JPS6291206A - ダム濁水の浄化装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、洪水やダム湖底の洗掘、ダム湖岸の波食、富
栄養化現象等によって生じるダム湖内の濁りを浄化処理
する装置に関する。

［従来の技術］ 我国の河川は急流が多く短いため洪水等による濁りは数
日を待たずして流下しもとの清流に復する。しかし一度
ダムが構築されると、粘土鉱物等数ミクロン以下の微粒
子で構成される濁質は沈降が極端に遅いため、貯水がダ
ム湖から流出するまでの期間内に沈降せず、また流量が
制御されて放流されるため河川の濁りが長期化すること
は避は難い。

また渇水期にダムの水位が降゛下するとバックウォータ
部の堆砂、堆泥が水面上に露出し、未固結の泥土が河川
水によってダム湖内に持ち込まれ濁水が発生する。更に
はダム湖に流入する畜産、工場、生活排水中に含まれる
栄養塩が湖内の生物活動を盛んにし、濁りや異臭を発生
し水質を悪化させる富栄養化現象も生じる。

このような様々な原因によって生じるダム濁水は、河川
景観や淡水漁業等の環境に対して、またそれを取水して
利用する農業、生活用水あるいは工業用等に大゛きな経
済的影響を与える。

しかし全てのダムが濁水現象を起こす訳ではなく、地形
や地質、植生等の自然環境、開発行為等の社会環境によ
る集水域の地表の性状に左右されるし、またダムの規模
にもよる。経験的にはダム湖水の年間交換回数指数α（
＝年間総流入！ｌ／貯水池総容量）が３０以上では洪水
による濁水の問題は生じないとされている。この指数α
はう゛ム湖が成層（温度躍層）型であるか否かの指標で
もあり、αが小さいと（特にＩＯ以下では）成層型ダム
湖となる。温度躍層は夏期に湖水面の温度が上昇し水の
密度が小さくなることによって成形されるもので、この
時期に洪水等により濁水が流入すると、その温度は一般
に湖面水よりも低くかつ濁質を含むので密度がほぼ躍層
位置の密度に等しくなり、濁水はこの位置に潜り込む形
で側内に流入する。このように安定した成層に濁水が浸
入すると稀釈拡散され難くなり濁質の沈降が妨げられる
。この躍層の位置から取水しているダムであればこの層
の水が排出され尽くすまで濁水が長期化することになる
。

ダム湖の濁水対策の一つに選択取水法がある。

これは取水レベルを調節して濁度の高い部分を避け、出
来るだけ側内を攪拌しないように取水する方法である。

その他、集水域の植生によってダム濁水の発生を防止す
る方法や、ダム湖全体に沈澱促進剤を混入する方法、あ
るいは上流に副ダムを造り洪水時の濁水をそれに一旦貯
留し、水量を調節して下流にトンネルで放流する方法、
堆砂を浚渫する方法等も考えられている。

［発明が解決しようとする問題点］ 選択取水法は現時点において最も有効な濁水防止対策で
あるが、取水口を機械的に昇降しなければならないから
既設ダムについては設備の変更が困難な場合が多いし、
要求される清浄化の程度が高く選択取水では対応しきれ
ない場合も多く、抜本的な解決法とはなり得ない。また
洪水の規模が大きくなると温度躍層の上方全体が濁水と
なってしまうため選択取水の効果はなくなってしまう。

植生による防御や砂防設備の設置等はある程度有効では
あるが、地滑りや崩壊等がある場合には不可能だし、我
国においては山地が急峻なため山地への対策で濁質を完
全に抑えることは困難な面が多い。また沈澱促進剤を湖
水全体に混入しようとしても非常に高価となるばかりで
なく混合攪拌が不可能だから効果は少なく、上流に副ダ
ムを造る方法は大土木工事となり経済的に不利であるば
かりでなく副ダムが造れない地形では実施出来ない。

このように従来技術にはそれぞれ解決すべき様々な問題
があり、現時点では選択取水性以外の対策は採られてい
ない。

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消し
、比較的簡単な設備によって濁水が生じた時に放流水の
みを効率よく浄化できる経済的な装置を提供することに
ある。

［問題点を解決するための手段］ 上記のような目的を達成することのできる本発明は、開
口部を備え、取水口または放水口を囲むように水中に垂
設されて湖水の流れを規制しほぼ開口部のみに集中させ
る不透水性のフェンスと、前記開口部を通る湖水の流れ
に薬剤を注入する薬剤注入手段と、湖水の流れに空気を
通す気泡発生装置と、前記取水口または放水口と前記不
透水性のフェンスとの間で水中に垂設されて濁水物質の
流出を阻止する透水性のフェンスを存する構成である。

ここで「不透水性のフェンス」とは、水の流れを阻止し
て水流がほぼ開口部のみに集中するように制御するもの
をいい、また「透水性のフェンス」とは、構造的に多数
の開口や隙間等が存在して水がある程度自由に通過しう
ようなものをいう。

好ましい実施態様としては、不透水性のフェンスに形成
する開口部を水面直下に切り欠いた矩形状とし、その開
口縁から上流側に樋状の水路を延設し、薬剤注入ノズル
をその上流側端部に設けると共に、気泡発生装置を水路
底部に配置した構成である。前記水路には邪魔板を取り
付けるのが有効であるゆ ２種類のフェンスは取水口等の回りをそれらのみで完全
に取り囲む必要はない。ダム湖の両岸を利用して、前記
取水口等の上流側にそれらフェンスを張り渡す構成も可
能である。本発明において「取水口等を取り囲む」とは
、湖岸やダム等と協働して取り囲む態様をも含んでいる
。

これらフェンスは上縁に浮きを、下縁に錘を取り付けて
水中に垂設される。

［作用］ 通常ダム湖の流速は毎秒数１程度と非常に小さいが、前
記不透水性フェンスによって開口部のみが水路となるよ
うダム湖の流れがその開口部のみに集中するため、該開
口部近傍での流れは局所的にかなり速くなりカルマン渦
が発生する。薬剤注入手段から供給される薬剤は、前記
開口部近傍で生じる湖水の局部的急流によって充分に混
合攪拌される。

薬剤として沈澱促進剤を使用した場合には濁質粒子同士
および粒子と沈澱促進剤との会合が促進され少量の薬剤
で効率よく浄化することが可能となる。このとき気泡発
生装置から大きな気泡を発生させれば、それによって混
合撹拌を更に効率よく行なえる。また富栄養化現象の進
んだダム湖の場合には、濁質はプランクトン類を主とす
る場合が多く、これらを沈降させるとダム側内の水質が
一層悪化することも考えられる。その時には界面活性剤
など適切な薬剤を選択し、気泡発生装置を作動させ微細
気泡を供給してそれを濁質に付着させることによって濁
質を浮上分離させることも可能である。この気泡発生は
ＢＯＩ）（生物化学的酸素要求量）等で評価される水中
の有機物の分解および浄化にも有効に作用する。

本発明では湖水全体を浄化の対象とするのではなく、開
口部を通過する濁水のみを対象とするものであるから、
処理量が少なく先の薬剤攪拌効果と相俟て経済的に非常
に存利である。

不透水性フェンスの囲みの中に設けた網状等の透水性フ
ェンスは、凝集大粒化した濁質または浮上分離した濁質
が取水口等へ流出するのを防止する機能を果たし、不透
水性フェンスとの間で？ｒ：Ｊｆｌの集積区域を形成す
るほか、透水性フェンス近傍はスラリープランケットと
呼ばれる濁質濃厚部となり水中の微細濁質を吸蔵付着す
る機能をも果たす。また透水性フェンスは、取水口等を
取り囲むフェンス面積を縮小する方向にも作用する。そ
の結果、各フェンスにかかる水圧等に対する強度の制約
を著しく減少させることが可能となる。

［実施例］ 第１図は本発明に係るダム濁水浄化装置の一実施例を示
す配置図であり、第２図はその断面図である。ダム湖１
０は河川からの流水をダム１２によって堰き止め一端貯
留するものであり、貯留した水は取水口１４から放流さ
れる。

本発明ではダム湖１０の取水口１４を囲むように不透水
性のフェンス１６が設けられ、該フェンス１６と前記取
水口１４との間に網状等のフェンス１日が設けられる。

不透水性のフェンス１６としては、例えば合成樹脂製の
フィルム、不織布、緻密な織布等が用いられる。これら
のフェンス１６．１．８は、上縁に浮き２０が、下縁に
錘２２が取り付けられ、それらによって水面から温度曜
ＮＴの下方まで垂設される。不透水性のフェンス１６は
、その一部に開口部２４を備え、湖水の流れをほぼ該開
口部２４のみに集中させる機能を果たす。本発明に係る
装置はこれらフェンスの他、前記開口部２４を通る湖水
の流れに薬剤を供給する薬剤注入手段および流れに空気
を通す気泡発生装置を備えている。

不透水性フェンス１６、およびそれに連結される流路の
詳細を第３図に示す。開口部２４はフェンス１６の上端
の一部を矩形状に切り欠いたものであり、該開口部２４
から上流側に樋状の水路３０が延設される。この樋状の
水路３０も不透水性シートによって形成され、上方に浮
き２０が、下方に錘２２が取り付けられて所定の形を保
つように構成される。この水路は第１図に示すように不
透水性フェンス１６の適宜個所に複数個設けてよい。

薬剤注入用のパイプ３２は浮き２０に沿って配置され、
その先端のノズル３４は水路３０の上流側端部近傍で開
口する。また該水路３０の底部には気泡発生装置３６が
取り付けられる。

水路３０の内部には邪魔板３８を取り付けるのが望まし
い、薬液は各薬液注入パイプ３２を通りノズル３４から
湖水中に放散される。気泡発生装置３６には送気パイプ
４０を通って加圧空気が供給され、薬剤を含む流れに対
して微細気泡を発生させる。

次に本発明装置の動作について第４図および第５図によ
り説明する。取水口１４の回りにフェンス１６が水面か
ら温度躍層Ｔの下方まで垂設されており、取水口１４は
湖底の冷水塊を取り入れないように水面から躍層Ｔまで
の範囲内で設定されるのが一般的だから、取水レベルの
流れはこのフェンス１６で充分規制される。躍層Ｔより
下まで垂設すれば、その下方を流れようとする水は密度
の大きい冷水塊によって受は止められ、流れが阻害され
るからである。従って全て前記水路３４および開口部２
４を流過しようとするから（矢印Ａ参照）、その部分で
の流速は局部的に増加する。

水路３０は流入する湖水と注入する薬液との混合攪拌を
促進する機能を果たす、濁質を沈澱させたい場合にはノ
ズル３４から沈澱促進剤を供給する。それによって湖水
と沈澱促進剤とが混合攪拌され、開口部２４を通過した
後では濁質が凝集大粒化することと流速が極端に低下す
ることとが相俟て直ちに沈降することになる。

このとき気泡発生装置３６から大きな気泡を発生させれ
ば混合攪拌をより一層促進させることができる。網状の
フェンス１８は濁質が取水口１４に至らないようにする
機能を果たす。またこの網状のフェンス１８近傍は、珪
藻や濁質が付着して濁質濃厚部（スラリーブランケット
）を形成し、一種の濾材のような作用を果たし流過する
水の浄化を促進する。富栄養化現象が進んだダム湖の場
合には、界面活性剤等の薬剤を供給するとともに、気泡
発生装置３６から微細な気泡を放出させて気泡を濁質に
付着させ、それによってプランクトン類等の濁質４２を
浮上分離し不透水性フェンス１６と網状フェンス１８と
の間の領域に集める。

一般に濁質を除去する方法としては、沈降による分離、
浮上による分離、付着による分離があるが、本発明では
沈降と付着もしくは浮上と付着を流入してくる濁水の性
状に応じて選定し最適条件で分離することが可能である
。

上記実施例では不透水性フェンスの開口部に水路を連結
しているが、開口部のみでもよい。

水路を設けて更に邪魔板等を取り付ければ、薬液との混
合攪拌距離が長くなり、薬液の効果を充分高めることが
出来ると共に両フェンスの間隔を短くでき装置を小型化
できる点で有利である。上記実施例では透水性フェンス
として網状フェンスを用いているが、そに代えて多数の
穴が穿設されたフェンスや原状あるいは暖簾状のフェン
ス等を用いてもよい。勿論フェンスは湖底に至るまで設
けてもよい。またダム湖の両湖岸間にこのようなフェン
スを張設することによって取水口等の一部を取り囲むよ
うな構成としてもよい０両フェンスはそれぞれ多重構造
とすることも可能である。流れの量を制御するためには
開口部の大きさを可変出来るような機構を付与したり、
あるいは水路を開閉自在の構造としてもよい。

ところでこのようなフェンスにかかる圧力は、静水圧、
流動圧、波浪圧の３種類に分類して考えることができる
が、このうち強風時に発生する波浪圧が最も大きい、そ
れに対処するためには、湖岸からの動力または浮きに取
り付けた動力等によりフェンスを巻き上げれるような構
造とするのが望ましい。

［発明の効果］ 本発明によればダ□ム湖の流れをフェンスによって規制
し局部的に急流を形成して薬剤を供給混合するように構
成しているので、薬剤と濁水との混合攪拌を効率良く行
わせることができ、濁質除去が促進されるという優れた
効果を奏する。薬剤として沈澱促進剤を使った場合には
濁質粒子の会合が促進され透水性のフェンスとの間に濃
縮され沈降除去が促進される。また濁質が有害物または
有機物である場合には界面活性剤等の使用と微細気泡の
付着によって濁質を浮上させ分離回収することができる
。つまり本発明では沈降、浮上、付着という３種類の濁
質除去方法を使い分けることができるため、いかなる濁
質にも対応できるという掻めて優れた効果を有する。

また本発明では取水口等を取り囲む構造であるから、取
水量だけを対象に薬剤を添加し混合攪拌して分離するこ
とになり、ダム湖全体の水量を処理対象とするのと異な
り薬剤の使用量を大幅に節約できるし、殆ど静止状態に
あるダム側内に全く動力を用いることなく攪拌流をつく
り、それによって薬剤を効果的に作用させることができ
、また本発明は濁水状態が悪化したときのみ運転操作す
ればよいから運転コストも安くなり極めて経済的である
。

更に本発明は比較的可撓性を有する素材で構成されてい
るから、設置や保守が容易であり既設ダムへも適用でき
る等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るダム濁水浄化装置の一実施例を示
す配置図、第２図はその断面図、第３図は不透水性フェ
ンスとそれに連結された水路の一例を示す説明図、第４
図および第５図は本発明に係る装置の動作説明図である
。 １０・・・ダム湖、１２・・・ダム、１４・・・取水口
、１６・・・不透水性フェンス、１８・・・網状フェン
ス、２４・・・開口部、３０・・・水路、３２・・・薬
液注入パイプ、３４・・・ノズル、３６・・・気泡発生
装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、開口部を備え、取水口または放水口を囲むように水
   中に垂設されて湖水の流れをほぼ開口部のみに集中させ
   る不透水性のフェンスと、前記開口部を通る湖水の流れ
   に薬剤を注入する薬剤注入手段と、湖水の流れに空気を
   通す気泡発生装置と、前記取水口または放水口と前記不
   透水性のフェンスとの間で水中に垂設されて濁水物質の
   流出を阻止する透水性のフェンスを有することを特徴と
   するダム濁水の浄化装置。