JPH11209939A - 閉鎖性水域の水質維持法とその構造物 - Google Patents

閉鎖性水域の水質維持法とその構造物

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JPH11209939A
JPH11209939A JP2387098A JP2387098A JPH11209939A JP H11209939 A JPH11209939 A JP H11209939A JP 2387098 A JP2387098 A JP 2387098A JP 2387098 A JP2387098 A JP 2387098A JP H11209939 A JPH11209939 A JP H11209939A
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water
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JP2387098A
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Gen Kimura
玄 木村
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Takenaka Komuten Co Ltd
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Takenaka Komuten Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】水温が高く溶存酸素の多い外海水の表層部の海
水を、潮汐(干満の水位差)及び波浪(波による高水
位)の両方を利用して平面水槽に取り込み、これを閉鎖
性水域の奥部へと送り込むことにより、閉鎖性水域内の
海水を新鮮で温かい外海水に十分にしかも簡単に置換で
きるようにし、また、その平面水槽を広くかつ浅いもの
とすることで、平面水槽に取り込んだ外海水の水温及び
溶存酸素量を更に上昇させることができるようにしよう
とするものである。 【解決手段】閉鎖性水域1の近くでかつ外海に面した場
所に、満潮と高波浪とで槽壁6を乗り越えて進入した外
海水を高水位に貯水する広くかつ浅い大きな平面水槽3
を設け、また、該平面水槽と前記閉鎖性水域の奥部とを
つなぐ導水管4を設けて、平面水槽3に満潮と高波浪と
で高水位に貯めた外海水を、干潮時に、水位差を利用し
て閉鎖水域1の奥部へと送り込む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、閉鎖性水域の水質
維持法とその構造物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】漁港、内湾等において、外海からの波浪
に対して内水域の静穏度を確保するために、通常、防波
堤を築堤する。しかし、防波堤を築堤することにより必
然的に漁港、内湾の閉鎖性を高めることとなり、その水
質を悪化(赤潮の発生、汚濁物質・ゴミ等の滞留、溶存
酸素の飽和度の低下など)させてしまう。したがって、
このような閉鎖性水域では、如何にして水質を悪化させ
ない(水質を外海と同等に維持する)ようにするかが極
めて重要である。
【0003】上述のような閉鎖性水域の水質を良好に維
持するためには、外海水を閉鎖性水域内へ導入して、そ
の水域内の水を循環させることが最も単純で確実な方法
である。外海水をそのような閉鎖性水域内へ取り込むに
は、 (1) 防波堤を海水透過型とする方法 (2) 導流提により外海の流れ(潮流)を取り込む方法 (3) 波浪により防波堤を越波する海水を取り込む方法 (4) 導水路を掘削し潮汐を利用して外海水を取り込む方
法 (5) 外海へ通じる取水管と閉鎖性水域へ通じる給水管と
を備えた貯水池を設けることにより潮汐の干満に伴いそ
の貯水池を介して外海水を取り込む方法(特開平4-3191
09号公報、特開平6-49831 号公報) などが考えられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの方法
には、次のような問題点がある。防波堤を海水透過型と
する (1)の方法は、防波堤前後に水位の差がないため、
フレッシュな海水が内水域の奥まで循環し難く、内水域
の奥の方の水質改善効果は小さいと考えられる。導流提
により潮流を取り込む (2)の方法は、時間的・空間的に
複雑に変化する潮流を正確に把握できなければ効率的に
潮流を呼び込めるような導流堤の配置は難しい。防波堤
を越波する海水を取り込む (3)の方法は、波高が高くな
ければ取り込める海水の量が少ない。導水路を掘削する
(4)の方法は、水路を掘るのが大変であり、更に、ゲー
トの開閉にはランニングコスト、メンテナンスが必要で
ある。取水管、給水管のある貯水池を用いる (5)の方法
は、潮汐の干満のみにたよるため、貯水量が大潮、小潮
で変動して、小潮の時期には十分に取り込めないことが
ある。また、外海の海底近くの比較的水温の低い海水を
取り込むため、取り込んだ閉鎖性水域の水温が低下する
ことがある。そこで、本発明は、水温が高く溶存酸素の
多い外海水の表層部の海水を、潮汐(干満の水位差)及
び波浪(波による高水位)の両方を利用して平面水槽に
取り込み、これを閉鎖性水域の奥部へと送り込むことに
より、閉鎖性水域内の海水を新鮮で温かい外海水に十分
にしかも簡単に置換できるようにし、また、その平面水
槽を広くかつ浅いものとすることで、平面水槽に取り込
んだ外海水の水温及び溶存酸素量を更に上昇させること
ができるよにして、それらの問題点を解決しようとする
ものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、請
求項1の閉鎖性水域の水質維持法の発明は、閉鎖性水域
の近くでかつ外海に面した場所に設けられた大きな平面
水槽に、満潮及び高波浪による高水位の海水を貯め、こ
の平面水槽内の海水を、干潮時に水位差を利用して前記
閉鎖水域へと送り込むことを特徴とする。
【0006】請求項2の閉鎖性水域の水質維持構造物の
発明は、閉鎖性水域の近くでかつ外海に面した場所に、
満潮と高波浪とで海水を流入させて高水位に貯水する大
きな平面水槽を設け、かつ、該平面水槽と前記閉鎖性水
域の奥部とをつなぐ導水管を設けたことを特徴とする。
【0007】請求項3の閉鎖性水域の水質維持構造物の
発明は、上記請求項2の閉鎖性水域の水質維持構造物に
あって、前記平面水槽を広くかつ浅いものとし、また、
その平面水槽の外海に接する面の壁高さを、満潮時の海
水面レベルよりも少し低くかつ干潮時の海水面レベルよ
りも高く設定して成る。
【0008】請求項4の閉鎖性水域の水質維持構造物の
発明は、上記請求項2又は請求項3の閉鎖性水域の水質
維持構造物にあって、前記導水管に海水の流れを制御す
る閉鎖弁を設けて成る。
【0009】
【発明の実施の形態】図1、図2は、本発明の閉鎖性水
域の水質維持法とその構造物に係る実施の形態を示して
いる。図1、図2において、1は、湾の入口に防波堤2
を築堤した漁港等の閉鎖水域、3は、該閉鎖水域の近傍
でかつ外海に面した沿岸部に設けられた大きな平面水
槽、4は、該平面水槽と前記閉鎖水域とをつなぐ導水
管、5は、該導水管の適所に流れを制御するよう設けた
閉鎖弁である。平面水槽3は、面積が広くかつ浅いもの
とし、外海に接する面の槽壁6の壁高さを満潮時の海水
面レベルよりも少し低くかつ干潮時の海水面レベルより
も高く、すなわち、満潮時に水没する程度でかつ打ち寄
せる波が越波する程度のレベルに設定し、他面の槽壁7
の壁高さをそれより高いものにする。閉鎖弁5は、必ず
しも必要でなく、あれば閉鎖水域へ供給する海水を制御
できる程度のものであるが、設ける場合には、平面水槽
内の外海水を閉鎖性水域へと一方的に送り込む電磁逆止
弁とし、太陽エネルギーに係る太陽電池及び蓄電池等を
動力源として、干潮時に自動的にかつ適度に設定して
(或いは調整可能にして)開弁させるようにすればよ
い。
【0010】如上の構成であるから、平面水槽3内に
は、満潮時に外海に面する槽壁6を越えて外海水が流れ
込み、また、波浪の発生に伴いその槽壁6を越波して外
海水が流入して、満潮時の海水面レベルに相当する高水
位の外海水が貯まる。平面水槽3内に貯まった外海水
は、干潮時に、閉鎖性水域と平面水槽との水位差に基づ
き導水管4を通じて閉鎖性水域1へと送り込む。閉鎖弁
(電磁逆止弁)5を有する場合は、この際に適宜に開弁
させる。閉鎖弁(電磁逆止弁)5の開閉には、わずかな
がら動力が必要であるが、太陽エネルギーに係る太陽電
池等を利用することでランニングコストはほとんどかか
らない。なお、平面水槽は、魚の養殖、釣り堀、等に有
効に活用する。
【0011】平面水槽1に貯まった外海水は、外海の表
層部の海水であるから、水温が高く、酸素を多く含んで
いるが、平面水槽1が広くかつ浅いため、この平面水槽
1内では高パーセンテージで太陽熱や地表熱、空気等に
触れることとなり、その水温及び酸素量は更に上昇す
る。したがって、この新鮮で状態の良い海水を閉鎖性水
域1の奥部に導水できて、内水の好気的分解を促進させ
ることができ、閉鎖性水域1の水質、底質を良好に維持
することができる。
【0012】平面水槽3は、できるだけ広い方が望まし
いが、いずれにせよ閉鎖性水域1全体のボリュームに対
して潮汐1回当たりそれほど多くの海水を送り込むこと
は無理である。しかし、潮汐は1日2回確実に起こるた
め、継続して新鮮な水を閉鎖性水域1内に供給でき、閉
鎖性水域1内の水質の維持には十分であると考えられ
る。
【0013】「平面水槽の外海に面する槽壁の壁高さ及
び閉鎖性水域の奥部への導水能力の概略計算」 1. 検討条件 閉鎖性水域1につき、図3に示すような漁港を想定し、
この漁港の奥部の水質が悪化しているとする。この場合
の断面図を図4に示す。平面水槽3の規模、水深等につ
いては、図中に示した大きさを仮定する。なお、外海と
漁港内で潮位変化を含む水深は同じと考える。
【0014】〔潮 汐〕正弦波振動を仮定する。水深 h
L = 5.0 [m]、潮位振幅 2hso = 1.0 [m]、周期 Ts =
12 [hr]とすると、潮汐変位を含む水深 hs は、
【数1】
【0015】〔波 浪〕正弦波の規則波を仮定する。周
期 Tw = 7.5 [sec]、波高 2hwo = 1.5 [m]、波長 Lw
= 50 [m] とすると、海水面からの波の高さ hw は、
【数2】
【0016】平面水槽3へ流入する海水の量について
は、波浪のピーク高さが平面水槽3の外海に面する槽壁
6の壁高さ hwall よりも高いとき(hs+hwo > hwall
の時)に海水は流入し、図5に示す波浪の斜線部の海水
が平面水槽3に入ると考える。この斜線部の面積Aは、
図5に基づき次の式で得られる。
【数3】
【0017】単位時間(ここでは「分」: min )に流入
する海水の体積 Qw は、次式で求られる。
【数4】 波浪の流入効率 WR は、平面水槽3の外海に面する槽璧
6を波浪が越波するときの越波効率、実際の波は多方向
の不規則波等を考慮し、ここでは WR = 0.10と仮定す
る。
【0018】〔導水管通水能力〕導水管内の平均的流速
を次式で計算する。
【数5】 導水管4の損失抵抗Fについては、次式とする。
【数6】 以上より、単位時間での導水管一本当たりの通水能力
は、次式で得られる。
【数7】
【0019】2. 検討結果 検討は検討条件に従い簡単なプログラムを組んで行っ
た。1潮汐間で閉鎖性水域1の港奥部に導水できる海水
量と平面水槽3の外海に面する槽壁6の壁高さの関係
を、壁高さ5cm単位で変化させて計算した結果を図6に
示す。同図より、平面水槽3の外海に面する槽壁6の壁
高さを満潮位より高くしても導水量は増えており、今回
の検討条件の場合には、波浪によりかなりの水量が平面
水槽3に供給されることが分かる。しかし、潮汐の変化
に大潮・小潮を考慮していないため、小潮時の海水供給
力の低下や波浪が常時あるわけではない、等を考慮すべ
きと考えられる。すなわち、平面水槽3の外海に面する
槽壁6の壁高さは、概ね満潮位の高さの少し下(10cm程
度下)に設定すればよいと考える。今回の条件下では、
平面水槽3の外海に面する槽壁6の壁高さを5.90mとし
たとき、1潮汐当たりの導水量Qは、Q= 57,463 [m3]
であった。図7にこの場合の外海・漁港水位と平面水
槽水位の関係を示しておく。同図より、平面水槽と漁港
奥部との間には、満潮位付近を除いて、常時、水位差が
あることが判る。
【0020】ここで想定した漁港の港奥部の海水全体積
は、 500[m] × 400[m] × 3.0[m]= 600,000 [m3] で
ある。1潮汐で約6万m3 の海水を導入でき、すなわ
ち、1潮汐で港奥部の約1割の海水が新鮮な水に置き換
えられることになり、1日2潮汐、5日間で港奥部の海
水全体が入れ換えられることとなる。港奥部の海水全体
積に対してどの程度の新鮮な海水を送り込めば水質をど
の程度に良好に維持できるのかについては、想定する漁
港の条件によってまちまちであるとともに、水質の評価
手法の困難さもあり、容易に答えは得られないが、今回
の検討のように、1潮汐で1割、5日間で全海水を入れ
換えることができれば、港奥部の水質維持には十分では
ないかと思われる。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、既述構成であるから、
次の効果を奏する。 水温が高く溶存酸素の多い外海水の表層部の海水
を、潮汐(干満の水位差)及び波浪(波による高水位)
の両方を利用して平面水槽に取り込み、これを閉鎖性水
域の奥部へと送り込むことができて、閉鎖性水域内の海
水を新鮮で温かい外海水に十分にしかも簡単に置換で
き、したがって、内水の好気的分解を促進させることが
でき、閉鎖性水域の水質、底質を良好に維持することが
できる。 潮汐と波浪の双方を利用して外海水を取り込むか
ら、大潮・小潮、地理的格差等にも余裕をもって十分に
適応させることができる。 平面水槽の外海に接する面の槽璧の高さを、満潮時
の海水面レベルよりも少し低くかつ干潮時の海水面レベ
ルよりも高く設定することにより、平面水槽には、この
槽壁を満潮時の潮位及び波浪が乗り越えることで外海水
の表層部の温かい海水だけを簡単に取り入れることがで
き、取水管等を要しない。 平面水槽を広くかつ浅いものとすることにより、平
面水槽に取り込んだ外海水の水温及び溶存酸素量を更に
上昇させることができる。 構造が簡単で、構築が容易であり、低コストで築造
できる。また、ランニングコストがほとんどかからず、
頗る経済的である。 導水管に海水の流れを制御する閉鎖弁を設けること
により、閉鎖性水域へ供給する海水を制御でき、また、
この場合の動力はわずかであり、太陽電池等を利用した
自動弁とすることで、ランニングコストをほとんど要し
ないものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態に係る構成要領平面図で
ある。
【図2】 同実施の形態における構成要領断面図であ
る。
【図3】 概略計算に係る平面図である。
【図4】 概略計算に係る断面図である。
【図5】 図4の要部を拡大した概略計算に係る断面図
である。
【図6】 平面水槽壁高さ(外海に面する槽壁)と1潮
汐当たりの導水量の関係を示すグラフである。
【図7】 外海・漁港水位と平面水槽水位との関係を示
すグラフである。
【符号の説明】
1…閉鎖水域 2…防波堤 3…平面水槽 4…導水管 5…閉鎖弁 6…外海に面する槽
壁 7…他面の槽壁

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 閉鎖性水域の近くでかつ外海に面した場
    所に設けられた大きな平面水槽に、満潮及び高波浪によ
    る高水位の海水を貯め、この平面水槽内の海水を、干潮
    時に水位差を利用して前記閉鎖水域へと送り込むことを
    特徴とする閉鎖性水域の水質維持法。
  2. 【請求項2】 閉鎖性水域の近くでかつ外海に面した場
    所に、満潮と高波浪とで海水を流入させて高水位に貯水
    する大きな平面水槽を設け、かつ、該平面水槽と前記閉
    鎖性水域の奥部とをつなぐ導水管を設けたことを特徴と
    する閉鎖性水域の水質維持構造物。
  3. 【請求項3】 前記平面水槽を広くかつ浅いものとし、
    また、その平面水槽の外海に接する面の壁高さを、満潮
    時の海水面レベルよりも少し低くかつ干潮時の海水面レ
    ベルよりも高く設定した請求項2記載の閉鎖性水域の水
    質維持構造物。
  4. 【請求項4】 前記導水管に海水の流れを制御する閉鎖
    弁を設けた請求項2又は請求項3記載の閉鎖性水域の水
    質維持構造物。
JP2387098A 1998-01-20 1998-01-20 閉鎖性水域の水質維持法とその構造物 Pending JPH11209939A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100414350B1 (ko) * 2000-12-29 2004-01-07 한국해양연구원 공진수조를 이용한 해수 유입장치
KR100521900B1 (ko) * 2002-06-21 2005-10-14 주식회사 혜인이엔씨 조위차를 이용한 해안가의 수영장 급배수 시설
KR100679279B1 (ko) * 2004-10-20 2007-02-07 김명환 소하천 하류의 역류 방지구조
CN102912760A (zh) * 2012-11-07 2013-02-06 武汉大学 水库下游河道最低通航水位生成方法
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