JPH0442265B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の分野］ この発明は、河川等の地上の水を海中に貯え、
貯えられた水を必要に応じて海水と真水の比重差
を利用して地上に供給する海中貯水槽に関する。

［先行技術の説明］ 我国は南西から北東へと延びた島国であり、そ
の中央部を山地が背骨のように走つている。この
ため降雨による雨水は、山間部を伝つて河川に集
められ、短い平地部を通つて海に流入する。した
がつて我国においては、雨水が地上に留まつてい
る期間は非常に短い、言い換えれば、供給される
水資源の大半が、利用されることなく海へ廃棄さ
れている。このことは特に降水量の少ない地域、
降雨の多くが年間の一時期に集中している地域で
は、水不足の深刻な問題を生じる。さらにそれ以
外の地域でも、天候の異変により降雨が長期間途
絶えれば、同様に水不足の問題が生じる。このた
め従来から、貯ダムや溜め池等が各地に設けられ
て、水不足の問題が十分ではないにせよ解決され
てきた。一般的に水事情が比較的恵まれていると
言われている我国においてさえ貯水にこのような
人為的手段を必要とするのが実情であり、我国よ
りも水事情の悪い国においてはさらに強力な水資
源活用のための方策が求められるのは自明であ
る。

貯水ダムや溜め池は、降雨によつて与えられた
水資源の一部を後の必要のために一時的に地上に
貯えておくものである。地上に相当量の水を貯え
るためには、広大な土地が必要である。したがつ
て新たにそのような貯水手段を設ける場合には、
必然的に土地確保の困難さが伴う。さらには、環
境破壊や人家の移転等に伴う補償のような困難な
問題を生じるかもしれない。また相当量の水を地
上に貯えておくには頑強な構造を必要とし、その
ような頑強な構造を構築するためには莫大な手間
と費用とを要する。貯えられた水は、広い表面を
通して大地と接触する。したがつて乾燥したい署
い気候の中では、蒸発によつて無駄に消費される
水の量も無視し得ないものと思われる。

［発明の概要］ この発明は上述のような観点からなされたもの
であり水資源の確保を地上において行なうという
従来の貯水手段の発想を転換することによつて、
上述の種々の問題点を解決した従来にはなかつた
新しい形態の貯水手段を提供しようとするもので
あり、特に、地上以外に設けられながら、貯留さ
れる水の給排水が容易な貯水槽を提供することで
ある。

この発明によれば、河川等の地上の水を蓄える
ための貯水槽は海中に設けられる。貯水槽は、海
面下の第１部分と海面上の第２部分とからる貯水
部と、該貯水部に連結された給水管および排水管
とを備える。前記第１部分は海中から遮断された
貯水室を形成し、前記第２部分は前記第１部分よ
りも小さな断面積を有し、かつ前記第１部分およ
び大気と連通して、海水と真水の比重差により該
第１部分の水深に応じた水位を保つ。

［好ましい実施例の説明］ 第１図は、この発明による海中貯水槽の好まし
い一実施例を示す説明図である。図示のごとく、
陸地１の内陸部から海２へと向かつて、川３が流
れている。川３の上流の適当な海抜の地点には、
川の水を取り込むための給水場４が設けられてい
る。取り込まれた水は、給水管５を通じて運ばれ
る。

給水場４は、川３の水を給水管５に導入し得る
ものであれば、どのような形態のものであつても
よい。たとえば単純に、川３を給水管５の入口
（給水点）にまで分流したものであつてもよい。
しかし望ましくは、円滑な給水のため、水中のご
み処理のための手段や水量調節のための手段が設
けられるであろう。

給水管５は、陸地１の部分ではたとえば金属製
の管６からなり、海２の部分ではたとえばフレキ
シブルな布またはプラスチツク製の管７からなつ
ている。管６は、地中に埋設されてもよく、地面
に接して置かれてもよく、また地上の一定高さに
維持されてもよい。管７は、最も簡単には、海面
上に自然に浮かぶようにされる。浮力を与えるた
めに、管７の適当な箇所に、フロートが取付けら
れてもよい。もちろん管７は、適当な支持手段に
よつて、海中の一定深さまたは海上の一定高さに
維持されることもできる。管６および７の材質に
は、金属や布またはプラスチツク以外の適当なも
のが選択されてもよい。一般的には、給水管５の
材質、太さ、設置方法等のフアクタは、給水の距
離、量、環境等を考慮して、現在利用可能なもの
のうちから最も適当なものが選択される。

給水管５によつて運ばれてきた水は、入水管８
を通じて、貯水タンク９に供給される。貯水タン
ク９の詳細は第２図に示されており、これについ
ては後述する。貯水タンク９に貯えられた水は、
必要に応じて、出水管１０を通じて排水管１１に
供給されて運ばれる。排水管１１は、給水管５と
同様に、海２の部分の管１２と陸地１の部分の管
１３とからなつている。その材質、太さ、設置方
法等のフアクタの選択は、給水管５に関して上述
したのと同様である。

排水管１１によつて運ばれてきた水は、陸地１
の適当な海抜の地点に設けられた排水場１４にお
いて排水される。排水量を調節するための手段
が、排水場１４に設けられてもよい。排水された
水は、所望用途に応じてそのまままたは水処理さ
れて、利用に供される。たとえば排水場１４は、
中水道または上水道のための水源として利用され
得る。第１図の排水場１４は、中水道の水源とし
て示されており、工場地帯に設けられた排水場１
４からは、分岐した工業用水パイプ１５を通じ
て、各工場に工業用水が供給される。また排水場
１４は、農業用潅漑水源として利用されることも
できる。この場合には、排水場１４からは、分岐
した農業用水路が各農作地へと延びることになろ
う。もちろん上述の用途は一例であつて、、この
発明の海中貯水槽は、水源としてのどのような用
途にも利用可能である。また排水場１４において
一旦排水が行なわれる必要はなく、たとえば排水
管１１自体が所望の各場所まで分岐してもよい。

第２図は、貯水タンク９の好ましい一実施例を
示す模式的斜視図である。図において海面は、１
点鎖線によつて示されている。貯水タンク９は、
海面下の第１部分１６と、海面上の第２部分１７
とからなつている。第１部分１６と第２部分１７
との境界部分には、貯水タンク９に適当な浮力を
与えるためのフロート板１８が設けられている。
第１部分１６と第２部分１７とは連通しており、
第１部分１６に貯えられた水の一部は、海水と真
水の比重差によつて第２部分１７へ押し上げられ
る。

海面上の第２部分１７は適当な厚みの中空円筒
１９により構成され、その両端は開いている。フ
ロート板１８は、適当な厚みの円板形状をしてお
り、その中心部には円形の開口が設けられて、そ
こに円筒１９が嵌合する。

円筒１９は、図示のごとくその内部に、海面下
の第２部分から押し上げられてきた水２４を或る
程度の水位にまで貯えることができるものでなけ
ればならない。しかも設置される環境は海上であ
る。このようなことを考慮して、円筒１９を形成
する材料としては、強度および耐触性に優れたも
のが選択される。たとえば表面に耐触性の塗料を
塗布した金属管が用いられてもよい。また、円筒
１９は、図示のごとくその断面積が第１部分の断
面積よりも小さく、それにより、円筒１９内の水
位は、円筒１９の断面積が第１部分のそれと等し
い場合よりも高くなる。

フロート板１８は、貯水タンク９に適当な浮力
を与えるためのものである。しかも常に海水と接
している。したがつてフロート板９を形成する材
料には、耐蝕性に優れかつ海水よりも十分に軽い
ものが選択される。たとえばプラスチツクが利用
可能であり、強度を向上させるため他の材料と合
板にされてもよい。また浮力を大きくするため
に、中空にすることも考えられる。フロート板１
８の下側は袋２０に貯えられた水と常に接してい
る。したがつて海面の波などにかかわらず、フロ
ート板１８は下側に貯えられた水から均一な力を
受け、力の不均一による破壊から保護される。

第１部分１６は、水を溜めるフレキシブルな円
筒形状の袋２０と、その外周を覆う同じく円筒形
のネツト２１とからなる。袋２０の下端は閉じて
おり、上端はフロート板１８の下面外周付近に海
水が入り込まないように固着される。円筒形のネ
ツト２１の上端は、袋２０の固着部分を取り囲ん
で、フロート板１８の下面外周付近または外側面
上に固定される。ネツト２１の下端は閉じられて
もよく、または開かれてもよい。ネツト２１は、
好ましくは、複数の環状の横糸２２を複数の縦糸
２３で連結したものが使用される。ネツト２１の
目的は袋２０の横方向の広がりを規制することに
あり、その目的は環状の横糸２２の働きによつて
達成される。すなわち袋２０は、環状の横糸２２
によつて規制されて、その直径以上に横方向に広
がることができない。

袋２０は、中に貯えられる水の量に応じてその
容積を変化するよう、フレキシブルでなければな
らない。さらに、貯蔵される水を海水から遮断し
得るものでなければならない。しかし袋２０は、
内側から水の圧力、外側からは海水の圧力を受け
て平衡状態に保たれるので、材料自体の強度はそ
れほど要求されない。このような点を考慮して、
袋２０の材料としては、フレキシブルでかつ耐水
性に優れたものが選択される。たとえばテント地
のように防水加工を施された布やビニール等が利
用可能である。ネツト２１は、或る程度の強度と
耐水性を備えておればよく、たとえばビニールが
利用可能である。

フロート板１８の外周付近の適当な所には、入
水管８が表面に垂直に貫通して固定されている。
入水管８の出口は、フロート板１８の下側で、第
１部分１６に向かつて開いている。したがつて管
７および入水管８を通じて供給される地上からの
水は、袋２０に注入される。袋２０は、水の注入
に応じて、海面下でフレキシブルにその容積を変
化する。海水と真水とは比重が異なつているの
で、袋２０内の水の一部は、袋２０の水深に応じ
て、円筒１９内へと押し上げられる。

円筒１９の露出側面の最下部付近には、出水管
１０が側面に垂直に貫通しかつ固定されている。
したがつて第２部分１７内の水２４は、出水管１
０および管１２を通じて地上へと供給される。

第３図は、第２図に示された実施例における給
水の原理を示す模式的断面図である。図において
海面は、一点鎖線により示されている。給水場４
は、海抜h3メートルの高度に設けられている。
水は位置エネルギにより、給水管５を通つて袋２
０に供給される。袋２０は水の供給に応じて、フ
レキシブルに容積を変化する。今袋２０の水深が
h2メートルであつたとし、円筒１９内に押し上
げられた水の水位h1メートルであつたとする。
また、円筒１９の断面積をS1、袋２０の断面積
をS2とする。簡単のため水の比重を１とし、海
水の比重を1.1とすれば、圧力の釣合いより次式
が成立する。

１×（h1×S1＋h2×S2）＝1.1×h2×S2 したがつて円筒１９内の水位h1は、次式で表
わされる。

h1＝0.1×h2×S2／S1 このように円筒１９内には、袋２０の水深の
S2／10S1の水位まで水が押し上げられる。原理
的には、h3＞h1である限り、水の自然供給は可
能である。

第４図は、第２図に示された実施例における排
水の原理を示す模式的断面図である。第３図と同
様、海面は１点鎖線により示されている。排水場
１４は、海抜h4メートルの高度に存在する。円
筒１９内の水位は、h1メートルまで押し上げら
れている。今h1＞h4であるとすれば、円筒１９
内の水２４は、位置エネルギのみにより、排水管
１１を通じて排水場１４に供給される。原理的に
は、h1＞h4である限り、自然排水は可能である。

排水によりh1は小さくなるが、それに応じて
フレキシブルな袋２０が収縮し、h2も小さくな
る。最終的には、h1＝h4、h2＝10h4×S2／S1の
時点で位置エネルギにより自然排水は不可能とな
る。したがつて以後の排水は、ポンプを使用る必
要がある。

第５図は、第４図の実施例の改良を示す模式的
断面図である。この実施例においては、排水場の
設けられる高度にかかわらず、貯水タンク９内の
水２４がすべて自然排水される。排水場１４は、
第４図と同様に、貯水タンク９の水位h1よりも
低い位置に設けられている。したがつて上述した
ように、或る程度の自然排水は可能である。

この実施例では、さらに自然排水を可能にする
ように、排水場１４において、排水管１１の排水
点２５は、地中に掘り下げられた排水井戸２６内
に設けられている。たとえば図示のように排水点
２５が海面と同じ高さに存在すれば、貯水タンク
９内の水２４はすべて自然排水可能である。

このことを利用すれば、h1よりも高い所にあ
る排水場１４′においても、自然排水が可能とな
る。すなわち排水井戸２７を設けて、排水管１１
の排水点２８をh1よりも小さい適当な高さに設
定すればよい。図示のように排水点２８を海面と
同じ高さに設ければ、上述したように完全な自然
排水が可能となる。

なお、上述の実施例においては、自然給水およ
び自然排水についてのみ述べた。しかし必要に応
じて、給排水のためのポンプが設けられてもよ
い。

第２図に示された貯水タンク１９は、説明のた
めの単なる例示であることを理解されたい。たと
えば、入水管８および出水管１０の取付け位置
は、適宜変更されてもよい。また各部材の形状と
して、円形以外の適当な形状が選択されてもよ
い。第２部分１７の断面積は、海面から持ち上げ
られる水位を高くするように狭くされているが、
このような形状をとることにより水面と空気との
接触面積が少なく、その結果水の蒸発が少なくな
るという効果もある。さらには円筒１９の上端
に、水の蒸発やごみの混入を防ぐための簡便な蓋
が設けられてもよい。

この発明による海中貯水槽は、上述の用途に限
らず、多目的に使用することができる。たとえば
フロート板１８の上面を利用して、海上レジヤー
ランドを作ることができる。貯えられた真水は、
たとえば淡水プールとして利用できる。淡水魚の
養殖を行なうことも可能であり、さらに淡水およ
び海水の両方が存在することを利用して、サケ等
の養殖が可能かもしれない。浄水設備を備え付け
れば、船舶の給水場として利用することも可能で
ある。袋２０の底部に取出口を設ければ、河砂が
集められるかもしれない。このような用途は、上
述の各種水源としての用途の副次的なものとして
実現されるであろうと考えられる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、従来にはなか
つた新しい形態の貯水手段が実現される。

この発明によれば、降雨によつてもたらされた
水資源は、後の利用のために海中に貯えられる。
海中に貯水するものであるため、ダムや溜め池な
どのように、土地確保の困難な問題、環境破壊や
人家の移転に伴う補償のような困難な問題を生じ
ることがない。貯水タンクは内外からの水圧を受
けるため、構造としてはダムのように強力なもの
は要求されない。したがつて構築が比較的容易で
あり、経済性も優れている。しかも、水を供給す
ることも、貯留された水を排出することも水の位
置エネルギを利用して容易に行なうことができ、
ポンプなどの助力を少なくすることができ、より
経済性に優れたものとなつている。さらにこの発
明によれば、蓄えられた水と大気との接触面積を
容易に小さくすることができ、蓄えられた水資源
が蒸発によつて無駄に消費されることがない。

この発明は上述のように種々の優れた効果を有
するものであり、降雨量が少なくかつ乾燥した署
い気候の地方においては特に有効であろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による海中貯水槽の好ましい
一実施例を示す説明図、第２図は貯水タンク９の
好ましい一実施例を示す模式的斜視図、第３図は
第２図の実施例の給水の原理を示す模式的断面
図、第４図は第２図の実施例における排水の原理
を示す模式的断面図、第５図は第４図の実施例の
改良を示す模式的断面図である。 図において、１は陸地、２は海、３は川、４は
給水場、５は給水管、９は貯水タンク、１１は排
水管、１４は排水場、１６は第１部分、１７は第
２部分、１８はフロート板、１９は円筒、２０は
袋、２１はネツトをそれぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 海水から遮断された貯水のための海面下の第
   １部分と、海面と平行な断面において前記第１部
   分の断面積より小さな断面積を有するとともに、
   前記第１部分および大気と連通し、海水と真水の
   比重差により該第１部分の水深に応じた水平を保
   つ海面上の第２部分とからなる貯水部と、 一端が前記貯水部と連結され、他端が地上の給
   水点へと延びて、前記給水点から前記貯水部へと
   給水する給水管と、 一端が前記貯水部と連結され、他端が地上の排
   水点へ延びて、前記貯水部から前記排水点へと排
   水する排水管とを備え、 前記第１部分は前記給水および排水に応じて海
   面下でその容積を変化し、 前記給水点は海面よりも高い位置にあり、前記
   排水点は前記給水点よりも低い位置にある、海中
   貯水槽。 ２ 前記第１部分はフレキシブルな材料を用いて
   形成される、特許請求の範囲第１項記載の海中貯
   水槽。 ３ 前記フレキシブルな材料を用いて形成された
   前記第１部分の海中での横方向の広がりを規制す
   るための規制手段をさらに含む、特許請求の範囲
   第２項記載の海中貯水槽。 ４ 前記第１部分と前記第２部分の境界部分に設
   けられ、前記貯水部に対して浮力を与えるフロー
   トをさらに含む、特許請求の範囲第１項記載の海
   中貯水槽。 ５ 前記給水管および排水管として共通の導管が
   使用される、特許請求の範囲第１項記載の海中貯
   水槽。