(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
海、湖沼等の水域が沿岸部に隣接する内水域とその反対側に拡がる外水域とに隔てられるように設置された不透水性の堤体と、該堤体の直下に配置され前記外水域に露出する外水域露出領域が形成された細粒層とからなるとともに、該細粒層を砂又は該砂と粒径が同等の細粒材で構成してなり、前記細粒層は、その浸透濾過作用によって前記外水域から前記内水域に移動する水から汚濁物質を除去するようになっているとともに、前記外水域露出領域に滞留する汚濁物質が前記内水域から前記外水域に向かう水流の押出し作用と該外水域露出領域に作用する波浪エネルギーによる前記砂又は細粒材の攪拌作用によって前記外水域に拡散されるようになっていることを特徴とする水質浄化構造。
【請求項２】
前記細粒層の下方に拡がる支持地盤と前記堤体との間に杭その他の荷重伝達部材を介在させることにより、前記堤体の鉛直荷重を前記支持地盤に伝達させて前記細粒層には伝達させないようにした請求項１記載の水質浄化構造。
【請求項３】
前記細粒層の外水域露出領域が前記堤体との間に位置するように前記堤体の外水域側に砂流失防止壁を設置した請求項１又は請求項２記載の水質浄化構造。
【請求項４】
前記外水域露出領域の上方であって前記砂流失防止壁と前記堤体との間に透水性材料で形成された砂流失防止シートを張設した請求項３記載の水質浄化構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として海域に構築される水質浄化構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウオーターフロントにおいてはアメニティに富んだ親水空間の確保が重要であるが、そのための手段として水質浄化堤が知られている。
【０００３】
水質浄化堤は、礫や砕石からなる堤体材を断面形状がほぼ台形状になるように海底から積み上げてなるものであって、浄化したい水域を取り囲むようにして構築しておくと、外水域の水が水質浄化堤を通過する際、海水中に含まれるプランクトン等の汚濁成分は、堤体材の表面に形成された微生物群からなる生物膜に付着捕捉され、あるいは礫間に棲息する貝類や甲殻類によって摂取されるため、清浄な水を内水域に流入させることができる。
【０００４】
ところが、上述した礫間接触酸化機能による懸濁物の除去率は、概ね７０〜８０％程度と言われており、有機汚濁の進行が通常程度であれば、１．５ｍ〜２ｍ程度の透明度が期待できるものの、赤潮等の汚濁が進行した場合には、透明度の低下は避けられない。
【０００５】
加えて、海水浴場に代表される水浴場では、大腸菌群の基準値が設定されているが、礫や砕石からなる石積み浄化堤では、大腸菌群を十分に除去することができず、水浴場の基準値をクリアすることは難しい。
【０００６】
そのため、最近では、海浜の砂層を用いた浸透濾過によって内水域における懸濁物の除去率を改善しようとする試みがなされるようになってきた。
【０００７】
かかる方法によれば、海水が砂層を通過する際、ＳＳと呼ばれる粒径２ｍｍ程度以下の懸濁物質をはじめ、それよりもさらに小さな大腸菌群であっても、これを除去することが可能となり、内水域での懸濁物の除去率を９９％に高めることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、礫や砕石からなる水質浄化堤では、その間隙が比較的大きいため、礫間接触酸化機能とも相俟って、堤体材の目詰まりが未然に防止できていたのに対し、海浜の砂層を用いた浸透濾過では、砂の粒径が礫や砕石よりも小さい分、目詰まりが生じやすく、浸透濾過機能を継続的に維持することが難しいという問題を生じていた。
【００１０】
かかる問題は、礫や砕石からなる粗粒層と砂からなる細粒層とを組み合わせた二段階濾過構造とすることにより回避することができるが（特許文献１）、構造が複雑になるため、構築コストが高くなるという別の問題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、海、湖沼等の沿岸部に隣接する内水域を浸透濾過で浄化する際、懸濁物の除去率を高く維持しながら、なおかつ目詰まりを防止可能な水質浄化構造を提供することを目的とする。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係る水質浄化構造は請求項１に記載したように、海、湖沼等の水域が沿岸部に隣接する内水域とその反対側に拡がる外水域とに隔てられるように設置された不透水性の堤体と、該堤体の直下に配置され前記外水域に露出する外水域露出領域が形成された細粒層とからなるとともに、該細粒層を砂又は該砂と粒径が同等の細粒材で構成してなり、前記細粒層は、その浸透濾過作用によって前記外水域から前記内水域に移動する水から汚濁物質を除去するようになっているとともに、前記外水域露出領域に滞留する汚濁物質が前記内水域から前記外水域に向かう水流の押出し作用と該外水域露出領域に作用する波浪エネルギーによる前記砂又は細粒材の攪拌作用によって前記外水域に拡散されるようになっているものである。
【００１３】
また、本発明に係る水質浄化構造は、前記細粒層の下方に拡がる支持地盤と前記堤体との間に杭その他の荷重伝達部材を介在させることにより、前記堤体の鉛直荷重を前記支持地盤に伝達させて前記細粒層には伝達させないようにしたものである。
【００１４】
また、本発明に係る水質浄化構造は、前記細粒層の外水域露出領域が前記堤体との間に位置するように前記堤体の外水域側に砂流失防止壁を設置したものである。
【００１５】
また、本発明に係る水質浄化構造は、前記外水域露出領域の上方であって前記砂流失防止壁と前記堤体との間に透水性材料で形成された砂流失防止シートを張設したものである。
【００１６】
本発明に係る水質浄化構造においては、海、湖沼等の水域が、沿岸部に隣接する内水域とその反対側に拡がる外水域とに隔てられるように設置された不透水性の堤体と、該堤体の直下に配置され前記外水域に露出する外水域露出領域が形成された細粒層とからなるとともに、該細粒層を砂又は該砂と粒径が同等の細粒材で構成してなる。
【００１７】
このようにすると、干潮から満潮に移行する際、外水域の水は、細粒層の外水域露出領域から流入し、堤体の下方に潜り込むようにして細粒層内を通過した後、内水域へと移動するが、細粒層内を通過する際、外水域の水は、該細粒層から浸透濾過作用を受けて汚濁物質が除去される。
【００１８】
特に、細粒層を構成する砂又は該砂と粒径が同等の細粒材は、石積み浄化堤を構成する礫や砕石よりもはるかに粒径が小さいため、外水域から内水域に流入する水から大腸菌群を除去することが可能となり、かくして水浴場の基準値となっている大腸菌群数を内水域で大幅に減らすことが可能となる。
【００１９】
一方、満潮から干潮に移行する際には、内水域の水は、上述の逆の経路で細粒層を経てその外水域露出領域に到達した後、外水域へと流出するが、その際、外水域露出領域に滞留していた汚濁物質は、外水域に流出しようとする水に押し出されるようにして水中に拡散する。
【００２０】
そのため、細粒層の外水域露出領域における目詰まりが未然に防止される。
【００２１】
加えて、外水域においては、静穏か荒天かの程度こそあれ、常に波浪が生じており、その力学的なエネルギー、すなわち水を移動させようとする力は、細粒層を構成する砂や細粒材を舞い上げて上方に攪拌させる力として細粒層の外水域露出領域に作用する。
【００２２】
そのため、細粒層の外水域露出領域に滞留し、あるいは細粒層を構成する砂や細粒材の間隙に存在していた汚濁物質は、上述した砂や細粒材の攪拌に伴って水中へと拡散することとなり、かくして、上述した内水域から外水域に向かう水流の押出し作用と相俟って、外水域露出領域近傍での細粒層の目詰まりがより確実に防止される。
【００２３】
細粒層は、砂又は該砂と粒径が同等の細粒材で構成することが可能であり、細粒材には、例えば再生細骨材を用いることができる。
【００２４】
堤体は、水底に載置された捨石の上に設置される従来の堤体とは異なり、浸透濾過のための細粒層の直上に設置されるものであって、該細粒層を経由した水交換が確実に行われる限り、具体的な構成は任意であって、例えばコンクリートケーソンで形成することができるほか、既存の石積み浄化堤に止水体をあらたに設けて構成することも可能である。
【００２５】
一方、堤体の鉛直荷重が細粒層に作用することによって砂又は細粒材の間隙が狭くなり、細粒層での浸透濾過作用が低下したり、細粒層を介した水交換自体に支障が生じる場合には、前記細粒層の下方に拡がる支持地盤と前記堤体との間に杭その他の荷重伝達部材を介在させることにより、前記堤体の鉛直荷重を前記支持地盤に伝達させるようにすればよい。
【００２６】
かかる構成によれば、堤体の鉛直荷重は、細粒層に作用することなく、荷重伝達部材を介して支持地盤に伝達されることとなり、堤体の鉛直荷重によって細粒層の浸透濾過作用が阻害される懸念はなくなる。
【００２７】
かかる構成の具体例としては、例えば荷重伝達部材としての杭を支持地盤に打ち込み、該杭の頭部で堤体を支持する構成や、荷重伝達部材としてのブロック状の支持体を支持地盤の上に複数載置し、該支持体の上に堤体を架け渡す構成を採用することが可能である。ちなみに、前者の場合には、杭の周囲に拡がる空間が、後者の場合には、支持体と支持体で挟まれた空間がそれぞれ細粒層の設置スペースとなる。
【００２８】
堤体は、細粒層との間に隙間が生じないようにその直上に配置されればよく、例えばその下端が細粒層に埋設されるように設置してもよいし、細粒層の上面に当接されあるいは載置されるように設置してもよい。
【００２９】
ここで、細粒層の外水域露出領域では、上述したように波浪による砂や細粒材の攪拌に伴って外水域露出領域に滞留しあるいは砂や細粒材の間隙に存在していた汚濁物質が水中へと拡散し、それによって外水域露出領域近傍での細粒層の目詰まりが未然に防止されるが、攪拌された砂や細粒材が元通りの位置に沈降せずに流失し、結果として細粒層が薄くなって浸透濾過作用が低下する事態が懸念される。
【００３０】
その場合、砂や細粒材を適宜補充することで細粒層の厚みを維持するようにしてもよいが、前記細粒層の外水域露出領域が前記堤体との間に位置するように前記堤体の外水域側に砂流失防止壁を設置するようにすれば、波浪エネルギーによる砂や細粒材の攪拌作用を享受しつつ、それらの流失を砂流失防止壁によって防止することが可能となる。
【００３１】
さらに、前記外水域露出領域の上方であって前記砂流失防止壁と前記堤体との間に透水性材料で形成された砂流失防止シートを張設するようにしてもよい。
【００３２】
かかる構成においては、砂流失防止シートは、その透水性によって外水域と内水域との水交換や細粒層による浸透濾過作用を阻害することなく、波浪の大きさや性状に応じて上方に膨らんだり下方に押し下げられたりするため、波浪エネルギーを細粒層の外水域露出領域に到達させることが可能となり、砂流失防止壁と相俟って、砂の流失をより確実に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施形態に係る水質浄化構造１の図であり、(a)は全体平面図、(b)はＡ−Ａ線に沿う鉛直断面図。
【図２】本実施形態に係る水質浄化構造１を構築する手順を示した図であり、(a)は全体平面図、(b)はＢ−Ｂ線に沿う鉛直断面図。
【図３】引き続き水質浄化構造１を構築する手順を示した鉛直断面図。
【図４】本実施形態に係る水質浄化構造１の作用を説明した図。
【図５】変形例に係る水質浄化構造１を示した鉛直断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明に係る水質浄化構造の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００３５】
図１は、本実施形態に係る水質浄化構造を示した図である。同図でわかるように、本実施形態に係る水質浄化構造１は、不透水性の堤体４と、砂で構成された細粒層としての砂層５とからなり、堤体４は、海域が、沿岸部である海浜２に隣接する内水域３とその反対側に拡がる外水域６とに隔てられるように設置してある。
【００３６】
砂層５は、堤体４の直下に配置してあるとともに、該直下部分から内水域３と外水域６に向けてそれぞれ延設してあり、外水域６の側においては、該水域に露出する外水域露出領域７を形成してある。
【００３７】
堤体４は、潮の干満に伴い、その直下に設置された砂層５を経由した海水移動が内水域３と外水域６との間で確実に行われるよう十分な止水性を確保するものとし、例えばコンクリートケーソンで構成することができる。
【００３８】
水質浄化構造１を構築するには、図２に示すようにまず、荷重伝達部材としてのブロック状の支持体２１を支持地盤である海底２２の上に沈設する。
【００３９】
支持体２１は、例えばコンクリートブロックで形成することが可能であって、堤体４が設置される予定領域に沿って所定の間隔ごとに複数設置すればよいが、設置間隔については、後工程で敷設される砂層５を介した海水交換及び浸透濾過が十分に行われるように適宜設定する。
【００４０】
支持体２１の沈設と同時に又は相前後して、砂層５の設置範囲を確定しその崩落を防止するための砂止め２３を外水域６の海底２２に据え付ける。砂止め２３は、同図に示すように、堤体４に沿ってかつ該堤体から沖合に所定距離だけ離間するように配置する。かかる砂止め２３は、Ｌ字状断面からなるコンクリートブロックを材軸方向に複数並べて構成することができる。
【００４１】
次に、堤体４を支持体２１に架け渡す。堤体４は、例えば複数のコンクリートケーソンを材軸方向に連結して構成するのがよい。
【００４２】
次に図３に示すように、砂止め２３と海浜２で囲まれた平面範囲にわたって海底２２の上に砂３２を敷設することにより、外水域６に露出する外水域露出領域７が形成された砂層５を形成する。
【００４３】
砂３２の敷設によって砂層５を形成するにあたっては、堤体４の下方空間に砂３２が隙間なく充填されるようにする。なお、砂層５は、海浜２の水際に存在している砂地３１に連続一体化させるのが望ましい。
【００４４】
本実施形態に係る水質浄化構造１においては図４(a)に示すように、干潮から満潮に移行する際、外水域６の水は、砂層５の外水域露出領域７から流入し、堤体４の下方に潜り込むようにして砂層５内を同図実線矢印に沿って通過した後、内水域３へと移動する。
【００４５】
ここで、砂層５内を通過する際、外水域６の水は、砂層５から浸透濾過作用を受けて汚濁物質が除去されるが、砂層５を構成する砂が石積み浄化堤を構成する礫や砕石よりもはるかに粒径が小さいため、外水域６の水からは大腸菌群も汚濁物質として除去される。
【００４６】
一方、満潮から干潮に移行する際には、内水域３の水は、上述の逆の経路で砂層５内を同図破線矢印に沿って移動し、外水域露出領域７に到達した後、外水域６へと流出するが、その際、図４(b)に示したように、外水域露出領域７に滞留していた汚濁物質４１は、外水域６に流出しようとする水に押し出されながら水中に拡散する。
【００４７】
加えて、外水域６においては、静穏か荒天かの程度こそあれ、常に波浪が生じており、その力学的なエネルギー、すなわち水を移動させようとする力は、砂３２を舞い上げて上方に攪拌させる力となり、砂層５の外水域露出領域７に作用する。
【００４８】
そのため、図４(c)に示すように、砂層５の外水域露出領域７に滞留し、あるいは砂層５を構成する砂３２の間隙に存在していた汚濁物質４１は、上述した砂３２の攪拌に伴って水中へと拡散する。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態に係る水質浄化構造１によれば、潮の干満に伴う外水域６と内水域３との間の海水交換が砂層５を介して行われるため、外水域６の水は、砂層５から浸透濾過作用を受けて汚濁物質が除去されるとともに、粒径が小さな砂で砂層５が構成されているため、大腸菌群も汚濁物質として除去される。
【００５０】
したがって、水浴場の基準値となっている大腸菌群数を内水域３で大幅に減らすことが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態に係る水質浄化構造１によれば、満潮に移行する際に外水域露出領域７に滞留した汚濁物質４１は、干潮へと移行する際、内水域３からの水の流出によって外水域６へと押し出されながら水中に拡散することとなり、かくして、外水域露出領域７での目詰まりを未然に防止することが可能となる。
【００５２】
また、本実施形態に係る水質浄化構造１によれば、波浪エネルギーが砂３２を上方に攪拌させる力として砂層５の外水域露出領域７に作用するので、砂層５の外水域露出領域７に滞留し、あるいは砂層５を構成する砂３２の間隙に存在していた汚濁物質４１は、砂３２の攪拌に伴って水中へと拡散する。
【００５３】
そのため、内水域３から外水域６に向かう水流の押出し作用と相俟って、外水域露出領域７近傍での砂層５の目詰まりをより確実に防止することが可能となる。
【００５４】
また、本実施形態に係る水質浄化構造１によれば、海底２２と堤体４との間に支持体２１を介在させることで、堤体４の鉛直荷重を、砂層５に作用させることなく、支持体２１を介して海底２２に伝達させるようにしたので、堤体４の鉛直荷重によって砂層５の浸透濾過作用が阻害される懸念はなくなる。
【００５５】
本実施形態では、本発明に係る水質浄化構造を海域に適用した例として説明したが、干満が生じる水域であれば、必ずしも海に限定されるものではなく、湖沼にも適用可能であるし、海水であるか淡水であるかも問わない。
【００５６】
また、本実施形態では、水質浄化構造１を構築するにあたり、堤体４を支持体２１に架け渡した後で砂３２を敷設するようにしたが、逆に、砂３２を敷設してから堤体４を支持体２１に架け渡すようにしてもかまわない。
【００５７】
また、本実施形態では、堤体４をコンクリートケーソンで構成したが、不透水性を有する堤体であれば、その具体的構成は任意である。
【００５８】
また、本実施形態では、本発明に係る細粒層を砂層５としたが、砂に代えて、再生細骨材等の細粒材で構成してもかまわない。
【００５９】
また、本実施形態では、海底２２と堤体４との間に支持体２１を介在させることで、堤体４の鉛直荷重を、砂層５に作用させることなく、支持体２１を介して海底２２に伝達させるようにしたが、例えば堤体の底面積を大きくすることにより、細粒層内の応力を低減して該細粒層による浸透濾過作用を確保することができるのであれば、細粒層の上に堤体を直接載置する構成としてもかまわない。
【００６０】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、攪拌された砂３２が元通りの位置に沈降せずに流失し、結果として砂層５が薄くなって浸透濾過作用が低下する事態が懸念されるのであれば、図５(a)に示すように、砂層５の外水域露出領域７が堤体４との間に位置するように、砂止めを兼ねる砂流失防止壁５１を堤体４の外水域側に設置すればよい。
【００６１】
かかる構成においては、波浪エネルギーによる砂３２の攪拌作用を享受しつつ、それらの流失を防止することができる。
【００６２】
また、かかる構成に加えて、同図(b)に示すように、外水域露出領域７の上方であって砂流失防止壁５１と堤体４との間に透水性材料で形成された砂流失防止シート５２を張設するようにしてもよい。
【００６３】
かかる構成においては、砂流失防止シート５２は、その透水性によって外水域６と内水域３との水交換や砂層５による浸透濾過作用を阻害することなく、波浪の大きさや性状に応じて上方に膨らんだり下方に押し下げられたりするため、波浪エネルギーを砂層５の外水域露出領域７に到達させることが可能となり、砂流失防止壁５１と相俟って、砂の流失をより確実に防止することが可能となる。
【符号の説明】
【００６４】
１              水質浄化構造
２              海浜（沿岸部）
３              内水域
４              堤体
５              砂層（細粒層）
６              外水域
７              外水域露出領域
２１              支持体（荷重伝達部材）
２２              海底（支持地盤）
３２              砂
４１              汚濁物質
５１              砂流失防止壁
５２              砂流失防止シート
【図１】
0005609251.tif 000002
【図２】
0005609251.tif 000003
【図３】
0005609251.tif 000004
【図４】
0005609251.tif 000005
【図５】
0005609251.tif 000006