JPH1121843A

JPH1121843A - 海水循環方法

Info

Publication number: JPH1121843A
Application number: JP18194997A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Yano; 弘一郎矢野; Hiroshi Kuzu; 広志国栖
Original assignee: NIPPON KAIYO CONSULTANT KK; Penta Ocean Construction Co Ltd
Current assignee: NIPPON KAIYO CONSULTANT KK; Penta Ocean Construction Co Ltd
Priority date: 1997-07-08
Filing date: 1997-07-08
Publication date: 1999-01-26

Abstract

(57)【要約】【課題】港湾等の海水を循環させる。施設の建設費用
等を低減する。【解決手段】可撓性を有する膜材１１と横方向の変形
を拘束する構造材１２、１２…とをもって、縦方向に伸
縮可能な壁体を備えた貯水壁１０を形成する。貯水壁１
０を、底部支持体１６を海底に沈設し、上部支持体１４
を海上に浮揚させる形で設置して、港湾内の一定領域を
海底から海上まで包囲した貯水域１００を形成する。貯
水域１００の上部に取水孔２を設け、取水孔２に接続し
て、取水管２２を防波堤１０２まで伸延させて設け、逆
止弁２１、２１を設ける。貯水域１００の底部に放水孔
３を設け、逆止弁３１等を設ける。上げ潮時の貯水域１
００内外の水位差により、取水管２２等を介して外洋の
海水を貯水域１００内に取水する。下げ潮時の貯水域１
００内外の水位差により、放水孔３等を介して貯水域１
００内の海水を港湾内の海底付近に放水する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、港湾等の閉鎖性海
域の海水を、潮汐の干満を利用して循環させ、交換、混
合する海水循環方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】港湾等の閉鎖性海域では、河川等からの
生活排水、産業排水等の流入量が、外洋水の流入、上下
層の対流等による海水の自然な循環量を上回ることによ
って、水質の悪化がもたらされる。特に、夏期において
は、波浪の静穏化により外洋水の流入が少なくなり、海
面付近の海水の温度上昇により対流も少なくなって、海
底付近には貧酸素水塊が発生し、生物の生息が困難な環
境となる。

【０００３】このような水質悪化を改善するために、港
湾等の閉鎖性海域の海水を強制的に循環させる方法とし
て、エアレーションや、防波堤を透過式として波浪時に
波の浸入防止と波力による海水導入を兼ね備えた透過式
防波堤や、波力ポンプにより上下層の海水を強制的に対
流させる方法などが試みられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の海水循環方法の
内、電力を利用するエアレーションでは、水質改善の成
果を上げる程度に大規模に実施するには、膨大な電力が
必要になる等の経済的な問題があり、また、波力を利用
する透過式防波堤や波力ポンプでは、波浪が静穏化する
夏期には、有効に機能しない等の本質的な問題がある。

【０００５】一方、潮汐の干満は季節を問わない有効な
エネルギー源となり得るが、この場合、大量の海水を貯
留する施設が必要となり、自然の地形を利用するのでは
実施可能な場所が極めて限られ、コンクリート等で大規
模な貯水槽を建設することは特に大水深の場合は経済的
に困難である。

【０００６】本発明は、このような問題に鑑み、港湾等
の閉鎖性海域の海水を潮汐の干満を利用して好適に循環
させることができ、かつ、施設の建設費用等を低減する
ことができる海水循環方法の提供を目的としたものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の如き従来の問題を
解決し、所期の目的を達成するための本発明の特徴は、
縦方向に伸縮可能な壁体を備えた貯水壁を、その底部を
海底に支持し、その上部を変動する潮位海面に支持する
形で設置して、閉鎖性海域の一定領域を包囲した貯水域
を形成し、前記貯水域の外から内に一方向へ海水を流動
させ得る取水部と、前記貯水域の内から外に一方向へ海
水を流動させ得る放水部とを設け、上げ潮時の前記貯水
域内外の水位差により、前記取水部を介して前記貯水域
外の海水を前記貯水域内に取水し、下げ潮時の前記貯水
域内外の水位差により、前記放水部を介して前記貯水域
内の海水を前記貯水域外に放水することにある。

【０００８】なお、取水部および放水部には逆止弁が備
えられていることが好ましい。また、壁体は可撓性を有
する膜材と横方向の変形を拘束する構造材とからなるこ
とが好ましい。また、浮体からなる上部支持体が壁体の
上部に固定して備えられることが好ましい。

【０００９】また、貯水域を港湾内に形成し、取水部を
前記貯水域から前記港湾外まで伸延させて設け、前記港
湾外の海水を前記貯水域内に取水し、前記貯水域内の海
水を前記貯水域外の前記港湾内に放水することが好まし
い。この場合、貯水域は魚介類の蓄養桝を構成すること
ができる。

【００１０】また、貯水域外の海面付近の海水を前記貯
水域内に取水し、前記貯水域内の海水を前記貯水域外の
海底付近に放水してもよい。また、貯水域外の海底付近
の海水を前記貯水域内に取水し、前記貯水域内の海面付
近の海水を前記貯水域外に放出するようにしてもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
ついて説明する。図１は本発明の第１実施形態であっ
て、上部吸込底部放出型の基本例を示している。図にお
いて、１は貯水壁であり、貯水壁１は、港湾等の閉鎖性
海域内の一定領域を海底から海上まで包囲する形で設置
されて、その内側に、外側と隔離された貯水域１００を
形成している。

【００１２】貯水壁１は、海底から海上まで伸延した筒
状の壁体を備えており、壁体は、不透水性、可撓性を有
する筒状の膜材により縦方向（上下方向）へ伸縮可能に
形成されて、その底縁部は海底に固定され、その上縁部
は海上に支持されている。このような伸縮可能な貯水壁
１は、例えば海上から海底に向けて降下させて底部を海
底に固定するなどにより、容易に海底から海上まで設置
することができ、従って、貯水壁１による貯水域１００
は、コンクリート壁等による貯水槽に比して、大水深の
場合においても、大規模なものを低費用で短期間に建設
することができる。

【００１３】そして、貯水壁１の上部すなわち海面付近
には、取水部を構成する取水孔２が設けられており、取
水孔２には、逆止弁が、貯水域１００の外から内へ一方
向にのみ海水を流動させるように設けられている。ま
た、貯水壁１の底部すなわち海底付近には、放水部を構
成する放水孔３が設けられており、放水孔３には、逆止
弁が、貯水域１００の内から外へ一方向にのみ海水を流
動させるように設けられている。

【００１４】このように構成される海水循環施設におい
ては、図１（ａ）に示すように、上げ潮（満ち潮）時に
貯水域１００外の水位が貯水域１００内の水位よりも高
くなると、その水位差により、取水孔２を介して、貯水
域１００外の海面付近の海水が貯水域１００内に取水さ
れる。そして、図１（ｂ）に示すように、下げ潮（引き
潮）時に貯水域１００外の水位が貯水域１００内の水位
よりも低くなると、その水位差により、放水孔３を介し
て、貯水域１００内の海水が貯水域１００外の海底付近
に放水される。

【００１５】即ち、潮汐の干満と略同一の周期で、海面
付近の清浄な海水が、大量に（高水位・低水位時の水位
差と貯水壁１の包囲面積との積に相当する量だけ）、貯
水域１００内に取水され、貯水域１００外の海底付近に
放水されて、海底付近の海水が交換される。従って、膨
大な電力を必要とせず、夏期においても機能の低下を招
くことなく、海底付近の海水を好適に交換することがで
き、貧酸素水塊等を好適に解消することができる。な
お、貯水域１００内には、常に海面付近の清浄な海水が
貯留されることになる。

【００１６】図２は本発明の第２実施形態であって、底
部吸込上部放出型の基本例を示している。なお、貯水壁
１については、第１実施形態と同様であるので、説明を
省略する。

【００１７】貯水壁１の底部すなわち海底付近には、取
水部を構成する取水孔２が設けられており、取水孔２に
は、逆止弁が、貯水域１００の外から内へ一方向にのみ
海水を流動させるように設けられている。また、貯水壁
１の上部すなわち海面付近には、放水部を構成する放水
孔３が設けられており、放水孔３には、逆止弁が、貯水
域１００の内から外へ一方向にのみ海水を流動させるよ
うに設けられている。

【００１８】このように構成される海水循環施設におい
ては、図２（ａ）に示すように、上げ潮時に貯水域１０
０外の水位が貯水域１００内の水位よりも高くなると、
その水位差により、取水孔２を介して、貯水域１００外
の海底付近の海水が貯水域１００内に取水される。そし
て、図２（ｂ）に示すように、下げ潮時に貯水域１００
外の水位が貯水域１００内の水位よりも低くなると、そ
の水位差により、放水孔３を介して、貯水域１００内の
海水が貯水域１００外の海面付近に放水される。

【００１９】即ち、潮汐の干満と略同一の周期で、海底
付近の海水が、大量に（高水位・低水位時の水位差と貯
水壁１の包囲面積との積に相当する量だけ）、貯水域１
００内に取水され、貯水域１００内で上方へ移動して海
面付近に放水されて、海底付近の海水が交換される。従
って、膨大な電力を必要とせず、夏期においても機能の
低下を招くことなく、海底付近の海水を好適に交換する
ことができ、海底付近の貧酸素水塊等を好適に解消する
ことができる。なお、貯水域１００内には、海底付近の
海水が貯留されることになる。

【００２０】図３は本発明の第３実施形態であって、上
部吸込底部放出型の魚介類蓄養施設への応用例を示して
いる。図において、１０は貯水壁であり、貯水壁１０
は、港湾内の一定領域を海底から海上まで包囲する形で
設置されて、その内側に、外側と隔離された貯水域１０
０を形成しており、この貯水域１００内が蓄養桝となっ
ている。

【００２１】貯水壁１０は、海底に沈設された底部支持
体１６と、海底から海上まで伸延した筒状の壁体と、海
上に浮揚した浮体からなる環状の上部支持体１４とから
なっている。壁体は、不透水性、可撓性を有する筒状の
膜材１１と、剛性を有し膜材１１の横方向への変形を拘
束する複数の環状の構造体（補強リング）１２、１２…
とからなり、縦方向へ伸縮可能な蛇腹状に形成されてお
り、その底縁部は底部支持体１６に固定され、その上縁
部は上部支持体１４に固定されている。

【００２２】そして、貯水壁１０の上部支持体１４即ち
海面付近には、取水部を構成する取水孔２が設けられて
おり、取水孔２には取水部を構成する取水管２２が接続
されている。取水管２２は、貯水域１００外に配置され
ており、複数の浮体２４、２４を介して海上に支持され
た形で、貯水域１００から防波堤１０２まで伸延してお
り、堤体を貫通して取水口２７を港湾外の海面付近に配
置させている。そして、取水管２２の中間部分と取水孔
２には、逆止弁２１、２１が、外洋から貯水域１００内
へ一方向にのみ海水を流動させるように設けられてい
る。なお、取水管２２の中間部分の逆止弁２１は、海上
に浮揚したポンツーン２５内に配置され、保守、点検が
容易に行えるようになっている。

【００２３】また、貯水壁１０の底部支持体１６即ち海
底付近には、放水部を構成する放水孔３が設けられてお
り、放水孔３には放水部を構成する放水管３３が接続さ
れている。放水管３３は、貯水域１００内に配置されて
おり、その先端には、逆止弁３１が、貯水域１００の内
から外へ一方向にのみ海水を流動させるように設けられ
ている。なお、放水管３３は、可撓性を有し、逆止弁３
１は、浮体３９を介して比較的水深の浅い水中に浮揚し
て支持され、海底に設置された場合に比して保守、点検
が容易に行えるようになっている。

【００２４】このように構成される海水循環施設におい
ては、上げ潮時に貯水域１００外の外洋の水位が貯水域
１００内の水位よりも高くなると、その水位差により、
取水管２２等の取水部を介して、外洋の海面付近の清浄
な海水が貯水域１００内に取水される。そして、下げ潮
時に港湾内の貯水域１００外の水位が貯水域１００内の
水位よりも低くなると、その水位差により、放水部を介
して、貯水域１００内の海水が港湾内の海底付近に放水
される。

【００２５】従って、潮汐の干満と同一の周期で、外洋
の海面付近の清浄な海水が、貯水域１００内に上部から
大量に供給され、貯水域１００内は、常に外洋の清浄な
海水が貯留されることになるため、魚介類の蓄養桝とし
て好適に使用することができる。

【００２６】図４は本発明の第４実施形態であって、底
部吸込上部放出型の貧酸素水塊の改良への応用例を示し
ている。なお、貯水壁１０については、第３実施形態と
同様であるので、説明を省略する。

【００２７】貯水壁１０の底部支持体１６即ち海底付近
には、取水部を構成する取水孔２が設けられており、取
水孔２には取水部を構成する取水管２３が接続されてい
る。取水管２３は、貯水域１００内に配置されており、
その先端には、逆止弁２１が、貯水域１００の外から内
へ一方向にのみ海水を流動させるように設けられてい
る。なお、取水管２３は、可撓性を有し、逆止弁２１
は、浮体２９を介して海面付近に浮揚して支持され、保
守、点検が容易に行えるようになっている。そして、貯
水壁１０の上部支持体１４即ち海面付近には、放水部を
構成する放水孔３が設けられており、放水孔３には、逆
止弁３１が、貯水域１００の内から外へ一方向にのみ海
水を流動させるように設けられている。

【００２８】このように構成される海水循環施設におい
ては、上げ潮時に貯水域１００外の水位が貯水域１００
内の水位よりも高くなると、その水位差により、取水管
２３等の取水部を介して、海底付近の海水が貯水域１０
０内の上部に取水される。そして、下げ潮時に貯水域１
００外の水位が貯水域１００内の水位よりも低くなる
と、その水位差により、放水孔３を介して、貯水域１０
０内の海水が海面付近に放水される。

【００２９】従って、潮汐の干満と同一の周期で、海底
付近の海水が、貯水域１００に大量に吸い込まれ、貯水
域１００の上部で酸素を供給されると共に、低温である
ため温度差により貯水域の上部から下部へ好適に拡散混
合して、海面付近から放出されるので、海底付近の貧酸
素水塊を好適に解消することができる。

【００３０】図５、６は本発明の第５実施形態であっ
て、上部吸込底部放出型の防波堤の海水交換への応用例
を示している。なお、貯水壁１０については、第３実施
形態と同様であるので、説明を省略する。貯水壁１０
は、港湾内の防波堤１０３に近接した一定領域を海底か
ら海上まで包囲する形で設置されて、その内側に、外側
と隔離された貯水域１００を形成している。

【００３１】そして、貯水壁１０の上部支持体１４即ち
海面付近には、取水部を構成する取水孔２が設けられて
おり、取水孔２には取水部を構成する取水管２２が接続
されている。取水管２２は、貯水域１００外に配置され
ており、複数の浮体２４、２４を介して海上に支持され
た形で、貯水域１００から防波堤１０３まで伸延してお
り、堤体に設けられた一次貯水桝２６に接続されてい
る。そして、一次貯水桝２６には、港湾外の海面付近に
配置された取水口２７が、堤体を貫通して接続されてい
る。また、一次貯水桝２６と取水口２７間には、逆止弁
２１が、外洋から一次貯水桝２６内へ一方向にのみ海水
を流動させるように設けられている。

【００３２】また、貯水壁１０の底部支持体１６即ち海
底付近には、放水部を構成する放水孔３が設けられてお
り、放水孔３には放水部を構成する放水管３３が接続さ
れている。放水管３３は、貯水域１０内に配置されてお
り、その先端には、逆止弁３１が、貯水域１００の内か
ら外へ一方向にのみ海水を流動させるように設けられて
いる。なお、放水管３３は、可撓性を有し、逆止弁３１
は、浮体３９を介して海面近くに浮揚して支持され、保
守、点検が容易に行えるようになっている。

【００３３】このように構成される海水循環施設におい
ては、上げ潮時に貯水域１００外の外洋の水位が貯水域
１００内の水位よりも高くなると、その水位差により、
一次取水桝２６、取水管２２等の取水部を介して、外洋
の海面付近の清浄な海水が貯水域１００内に取水され
る。そして、下げ潮時に港湾内の貯水域１００外の水位
が貯水域１００内の水位よりも低くなると、その水位差
により、放水部を介して、貯水域１００内の海水が港湾
内の海底付近に放水される。

【００３４】従って、潮汐の干満と同一の周期で、外洋
の海面付近の清浄な海水が、貯水域１００を経由して大
量に、港湾内の海底付近に供給されるので、港湾内の海
水が外洋の海水と交換され、港湾内の水質を好適に改善
することができる。

【００３５】なお、上述の実施の形態では、筒状の貯水
壁により一定領域を包囲する場合について述べたが、貯
水壁は必ずしも筒状でなくてもよく、例えば、貯水壁を
幕状に形成して、護岸と相俟って一定領域を包囲するよ
うにしてもよい。

【００３６】

【発明の効果】上述のように、本発明に係る海水循環方
法は、縦方向に伸縮可能な壁体を備えた貯水壁を、その
底部を海底に支持し、その上部を変動する潮位海面に支
持する形で設置して、閉鎖性海域の一定領域を包囲した
貯水域を形成し、貯水域の外から内に一方向へ海水を流
動させ得る取水部と、貯水域の内から外に一方向へ海水
を流動させ得る放水部とを設け、上げ潮時の貯水域内外
の水位差により、取水部を介して貯水域外の海水を貯水
域内に取水し、下げ潮時の貯水域内外の水位差により、
放水部を介して貯水域内の海水を貯水域外に放水するこ
とによって、膨大な電力を必要とせず、夏期においても
機能の低下を招くことなく、好適に海水を循環させるこ
とができ、また、大水深の場合にも施工が容易で、施設
の建設費用等を低減することができる。

【００３７】なお、取水部および放水部に逆止弁を備え
ることによって、貯水域の外から内へ、あるいは貯水域
の内から外へ、海水を好適に一方向へ流動させることが
できる。また、壁体を、可撓性を有する膜材と横方向の
変形を拘束する構造材とをもって構成することによっ
て、縦方向に伸縮可能な壁体を好適に形成することがで
きる。また、浮体からなる上部支持体を壁体の上部に固
定して備えることによって、貯水壁の上部を好適に海上
に支持することができる。

【００３８】また、貯水域を港湾内に形成し、取水部を
貯水域から港湾外まで伸延させて設け、港湾外の海水を
貯水域内に取水し、貯水域内の海水を貯水域外の港湾内
に放水することによって、港湾内の海水を外洋の清浄な
海水と好適に交換することができる。更に、この場合、
貯水域は外洋の清浄な海水で満たされるため、貯水域を
魚介類の蓄養桝として好適に使用することができる。

【００３９】また、貯水域外の海面付近の海水を貯水域
内に取水し、貯水域内の海水を貯水域外の海底付近に放
水することによって、海底付近の海水を交換して、海底
付近の水質を好適に改善することができる。また、貯水
域外の海底付近の海水を貯水域内に取水し、貯水域内の
海面付近の海水を貯水域外に放出することによって、海
底付近の海水を交換して、貧酸素水塊を好適に解消する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す立面図であっ
て、（ａ）は上げ潮時の状態、（ｂ）は下げ潮時の状態
である。

【図２】本発明の第２実施形態を示す立面図であっ
て、（ａ）は上げ潮時の状態、（ｂ）は下げ潮時の状態
である。。

【図３】本発明の第３実施形態を示す立面図である。

【図４】本発明の第４実施形態を示す立面図である。

【図５】本発明の第５実施形態を示す立面図である。

【図６】図５の平面図である。

【符号の説明】

１貯水壁２取水孔（取水部）３放水孔（放水部）１０貯水壁１１膜材（壁体）１２構造材（壁体）１４上部支持体１６底部支持体２１逆止弁（取水部）２２、２３取水管（取水部）２４浮体２５ポンツーン２６一次貯水桝（取水部）２７取水口（取水部）２９浮体３１逆止弁（放水部）３３放水管（放水部）３９浮体１００貯水域１０２、１０３防波堤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】縦方向に伸縮可能な壁体を備えた貯水壁
を、その底部を海底に支持し、その上部を変動する潮位
海面に支持する形で設置して、閉鎖性海域の一定領域を
包囲した貯水域を形成し、前記貯水域の外から内に一方
向へ海水を流動させ得る取水部と、前記貯水域の内から
外に一方向へ海水を流動させ得る放水部とを設け、上げ
潮時の前記貯水域内外の水位差により、前記取水部を介
して前記貯水域外の海水を前記貯水域内に取水し、下げ
潮時の前記貯水域内外の水位差により、前記放水部を介
して前記貯水域内の海水を前記貯水域外に放水する海水
循環方法。
【請求項２】取水部および放水部には逆止弁が備えら
れた請求項１に記載の海水循環方法。
【請求項３】壁体は可撓性を有する膜材と横方向の変
形を拘束する構造材とからなる請求項１もしくは２に記
載の海水循環方法。
【請求項４】浮体からなる上部支持体が壁体の上部に
固定して備えられた請求項１、２もしくは３に記載の海
水循環方法。
【請求項５】貯水域を港湾内に形成し、取水部を前記
貯水域から前記港湾外まで伸延させて設け、前記港湾外
の海水を前記貯水域内に取水し、前記貯水域内の海水を
前記貯水域外の前記港湾内に放水する請求項１、２、３
もしくは４に記載の海水循環方法。
【請求項６】貯水域は魚介類の蓄養桝を構成する請求
項５に記載の海水循環方法。
【請求項７】貯水域外の海面付近の海水を前記貯水域
内に取水し、前記貯水域内の海水を前記貯水域外の海底
付近に放水する請求項１、２、３もしくは４に記載の海
水循環方法。
【請求項８】貯水域外の海底付近の海水を前記貯水域
内に取水し、前記貯水域内の海面付近の海水を前記貯水
域外に放出する請求項１、２、３もしくは４に記載の海
水循環方法。