JP4953853B2 - 汚濁防止装置 - Google Patents

Description

本発明は汚濁防止装置に係り、水中工事において、水底の汚泥等が工事範囲外に拡散して、水質汚染を生じさせないようにした汚濁防止装置に関する。

従来、海洋の埋立工事等において、埋立海域での土砂投入等に伴う周辺海域の汚濁拡散防止のために、汚濁防止膜が利用されている。一般的な汚濁防止膜構造は、下端にシンカー等の重錘を吊持し、水面付近に浮いたフロートで、汚濁防止膜全体を水中に所定の角度で垂下して張設するようになっている。そして水中に垂下された織布からなる汚濁防止膜により、汚濁水域を区画し、汚濁水（水質汚濁物質）の拡散を防止することができる。しかし、汚濁防止膜を水面近くまで張設して設置した場合、埋立海域に出入りする土砂運搬船が汚濁防止膜の設置ラインを航行するたびに汚濁防止膜を沈降させ、通過させる必要があった。その際、汚濁水が埋立海域から流出してしまうと言う問題があった。また、汚濁防止膜に海洋生物等が付着したり、汚泥が付着して織布の劣化が著しくメンテナンスにも問題があった。

このような汚濁防止膜の有する問題点を解消するために、水中において多数の気泡がカーテン状あるいはフェンス状になるように気泡を連続発生させた汚濁防止装置（特許文献１，特許文献２）が提案されている。

特許文献１に開示された汚濁防止方法では、フロートに支持された気送管および／または空気加圧水管とを水中に位置させ、管に形成された気体噴出口から加圧された細かい気泡を連続噴出させることで気泡壁を、気送管および／または空気加圧水管の延長方向範囲において、気送管および／または空気加圧水管と水面との間に形成させることで、汚濁水が広がるのを遮断することができる。

特許文献２に開示された汚濁防止装置では、従来の汚濁防止膜に代えてエアバブルカーテンを、気泡管から発生する気泡の上昇流に沿って形成し、この気泡壁を境界として汚濁水域を限定するようになっている。

特開平１１−１１７２７５号公報 特開２００２−２５６５３７号公報

ところで、上述の特許文献１，２に開示されたいずれの気泡壁においても、その汚濁拡散阻止手段としての作用は、気泡が水面近くに達するとその直径が大きくなるため、水面近くの大きくなった気泡が水流の影響をうけて拡散し、気泡壁としての汚濁防止効果が低下する傾向にある。水域の汚濁は水面付近において、その現象を確認する場合が多いため、水辺付近において汚濁水が拡散が顕著になるということは、汚濁防止装置としての効果が十分に期待できないことになる。

また、水面近くの気泡は、潮流や風波の影響を受けて拡散しやすい上、特許文献２に開示されているような上昇流や表層流等の水流を発生させ、対流させるだけのエネルギーを有しない。そのため、汚濁水を汚濁水域内に環流させることができず、汚濁水を所定の水域内にとどめておくことが不可能な場合もある。そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、所定の水流を噴出させて生じさせた水流によって、工事個所で発生した汚濁水や汚濁粒子を所定範囲で沈降させるようにした汚濁防止装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は長手方向に沿って所定間隔をあけて形成された水流噴出孔を有し、汚濁発生範囲から所定距離離れて、該汚濁発生範囲を取り囲むように、水中の所定水深に設置された水流発生管と、周辺水を取り入れ、前記水流発生管に水を供給するポンプとを備え、該ポンプの運転により、前記汚濁発生範囲から所定距離離れた前記水流噴出孔から前記汚濁発生範囲に向けて所定流速の水流を噴出させて前記汚濁発生範囲で下降流が生じるような対流渦を生じさせ、前記汚濁発生範囲から水底近くを前記水流発生管方向に戻る水流に乗せて前記範囲の水中に浮遊する汚濁物質を移動させる際に、前記汚濁物質を水底に沈降堆積させるようにしたことを特徴とする。

前記水流発生管は、所定位置でフロートに吊持されるとともに、管長手方向に沿ってウエイトが設けられて所定水深に位置保持され、前記水流噴出孔から噴出角度が上方へ４０〜４５°となる水流を噴出させるようにすることが好ましい。

前記水流発生管は、所定位置でフロートに吊持されるとともに、管長手方向に沿って補助浮力体とウエイトとが設けられ、所定水深に位置保持することが好ましい。

前記水流発生管は、所定位置でフロートに吊持されるとともに、管長手方向に沿って管下端と水底との間に、下端が水底にウエイトで支持固定された汚濁防止膜とが設けられ、前記水流発生管が所定水深に位置保持されるとともに、該管位置と水底との間に汚濁防止膜が張設されたことを特徴とする。

本発明によれば、簡易な装置構成により、汚濁発生範囲の周囲に、発生水流による対流渦範囲を形成し、その対流渦によって水中工事等で発生した汚濁物質を発生個所の近傍に移動、沈降させることにより、その汚濁発生範囲が拡散することを防止できるという効果を奏する。

以下、本発明の汚濁防止装置の実施するための最良の形態として、以下の実施例について添付図面を参照して説明する。

図１は、護岸１との間に設置された本発明の汚濁防止装置１０の構成およびその作用状態を示した概略説明図である。図１には、埋立等の工事が護岸１の近くで行われ、埋立土砂や水底の汚泥の舞い上がり等により、水質汚濁が発生している工事範囲２の外側において、護岸１に向けて潮流が向いている状態が示されている。図１において、本実施例の汚濁防止装置１０の水流発生管１１がフロート１２、ワイヤケーブル１４を介して水中に吊持され、周辺水の水供給ポンプ（図示せず）から送られた水流Ｆ₀が水流発生管１１の噴出孔１３から工事範囲２に向けて噴出されている。そして、工事範囲の水面近くにかけて斜め上方に向けたゆるやかな対流渦状の水流が生じ、その水流は工事範囲で汚濁水中を下降し、護岸から離れるように対流していき、粒径の大きな土砂等の汚濁物質が沈降して水底に堆積する。対流の方向に沿って細粒分の汚濁物質が、水流発生管１１の設置位置より先の水底の所定範囲にわたり沈殿する。このため、工事範囲から水流発生管１１までの間で水中の汚濁物質はほとんど沈降し、水流発生管１１より沖側の水域に汚濁が拡散するのを防止できる。

水流発生管１１からの噴出水流Ｆ₀は潮流の流れを受け、水流発生管１１のフロート１２から３m程度離れた位置まで付勢され、その後図示したような水底に向かうような対流渦を生じさせる程度の圧力で噴出できれば十分であり、水流発生管１１の噴出孔１３からの水流の流速としては２〜３m／秒程度が好ましい。また、水流発生管１１の設置水深は約２．５〜３m程度とすることが好ましい。したがって、水流の上方への噴出角度θとしてはθ＝４０〜４５°程度にすることで、工事範囲２に到達する水流の向きを図１に示したように調整することができる。

図２、図３は工事水域での水流発生管１１の敷設例を示した概略平面図である。図２に示した敷設例では、岸５から約１００mの範囲にほぼ直線状をなすように水流発生管１１が敷設されている。水流発生管１１は図９で後述するように、長さ２０m程度の単位管を直列に連結して所定の長さまで延長するようにして用いられる。図２では、水流Ｆ₀の噴出孔１３の数を省略して図示しているが、水流発生管１１の表面には長手方向に沿って約２〜３m間隔をあけて噴出孔１３が形成されている。また、水流発生管１１内に圧力水を供給する水供給ポンプ２０は、図２に示したように管端に連結される。この水供給ポンプは現場周辺の海水を供給水として吸水し、それをポンプ２０により所定水圧をかけて水流発生管１１内に送水することができる。このポンプ２０は図示したように、陸上（岸）５に設置してもよいし、岸５から離れた位置に水流発生管１１が敷設される場合には、作業用台船（図示せず）等に搭載してもよい。

図３は、閉水域の工事水域において、汚濁拡散防止を図るために、汚濁防止装置１０の水流発生管１１を、工事水域を囲むように設置した敷設例を示している。同図に示したように、沿岸から１００m程度の範囲位までの広域水域での工事に対しても、本発明の汚濁防止装置１０を敷設することができる。この場合にも水供給ポンプ２０は、岸５に設置してもよいし、沖側に停泊させた図示しない作業台船上に設置することもできる。

図４各図は、水流発生管１１の水中での敷設状態を模式的に示した模式断面図である。図４（ａ）は水流発生管１１と水流発生管１１の下部に固定された管安定用のウエイトと、これらをケーブル１４を介して水中に垂下させるフロート１２とを示している。水流発生管１１としては耐圧樹脂ホースが好適であり、外周に防護体を備えた塩ビ管等を使用することもできる。本実施例では、管径として約５〜１０cm（約２〜４インチ管程度）程度の管を想定し、上述したように管の長手方向に沿って２〜３mピッチで噴出孔１３を設けることが好ましい。フロート１２は既製品の浮標ブイ等を使用することもできるし、所定の浮力を有し、耐候性、耐衝撃性に富む樹脂加工製品であれば、中空加工品、中実加工品等を適宜採用することができる。

図４（ｂ）は、図９に示した縦断の概略斜視図に相当する構成からなる水流発生管１１を示した模式断面図である。この構成の水流発生管１１では、図９にも示したように、２カ所のフロート１２による吊り点間において、管に沿って浮力体が取り付けられている。このため、水流発生管１１は水中に垂下された場合に、ほぼ直線状に配置することができる。このため、水流発生管１１が樹脂ホース等で構成されている場合に、吊り点間に撓みが生じるのを防止することができる。なお、水流発生管１１に撓みが生じると噴出水流Ｆ₀の噴出方向がずれてしまい、水流がうまく汚濁範囲に到達できず、均等な対流渦が生じないおそれがあるが、本実施例では、この点を確実に回避できる。

図４（ｃ）は、図４（ｂ）に示した実施例に用いられたウエイト１５に代えて、水底から水流発生管１１の下端までの範囲に、織布カーテン１７を汚濁防止膜として張設した実施例を示している。この実施例による汚濁防止例を図５に示した。織布カーテン１７を用いた実施例によれば、図５に示したように、水流発生管１１の下端と水底に設置したウエイト１５との間に織布カーテン１７を設けることにより、水流発生管１１から噴出した水流Ｆ₀は水底付近で汚濁防止膜１７に遮られ、水流に含まれている細粒分の汚濁物質４は汚濁防止膜１７の底部に沈殿する。これにより、水底に沈殿する汚濁物質の範囲を、設置された汚濁防止膜１７の設置範囲内に限定することができる。

図６は、工事範囲側から潮流に乗って汚濁物質が拡散した状態で、その拡散状態を抑止するために汚濁防止装置１０の水流発生管１１を水中に配置した実施例を示した説明図である。同図に示したように、工事範囲で発生した汚濁物質は潮流に乗って拡散するが、水中にワイヤケーブル１４とフロート１２で水中に保持された水流発生管１１からなる汚濁防止装置１０位置において、噴出水流Ｆ₀が発生させる対流渦により潮流に逆らって押し戻されるように対流し、その流速が急激に減衰する。このため、汚濁物質４はウエイト１５近傍に沈殿し、堆積する。その際、微粒の汚濁物質は水底近くで汚濁防止膜１０の先まで流されるが、汚濁防止装置１０の背面側の水質を低下させない範囲で沈殿する。

図７は、工事範囲側から潮流に乗って汚濁物質が拡散した状態で、その拡散状態を抑止するために、汚濁防止装置１０として、織布カーテン１７を備えた水流発生管１１を水中に配置させた例を示した説明図である。図６と同様に、工事範囲で発生した汚濁物質は潮流に乗って拡散するが、汚濁防止膜としての織布カーテン１７とフロート１２とで水中に保持された水流発生管１１からなる汚濁防止装置１０位置において、噴出水流Ｆ₀が発生させる対流渦により潮流に逆らって押し戻されるように対流し、その流速が急激に減衰する。このとき水流発生管１１の下方には織布カーテン１７が張設されているため、汚濁物質４はこの織布カーテン１７に衝突して織布カーテン１７の手前のウエイト１５付近の水底に沈殿し、堆積する。これにより、潮流を考慮した設置方法により、汚濁防止装置を有効に現場に適用することができる。

図８各図は、浅海域において、水流発生管１１を完全に水面に浮かせた状態にし、あるいは水底に沈めて設置した例を示した変形例である。図８（ａ）に示したように、水流発生管１１をフロート１６の浮力で水面に浮かせて設置した場合には、噴出孔１３を下方に向け、水流Ｆ₀を水底に可能に向かせることで、水面付近を流れる汚濁物質を下方に向けた水流に乗せて水中に戻すことが可能になり、水流が弱まった状態で、汚濁物質が水底に沈殿する。図８（ｂ）はウエイト１５を取り付け、水底に沈めた水流発生管１１の噴出孔１３を斜め上方に向け、水流Ｆ₀を水中斜め上方に噴出させることで図中左側から受ける潮流等に抵抗するように、水流が作用し、水流発生管１１の上方位置で潮流の影響を受けて矢印で示した対流渦が生じ、潮流の影響を遮断することも可能である。

図９は、水流発生管１１の単位管の構成の一実施例を示した概略構成図である。図２，図３に示したように、水流発生管１１は工事範囲を囲むように水中に敷設されるが、水流発生管１１は、図９に示したような単位管１１Ａを連結して所定の延長が確保されるようになっている。図９に示した単位管１１Ａとしては、本実施例では、全長２０m、直径３インチの樹脂ホースが用いられている。単位管１１Ａの上部斜め位置に長手方向に沿って３mの間隔をあけて水流噴出孔１３が形成されている。水流噴出孔１３は直径５mmの丸孔からなる。また、この単位管１１Ａは図４（ｂ）にも示したように、両端付近に２個のフロート１２に吊持されるとともに、単位管１１Ａの上端面に沿って取り付けられた棒状の樹脂浮力体１６と、単位管１１Ａの下端面に沿って取り付けられたチェーンからなるウエイト１５とで全体の浮力バランスがとられ、フロート１２のワイヤケーブル１４の長さに応じた深さに定置できるようになっている。なお、単位管１１Ａの一方の管端（図９では左管端）は単位管１１Ａを接続しやすいように外径がわずかに拡径されている。

図１０は、水流発生管１１からの噴出水流Ｆ₀によって、水流発生管１１の周囲に生じる対流渦を模式的に示した平面図である。同図に示したように、噴出水流Ｆ₀の向きが平面的にも対流渦を生じ、汚濁範囲を潮流に対して有効に狭めることができることがわかる。

以下、簡単に本発明の汚濁防止装置１０の海洋工事以外の適用例について説明する。図１１，図１２はこの水流発生管１１による汚濁防止装置１０を河川工事や、養殖生け簀の維持装置として適用した例を示した説明図である。

河川のように常に一定の流速が生じている河岸３０で護岸工事を行う場合、河川流により汚濁物質が急速に下流に向けて拡散することが予想される。そこで、図１１に示したように、水流発生管１１を河川の工事範囲２に沿って所定の離れをとって設置し、水流が工事範囲２の河岸３１側に向くようにして一定の水流Ｆ₀を噴出する。また、この水流発生管１１で区画された範囲でも下流に向けての河川流がある。そこで、この水流発生管１１を敷設した領域の下流位置には、通常の構造の汚濁防止膜３２を設置して、下流方向に流された汚濁物質の最終的な回収を行うことが好ましい。

図１２に示したように、図中の左側から右側にかけて矢印で示したように赤潮３６が潮流に乗って移動する中に、養殖生け簀３５が位置するような場合、汚濁防止装置１０の水流発生管１１を生け簀３５の回りに、平面視して紡錘形状に潮流方向に沿って両端が閉じるような形状で配置し、水流Ｆ₀を外方に向けて噴出することにより、赤潮３６を生け簀３５から遠ざけるように、水流発生管１１の外側に沿って潮流に沿って移動させることができる。また、水流Ｆ₀によって生じた対流渦により、水底近くの赤潮の影響を受けていない海水を生け簀３５内に循環させることで、生け簀３５内の水を赤潮で汚染されないようにすることもできる。

本発明の汚濁防止装置の一実施例の設置例および汚濁拡散防止状態を示した説明図。 本発明の汚濁防止装置の他の設置例（平面配置例）を示した概略平面図。 本発明の汚濁防止装置の他の設置例（平面配置例）を示した概略平面図。 汚濁防止装置の構成及び水中設置状態を示した断面図。 汚濁防止装置の他の実施例の設置例および汚濁拡散防止状態を示した説明図。 汚濁防止装置の他の実施例の設置例および汚濁拡散防止状態を示した説明図。 汚濁防止装置の他の実施例の設置例および汚濁拡散防止状態を示した説明図。 汚濁防止装置の設置例の変形例を示した断面図。 汚濁防止装置を構成する水流発生管の単位管の構成例を示した説明図。 水流発生管によって発生した対流渦の状態を模式的に示した説明図。 汚濁防止装置を河川護岸工事に適用した例を示した説明図。 汚濁防止装置を生け簀の赤潮対策に適用した例を示した説明図。

符号の説明

１ 護岸
３，４ 汚濁物質
１０ 汚濁防止装置
１１ 水流発生管
１１Ａ 単位管
１２ フロート
１３ 噴出孔
１５ ウエイト
１６ 浮力体
１７ 汚濁防止膜（織布カーテン）
２０ ポンプ

Claims (4)

1. 長手方向に沿って所定間隔をあけて形成された水流噴出孔を有し、汚濁発生範囲から所定距離離れて、該汚濁発生範囲を取り囲むように、水中の所定水深に設置された水流発生管と、周辺水を取り入れ、前記水流発生管に水を供給するポンプとを備え、
   該ポンプの運転により、前記汚濁発生範囲から所定距離離れた前記水流噴出孔から前記汚濁発生範囲に向けて所定流速の水流を噴出させて前記汚濁発生範囲で下降流が生じるような対流渦を生じさせ、前記汚濁発生範囲から水底近くを前記水流発生管方向に戻る水流に乗せて前記範囲の水中に浮遊する汚濁物質を移動させる際に、前記汚濁物質を水底に沈降堆積させるようにしたことを特徴とする汚濁防止装置。
2. 前記水流発生管は、所定位置でフロートに吊持されるとともに、管長手方向に沿ってウエイトが設けられて所定水深に位置保持され、前記水流噴出孔から噴出角度が上方へ４０〜４５°となる水流を噴出させるようにした請求項１に記載の汚濁防止装置。
3. 前記水流発生管は、所定位置でフロートに吊持されるとともに、管長手方向に沿って補助浮力体とウエイトとが設けられ、所定水深に位置保持されることを特徴とする請求項１に記載の汚濁防止装置。
4. 前記水流発生管は、所定位置でフロートに吊持されるとともに、管長手方向に沿って管下端と水底との間に、下端が水底にウエイトで支持固定された汚濁防止膜とが設けられ、前記水流発生管が所定水深に位置保持されるとともに、該管位置と水底との間に汚濁防止膜が張設されたことを特徴とする請求項１に記載の汚濁防止装置。

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