JP6907846B2 - キャッピング模擬装置 - Google Patents

Description

本発明は、水底を覆うキャッピングを模擬するキャッピング模擬装置に関する。

特許文献１には、人工ゼオライトを海底に敷設することによって人工ゼオライトを覆砂材として用いる技術が開示されている。
特許文献２には、耐久性を有する経編ネット地の土嚢袋に中詰め材を充填して、それを川縁や海縁等に敷設する技術が開示されている。

特開２００１−２９９５１号公報 特開２０１３−２４５４１３号公報

ところで、覆砂による効果を事前に検証し、適切な厚さの覆砂を設置することが望まれる。そこで、検証目的で、土嚢袋に覆砂材を充填して、その土嚢袋を水底に設置することが考えられる。しかしながら、その方法では、覆砂材が土嚢袋によって覆われることから、水中の泥等が覆砂材に接触し難い。従って、その方法による検証結果は、実際に覆砂を水底に設置した場合の結果と異なる。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものである。その発明の目的は、覆砂材等の粒状物を実際に水底に設置した場合に近似したモデルを提供できるようにすることである。

以上の課題を解決するために、水底を覆うキャッピングを模擬するキャッピング模擬装置は、前記水底に立てられた状態に設けられるチューブと、前記チューブに詰め込まれた粒状物と、前記チューブに張り付けられるフィルターと、を備え、前記チューブの上端が開口し、前記チューブに通孔が形成され、前記フィルターが前記通孔に覆い被さる。

以上のように、チューブの上端が開口し、粒状物がチューブに詰め込まれ、チューブの通孔がフィルターによって覆われているので、キャッピング模擬装置を水底に設置した場合には、チューブ内の水及び泥等の挙動が、実際に粒状物が水底に設置された場合の水及び泥等の挙動に近似する。

本発明の実施形態によれば、水底に設置されたキャッピング模擬装置は、実際に水底の広い範囲に設置された粒状物に近似したモデルとなる。

図１は、キャッピング模擬装置の斜視図である。 図２は、キャッピング模擬装置の垂直断面図である。 図３は、キャッピング模擬装置が水底に設置された状態を示す図面である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

１．キャッピング模擬装置
図１は、キャッピング模擬装置１０の斜視図である。図２は、キャッピング模擬装置１０の垂直断面図である。

このキャッピング模擬装置１０は、河川、湖、池、沼、海等の水底に設置される。特に、その設置箇所は、河川又は汽水湖等の感潮域の水底である。
このキャッピング模擬装置１０は、水底３１に設置されるキャッピングを模擬したものである。

キャッピングとは、覆砂のように、水底を覆う粒状物をいう。粒状物としては、例えば砂、砂利、礫、石又は石炭灰造粒物等がある。
石炭灰造粒物は、石炭灰と、この石炭灰を結合したセメント水和物とを少なくとも含有する多孔質な粒状又は団塊状の混合物からなる。石炭灰造粒物は、少なくとも粉体の石炭灰と粉体のセメントとの混合物に加水して、その加水した混合物を造粒機によって造粒し、その造粒物を硬化・養生して得られるものである。石炭灰はセメントよりも配合比が高い。石炭灰造粒物としては、例えば、中国電力株式会社或いは中国高圧コンクリート工業株式会社によって開発されて製造されたＨｉビーズ（登録商標）がある。
石炭灰造粒物は水中の硫化水素の除去・低減する機能を有する。つまり、石炭灰造粒物を水中に設置した場合、水中の硫化物イオンが石炭灰造粒物に吸着される。また、水中の硫化水素が石炭灰造粒物によって酸化されて、硫黄単体が生成される。

図１及び図２に示すように、キャッピング模擬装置１０はチューブ１１、第１のフィルター１５、第２のフィルター１６、下部カバー１７、粒状物１８及びバンド１９を備える。

チューブ１１は、中空を有する円筒状に形成されている。チューブ１１は透明材からなり、より具体的には無色透明なアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）からなる。チューブ１１は立てられた状態で感潮域の水底に設置されるので、チューブ１１の中心軸が上下に延在する。なお、チューブ１１の形状は筒状或いは管状であれば、円筒状に限るものではない。例えば、中心軸に垂直なチューブ１１の断面形状が三角形、四角形といった多角形であってもよいし、楕円形であってもよいし、その他の形状であってもよい。

チューブ１１の両端が開口している。チューブ１１の下端の開口１２は下部カバー１７によって被覆されている。チューブ１１の上端の開口１３は覆われずに開放されている。

下部カバー１７はバンド１９によってチューブ１１に取り付けられている。下部カバー１７は通水性を有する。例えば、通水性を有したフィルターを下部カバー１７として利用することができる。そのフィルターは例えば不織布、織布若しくは樹脂メッシュであるか、これのうち２種以上を重ねたものである。不織布としては、難燃性不織布を利用することができる。樹脂メッシュとしては、ポリエステル繊維をポリ塩化ビニルによってコーティングしたものを利用することができる。

チューブ１１の側面には複数の通孔１４が形成されている。これら通孔１４はチューブ１１の外周面から内周面に貫通している。また、これら通孔１４は軸方向及び周方向に間隔を置いて配列されている。

通孔１４はフィルター１５，１６によって覆われている。第１のフィルター１５はチューブ１１の内周面に張り付けられ、第２のフィルター１６が第１のフィルター１５に重ねられている。第２のフィルター１６が第１のフィルター１５よりも内側に配置されている。

第１のフィルター１５は第２のフィルター１６よりも目が細かい。つまり、第１のフィルター１５の目合は第２のフィルター１６の目合よりも小さく、第１のフィルター１５の目開きは第２のフィルター１６の目開きよりも小さい。

第１のフィルター１５は例えば不織布又は織布からなる。難燃性不織布を第１のフィルター１５として利用できる。
第２のフィルター１６が例えば樹脂メッシュからなる。ポリエステル繊維をポリ塩化ビニルによってコーティングしてなる樹脂メッシュを第２のフィルター１６に利用できる。

チューブ１１内には粒状物１８が収容されて充填されている。チューブ１１の下端の開口１２が下部カバー１７によって覆われているので、粒状物１８がその開口１２から下へ流出しない。

粒状物１８は例えば砂、砂利、礫、石及び石炭灰造粒物の何れかである。粒状物１８は、砂、砂利、礫、石及び石炭灰造粒物の中から選択された二種以上が混合されたものでもよい。
粒状物１８の粒径は揃っていてもよいし、分布していてもよい。
粒状物１８の粒径はフィルター１５，１６の目合や目開きよりも大きい。粒状物１８の平均粒径（粒径分布の平均値）は通孔１４の直径よりも大きい。

チューブ１１、フィルター１５，１６、下部カバー１７及び粒状物１８の一例を以下に挙げる。チューブ１１は直径１００ｍ及び高さ５００ｍｍのアクリル樹脂製の円筒材からなり、通孔１４の直径は６ｍｍである。粒状物１８は５〜４０ｍｍの粒径分布を有した石炭灰造粒物からなる。第１のフィルター１５は数十μｍの目合の難燃性不織布からなる。第２のフィルター１６は１．５ｍｍの目合の樹脂メッシュからなる。下部カバー１７は１．５ｍｍの目合の樹脂メッシュからなる。

２．キャッピング模擬装置の製造方法
チューブ１１の側面をドリル等によって穿孔し、チューブ１１の側面に複数の通孔１４を形成する。次に、チューブ１１の内側において通孔１４に第１のフィルター１５を覆い被せて、第１のフィルター１５をチューブ１１の内周面に張り付ける。次に、チューブ１１の内側において第２のフィルター１６を第１のフィルターに重ねて、第２のフィルター１６をチューブ１１の内周面に張り付ける。次に、チューブ１１の下端の開口１３に下部カバー１７を覆い被せて、バンド１９によって下部カバー１７をチューブ１１に固定する。次に、チューブ１１の上端の開口１２からチューブ１１内へ粒状物１８を詰め込む。

３．キャッピング模擬装置の使用方法
図３に示すように、複数体のキャッピング模擬装置１０を水底３１に設置する。
具体的には、まず、チューブ１１の下端を水底に向けて、チューブ１１を水底に立設する。次に、チューブ１１の近辺の水底に支持ポール２０を圧入して、支持ポール２０を立てる。次に、ロープ２１をチューブ１１及び支持ポール２０に巻き、ロープ２１によってチューブ１１と支持ポール２０を結束する。
なお、粒状物１８の充填高さがキャッピング模擬装置１０ごとに異なっていてもよい。

キャッピング模擬装置１０の設置後、キャッピング模擬装置１０を所定期間放置する。
水位がチューブ１１の上端よりも高い場合、水の流れ等によって泥等がチューブ１１の上端の開口１２からチューブ１１内に入り込む。チューブ１１内に入った泥等は粒状物１８上に堆積したり、粒状物１８の隙間に入り込んだりする。なお、チューブ１１の外側の水中の泥はフィルター１５，１６によって捕捉されるので、通孔１４を通じてチューブ１１内に入り込みにくい。

水位がチューブ１１の上端よりも低下すると、チューブ１１内の水がフィルター１５，１６及び通孔１４を通過したり、チューブ１１の下端の開口１３及び下部カバー１７を通過したりして、チューブ１１の外に流れ出る。泥等はフィルター１５，１６によって捕捉されて、チューブ１１内に残留する。ここで、流出する水が目の粗い第２のフィルター１６によって一次的に漉されるので、第１のフィルター１５の目詰まりを抑えることができる。

水位が上昇すると、水が通孔１４及びフィルター１６，１５を通過してチューブ１１内に流入する。水位がチューブ１１の上端よりも高くなると、水がチューブ１１の上端の開口１２からチューブ１１内に入り込む。

チューブ１１が透明であるので、キャッピング模擬装置１０が設置されている状態で、チューブ１１内の状態を観察することができる。その際、チューブ１１の外周面に付着した泥等を拭き取る。

所定期間経過後、キャッピング模擬装置１０を回収する。そして、チューブ１１の外周面を拭いて、チューブ１１内の粒状物１８及び泥等を観察する。また、チューブ１１を横に切断して、その切断面における粒状物１８及び泥等を観察する。更に、粒状物１８及び泥等を検査する。以上によって、粒状物１８と同じ粒状物を水底３１に設置することによって生じる効果を検証する。

４．有利な効果
以上の実施の形態によれば、次のような有利な効果が得られる。

（１） チューブ１１内の粒状物１８がチューブ１１によって支えられて崩落しない。よって、チューブ１１内に粒状物１８が詰め込まれたことは、水底に粒状物を堆積したことと同等とみなせる。

（２） チューブ１１の上端が開口して、粒状物１８の上端の表面が露出している。そのため、粒状物１８の上端の表面は、水底に堆積した粒状物の表面と同等とみなせる。

（３） チューブ１１に通孔１４が形成されているので、水位が低下するときには、粒状物１８の隙間の水が流れ出る。水位が上昇する時には、チューブ１１の外の水が通孔１４を通じて粒状物１８の隙間に流れ込む。このような現象は、チューブ１１の代わりに別の粒状物が粒状物１８の周囲に堆積された場合にも生じる。よって、水位の変化に伴う粒状物１８の隙間の水の流れは、水底に堆積した粒状物の隙間の水の流れと同等とみなせる。

（４） フィルター１５，１６が通孔１４に覆い被さっているので、水位が低下する際にチューブ１１内の水がチューブ１１の外に流れ出ても、泥等はフィルター１５，１６に捕捉されて流れ出ない。一方、仮にチューブ１１の代わりに別の粒状物が粒状物１８の周囲に堆積された場合、水位の低下時に粒状物１８の隙間の泥等は周囲の別の粒状物の隙間に流れ込みにくい。前者と後者は同等とみなせる。
また、水位が上昇する際にチューブ１１の外の水がチューブ１１内に流入しても、泥等はフィルター１５，１６に捕捉されて流入しない。一方、仮にチューブ１１の代わりに別の粒状物が粒状物１８の周囲に堆積された場合、水位の上昇時に周囲の別の粒状物の隙間の泥等は粒状物１８の隙間に流れ込みにくい。前者と後者は同等とみなせる。
つまり、水位の変化に伴う粒状物１８の隙間の泥等の挙動は、水底に堆積した粒状物の隙間の泥等の挙動と同等とみなせる。このような同等性は、粒状物１８が詰め込まれたチューブ１１の通孔１４にフィルター１５，１６が覆い被さっていることによって実現される。

（５） 上述の（１）〜（４）の結果、水底に設置されたキャッピング模擬装置１０は、粒状物１８と同じ粒状物を水底の広い範囲に設置されたキャッピングに非常に近似したモデルとなる。従って、キャッピングを水底に設置せずとも、キャッピングによる効果を検証することができる。

（６） 粒状物１８がチューブ１１内に詰め込まれているので、キャッピング模擬装置１０の際に粒状物１８が崩落しない。従って、キャッピング模擬装置１０を回収することは、水底に設置されたキャッピングをボーリングしてコアを採取することと同等とみなせる。よって、キャッピング模擬装置１０を用いてキャッピングの効果を検証するに際しては、ボーリングしなくても済む。

（７） チューブ１１が透明であるので、キャッピング模擬装置１０の回収前又は回収後にチューブ１１越しに内側の粒状物１８及び泥等を観察することができる。

５．変形例
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。また、本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。以上の実施形態からの変更点について以下に説明する。以下に述べる変更点は可能な限り組み合わせて適用してもよい。

（１） 上記実施形態では、フィルター１５，１６がチューブ１１の内周面に張り付けられている。それに対して、フィルター１５，１６がチューブ１１の外周面に張り付けられてもよい。

（２） 上記実施形態では、通孔１４がフィルター１５，１６によって覆われている。それに対して、通孔１４がフィルター１５とフィルター１６のどちらか一方によって覆われてもよい。更に、３枚以上のフィルターが通孔１４に覆い被さってもよい。

１０…キャッピング模擬装置
１１…チューブ
１４…通孔
１５…第１のフィルター
１６…第２のフィルター
１８…粒状物
３１…水底

Claims (4)

1. 水底を覆うキャッピングを模擬するキャッピング模擬装置であって、
   前記水底に立てられた状態に設けられるチューブと、
   前記チューブに詰め込まれた粒状物と、
   前記チューブに張り付けられるフィルターと、
   を備え、
   前記チューブの上端が開口し、前記チューブに通孔が形成され、前記フィルターが前記通孔に覆い被さる
   キャッピング模擬装置。
2. 前記フィルターの内側に重ねられ、前記通孔に覆い被さる第２のフィルター
   を更に備え、
   前記第２のフィルターが前記フィルターよりも目が粗い
   請求項１に記載のキャッピング模擬装置。
3. 前記粒状物は砂、砂利、礫、石又は石炭灰造粒物の中から選択された一種以上のものからなる
   請求項１又は２に記載のキャッピング模擬装置。
4. 前記チューブが透明材からなる
   請求項１から３の何れか一項に記載のキャッピング模擬装置。

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