(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
「通水路が開削形成され、かつ該通水路の内面にワンウェイ用の流れ抵抗の大きな面と流れ抵抗の小さい面とを有する非対称面で構成される環状の粗度が所要の間隔を置いて多数固設された防波堤の前記通水路により、該通水路を出入する海水の流れに偏向を生じさせて、海水の流出に難度を与え、一方、閉鎖性水域への海水の流入に障害を与え、閉鎖性水域外への通水能力が高くなるように、閉鎖性水域の出入り口を出入する海水の流れに偏向を生じさせて、海水の流入に難度を持たせた海底ブロックを閉鎖性水域の出入口に設けることにより、両者の連携した作用により、循環流からなる残渣流を起こし、閉鎖性水域全域の海水と閉鎖性水域外の海水とを徐々に交換するようにしたことを特徴とする海水交換方法。」
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、閉鎖性水域外の富酸素貧栄養海水を港湾等の閉鎖性水域に導入・促進して、港湾等の閉鎖性水域における貧酸素富栄養海水を浄化する防波堤を用いた海水交換方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、港湾等の閉鎖性水域における水質の悪化に伴って赤潮が発生し、海産物の成育が大きく影響されるという問題があった。
このような問題の対処手段として、水質悪化の一原因である酸欠や富栄養化を改善するようにした海水交換方法が既に提案されている。
前記海水交換方法には、防波堤に開削形成した通水孔を通じて湾内外の海水を交換する手段や人工エネルギを使用して湾内外の海水の交換を行う手段が知られているが、通水孔を開削した防波堤では、海水は前記通水孔を通じて局所での単純な往復運動を得るに留まるもので、広範な水域での充分な海水の交換は達成できず、他方、人工エネルギを使用する方法では、莫大な投資が必要となり、実用化が困難となっている。
これらの提案の後、前記各周知技術の有する困難性を解決すべく、表裏両面を非対称な面、即ち弧状膨出面と平坦状面としたコンクリートブロックを海底に設置して潮の干満時に生ずる残差流を制御する方法が提案（特開平８−１２４７３５号公報を参照のこと）されている。
この方法は、低コストなコンクリートブロックにより、自然エネルギである潮流の残差エネルギを用いて海水の交換を促進するという技術である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、コンクリートブロックを海底に設置する前記方法では、防波堤によって形成される広範な水域からなる閉鎖性水域の入口が狭隘な場合には、湾内の奥部にまで到達する流況の制御が容易ではなく、港湾の構造によっては満足し得る海水交換作用が得難い場合がある。
【０００４】
本発明は、これらの従来の海水交換方法の有する問題に鑑みてなされたもので、如何なる構造の閉鎖性水域であっても、防波堤の防波能力を維持しつつ、閉鎖性水域における海水と閉鎖性水域外の海水との交換を促進して、閉鎖性水域の水質を浄化することができる防波堤を使用した海水交換方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる目的を達成するものであって、
本発明の請求項１は、通水路が開削形成され、かつ該通水路の内面にワンウェイ用の流れ抵抗の大きな面と流れ抵抗の小さい面とを有する非対称面で構成される環状の粗度が所要の間隔を置いて多数固設された防波堤の前記通水路により、該通水路を出入する海水の流れに偏向を生じさせて、海水の流出に難度を与え、一方、閉鎖性水域への海水の流入に障害を与え、閉鎖性水域外への通水能力が高くなるように、閉鎖性水域の出入り口を出入する海水の流れに偏向を生じさせて、海水の流入に難度を持たせた海底ブロックを閉鎖性水域の出入口に設けることにより、両者の連携した作用により、循環流からなる残渣流を起こし、閉鎖性水域全域の海水と閉鎖性水域外の海水とを徐々に交換するようにしたことを特徴とする海水交換方法。という手段を採用しており、閉鎖性水域の全域に亙る海水の浄化を図った。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を、添付した図面に基づいて詳細に説明する。
【０００７】
図１は、両端が出入口４の距離だけ離間して直交するように構築された２本の防波堤３、３と前記出入口４に設置された多数の海底ブロック５、５と岸壁６によって形成された閉鎖性水域１および閉鎖性水域外２相互に生ずる潮流および残差流の流況を例示した平面図であって、前記岸壁６寄りの各防波堤３、３には閉鎖性水域１への通水能力が高いワンウエイ通水路（一方向に偏った通水能力を備えた水路であり、この水路の具体的な構造は後述する。）７、７が開削形成されおり、他の多数の海底ブロック５、５は閉鎖性水域外２への通水能力が高くなるように設置されている。また、図１のＡには上げ潮時における潮流の流況が示され、更に、図１のＢには下げ潮時における潮流の流況が示され、加えて、図１のＣには一潮汐後における前記通水路と前記海底ブロックのそれぞれの効果に加えて、両者が連携した循環流を生じ、これが潮汐流の残差流となって閉鎖性水域の水質を浄化する流況が示されている。
【０００８】
図１のＡでは、閉鎖性水域外２の上げ潮が、各ワンウエイ通水路７、７を通じて閉鎖性水域１内に流入するとともに、海底ブロック５、５を介した出入口４からも流入する潮流の流況が生じている。
前記の潮流によれば、閉鎖性水域外２の富酸素貧栄養海水が閉鎖性水域１における岸壁６近傍の奥部にまで流入して、閉鎖性水域１の全域に亙る貧酸素富栄養海水に混入することとなる。
【０００９】
図１のＢでは、図１のＡにおける閉鎖性水域１内での富酸素貧栄養海水と貧酸素富栄養海水との混合海水が、各ワンウエイ通水路７、７を通じて少量だけ閉鎖性水域外２に流出するとともに、海底ブロック５、５を介した出入口４からは大量流出する潮流の流況が生じている。
前記の潮流によれば、閉鎖性水域１の全域に亙る貧酸素富栄養海水が閉鎖性水域外２に流出することとなる。
【００１０】
図１のＣでは、一潮汐後の前記通水路により、該通水路を出入する海水の流れに偏向を生じさせて、海水の流出に難度を与え、一方、閉鎖性水域への海水の流入に障害を与え、閉鎖性水域外への通水能力が高くなるように、閉鎖性水域の出入り口を出入する海水の流れに偏向を生じさせて、海水の流入に難度を持たせた海底ブロックを閉鎖性水域の出入口に設けることにより、両者の連携した作用により、循環流からなる残差流によって、一方の防波堤３を挟んだ循環水路３１と他方の防波堤３を挟んだ循環水路３１の２つの環流（矢印を参照）が形成されている。
前記の各循環水路３１、３１によれば、閉鎖性水域１の全域に亙る貧酸素富栄養海水が閉鎖性水域外２の富酸素貧栄養海水と入れ替わることとなる。
【００１１】
上記図１における各図で説明したように、各防波堤３、３に開削形成した各ワンウエイ通水路７、７は、それ自体でも残差流によって閉鎖性水域外２の富酸素貧栄養海水を閉鎖性水域１に導入するものであり、閉鎖性水域１における貧酸素富栄養海水の迅速な浄化を可能にしている。
【００１２】
図２は、図１に示した各防波堤３、３におけるワンウエイ通水路７、７の部分の断面図であって、図２のＡは、ワンウエイ通水路７が防波堤３の底部に開削形成され、閉鎖性水域１側と閉鎖性水域外２側とが連通した構造図であり、図２のＢは、ワンウエイ通水路７が防波堤３の閉鎖性水域外２側における中位部との該防波堤３の閉鎖性水域１側における底部との間に斜めに開削形成され、閉鎖性水域１側と閉鎖性水域外２側とが連通した図である。
【００１３】
図２のＡは、夏期にも底層部が貧酸素化しない閉鎖性水域外２をもつ閉鎖性水域１の構築に適した防波堤３であり、この防波堤３の底部に水平に開削形成されたワンウエイ通水路７には、一方向（閉鎖性水域１側）に偏った通水能力を得るための流れ抵抗体である粗度（以下、粗度と称する。）７１が所要の間隔をおいて多数固設してある。
なお、前記粗度７１は流れ抵抗が大きな平坦面７２と流れ抵抗が小さな弧状膨出面７３を備えた非対称面からなる環状部片である。
このような構造のワンウエイ通水路７を備えた防波堤３において生ずる潮流は往復流となるが、弧状膨出面７３を閉鎖性水域外２側に向けた状態に粗度７１が固設されていることから、閉鎖性水域外２から閉鎖性水域１への通水能力（実線矢印を参照）がこれとは逆方向の通水能力（点線矢印を参照）よりも大きくなり、閉鎖性水域外２における底部の富酸素貧栄養海水が閉鎖性水域１における底部の貧酸素富栄養海水に導入されて閉鎖性水域１の貧酸素富栄養海水が水底から浄化される。
【００１４】
図２のＢは、夏期には底層部が貧酸素化する閉鎖性水域外２をもつ閉鎖性水域１の構築に適した高さのある防波堤３であり、この防波堤３に斜めに開削形成されたワンウエイ通水路７には、図２のＡに示したと同様な、一方向（閉鎖性水域１側）に偏った通水能力を得るための流れ抵抗体である粗度７１が所要の間隔をおいて多数固設してある。
なお、前記粗度７１は、図２のＡに示したと同様な構造の環状部片である。
前記ワンウエイ通水路７を備えた防波堤３において生ずる残差流は閉鎖性水域外２から閉鎖性水域１への流況となり、閉鎖性水域１における底部の貧酸素富栄養海水には閉鎖性水域外２のより豊富な酸素が含まれた上層の海水が導入されて、閉鎖性水域１における貧酸素富栄養海水の浄化が促進される。
【００１５】
図３は、図２に示したワンウエイ通水路（図２中、符号７を参照）を容易に構築するための各種ワンウエイパイプに係る断面図であり、通水能力の大きな方向である流れ方向を実線矢印で表示し、他方の通水能力の小さな方向である流れ方向を点線矢印で表示する。
図３のＡに示したワンウエイパイプ７ａは、その内面に、流れ抵抗が大きい平坦面７２ａと流れ抵抗が小さい弧状膨出面７３ａを備えた環状突部である粗度７１ａの多数が離間して突設された構造であり、例えば、前記粗度７１ａの高さが５ｃｍで、平坦面７２ａの傾斜角度が流れ方向（点線矢印方向を参照）に対して６５度で、かつ、弧状膨出面７３ａの接線角度が流れ方向（点線矢印方向を参照）に対して０度であることが望ましい。
図３のＢに示したワンウエイパイプ７ｂは、その内面に、流れ抵抗が大きい平坦面７２ｂと流れ抵抗が小さい平坦面７３ｂを備えた環状凹部である粗度７１ｂの多数が離間して突設された構造であり、例えば、前記粗度７１ｂの深さが７ｃｍで、平坦面７２ｂの傾斜角度が流れ方向（点線矢印方向を参照）に対して６５度で、かつ、前記平坦面７２ｂに連接する他の平坦面７３ｂの傾斜角度が流れ方向（点線矢印方向を参照）に対して３５度であることが望ましい。
図３のＣに示したワンウエイパイプ７ｃは、その内面に、図３のＡおよび図３のＢに示した各ワンウエイパイプ７ａ、７ｂの有する各粗度７１ａ、７１ｂを複合した構造の粗度７１ｃが備えられるもので、粗度７１ａの平坦面７２ａ下端と粗度７１ｂの平坦面７２ｂ上端とが面一に連接された平坦面７２ｃを有しており、前記各ワンウエイパイプ７ａ、７ｂよりも流れ方向性の能力差を大きくすることができる。
なお、前記平坦面７２ｃの最適な傾斜角度は、実験により求めればよいものである。
【００１６】
図４は、図２に示したワンウェイ通水路７を、取水口７４がラッパ状のパイプによって構成した防波堤３の断面図であって、図４のＡは図２のＡに、図４のＢは図２のＢに夫々対応しており、粗度７１は流れ抵抗が大きな平坦面７２と流れ抵抗が小さな弧状膨出面７３を備えた非対称面からなる環状部片である。前記ワンウェイパイプ７は、取水口７４と排水口７５が防波堤３から突出するように付設される。
このような防波堤３に対する前記ワンウェイパイプ７の付設形態によれば、ラッパ状の取水口７４では閉鎖性水域外２の海水の取水が効率的に得られ、また、他方の突出した排水口７５では閉鎖性水域１側の海水の逆流が防止されるので、海水の循環が向上する。
【００１７】
以上、本発明の閉鎖性水域の海水と閉鎖性水域外の海水とを交換可能にする防波堤を用いた海水交換方法の各実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱することなく設計において種々の変更ができるものである。
本発明の海水交換方法に係る実施形態において、例えば、防波堤に１本のワンウエイ通水路を開削形成した記載としたが、その能力の大きさが異なるワンウエイ通水路を複数本開削形成して、岸壁付近から出入口方向に近付くにつれて能力が漸次小となるような防波堤となし、より広範な閉鎖性水域の海水を交換することも可能である。また、防波堤に開削形成したワンウエイ通水路の粗度を平坦面と弧状膨出面とからなる形状とする記載としたが、通水の減速作用さえ得られれば足りることから、図３に示した各ワンウエイパイプにおける各種の粗度を含む非対称面からなる粗度を採用し得ることは明らかであり、さらに、複合構造における平坦面の記載についても必ずしも面一である必要はなく、これらの構成は単なる設計上の事項にすぎない。従ってワンウェイパイプの断面形も円形に限るもの
ではない。
【００１８】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明の方法に使用する防波堤は、開削形成した通水路内に粗度を形成して海水の流れに方向性を持たせた簡易な構造であり、閉鎖性水域外の海水を港湾等の閉鎖性水域の海水に導入・交換して、より広範な閉鎖性水域の海水の浄化を促進し、閉鎖性水域での赤潮等の改善やその発生の予防ができることから、海洋生物や海洋植物の順調な育成を図ることができ、しかも自然エネルギである潮流が適用され、浄化閉鎖性水域を構築する上でのコストの低減化を図ることができる。また、防波堤に開削形成した通水路に粗度を直接突設する手段に替えて、予め粗度を形成したワンウエイパイプを採用することにより、通水路の構築作業の効率の格段な向上を図ることができる。
前記防波堤を用いた本発明の海水交換方法はそのままでも一方向の循環路が形成されるが、前記防波堤によって形成された出入口の海底に特殊なブロックを敷設することによって、出入口の海水の流れに方向性を持たせる機能を更に付加した構成が採用されると、海水が閉鎖性水域から閉鎖性水域外へより強く流れる一方向性の循環路を形成することができ、閉鎖性水域には常時浄化された海水が得られ、海洋生物や海洋植物の自然な育成を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に使用する防波堤とその入口に設置された多数の海底ブロック等によって形成された閉鎖性水域および閉鎖性水域外相互に生ずる潮流および残差流の流況を例示した平面図である。
【図２】図１に示した各防波堤におけるワンウエイ通水路部の断面図である。
【図３】図２に示したワンウエイ通水路に適用される各種ワンウエイパイプに係る断面図である。
【図４】図２に示した各防波堤におけるワンウェイ通水路部を、取水口がラッパ状のパイプとし、該パイプの取水口と排水口が防波堤から突出して付設された状態を表す断面図である。
【符号の説明】
１  閉鎖性水域
２  閉鎖性水域外
３  防波堤
４  出入口
５  海底ブロック
６  岸壁
７  ワンウエイ通水路
７１  粗度
７４  ワンウェイパイプ７のラッパ状取水口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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