JPH03219812A

JPH03219812A - 灌漑システム

Info

Publication number: JPH03219812A
Application number: JP2014609A
Authority: JP
Inventors: Mikio Sakurai; 櫻井　三紀夫; Chikako Sakurai; 櫻井　千賀子
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-01-23
Filing date: 1990-01-23
Publication date: 1991-09-27
Also published as: OA09340A; DZ1488A1; AU6985491A; US5160214A; AU639743B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、海水を利用して内陸部に淡水を供給するた
めの灌漑システムに関する。

〔従来の技術〕

砂漠地帯などの内陸部を灌漑する考えの一つとして、１
９３５年ドイツのヘルマン・ゼーゲルが提唱したアフリ
カ中央人造湖構想がある。この構想は、「巨大プロジェ
クト」講談社、１９８５年。

第１３２頁に紹介されており、ザイール用を狭隘部で堰
とめて大人造湖を作り、この水を運河によって砂漠地帯
のチャド湖に導き、更に、その流れをアフリカ北岸のア
ルジェリア、チュニジアに導いて地中海にそそぐように
水系を構築しようとするものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記のような方法で淡水の人造湖を形成するに
は、初めに膨大な淡水を必要とするので淡水の生成に膨
大な時間を要し、実現するのが極めて困難であるという
問題があった。

〔発明の目的〕

この発明は、従来技術における上述の課題を解決するた
めになされたものであり、比較的短時間で水系を内陸部
に形成して、淡水を灌漑用地に供給することのできる灌
漑システムを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上述の課題を解決するため、この発明による灌漑システ
ムは、海洋から塩水を汲上げるためのポンプ設備と、前
記ポンプ設備で汲上げられた塩水を貯留するために、内
陸部に形成された人造塩水湖と、前記人造塩水湖から塩
水を汲上げるとともに、汲上げられた塩水を蒸留または
イオン交換することによって淡水を生成する淡水化設備
と、前記淡水化設備で生成された淡水を灌漑用地に供給
するための淡水供給設備とを備える。

なお、前記淡水化設備は、塩水を蒸発させるためのヒー
タを内蔵した蒸発槽と、前記蒸発槽と接続された蒸気凝
縮用の凝縮槽と、前記凝縮槽の内部の蒸気を冷却して淡
水を生成するために、前記凝縮槽内に配設された伝熱管
群と、前記伝熱管群の内部に冷却水としての塩水を前記
人造塩水湖から供給する冷却水供給装置と、前記凝縮槽
の内部に貯留された淡水を所定の淡水貯留設備に供給す
るための淡水供給装置と、前記伝熱管群を通過した後の
前記冷却水の一部を前記蒸発槽に供給するとともに、前
記冷却水の残りの部分を前記人造塩水湖に戻するための
給排水装置とを備えるようにするのが望ましい。

また、前記ポンプ設備、淡水化設備および淡水供給設備
の動力源として、太陽電池を用いた太陽電池発電所を用
い、前記太陽電池発電所は前記太陽電池の表面を洗浄す
るためのスプリンクラ−設備を備えていてもよい。

〔作用〕

海水をポンプ設備で汲上げて内陸部に人造塩水湖を形成
するので、比較的短時間で水系を内陸部に形成でき、こ
の人造塩水湖の塩水を基に淡水を生成するので、灌漑用
地に早期に淡水を供給できる。

淡水化設備の伝熱管群を通過した後の冷却水の一部を蒸
発槽に供給し、残りの部分を人造塩水湖に戻すようにす
れば、ヒータで発生した熱が蒸発槽内の塩水の加熱と、
人造塩水湖の湖水温度の上昇とに利用できる。湖水温度
が上昇すると水分が蒸発し、その地域の淡水の総量を増
加させるので、ヒータで発生したエネルギーを淡水の生
成に無駄なく利用できることになる。

動力源として太陽エネルギー発電所を用いれば、石油な
どのエネルギー源を供給する必要が無い。

また、太陽電池で電力を生成する場合に電池表面を洗浄
するためのスプリンクラ−設備を設ければ、太陽電池の
効率低下を防止できる。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例としての灌漑システムの
全体構成を示す概念図である。図において、灌漑システ
ムＩＳは、陸地ＧＲの海岸部Ｃから内陸部にかけて敷設
されている。

海岸部Ｃに設けられたポンプ設備１１によって汲上げら
れた海水は、輸送配管１を介して中継ポンプ設備１２に
移送され、さらに第１の人造塩水湖３１にまで送られて
ここで貯留される。ポンプ設備１１．１２を駆動するた
めの発電設備としては、太陽電池発電所２１．２２がそ
れぞれ設けられている。人造塩水湖３１は、この灌漑シ
ステムＩｓの構成要素の１つとして新たに形成したちの
てあり、陸１＠ＧＲの四部を利用し、必要に応して四部
の一部分を堤防でせきとめることによって形成する。な
お、以下で説明する他の人造塩水湖や人造淡水湖につい
ても同様である。なお、塩水湖の周辺は、塩水の浸み込
みによって地下水が塩水化されてしまう可能性がある。

従って、地下水の塩水化を防止するために、人造塩水湖
を形成する場所は岩盤が盆地状になっているところを選
定するのが望ましい。

第１の人造塩水湖３１の近傍にはポンプ設備１３がさら
に設けられており、このポンプ設備１３によって、第１
の人造塩水湖３１がら汲上げられた塩水は、輸送配管１
を介して第２の人造塩水湖３２に移送される。なお、ポ
ンプ設備１３の電源は、太陽電池発電所２３から供給さ
れている。

なお、ポンプ設備と人造塩水湖とを直列的に順次設けて
いくことによって、人造塩水湖をさらに多数形成するよ
うにしてもよい。

人造塩水湖が１つ形成されると、これを、基にして塩水
の淡水化と製鐵とを行う設備を設けることができる。第
１の人造塩水湖３１の近傍には、淡水住設［４１と、こ
の淡水住設１ｉｉｉ１４１に給電するための太陽電池発
電所２４が設けられている。第１の人造塩水湖３１から
汲上げられた塩水は、淡水化設備４１によって淡水化さ
れ、生成された淡水は、第１の人造淡水湖５１に貯留さ
れるとともに、淡水供給設備としての灌漑用水路６１を
介して緑化地帯７１に灌漑用水として供給される。ここ
で、「緑化地帯」とは、もともと砂地や荒地などであっ
た地帯であって、潅厩によって耕地　牧草地、森林等を
構築しようとしている地帯をいう。

第２の人造塩水湖３２の近傍にも同様に、淡水化設備４
２．太陽電池発電所２５．第２の人造淡水湖５２および
灌漑用水路６２が設けられ、緑化地帯７２が形成されて
いる。

第２図は、淡水化設備とその周辺の設備の構成を示す概
念図である。淡水住設＃Ｉ４１は、淡水化装置４００と
、ポンプ４１１〜４１５と、淡水槽４２０とを構えてい
る。

淡水化装置Ｆ４００は、塩水蒸発用容器４０１とＭ気凝
縮容器４０２とに分けられており、これらの容器４０１
，４０２は流路断面積が比較的小さな連結部４０３によ
って互いに連結されている。

塩水蒸発用容器４０１内の底部には、ヒータ４゜４か設
置されている。塩水蒸発用容器４０１の内部には塩水が
供給されており、この塩水はヒータ４０４によって加熱
されて蒸発する。この蒸気は連結部４０３を介して蒸気
凝縮容器４０２内に導かれる。蒸気凝縮容器４０２の内
部には、鉛直方向に並行に配設された多数の分岐配管で
構成される伝熱管４０５が設けられている。伝熱管４０
５にはポンプ４１１で汲上げられた人造塩水湖３１の塩
水が供給され、冷却水ＣＬとして伝熱管４゜５の内側を
上方から下方に向けて流れる。伝熱管４０５が冷却水Ｃ
して冷やされると、その外側に蒸気が凝縮して淡水ＦＷ
が得られる。伝熱管４゜５を通過した冷却水ＣＬ　　の
一部は、もとの人造塩水湖３１に戻され、残りの部分は
ポンプ４１２によって塩水蒸発用容器４０１の内部に給
水としで供給される。伝熱管４０５を通過した冷却水Ｃ
Ｌ　は蒸気の凝縮の結果として温められており、これを
塩水蒸発用容器４０１の給水として利用すれば、エネル
ギーの利用効率を高くできるという利点がある。

冷却水ＣＬ　　の一部は人造塩水湖３１に戻すのて、人
造塩水湖３１の湖水温度も上昇する。人造塩水湖３１の
湖水温度が上昇すると、塩水湖３１から大気中に蒸発す
る水量が増加し、この地域の純水の総量を増加させるな
どの利点がある。但し、湖水温度が高くなると、これを
汲上げた冷却水ＣＬの温度が高くなることになる。従っ
て、湖水温度が高くなり過ぎると、蒸気凝縮用容器４０
２内での蒸気凝縮の効率が悪化するため、多量の淡水を
得にくくなる。これを防止するために、湖水温度が所定
の温度以上になった場合には、バルブ４３１を開け、冷
却水ＣＬを輸送配管工から直接取込めるようになってい
る。

蒸気凝縮容器４０２の底部にたまった淡水ＦＷは、移送
ポンプ４１３により淡水槽４２０に送られ、貯留される
。この淡水は、潅厩用ポンプ４１４．４１５によって緑
化地帯７１（第１図参照）に供給される。

淡水設備の容量が小さい場合には、淡水ＷＩ４２０のみ
で淡水ＦＷを貯留していてもよい。淡水化設備の容量が
十分大きく拡充されてきたときは、淡水槽４２０に加え
て人造淡水湖５１（第１図参照）を形成する。人造淡水
湖５１を形成すれば、より広い範囲にわたって緑化を進
めることができる。

なお、ポンプ４１１〜４１５やヒータ４０４の駆動用電
源は太陽電池発電所２４から供給される。

このように太陽電池によって発電した電力を利用すれば
、この地帯に与えられる自然の熱量以上の熱量を発生さ
せずに済むという利点がある。

太陽電池発電所２４には、太陽電池の表面の汚れを落と
すことにより、発電効率の低下を防止するためのスプリ
ンクラ−設備２４２が付設されている。このスプリンク
ラ−設備２４２は、淡水槽４２０に貯留された淡水を定
期的に太陽電池表面にふきつけて、常時きれいな電池表
面を維持できるようにしている。第３図はスプリンクラ
−設備２４２によって太陽電池表面が洗浄されている状
態を示す斜視図である。図において、スプリンクラ−設
備の給水配管２４２ａには、各太陽電池ユニット２４ａ
に向けて放水するためのスプレーノズル２４２ｂが取付
けられている。給水配管２４２ａには、図示しないポン
プによって淡水槽４２０の淡水ＦＷが供給されており、
スプレーノズル２４２ｂから放水された淡水ＦＷは、太
陽電池ユニット２４ａの表面を洗浄した後、下方に設置
された集水とい２４２ｂで集水されて淡水槽４２０（ま
たは淡水湖５１）に戻される。なお、バックアップとし
てスプリンクラ−用水に塩水をそのまま使用できるよう
にしておいてもよい。塩水を使用した場合には、洗浄後
の排水は塩水湖に戻すようにする。

太陽電池は夜間は発電することができない。そこで、太
陽電池発電所２４に隣接して大規模蓄電池設備２４１を
設置し、昼間は蓄電池を充電し、夜間に放電することに
よって、夜間でもポンプ４１１〜４１５やヒータ４０４
を稼動できるようにしている。このように蓄電池設備２
４１を設けておけば昼夜を問わずに淡水化設備４１を稼
動させることかできるので、所定量の淡水を得るのに必
要な淡水化設備４１の設備容量を小さくできるという利
点がある。

以上のように、この実施例では、まず大量の海水を移送
して人造塩水湖３１．３２を形成し、各人造塩水湖３１
．３２の塩水を基にして淡水を得るようにしているので
、内陸部において早期に大量の水を利用できる。初めか
ら淡水湖を形成するよりも塩水湖を形成することの方が
はるかに早く、かつ、少ないエネルギーで達成できるの
で、塩水を淡水化して緑化地帯に淡水を供給することも
、より早く実現することが可能になるという利点がある
。

また、上記実施例では淡水化設備４１における蒸気凝縮
用の冷却水ＣＬの温排水ＣＬ　　を塩水湖３１に戻し、
湖水温度を高めている。湖水温度が高くなると、塩水湖
からの水の蒸発量が増加する。

この結果、大気か湿潤化し、この地域の淡水の総量が増
加するので、降雨量が増加することが期待てきる。この
ように、温排水ＣＬ　　もこの地域における淡水量の増
加に利用しているので、太陽電池発電所で得られた全エ
ネルギーを淡水量の増加に利用していることになり、極
めて高いエネルギー利用効率を達成できるという利点が
ある。

なお、上記実施例では、もともと砂地や荒地であった地
帯を緑化するものとしたが、この発明は、例えば砂漠地
帯を緑化する場合にも適用できる。

砂漠地帯を緑化する場合には、人造淡水湖を形成する地
域としてワジ（個れ谷）１個湖等を利用し、極力砂漠の
自然の水系にマツチするようにするのが望ましい。

また、砂漠では砂嵐などによって太陽電池表面が汚れ易
いので、スプリンクラ−設備２４２が特に有用である。

前にも述べたように、人造塩水湖３１．３２から水分が
蒸発すると、この蒸気は大気を湿潤化し、この地域の淡
水の総量を増加させるので、降雨量が増加することが期
待できる。特に、砂漠地帯を？ＩＩ！ａする場合には、
この効果が大きいと考えられる。一方、第１の人造塩水
湖３１を形成するためには、海洋から海水を数ケ月ある
いは数年間にわたって移送しなければならない場合もあ
る。しかし、第１の人造塩水湖３１が形成される間にも
、上記の理由によって塩水の蒸発を促進することが望ま
しい。このためには、人造塩水湖３１に至る輸送配管１
の一部を上面開放型の水路（以下、「蒸発促進水路」と
呼ぶ。）にするのが有効である。第４図は、蒸発促進水
路の一例を示す概念図である。この蒸発促進水路１ａは
、格子状に敷設されて、上面の総面積を大きくするよう
に工夫されている。蒸発促進水路１ａは人造塩水湖３１
に至る広い地域に設置するのが効果的である。なお、海
水が土壌に浸込んで広域の地下水を塩水化するのを防止
するために、コンクリートなどの非透水性材料で蒸発促
進水路１ａの側面および底面を構成することが望ましい
。

第１の人造塩水湖３１が形成されるまでの間の海水蒸発
促進手段としては、人造塩水湖３１の形成予定地域に散
水設備を設け、これによって海水を散水する方法もある
。第５図は、このような蒸発促進散水設備の構成を示す
概念図である。この蒸発促進散水設備は、輸送配管１に
接続されて水平方向に伸びる大径管１ｂと、大径管１ｂ
から水平方向に伸びるように接続された多数の小径管Ｉ
Ｃから構成されている。小径管ＩＣの側部には複数の穴
が明けられており、これらの穴から海水が人造塩水湖の
形成予定地域に散水される。散水された海水は、砂漠表
面の地熱、太陽熱、熱風等により迅速に蒸発する。この
蒸気は大気を湿潤化し、砂漠地帯の淡水の総量を速やか
に増加させるのに有効である。蒸発促進散水設備を塩水
湖形成地域に設ける理由は、蒸発により残る塩類がいず
れ形成される塩水湖に溶けるので、特別の処理を必要と
しないこと、蒸発しないで地中に浸透する海水が周辺地
下水を塩水化する範囲を限定できること、等である。

以上のように、特に砂漠地帯を灌漑する場合に、上記実
施例のような灌漑システムを構築すれば、塩水湖や淡水
湖などの大湖面を形成する際に、現状、経済財としての
価値を有していない砂漠地帯を利用するため、既存の経
済財を失うことかないという利点がある。なお、内陸部
に海水湖を作ることによる自然系への影響が考えられる
が、既にカスピ海　アラル海などの塩水湖が存在し、生
活圏となっている例もあるので、問題無いと考えられる
。また、影響があったとしても砂漠地帯であるため失う
ものは少なく、砂漠緑化により得られるものの方が多い
と考えられる。

また、前にも述べたように、水系形成の第一ステップを
海水で行うため、早期に大量の水が利用できる（淡水化
してから湖を作ろうとすると、湖形成までに過大の時間
とエネルギーを費してしまう）。さらに、大塩水湖がで
きただけで気候が変化し、降雨か増えることが期待でき
る。このため、淡水化設備建設のテンポより早いペース
で淡水を利用できる可能性がある。そして、これらの効
果により、比較的小投資により灌漑段階まで実現でき、
その後逐次的拡大て灌漑対象域を広げていくことができ
る。灌漑が進めば、この灌漑地域の農林１畜産、収益に
より、次の拡大資金を補充することも可能である。

なお、海水淡水化により生ずる大量の食塩は、塩水湖の
堤防充填材１等、土砂代替材として使用することにより
有効利用できる。もともと砂漠地帯には岩塩層が伴うこ
とが多く、消失しない形の食塩の蓄積は砂漠の自然界へ
の影響は少ないと考えられるので、この灌漑システムは
、砂漠地帯にも適したものであるということができる。

なお、上記実施例では塩水を蒸留することによって淡水
を生成していたが、イオン交換によって淡水を生成する
ようにしてもよい。

また、上記実施例では、動力源と駆動源とをすべて太陽
電池で構成するようにしたが、太陽熱発電のように、他
の方式によって太陽エネルギーを電力や熱に交換する太
陽エネルギー交換設備を利用するようにしてもよい。ま
た、動力源と熱源との一部または全部を原子力発電によ
ってまかなうようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、海水をポンプ
設備で汲上げて内陸部に人造塩水湖を形成するので、比
較的短時間で水系を内陸部に形成でき、この人造塩水湖
の塩水を基に淡水を生成するので、湾部用地に早期に淡
水を供給できるという効果がある。

また、淡水化設備の伝熱管群を通過した後の冷却水の一
部を蒸発槽に供給し、残りの部分を人造塩水湖に戻すよ
うにすれば、ヒータで発生した熱が蒸発槽内の塩水の加
熱と、人造塩水湖の湖水温度の上昇とに利用できる。湖
水温度が上昇すると水分が蒸発し、その地域の淡水の総
量を増加させるので、ヒータで発生したエネルギーを淡
水の生成に無駄なく利用できることになるという効果が
ある。

さらに、動力源として太陽エネルギー発電所を用いれば
、石油などのエネルギー源を供給する必要が無い。また
、太陽電池で電力を生成する場合に電池表面を洗浄する
ためのスプリンクラ−設備を設ければ、太陽電池の効率
低下を防止できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例としての灌漑システムの
構成を示す概念図、第２図は、淡水化設備とその周辺設備を示す概念図、第３図は、スプリンクラ−設備を示す概念図、第４図は
、蒸気促進水路を示す概念図、第５図は、蒸気促進散水
設備を示す概念図である。１１〜１３・・・ポンプ設備、２１〜２４・・・太陽電池発電所、３１．３２・・・人造塩水湖、４１．４２・・・淡水化設備、５１．５２・・・人造淡水湖、６１．６２・・・湾部用水路、７１．７２・・・緑化地帯第１図第２図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）海洋から塩水を汲上げるためのポンプ設備と、前記ポンプ設備で汲上げられた塩水を貯留するために、
内陸部に形成された人造塩水湖と、前記人造塩水湖から
塩水を汲上げるとともに、汲上げられた塩水を蒸留また
はイオン交換することによって淡水を生成する淡水化設
備と、前記淡水化設備で生成された淡水を灌漑用地に供給する
ための淡水供給設備とを備えることを特徴とする灌漑シ
ステム。
（２）前記淡水化設備は、塩水を蒸発させるためのヒータを内蔵した蒸発槽と、前記蒸発槽と接続された蒸気凝縮用の凝縮槽と、前記凝
縮槽の内部の蒸気を冷却して淡水を生成するために、前
記凝縮槽内に配設された伝熱管群と、前記伝熱管群の内部に冷却水としての塩水を前記人造塩
水湖から供給する冷却水供給装置と、前記凝縮槽の内部
に貯留された淡水を所定の淡水貯留設備に供給するため
の淡水供給装置と、前記伝熱管群を通過した後の前記冷
却水の一部を前記蒸発槽に供給するとともに、前記冷却
水の残りの部分を前記人造塩水湖に戻するための給排水
装置とを備える請求項１記載の灌漑システム。
（３）前記ポンプ設備、淡水化設備および淡水供給設備
の動力源として、太陽電池を用いた太陽電池発電所を用
い、前記太陽電池発電所は前記太陽電池の表面を洗浄す
るためのスプリンクラー設備を備えている請求項２記載
の灌漑システム。