JPH04304829A - 湧昇流発生構造物 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は湧昇流発生構造物に関し
、特に海底地盤に設置したマウンド状構造物としての湧
昇流発生構造物に関する。

【０００２】

【従来の技術】海底から海面に向かって流れる、いわゆ
る湧昇流は、水温が低くかつ比重が大きいため停滞しや
すい深部の海水を上昇させて海水交換を促進する。また
、海底に豊富に存する燐酸塩、硝酸塩等の栄養塩を太陽
光の届く上層に押し上げ、これにより太陽光による光合
成作用を促進してプランクトンの増殖を促すとともに、
深層の冷たい海水の表層への上昇による圧力差と温度差
とによって、酸素の溶存量を増加し、これらにより魚が
棲息するための格好の環境を形成する。したがって、海
流や潮流等の水平な流れを利用して鉛直方向の湧昇流を
起こすことができればその利用価値は高く、かかる水平
な流れから湧昇流を発生させる構造物が各種開発されて
いる。

【０００３】そして、そのような構造物の一例として、
例えば実開昭６２−２７４６２号公報に示される人工礁
用ブロック５０がある（図１０参照）。これは図１０及
び図１１に示すように、潮流Ａに対し遮蔽板５１を直行
する向きに設置するもので、これによると遮蔽板５１に
衝突した潮流が遮蔽板５１を乗り越える一方で、遮蔽板
５１の背面が負圧領域５３となり側板部５２に沿って流
下した潮流Ａ”を引き込む。そして引き込まれる潮流Ａ
”は衝突して渦流を生じ、これによって前記遮蔽板５１
を乗り越えた潮流Ａ’は上向きの方向性が与えられ、全
体として大きな湧昇流が発生する。

【０００４】また、他の一例として、図１３に示すよう
な、流れＢに対向して開口する衝立式のＶ字型構造物６
０がある。そしてこのＶ字型構造物６０では、その下流
には板端６１から螺旋流６２が形成され、これが反対側
の板端からのものと結合し馬蹄形の渦６３を形成する。 この馬蹄形の渦６３は板６４を超える潮流Ｂ’によりさ
らに強められ、板６４背後の剥離域内でいくつか合体し
た後に下流に流されて行く。流下の過程でこの渦６３は
上向きの自己誘導速度を持つために渦の頭の部分を上昇
させてゆき、全体でも鉛直に近くなって行く。さらにこ
のような状態になると今度は自己誘導速度の向きは後向
きとなり、周囲の流れとの間に速度差を生じ、この速度
差により頭の部分は上向きの揚力を受け、ますます上昇
してゆくことになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の湧昇流発生構造物では、図１０に示す前記人工礁
用ブロック５０においては潮流Ａが遮蔽板５１に対して
略直角に衝突するため、図１２に示すように、遮蔽板５
１の上流側に生じる反流域５４が大きくなり、したがっ
て水平な流れを効率良く垂直方向の流れに転じることが
できないという課題がある。

【０００６】また、図１３に示すＶ字型構造物６０では
、高い湧昇を得ることができるが、Ｖ型凹部の開口６５
に向かう一方向の流れ対してしか湧昇を生じることがで
きず、例えば潮の干満による往復流に対応するため、図
１４に示すようにＷ型、すなわちジグザグ型の構造物６
６としても、開口６７両端部６８でのＶ字型構造物の湧
昇の元となる螺旋流が発生しなくなり、したがって、大
きな湧昇を期待することができないという課題がある。

【０００７】さらに、前記人工礁用ブロック５０やＶ字
型構造物６０等の衝立式のものは、構造物単体が大型で
あるため、大水深の海底への吊りこみ、設置が困難であ
るとともに、設置後の転倒等に対する修復が困難である
という課題がある。

【０００８】そこで、本発明は、上記課題に着目してな
されたもので、その目的は、構造物上流側の反流域を減
少して水平な流れを効率良く垂直方向の流れに転じるこ
とができる湧昇流発生構造物を提供することにある。

【０００９】また、本発明の他の目的は、往復流に対応
すべくジグザグ型の構造物とした場合でも大きな湧昇流
を発生することのできる湧昇流発生構造物を提供するこ
とにある。

【００１０】さらに、本発明の他の目的は、海底への必
要な規模での設置を容易にするとともに、修復が容易な
湧昇流発生構造物を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的に鑑
みてなされたもので、その要旨は、湧昇流を発生させる
ため海底地盤に設置するマウンド状の構造物であって、
該構造物が、潮流を横切って配置した峰部と、該峰部か
ら海底面に向かって傾斜するなだらかな傾斜面を備えて
なる湧昇流発生構造物にある。

【００１２】また、潮流を横切る方向に少くとも二列に
配設した前記マウンド状の構造物を、隣接する一方のマ
ウンド状構造物が他方の列のマウンド状構造物と互い違
いなるよう配設し、湧昇流発生構造物としてもよい。

【００１３】さらに、前記マウンド状構造物の峰部をジ
グザグ形状とし、該ジグザグ形状に沿ったの両側の凹部
をこれの上方を通過する往復流の各々に対向して配置し
ても良い。

【００１４】ここで、前記峰部は、線状、帯状、あるい
は曲面状等とすることができる。すなわち、マウンド状
構造物の断面形状を、両側になだらかな傾斜面を有する
、三角形状、台形状、円弧状等とすることができる。 前記なだらかな傾斜面の傾斜角は２０°〜４０°とする
ことが好ましい。傾斜角が２０°より少ないとマウンド
の体積が過大となるため不経済であり、また４０°より
大きいと施工が困難なためいずれも好ましくない。

【００１５】なお、かかるマウンド状構造物は、コンク
リート、鋼構造等により一体形成しても良いが、ブロッ
ク、捨て石等を任意の形状、規模で積み上げることによ
り築造しても良い。

【００１６】

【作用】本発明の湧昇流発生構造物によれば、上流から
構造物に衝突する水平方向の流れの多くがなだらかな傾
斜面に沿って駆け上がるため、構造物上流側の反流域を
小さくするとともに、駆け上がった流れは構造物上方を
通過する水平方向の流れと合流してこの流れを強め、し
たがって水平方向の流れを効率良く利用可能にする。

【００１７】また、潮流を横切る方向に少くとも二一列
に配設した前記マウンド状構造物を、隣接する一方のマ
ウンド状構造物を他方の列のマウンド状構造物と互い違
いに配置すれば、上流側のマウンド状構造物の側方を通
過する流れを、下流側のマウンド状構造物によって遮る
ことにより、上流側のマウンド状構造物後方の巻込み量
を増大する。

【００１８】さらに、前記マウンド状構造物の峰部をジ
グザグ形状とし、該ジグザグ形状に沿った両側の凹部を
マウンド状構造物の上方を通過する往復流の各々に対向
して配置すれば、上流を向いて開口する凹部の後端に位
置する峰部において螺旋流が発生しこれが湧昇の元とし
て作用するとともに、前記上流を向いて開口する凹部の
開口両端部の頂上を通過し、下流を向いて開口する凹部
に流れ込んだ流れは下降して海底にぶつかって両側に広
がり、前記螺旋流による湧昇渦の下に流れ込んでさらに
湧昇を促進する。

【００１９】

【実施例】次に、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳細に説明する。

【００２０】図１に示すように、本発明の湧昇流発生構
造物１０は、数１０ｋｇ〜１００ｔ程度のブロック１１
を海底面４４に積み上げて高さが水深の約２０％、幅が
高さの約３〜４倍の三角形断面を有する、長さが高さの
約４〜２０倍のマウンド状構造物１２として構築され、
潮流Ｘを横切る方向に配置した直線状の峰部１３から、
海底面４４に向かってなだらかに傾斜する傾斜面１４，
１４’を有する。また、かかる傾斜面１４，１４’は、
水平面に対して約２０°〜４０°の角度で傾斜している
。このマウンド状構造物１２は、例えば、作業船からブ
ロック１１を正確に一個一個位置決め沈設する工法や、
底開き型土運船等からブロック１１を、飛散を制御しな
がら自然落下投入する工法等によって構築する。そして
、マウンド状構造物１２は、天災等によってその形状が
破損した場合やその規模や形状を変更したい場合には、
前述の工法により容易にその補修、改築を行なうことが
できる。

【００２１】そして、この湧昇流発生構造物１０は、こ
れを通過する潮流に対し以下のように作用する。すなわ
ち、直線状の峰部１３に対し略直角に流れ、マウンド状
構造物１２の上方を通過する潮流Ｘは、マウンド状構造
物１２の背面に生じた負圧域１７（図３参照）の作用に
より、図２にも示すように、鉛直方向の渦流１５を生じ
上方に湧昇してゆく。一方、峰部１３の両端から傾斜す
る傾斜面１４’の上方を通過する潮流Ｘ’は、傾斜面１
４’によって内方にその向きを変え、図３にも示すよう
に、水平渦１６を生じてこれにより上記湧昇を促進する
。また、マウンド状構造物１２の側方を通過する潮流Ｘ
”は、前記負圧域１７の作用により中央に引き寄せられ
、両側からのものが衝突するとともに、前記渦流１５に
引き揚げられ湧昇してゆく。さらに、マウンド状構造物
１２に衝突する流れＹは、図４に示すように、傾斜面１
４に沿って駆け上がり、峰部１３上方においてここを通
過する水平な潮流Ｘと合流してこれを強め、一方マウン
ド状構造物１２の上流側の反流域１８は小さくなる（図
３参照）。

【００２２】図５及び図６は、マウンド状構造物の断面
形状をそれぞれ台形状断面、円弧状断面としたものであ
る。図５の台形状断面のマウンド状構造物１９は、図４
に示す三角形状断面のものと同様に、傾斜面２０に衝突
する流れＹは傾斜面２０を駆け上がって水平な潮流Ｘと
合流するため、効率良く渦流１５、すなわち湧昇流を発
生することができる。図６の円弧状断面のマウンド状構
造物２１では、傾斜面２２に沿って駆け上がった流れＹ
は頂上２３において略水平になり、したがって水平方向
の潮流Ｘをさらに強めることになる。

【００２３】また、図７に示す湧昇流発生構造物３０は
、図１に示す前記マウンド状構造物１２を、マウンド状
構造物１２の長さの１／２にマウンド状構造物１２の幅
を加えた中心間隔ｄ１をもって２列に配設し、かつ下流
側の列の２個のマウンド状構造物１２の間隔ｄ２をマウ
ンド状構造物１２の長さの１／２とするとともに、上流
側のマウンド状構造物１２を前記間隔ｄ２を遮って互い
違いに配置したものである。これによれば、上流側のマ
ウンド状構造物１２により内方にその向きを変える潮流
Ｘの巻き込み量が増大して水平渦１６が強くなり、この
ため湧昇周期が短くなって湧昇量が増加する。

【００２４】さらに、図８に示す湧昇流発生構造物４０
は、マウンド状構造物４１の峰部４２をジグザグ形状、
すなわちＷ型形状としたものである。かかる湧昇流発生
構造物４０では、上流に向かって開口するＶ型凹部４５
の後端４６付近の峰部４２に湧昇の元となる螺旋渦４３
が発生し、これによって図９にも示すように大きな湧昇
渦４９が生じる。また、下流に向かって開口するＶ型凹
部４７の後端４８付近の峰部４２を乗り越えた潮流Ｚは
下降して海底面４４にぶつかるとともに両側に広がり、
前記螺旋渦４３による湧昇渦４９の下方に流れ込んで、
湧昇を助ける。なお、この湧昇流発生構造物４０では、
ジグザグ形状の両側においてＶ型凹部４５，４７が、上
流側、下流側の双方に向かってそれぞれ開口するので、
往復流によりマウンド状構造物４１を横切る流れの向き
が変化しても、その大きさを減少することなく湧昇渦４
９すなわち湧昇流を発生することができる。なお、前述
と同様にマウンド状構造物４１の断面形状を台形状や円
弧状としてもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、本発明の湧昇流発生構造
物は、潮流を横切って配置した所定形状の峰部とこれか
ら海底面に向かって傾斜するなだらかな傾斜面とを有す
るマウンド状の構造物によって構成されるので、これに
衝突する流れは傾斜面に沿って駆け上がり、構造物上流
側の反流域を減少して水平な流れを効率良く垂直方向の
流れに転じることができる。また、マウンド状構造物を
、隣接する列のマウンド状構造物の側方を通過する潮流
を遮って互い違いに少なくとも二列配設すれば、上流側
のマウンド状構造物後方の巻込み量を増大して湧昇効果
を高めることができる。さらに、マウンド状構造物をジ
グザグ形状の峰部を有するものとして構築すれば、往復
流の各々の向きの流れに対応して大きな湧昇流を発生す
ることができる。なお、マウンド状構造物を、ブロック
、捨て石等を任意の形状、規模で積み上げることによっ
て構成すれば、マウンド状構造物が破損した場合やその
規模や形状を変更したい場合に、容易にその補修、改築
等を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の湧昇流発生構造物の一実施例を示す概
略斜視図である。

【図２】図１のａ−ａに沿った断面図である。

【図３】図１の湧昇流発生構造物を上方から見た平面図
である。

【図４】図１の湧昇流発生構造物に衝突する流れの動き
示す説明図である。

【図５】マウンド状構造物の断面形状を台形状にした場
合の、衝突する流れの動き示す説明図である。

【図６】マウンド状構造物の断面形状を円弧状にした場
合の、衝突する流れの動き示す説明図である。

【図７】マウンド状構造物を互い違いに２列に配置した
湧昇流発生構造物を示す概略平面図である。

【図８】ジグザグ状のマウンド状構造物による湧昇流発
生構造物を示す概略斜視図である。

【図９】図８のｂ−ｂに沿った断面図である。

【図１０】従来の湧昇流発生構造物に一例を示す斜視図
である。

【図１１】図１０の湧昇流発生構造物を上方からみた平
面図である。

【図１２】図１０の湧昇流発生構造物に衝突する流れの
動きを示す説明図である。

【図１３】従来の湧昇流発生構造物の他の一例を示す斜
視図である。

【図１４】衝立式のＷ型湧昇流発生構造物を通過する流
れの動きを示す説明図である。

【符号の説明】

１０，３０，４０　　湧昇流発生構造物１２，４１　　
マウンド状構造物 １３，４２　　峰部 １４，１４’　　傾斜面 ４５，４７　　Ｖ型凹部 ４４　　海底面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　湧昇流を発生させるため海底地盤に設
   置するマウンド状構造物であって、該構造物が、潮流を
   横切って配置した峰部と、該峰部から海底面に向かって
   傾斜するなだらかな傾斜面を備えてなる湧昇流発生構造
   物。
2. 【請求項２】　　前記マウンド状構造物を、潮流が横切
   る方向に略平行に所定間隔を置いて少くとも二列に配設
   した湧昇流発生構造物であって、各列のマウンド状構造
   物を、隣接する列のマウンド状構造物の側方を通過する
   潮流を遮って互い違いに配置することを特徴とする湧昇
   流発生構造物。
3. 【請求項３】　　前記マウンド状構造物がジグザグ形状
   の峰部を有し、該ジグザグ形状に沿ったの両側の凹部を
   マウンド状構造物の上方を通過する往復流の各々に対向
   して配置したことを特徴とする請求項１に記載の湧昇流
   発生構造物。