JP4767704B2

JP4767704B2 - 水質改善方法およびその装置

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Publication number: JP4767704B2
Application number: JP2006016246A
Authority: JP
Inventors: 進金山; 文治重松
Original assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Current assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Priority date: 2006-01-25
Filing date: 2006-01-25
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2026-01-25
Also published as: JP2007196108A

Description

本発明は水質改善方法およびその装置に関するものである。

海底に窪地が形成された水域は、窪地の底部と海面に近い上部との海水交換が行われにくいため成層化し易くなっている。この成層化は太陽の照射熱などによる加温により表層水の密度が減少し、中層水および底層水との間に生じる温度差による密度勾配、またはこの温度成層に伴って生じる溶存酸素量の差によって引き起こされている。この窪地などにおける底層水は、日射が届かないため温度が低くて密度が大きく、かつ植物性プランクトンの光合成が停止して酸素の放出が行われないため溶存酸素量がほとんどない貧酸素水塊となっている。この底層の貧酸素水塊が様々な原因によって表層近くまで湧昇すると青潮になるという問題があった。

そこで、この青潮の原因となる貧酸素水塊を解消するために、曝気装置によって貧酸素水塊の溶存酸素濃度を高める方法、窪地内の貧酸素水塊を吸い上げて周辺水と入れ替える方法、溶存酸素濃度の高い表層水および中層水を窪地内の貧酸素水塊に送り込む方法などが考えられている。また、その他の方法としては、例えば特開２００２−６６５９３号公報の発明がある。
特開２００２−６６５９３号公報

しかし、上記の曝気装置によって溶存酸素濃度を高める方法は、人工的に大量の酸素供給を行う必要がある他、気泡を含んだ比重の軽い海水は窪地内から出て行ってしまうという問題があった。また周辺水と入れ替える方法は、入れ替える水が底層付近の溶存酸素濃度の低いものに限られるため、貧酸素状態を解消することができなかった。さらに表層水などを窪地内に送り込む方法は、図１４に示すように、密度の小さな表層水４３が窪地４４内に送り込まれると周辺水との混合により密度を増加させつつ上昇し、自らの密度と同程度の密度になった時点で水平方向に流れて、ほとんどが窪地４４内から出て行く代わりに、窪地上端と同程度の周辺水４５が送り込まれるため、貧酸素状態を解消することができなかった。

本発明は上記のような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単かつ効果的に貧酸素水塊を解消することができる水質改善方法およびその装置を提供するものである。

本願発明の水質改善方法は、フロートと、該フロートをテンドンを介して位置固定するアンカーと、該アンカーによって水中に位置固定されるとともに前記フロートのウインチで上下方向に移動自在にされる筒状の装置本体と、該装置本体内に設置されて該装置本体の上部の吸込口から水を吸い込むとともに、この吸い込んだ水を該装置本体の下部の放出口から窪地内の底層に若しくはフェンスで囲んだ閉鎖域内の底層に放出する吸引放出手段と、前記フロートに設けられて前記ウインチの上下動を制御する制御装置と、該制御装置に電気的に接続され前記フロート若しくは前記吸込口に設けられるとともに成層化された海域や閉鎖域における水の密度の鉛直分布を測定する超音波音速計とからなる水質改善装置を形成し、
水底に窪地が形成された水域または水域をフェンスで囲んで形成される閉鎖域において、成層化された水の密度の鉛直分布を所定時間間隔ごとに測定した鉛直分布に基づいて、
密度流シュミレーションを行って最適深度を決定し、
または、
前記測定された水の密度の鉛直分布によって
[式１]

ここに、ρは海水の密度、ｚは水深方向の深さ、
−ｈ_Ｘは目標深度（水平流を発生させたい深度）、
−ｈｏは放水深度、
−ｈ_Ｅは最適深度（この深度で取水すると目標深度で水平流が発し窪地内またはフェンスで囲んだ閉鎖域内において循環流が形成される）、
αは単位深度上昇する際に連行される周辺水の割合、
上記式より窪地内またはフェンスで囲んだ閉鎖域内において循環流が形成される最適深度−ｈ_Ｅを決定し、
前記いずれか一方の最適深度に前記水質改善装置の装置本体における吸込口を設置して、ここから吸い込んだ密度の小さな水を前記装置本体の内部に設けた放出手段によって前記装置本体の下部の放出口から前記窪地内にまたは前記閉鎖域の底層に放出することによって、前記窪地内においてまたは前記フェンスで囲んだ閉鎖域内において循環流を形成して水質を改善することである。
また、水質改善装置に設けた流向流速計で、窪地内に若しくは前記フェンスで囲んだ閉鎖域内に循環流の形成を確認しながら取水深度の修正をして真の最適深度を決定して、その深度に吸込口を設置することを含むものである。

本願発明の水質改善方法は、フロートと、該フロートをテンドンを介して位置固定するアンカーと、該アンカーによって水中に位置固定されるとともに前記フロートのウインチで上下方向に移動自在にされる筒状の装置本体と、該装置本体内に設置されて該装置本体の上部の吸込口から水を吸い込むとともに、この吸い込んだ水を該装置本体の下部の放出口から窪地内の底層に若しくはフェンスで囲んだ閉鎖域内の底層に放出する吸引放出手段と、前記フロートに設けられて前記ウインチの上下動を制御する制御装置と、該制御装置に電気的に接続されて前記フロートに設けられるとともに窪地内に若しくはフェンスで囲んだ閉鎖域内に循環流が形成されているか否かを確認する流向流速計とからなる水質改善装置を形成し、
前記流向流速計によって循環流の形成を確認しながら、最初は所定の深度で前記吸込口から水を吸い込み前記放出口から水を前記底層に向けて放出させ、次第に前記ウインチで前記装置本体を下げて前記吸込口の深度を深くして、前記流向流速計によって前記窪地内に若しくは前記フェンスで囲んだ閉鎖域内に循環流の形成を確認したところで前記吸込口の最適深度を決めることである。

また、水質改善装置は、フロートと、該フロートをテンドンを介して位置固定するアンカーと、該アンカーによって水中に位置固定されるとともに前記フロートのウインチで上下方向に移動自在にされる筒状の装置本体と、該装置本体内に設置されて該装置本体の上部の吸込口から水を吸い込むとともに、この吸い込んだ水を該装置本体の下部の放出口から窪地内の底層に若しくはフェンスで囲んだ閉鎖域内の底層に放出する吸引放出手段と、前記フロートに設けられて前記ウインチの上下動を制御する制御装置と、該制御装置に電気的に接続され前記フロート若しくは前記吸込口に設けられるとともに成層化された海域や閉鎖域における水の密度の鉛直分布を測定する超音波音速計とからなり、前記制御装置には海水の密度の鉛直分布に基づいて、
[式１]

ここに、ρは海水の密度、ｚは水深方向の深さ、
−ｈ_Ｘは目標深度（水平流を発生させたい深度）、
−ｈｏは放水深度、
−ｈ_Ｅは最適深度（この深度で取水すると目標深度で水平流が発し窪地内またはフェンスで囲んだ閉鎖域内において循環流が形成される）、
αは単位深度上昇する際に連行される周辺水の割合、
上記式より窪地内またはフェンスで囲んだ閉鎖域内において循環流が形成される最適深度−ｈ_Ｅを決定するアルゴリズムが組み込まれており、
前記装置本体の吸込口の位置を上下方向に移動させせて前記最適深度−ｈ_Ｅになるようにウインチを制御することを含む。
更に、前記筒状の装置本体には、蛇腹管または伸縮管によって吸込口が形成されていることである。そして、筒状の装置本体には、長尺管が設けられ該長尺管の外周面に上下方向に沿って複数配設され制御装置によって開閉制御される電磁バルブによって吸込口が形成されていることも含まれる。
本発明の水質改善装置は、フロートと、該フロートをテンドンを介して位置固定するアンカーと、該アンカーによって水中に位置固定されるとともに前記フロートのウインチで上下方向に移動自在にされる筒状の装置本体と、該装置本体内に設置されて該装置本体の上部の吸込口から水を吸い込むとともに、この吸い込んだ水を該装置本体の下部の放出口から窪地内の底層に若しくはフェンスで囲んだ閉鎖域内の底層に放出する吸引放出手段と、前記フロートに設けられて前記ウインチの上下動を制御する制御装置と、該制御装置に電気的に接続されて前記フロートに設けられるとともに前記窪地内に若しくはフェンスで囲んだ前記閉鎖域内に循環流が形成されているか否かを確認する流向流速計とからなることである。

密度の鉛直分布に基づいて、下層において水平流が発生するための吸込口の最適深度が決定できるので、ここから吸い込んだ水を放出口から底層に放出して、窪地内において循環流を形成することにより、貧酸素状態を解消することができる。また水底に窪地が形成されていない、成層化された水域をフェンスで囲んで閉鎖域を形成し、該閉鎖域において測定した水の密度の鉛直分布に基づいて、閉鎖域の底層において水平流が発生するための吸込口の最適深度が決定できるので、ここから吸い込んだ水を放出口から底層に放出して、閉鎖域において循環流を形成することにより、貧酸素状態を解消することができる。また音速と密度との関係に着目して超音波音速計を上下動することにより、成層化された水域の密度の鉛直分布を正確かつ簡単に測定することができる。また超音波音速計を吸引口に設けたことにより、成層化された水域の密度の鉛直分布を正確に測定しながら、下層において水平流が発生する深度に吸込口を設置することができる。また流向流速計で循環流の形成を確認しつつ、吸込口を設置するため、正確な深度に設置することができる。また吸引口を自由に上下動させることができるので、下層において水平流が発生する深度に設置することができ、循環流を確実に形成することができる。

以下、本発明の水質改善方法および水質改善装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。はじめに水質改善装置の実施の形態について説明し、その後に水質改善装置を使用した水質改善方法の実施の形態について説明する。また各実施の形態において同じ構成は同じ符号を付して説明し、異なった構成にのみ異なった符号を付して説明する。

図１は第１の実施の形態の水質改善装置１であり、この水質改善装置１は筒状の装置本体２と、この装置本体２の上部に設けられた吸込口３と、装置本体２の下部に設けられた放出口４と、上記吸込口３から装置本体２内に水を吸い込み、これを放出口４から装置本体２外に放出する吸込放出手段５と、装置本体２を海底６に固定するアンカー７とからなり、該アンカー７がテンドン８で水面上のフロート９に接続されている。

装置本体２の上部における吸込口３は蛇腹管１０であり、フロート９に設置されたウインチ１１からのワイヤー１２が接続され、このワイヤー１２によって上下に伸び縮みして上下方向の任意の位置に設置され、密度の異なる水を吸い込みできるようになっている。この蛇腹管１０の上部には、成層化された水の密度の鉛直分布を測定する超音波音速計１３が設置され、これがフロート９のコントローラ１４と電気的に接続されており、このコントローラ１４にはウインチ１１も電気的に接続されている。

したがって、超音波音速計１３によって成層化された水の密度の鉛直分布が測定されると、これに基づくウインチ１１の駆動により蛇腹管１０が伸び縮みして吸込口３を最適深度、すなわち循環流を発生させるための深度に設置することができるようになっている。

一方、装置本体２の下部に設置された放出口４はラッパ状になっており、その上部にインペラ１５と水中モータ１６とからなる吸込放出手段５が設置され、この吸込放出手段５もコントローラ１４と電気的に接続されている。したがって、水中モータ１６によるインペラ１５の高速回転によって吸込口３から装置本体２内に水が吸い込まれ、これが放出口４から装置本体２外へ放出される。

また装置本体２は下部の連結チェーン１７によってアンカー７に接続されて海底６に安定的に設置され、このアンカー７にテンドン８でフロート９が連結されている。このようにフロート９と装置本体２とがアンカー７で固定され、吸込口３のみが蛇腹管１０によって上下動するようになっている。このフロート９または装置本体２には、深度ごとの水の流れの方向を確認する流向流速計１８が設置され、これによって循環流が形成されているか否かの確認をしながら蛇腹管１０を伸び縮みさせて吸込口３が最適深度に設定できるようにしている。

したがって、超音波音速計１３によって測定された密度の鉛直分布に基づいて吸込口３を最適深度に設置することができるとともに、この最適深度に設置した後も流向流速計１８によって循環流が形成されているか否かの確認をしながら吸込口３を移動させて設置位置の修正を行うことができる。

また図２は第２の実施の形態の水質改善装置２０であり、この水質改善装置２０は蛇腹管１０が、釣り竿または望遠鏡のように上下に伸び縮みする伸縮管２１に代わった以外は第１の実施の形態の水質改善装置１と同じ構成である。この伸縮管２１もウインチ１１からのワイヤー１２が接続され、このワイヤー１２によって伸び縮みすることにより、吸込口３が上下方向の任意の位置に設置できるようになっている。

また図３は第３の実施の形態の水質改善装置２２であり、この水質改善装置２２も蛇腹管１０が、複数の電磁バルブ２３が上下方向に設置された長尺管２４に代わったものであり、これ以外は第１の実施の形態の水質改善装置１と同じ構成である。この電磁バルブ２３もコントローラ１４に電気的に接続されるとともに、ウインチ１１のワイヤー１２も接続され、超音波音速計１３によって測定された密度の鉛直分布に基づいて個別に開閉されて、吸込口３が任意の位置に移動できるようになっている。

次に、これらの水質改善装置１、２０、２２を使用した水質改善方法について説明する。
図４〜図６は第１の実施の形態の水質改善方法であり、水質改善装置１を使用している。これは海底６に大きな窪地２６ができたことにより表層（密度が小さくて溶存酸素濃度が高い）２７、中層（表層より密度が大きく溶存酸素濃度が低い）２８、底層（密度が大きく貧酸素状態）２９に成層化された海域が対象であり、窪地２６内の貧酸素水塊を改善するものである。この改善方法は表層水３０または中層水３１を窪地２６内の貧酸素水塊に取り込んで循環させることにより、貧酸素状態を解消しようとするものである。

これは溶存酸素濃度が高くかつ密度の小さな表層水３０または中層水３１が密度の大きな底層水３２に投入されると、この密度の小さな水３０が密度の大きな水３２と混合して密度を増加させつつ上昇し、自らの密度と同程度の密度の層に達した時に水平方向に流れ、この水平流３３を窪地２６内で発生させて内壁３４に沿わせることにより循環流３５を形成しようとするものである。

この循環流３５を形成するには、吸込口３を最適深度、すなわち水平流３３が窪地２６内で発生する深度（目標深度）に正確に設置する必要があり、吸込口３を最適深度に正確に設置すると、図４に示すように、上記の方法によって窪地２６内において循環流３５が発生する。本発明は吸込口３を最適深度に正確に設置する方法を開発したものであり、超音波音速計１３を使用した方法を図５の（１）のフローに基づいて説明する。

はじめに、成層化された海域で超音波音速計１３を上下動させて密度の鉛直分布３６を測定する。この測定は、図５の（２）に示すように、超音波音速計１３を単独で上下動させて行うこともできるが、図６に示すように、吸込口３に設置した超音波音速計１３で行うこともできる。

そして、この吸込口３の超音波音速計１３で密度の鉛直分布３６を所定時間間隔ごとに測定すると、この測定結果をコントローラ１４で受信し、これに基づいて密度流シミュレーションを行って暫定的な最適深度を決定するか、密度の鉛直分布の測定結果により、簡便なアルゴリズムをコントローラ１４に組み込み、以下の関係を満たす深度−ｈ_Ｅを決定し、これを暫定的な最適深度とする。

[式１]

ここに、ρは海水の密度、ｚは水深方向の深さ、−ｈ_Ｘは目標深度（水平流を発生させ
たい深度）、−ｈｏは放水深度、−ｈ_Ｅは最適深度（この深度で取水すると目標深度で水
平流が発生する）、αは単位深度上昇する際に連行される周辺水の割合である。

そして、図６に示すように、この信号をウインチ１１に送信すると、蛇腹管１０を伸び縮みさせて表層２７または中層２８に吸込口３を設置して取水する。この取水は初期状態としての取水であり、その後流速計により循環流の実測を行いながら取水深度の修正をして真の最適深度を決定して、ここに吸込口３を設置する。この吸込口３の設置された箇所は、図４に示すように、窪地２６内の目標深度で水平流３３が発生して循環流３５を形成する深度になる。

なお、このようなシュミレーションや簡便なアルゴリズム解析を行わないで、流速計による循環流の実測のみにより、吸込口３を上下させ、修正しながら最適深度を決定することもできる（流速フィードバック方式）。

このように吸込口３が最適深度に設置されると、その信号がコントローラ１４に送信されて水中モータ１６のインペラ１５を高速回転させる。そして、このインペラ１５の高速回転により吸込口３から表層水３０または中層水３１が装置本体２内に吸い込まれて放出口４から窪地２６内の底層２９に放出される。

この表層水３０または中層水３１は溶存酸素濃度が高く密度の小さな水であるため、窪地２６内の密度の大きな水と混合することにより密度を増加させつつ上昇し、窪地２６の上部において自らの密度と同程度の密度の層に達した時点（目標深度）で水平方向に流れる。このような水の上昇に伴って窪地２６の下部には周辺水が流れ込むため、水平流３３が窪地２６の内壁３４に沿って下流して循環流３５を形成し、これによって窪地２６内の貧酸素水塊が改善される。

また図７および図８は超音波音速計１３と流向流速計１８とを組み合わせた方法を示し
たものである。この方法は密度の鉛直分布３６に基づいて吸込口３を設置する最適深度を
決定し、その最適深度に水質改善装置の吸込口３を設置し、この吸込口３から水を吸引し
て放出口４から窪地２６内の底層２９に放出するまでは、上記の方法と同じであるが、流
向流速計１８によって吸込口３の設置深度の補正を行うところが異なっている。

すなわち流向流速計１８によって水の流れる方向を計測して、循環流３５の有無を確認しながら吸込口３を上下動させて最適深度の修正を行うものである。例えば、吸込口３の最適深度が深すぎて循環流３５が形成されない場合は、吸込口３を上側に移動させて循環流３５が形成されたか否かを確認し、この確認ができるまでこの動作を繰り返す。

これとは反対に、吸込口３の最適深度が浅すぎるために循環流３５が形成されない場合は、吸込口３を下側に移動させて循環流３５が形成されたか否かを確認し、この確認ができるまでこの動作を繰り返す。このように流向流速計１８によって循環流３５の形成の有無を確認しながら吸込口３の最適深度の修正を行うものである。

また図９および図１０は、超音波音速計１３を使用せずに、流向流速計１８のみを使用
した方法を示したものである。これは、まず水質改善装置１の吸込口３を所定の深度に設
置し、ここから水を吸引して放出口４から窪地内の底層２９に放出する。そして、この放
出した水の流れを流向流速計１８で計測して循環流３５の形成の有無を確認する。例えば
、吸込口３の最適深度が浅すぎて循環流３５が形成されない場合は、吸込口３を下側に移
動させて循環流３５が形成されたか否かを確認し、この確認ができるまでこの動作を繰り
返す。このように吸込口３を表層２７から中層２８にかけて下げつつ、流向流速計１８で
循環流３５の形成の有無を確認しながら最適深度を決定する。

また図１１は第２の実施の形態の水質改善装置２０を使用したものであり、上記の方法とほとんど同じである。これは蛇腹管１０の吸込口３と伸縮管２１の吸込口３とがほとんど同じ構成であるから、上記と同じ方法で循環流３５を形成して水質改善を図るものである。

また図１２は第３の実施の形態の水質改善装置２２を使用したものであり、吸込口３が電磁バルブ２３になったものである。これは吸込口３の移動ではなく、コントローラ１４からの信号で電磁バルブ２３を個々に開閉して吸込口３の最適深度を変えるものである。

この水質改善装置２２において超音波音速計１３を使用する方法は、上記と同じ方法で測定した密度の鉛直分布３６に基づいて最適深度を決定し、ここに位置する電磁バルブ２３を開くものであり、この深度に位置する電磁バルブ２３がない場合はウインチ１１で水質改善装置２２自体を上下動させる。

また水質改善装置２２において超音波音速計１３と流向流速計１８とを使用する方法は、上記の方法と同じように、流向流速計１８によって循環流３５の形成の有無を確認しつつ電磁バルブ２３の開放位置を変えるものである。例えば、一番上の電磁バルブ２３の開放では循環流３５の形成の有無が確認できない場合は、この電磁バルブ２３を閉じて中間の電磁バルブ２３を開いて循環流３５の形成の有無を確認するものである。

さらに水質改善装置２２において流向流速計１８のみを使用する方法は、一番上の電磁バルブ２３を開いて循環流３５の形成の有無を流向流速計１８で確認しつつ、最適深度の電磁バルブ２３を探すものである。例えば、一番上の電磁バルブ２３の深度が浅すぎて循環流３５が形成されない場合は、これを閉じて中間の電磁バルブ２３を開いて循環流３５の形成の有無を確認し、この確認ができるまでこの動作を繰り返す。このよう電磁バルブ２３を上から順に開閉して流向流速計１８で循環流３５の形成の有無を確認しながら最適深度を決定するものであり、上記と同じ方法である。

また図１３は第２の実施の形態の水質改善方法であり、湾などの閉鎖性海域３７が対象になっている。このような閉鎖性海域３７は外海水との海水交換が行われ難いため成層化しており、底層２９における貧酸素状態を改善するものであり、超音波音速計１３を使用した方法により説明する。

これは、まず成層化した閉鎖性海域３７にフェンス３８を平面円形に設置して閉鎖域３９を形成する。このフェンス３８は船４０が航行できる深さに設置され、上部に設置されたフロート４１と、下部に設置されたアンカー４２とで垂直状に張られている。そして、このようなフェンス３８で囲まれた閉鎖域３９の中に第１の実施の形態の水質浄化装置１を設置し、これにより底層２９に循環流３５を形成して貧酸素水塊を解消するものである。

これは、上記と同じように、超音波音速計１３で成層化された閉鎖域３９の密度の鉛直
分布３６を測定し、この測定結果に基づいて決定した深度に水質浄化装置１の吸込口３を
設置する。この吸込口３の設置された箇所は底層２９の目標深度において循環流３５を形
成するための最適深度である。

そして、この最適深度に設置された吸込口３から装置本体２内に表層水３０または中層
水３１を吸い込み、これを放出口４から閉鎖域３９の底層２９に放出する。この表層水３
０または中層水３１は、溶存酸素濃度が高く密度が小さな水であるため、底層における密
度の大きな水と混合することにより密度を増加させつつ上昇し、フェンス３８の上部にお
いて自らの密度と同程度の密度の層に達した時点（目標深度）で水平方向に流れる。そし
て、このような水の上昇に伴ってフェンス３８の下部には周辺水が流れ込むため、上記の
水平流３３はフェンス３８に沿って下流して循環流３５が形成され、これによってフェン
ス３８で囲まれた閉鎖域３９の貧酸素水塊が改善される。

この方法においては、超音波音速計１３と流向流速計１８とを使用する方法、流向流速計１８のみを使用する方法も上記と同じであり、さらに、第２および第３の実施の形態の水質浄化装置２０、２２を使用する方法も上記と同じ方法である。

なお、上記の実施の形態は海を対象にして説明したが、これは海に限定されず、水が停滞して移動の少ない湖沼やダムなどもにも適用されるものである。

第１の実施の形態の水質浄化装置の正面図である。第２の実施の形態の水質浄化装置の正面図である。第３の実施の形態の水質浄化装置の正面図である。水質浄化方法の原理を示した図である。第１の実施の形態の水質浄化方法であり、（１）は超音波音速計を使用した水質浄化方法のフロー、（２）は水の密度の鉛直分布図である。第１の実施の形態の水質浄化装置を使用した水質浄化方法の正面図である。超音波音速計と流向流速計とを使用した水質浄化方法のフロー図である。第１の実施の形態の水質浄化装置を使用した水質浄化方法の正面図である。流向流速計のみを使用した水質浄化方法のフロー図である。第１の実施の形態の水質浄化装置を使用した水質浄化方法の正面図である。第２の実施の形態の水質浄化装置を使用した水質浄化方法の正面図である。第３の実施の形態の水質浄化装置を使用した水質浄化方法の正面図である。第２の実施の形態の水質浄化方法であり、（１）は断面図、（２）は斜視図である。従来の水質浄化装置の方法の原理を示した図である。

符号の説明

１、２０、２２水質改善装置
２装置本体
３吸込口
４放出口
５吸込放出手段
６海底
７、４２アンカー
８テンドン
９、４１フロート
１０蛇腹管
１１ウインチ
１２ワイヤー
１３超音波音速計
１４コントローラー
１５インペラ
１６水中モータ
１７連結チェーン
１８流向流速計
２１伸縮管
２３電磁バルブ
２４長尺管
２６、４４窪地
２７表層
２８中層
２９底層
３０、４３表層水
３１中層水
３２底層水
３３水平流
３４内壁
３５循環流
３６密度の鉛直分布
３７閉鎖性海域
３８フェンス
３９閉鎖域
４０船
４５周辺水

Claims

フロートと、該フロートをテンドンを介して位置固定するアンカーと、該アンカーによって水中に位置固定されるとともに前記フロートのウインチで上下方向に移動自在にされる筒状の装置本体と、該装置本体内に設置されて該装置本体の上部の吸込口から水を吸い込むとともに、この吸い込んだ水を該装置本体の下部の放出口から窪地内の底層に若しくはフェンスで囲んだ閉鎖域内の底層に放出する吸引放出手段と、前記フロートに設けられて前記ウインチの上下動を制御する制御装置と、該制御装置に電気的に接続され前記フロート若しくは前記吸込口に設けられるとともに成層化された海域や閉鎖域における水の密度の鉛直分布を測定する超音波音速計とからなり、
前記制御装置には海水の密度の鉛直分布に基づいて、
[式１]

ここに、ρは海水の密度、ｚは水深方向の深さ、
−ｈ_Ｘは目標深度（水平流を発生させたい深度）、
−ｈｏは放水深度、
−ｈ_Ｅは最適深度（この深度で取水すると目標深度で水平流が発し窪地内またはフェンスで囲んだ閉鎖域内において循環流が形成される）、
αは単位深度上昇する際に連行される周辺水の割合、
上記式より窪地内またはフェンスで囲んだ閉鎖域内において循環流が形成される最適深度−ｈ_Ｅを決定するアルゴリズムが組み込まれており、
前記装置本体の吸込口の位置を上下方向に移動させせて前記最適深度−ｈ_Ｅになるようにウインチを制御すること、
を特徴とする水質改善装置。
筒状の装置本体には、蛇腹管または伸縮管によって吸込口が形成されていること、
を特徴とする請求項１に記載の水質改善装置。
筒状の装置本体には、長尺管が設けられ該長尺管の外周面に上下方向に沿って複数配設され制御装置によって開閉制御される電磁バルブによって吸込口が形成されていること、
を特徴とする請求項１に記載の水質改善装置。
フロートと、該フロートをテンドンを介して位置固定するアンカーと、該アンカーによって水中に位置固定されるとともに前記フロートのウインチで上下方向に移動自在にされる筒状の装置本体と、該装置本体内に設置されて該装置本体の上部の吸込口から水を吸い込むとともに、この吸い込んだ水を該装置本体の下部の放出口から窪地内の底層に若しくはフェンスで囲んだ閉鎖域内の底層に放出する吸引放出手段と、前記フロートに設けられて前記ウインチの上下動を制御する制御装置と、該制御装置に電気的に接続されて前記フロートに設けられるとともに前記窪地内に若しくはフェンスで囲んだ前記閉鎖域内に循環流が形成されているか否かを確認する流向流速計とからなること、
を特徴とする水質改善装置。
フロートと、該フロートをテンドンを介して位置固定するアンカーと、該アンカーによって水中に位置固定されるとともに前記フロートのウインチで上下方向に移動自在にされる筒状の装置本体と、該装置本体内に設置されて該装置本体の上部の吸込口から水を吸い込むとともに、この吸い込んだ水を該装置本体の下部の放出口から窪地内の底層に若しくはフェンスで囲んだ閉鎖域内の底層に放出する吸引放出手段と、前記フロートに設けられて前記ウインチの上下動を制御する制御装置と、該制御装置に電気的に接続され前記フロート若しくは前記吸込口に設けられるとともに成層化された海域や閉鎖域における水の密度の鉛直分布を測定する超音波音速計とからなる水質改善装置を形成し、
水底に窪地が形成された水域または水域をフェンスで囲んで形成される閉鎖域において、成層化された水の密度の鉛直分布を所定時間間隔ごとに測定した鉛直分布に基づいて、
密度流シュミレーションを行って最適深度を決定し、
または、
前記測定された水の密度の鉛直分布によって
[式１]

ここに、ρは海水の密度、ｚは水深方向の深さ、
−ｈ_Ｘは目標深度（水平流を発生させたい深度）、
−ｈｏは放水深度、
−ｈ_Ｅは最適深度（この深度で取水すると目標深度で水平流が発し窪地内またはフェンスで囲んだ閉鎖域内において循環流が形成される）、
αは単位深度上昇する際に連行される周辺水の割合、
上記式より窪地内またはフェンスで囲んだ閉鎖域内において循環流が形成される最適深度−ｈ_Ｅを決定し、
前記いずれか一方の最適深度に前記水質改善装置の装置本体における吸込口を設置して、ここから吸い込んだ密度の小さな水を前記装置本体の内部に設けた放出手段によって前記装置本体の下部の放出口から前記窪地内にまたは前記閉鎖域の底層に放出することによって、前記窪地内においてまたは前記フェンスで囲んだ閉鎖域内において循環流を形成して水質を改善すること、
を特徴とする水質改善方法。
水質改善装置に設けた流向流速計で、窪地内に若しくは前記フェンスで囲んだ閉鎖域内に循環流の形成を確認しながら取水深度の修正をして真の最適深度を決定して、その深度に吸込口を設置すること、
を特徴とする請求項５に記載の水質改善方法。
フロートと、該フロートをテンドンを介して位置固定するアンカーと、該アンカーによって水中に位置固定されるとともに前記フロートのウインチで上下方向に移動自在にされる筒状の装置本体と、該装置本体内に設置されて該装置本体の上部の吸込口から水を吸い込むとともに、この吸い込んだ水を該装置本体の下部の放出口から窪地内の底層に若しくはフェンスで囲んだ閉鎖域内の底層に放出する吸引放出手段と、前記フロートに設けられて前記ウインチの上下動を制御する制御装置と、該制御装置に電気的に接続されて前記フロートに設けられるとともに窪地内に若しくはフェンスで囲んだ閉鎖域内に循環流が形成されているか否かを確認する流向流速計とからなる水質改善装置を形成し、
前記流向流速計によって循環流の形成を確認しながら、最初は所定の深度で前記吸込口から水を吸い込み前記放出口から水を前記底層に向けて放出させ、次第に前記ウインチで前記装置本体を下げて前記吸込口の深度を深くして、前記流向流速計によって前記窪地内に若しくは前記フェンスで囲んだ閉鎖域内に循環流の形成を確認したところで前記吸込口の最適深度を決めること、
を特徴とする水質改善方法。