vresが得られた時刻）。
【図１１７】事例(1)の場合の粒子追跡計算結果図（Vmaxが得られた時刻）。
【図１１８】同事例(1)の場合の粒子追跡計算結果図（Vresが得られた時刻）。
【図１１９】事例(2)の場合の粒子追跡計算結果図（Vmaxが得られた時刻）。
【図１２０】同事例(2)の場合の粒子追跡計算結果図（Vresが得られた時刻）。
【図１２１】事例(3)の場合の粒子追跡計算結果図（Vmaxが得られた時刻）。
【図１２２】同事例(3)の場合の粒子追跡計算結果図（Vresが得られた時刻）。
【図１２３】事例(4)の場合の粒子追跡計算結果図（Vmaxが得られた時刻）。
【図１２４】同事例(4)の場合の粒子追跡計算結果図（Vresが得られた時刻）。
【図１２５】事例(0)の場合の粒子追跡計算結果図（１５周期後）。
【図１２６】同事例(0)の場合の粒子追跡計算結果図（６０周期後）。
【図１２７】事例(1)の場合の粒子追跡計算結果図（１５周期後）。
【図１２８】同事例(1)の場合の粒子追跡計算結果図（６０周期後）。
【図１２９】事例(2)の場合の粒子追跡計算結果図（１５周期後）。
【図１３０】同事例(2)の場合の粒子追跡計算結果図（６０周期後）。
【図１３１】事例(3)の場合の粒子追跡計算結果図（１５周期後）。
【図１３２】同事例(3)の場合の粒子追跡計算結果図（６０周期後）。
【図１３３】事例(4)の場合の粒子追跡計算結果図（１５周期後）。
【図１３４】同事例(4)の場合の粒子追跡計算結果図（６０周期後）。
【図１３５】粒子残存率の経時変化図。
【図１３６】実験装置の側面説明図。
【図１３７】同実験装置の平面説明図。
【図１３８】抗力測定装置の拡大側面説明図。
【図１３９】1/4球形状の底面構造体の斜視図。
【図１４０】同底面構造体の説明図。
【図１４１】条件１における抗力係数を比較したグラフ。
【図１４２】条件２における抗力係数差を比較したグラフ。
【図１４３】条件３における抗力係数差を比較したグラフ。
【図１４４】条件１における効率を比較したグラフ。
【図１４５】条件２における効率を比較したグラフ。
【図１４６】条件３における効率を比較したグラフ。

Claims

海域における海底面であって、潮汐流に面する海底面に、潮汐流を用いて潮汐流を制御するための、順流があたる球面部または円弧状凸面と、逆流があたる凹状の開口部または壁面部とを有する底面構造体であって、前記球面部または円弧状凸面によって形成される、順流方向の潮汐流に対する順流側粗度と、前記凹状の開口部または壁面部によって形成される、逆流方向の潮汐流に対する逆流側粗度との間に生じる方向粗度差を有する底面構造体を複数配置して、新たな潮汐残差流を生成することを特徴とする海域における潮汐残差流の生成方法。
海域における海底面であって、潮汐流に面する海底面に、順流があたる球面部または円弧状凸面と、逆流があたる凹状の開口部または壁面部とを有する底面構造体であって、前記球面部または円弧状凸面によって形成される、順流方向の潮汐流に対する順流側粗度と、前記凹状の開口部または壁面部によって形成される、逆流方向の潮汐流に対する逆流側粗度との間に生じる方向粗度差を有する底面構造体を、潮汐流の流れ方向に沿わせて配置すると共に、潮汐流に所望の方向への運動量を付与する運動量付与面を有する底面構造体を、潮汐流の流れ方向と交差する方向に沿わせて配置して、曲線的な流れのパターンをもつ新たな潮汐残差流を生成することを特徴とする海域における潮汐残差流の生成方法。
底面構造体は、漁礁・魚巣機能を有するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の海域における潮汐残差流の生成方法。