(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工島と沿岸部との間に拡がる背後水域と該背後水域に連なる外水域との間の境界に沿って、天端高さが満潮時水位よりも低く干潮時水位よりも高くなるように設定されてなる水中構造物を構築するとともに、前記背後水域を前記外水域に連通させる水路を前記人工島又は前記水中構造物に設け、前記外水域の水位が前記背後水域の水位を下回ったときだけ開くように構成されたゲートを前記水路に設けたことを特徴する水域浄化システム。
【請求項２】
前記背後水域の水位と前記外水域の水位との差が一定値を超えたときに前記ゲートが開くように該ゲートを構成した請求項１記載の水域浄化システム。
【請求項３】
前記ゲートを水底近傍に設けた請求項１記載の水域浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として人工島と沿岸部との間に拡がる水域に設置される水域浄化システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
沖合を埋め立てて人工島を建設し、該人工島を工場用地として利用することは従来から行われてきたが、最近では、海上空港として利用することも多くなってきた。
【０００３】
このように沖合に人工島を建設した場合、該人工島と沿岸部との間に拡がる水域、いわば背後水域は、人工島がない場合に比べて、当然ながら海水交換が行われにくくなり、海水が停滞する。
【０００４】
そのため、水中の汚濁物質が沈降して底質内の有機物含有量が多くなり、海水への栄養塩類の溶出ひいては内部負荷が高くなるとともに、かかる富栄養化によって植物プランクトンが大量発生し、その死骸が沈降してやはり底質内の有機物含有量が増加する原因となる。
【０００５】
そして、このような内部負荷の増加によって水質汚濁がさらに進行するといった悪循環が繰り返されるとともに、底層付近における有機物分解によって多量の酸素が消費されるため、水生生物の死滅を招くことにもつながる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、背後水域における海水停滞は、該水域での水質汚濁を招くこととなる。そのため、水質環境を保全することができる技術開発が待たれていたが、上述したような状況で水質保全を行うことは難しく、実効ある対策を講じることができないのが現状であった。
【０００７】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、人工島と沿岸部との間に拡がる背後水域の水質汚濁を改善し、良好な水質環境を維持可能な水域浄化システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る水域浄化システムは請求項１に記載したように、人工島と沿岸部との間に拡がる背後水域と該背後水域に連なる外水域との間の境界に沿って、天端高さが満潮時水位よりも低く干潮時水位よりも高くなるように設定されてなる水中構造物を構築するとともに、前記背後水域を前記外水域に連通させる水路を前記人工島又は前記水中構造物に設け、前記外水域の水位が前記背後水域の水位を下回ったときだけ開くように構成されたゲートを前記水路に設けたものである。
【０００９】
また、本発明に係る水域浄化システムは、前記背後水域の水位と前記外水域の水位との差が一定値を超えたときに前記ゲートが開くように該ゲートを構成したものである。
【００１０】
また、本発明に係る水域浄化システムは、前記ゲートを水底近傍に設けたものである。
【００１１】
本発明に係る水域浄化システムにおいては、人工島と沿岸部との間に拡がる背後水域と該背後水域に連なる外水域との間の境界に沿って、天端高さが満潮時水位よりも低く干潮時水位よりも高くなるように設定されてなる水中構造物を構築するとともに、背後水域を外水域に連通させる水路を人工島又は水中構造物に設け、外水域の水位が背後水域の水位を下回ったときだけ開くように構成されたゲートを水路に設けてある。
【００１２】
そのため、満潮時においては、外水域の水が水中構造物の天端を乗り越えるようにして背後水域に流れ込む。そして、この段階では、背後水域の水位が外水域の水位よりも低く、したがって、ゲートが設置された箇所における背後水域の水圧は外水域の水圧よりも小さいため、ゲートは作動せず、水路は塞がれた状態となっており、背後水域の水位が満潮時の水位と同じになるまで、外水域からの流入が続く。
【００１３】
一方、満潮時を過ぎて、外水域の水位が水中構造物の天端を下回る状態になると、背後水域が人工島、水中構造物及び沿岸部で囲まれた閉鎖水域となっているため、該背後水域の水位が水中構造物の天端高さ以下には下がらないのに対し、外水域は干潮に向けて水位が下がっていく。すなわち、外水域の水位が水中構造物の天端高さ以下となってからは、外水域の水位が背後水域の水位よりも下がることとなる。したがって、ゲートにおける背後水域の水圧が外水域の水圧を上回り、ゲートが作動して水路が露出し、背後水域の水は、水路を介して外水域へと放流される。
【００１４】
このように、干満に応じて外水域から背後水域への流入及び背後水域から外水域への流出が繰り返し確実に行われるため、背後水域での水の滞留が未然に防止される。
【００１５】
特に、外水域から流入する水は、外水域の表層水であって酸素を多く含んでいるため、かかる酸素が背後水域での有機物分解に寄与して水質浄化を促進する。
【００１６】
また、潮の干満を利用した自然力が背後水域の水交換の動力となるため、特に人工的な動力を必要とせずとも、背後水域の水交換を行うことが可能となる。
【００１７】
背後水域と該背後水域に連なる外水域との間の境界とは、あくまで人為的あるいは仮想的な境界であって、地形的に特段の特徴を有していることを要件とするものではない。すなわち、背後水域と該背後水域に連なる外水域との間の境界をどのように設定するかは地形とは関係なく、任意である。
【００１８】
水中構造物は、背後水域と外水域との水位差が実現できる程度の止水性があり、天端高さが満潮時水位よりも低く干潮時水位よりも高くなるように設定されてなるものであればどのように構成してもかまわないが、例えば潜堤で構成することが考えられる。
【００１９】
人工島と沿岸部との相対位置関係は任意であって、直線状の沿岸部に対向するように矩形平面状の人工島が平行に位置する場合をはじめ、人工島の一部が沿岸部につながっているような場合も含まれる。
【００２０】
ちなみに、直線状の沿岸部に対向するように矩形平面状の人工島が平行に位置する場合には、水中構造物を互いに対向する位置にて対で平行配置する、例えば、一方の水中構造物を人工島の一端から沿岸部まで直線状に配置するとともに、他方の水中構造物を人工島の他端から沿岸部まで直線状に配置することが考えられる。
【００２１】
また、人工島の一部が沿岸部につながっているような場合、水中構造物は、沿岸部とつながっている側とは反対の側に設置されることとなる。
【００２２】
このように、人工島は、沿岸部と完全に離隔している狭義の意味での島に限定されるものではなく、一部が沿岸部につながっている半島の類のものをも含む広義の意味に解釈するものとする。
【００２３】
ゲートは、外水域の水位が背後水域の水位を下回ったときだけ開くように構成する限り、どのように構成するかは任意であって、逆止め弁に類似の構造を採用する、潮位の変動を監視しつつ作業員が手動で行う、水圧差を感知して自動開閉させるなど、さまざまな構成が考えられるが、背後水域の水位と外水域の水位との差が一定値を超えたときにゲートが開くように該ゲートを構成した場合においては、満潮時を過ぎて外水域の潮位が下がっても、背後水域の水位はしばらくはそのまま維持され、例えば外水域が干潮になったときにはじめてゲートが開くこととなる。
【００２４】
かかる場合には、背後水域から外水域へと放流される水は一気に流れ出すこととなり、水交換の実効性向上が期待できる。
【００２５】
背後水域の水位と外水域の水位との差が一定値を超えたときにゲートが開くように該ゲートをどのように構成するかは任意であるが、例えば、ばね、歯車及び該歯車に係止する爪からなる係止機構を使って構成することが可能である。
【００２６】
水路は、背後水域を外水域に連通させることができるのであればどのように構成してもよく、人工島に設置するか、水中構造物に設置するかは問わない。ちなみに、人工島に設置する場合には、該人工島の地盤内を貫通するカルバート状の水中トンネルとして構成することが考えられる。
【００２７】
ここで、水路をどの水深位置に設置するかも任意であるが、ゲートを水底近傍に設けた場合においては、貧酸素化しがちな底層水を外水域へと優先的に放流することができるため、酸素が豊富な表層水を主体とした外水域からの流入作用と相まって、背後水域の水質を確実に改善することが可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る水域浄化システムの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２９】
図１及び図２は、本実施形態に係る水域浄化システム１を示した図であり、図１は平面図、図２(a)は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図２(ｂ)は図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。これらの図に示すように、本実施形態に係る水域浄化システム１は、人工島２と沿岸部３との間に拡がる背後水域４と該背後水域に連なる外水域５との間の境界に沿って、水中構造物６、６を構築するとともに、背後水域４を外水域５に連通させる水路７を人工島２に設け、外水域５の水位が背後水域４の水位を下回ったときだけ開くように構成されたゲート８を水路７の背後水域４側に設けてある。
【００３０】
なお、矩形平面状の人工島２は直線状の沿岸部３に対向するように平行に位置し、一方の水中構造物６を人工島２の一端から沿岸部３まで直線状に配置するとともに、他方の水中構造物６を人工島２の他端から沿岸部３まで直線状に配置してある。
【００３１】
水中構造物６は、図２(a)でよく分かるように、台形状断面のコンクリートからなる潜堤で構成してあり、天端高さＨが満潮時水位Ｈ１よりも低く干潮時水位Ｈ２よりも高くなるように構築してある。
【００３２】
水路７は、図２(b)でよく分かるように、背後水域４を外水域５に連通させることができるように、人工島２の地盤内を貫通するカルバート状の水中トンネルとして水底９に設けてある。
【００３３】
ゲート８は、背後水域４の側にて水路７の入口開口に設置してあり、外水域５の水位が背後水域４の水位を下回ったときだけ開くように構成してある。
【００３４】
図３は、ゲート８を示した詳細図であり、(a)は正面図、(b)はＣ−Ｃ線に沿う水平断面図である。同図に示すように、ゲート８は、一対のヒンジ扉１１、１１からなり、該ヒンジ扉のヒンジ部１３、１３を人工島２の側壁に取り付けられた一対の鋼板１２、１２に溶接等でそれぞれ固定してある。なお、ヒンジ扉１１のヒンジ部１３には図示しない戻りバネを内蔵してあり、ヒンジ扉１１、１１は、その両側から作用する水圧が同じ場合、戻りバネの作用によって閉じた状態となるようになっている。
【００３５】
したがって、ゲート８における背後水域４の水圧が外水域５の水圧、すなわち該外水域に連通している水路７の水圧を上回ったとき、ヒンジ扉１１、１１は、図３(b)に示すように、それぞれ水路７側に回転してゲート８が開く。一方、水路７の水圧が背後水域４の水圧を上回ったときは、ヒンジ扉１１、１１は背後水域４側に回転するが、水路７を閉じる位置にて鋼板１２、１２に当接し、回転が拘束される。そのため、ゲート８が背後水域４側に開くことはない。
【００３６】
本実施形態に係る水域浄化システム１においては、図４(a)に示すように、満ち潮の際、外水域５の水位が水中構造物６の天端高さＨを超えると、外水域５の水が水中構造物６の天端を乗り越えるようにして背後水域４に流れ込む。そして、この段階では、背後水域４の水位が外水域５の水位よりも低く、したがって、ゲート８が設置された箇所における背後水域４の水圧が外水域５の水圧よりも小さいため、ゲート８は作動せず、水路７は塞がれた状態となっており、水路７から背後水域４へ水が流入することはない。したがって、背後水域４の水位が満潮時の水位Ｈ１と同じになるまで、外水域５からの水の流入が続く。
【００３７】
一方、引き潮時においては、図４(b)に示すように、外水域５の水位が水中構造物６の天端高さＨを下回る状態になると、背後水域４が人工島２、水中構造物６、６及び沿岸部３で囲まれた閉鎖水域となっているため、該背後水域の水位が水中構造物６の天端高さＨ以下には下がらないのに対し、外水域５は干潮に向けて水位が下がっていく。すなわち、外水域５の水位が水中構造物６の天端高さＨ以下となってからは、外水域５の水位が背後水域４の水位よりも下がることとなる。したがって、ゲート８における背後水域４の水圧が外水域５の水圧を上回り、図５(a)に示すようにゲート８が作動して水路７が露出し、背後水域４の水は、水路７を介して外水域５へと放流される。
【００３８】
かかる放流は、背後水域４と外水域５の水位が等しくなるまで続き、干潮時には、図５(b)に示すように、背後水域４の水位は外水域５の干潮時の水位Ｈ２と同じになる。したがって、背後水域４の水圧と外水域５の水圧との差がなくなるため、ゲート８が閉じて水路７は塞がれ、かかる状態で、再び満ち潮へと移行していく。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態に係る水域浄化システム１によれば、干満に応じて外水域５から背後水域４への流入及び背後水域４から外水域５への流出が繰り返し確実に行われるため、背後水域４での水の滞留を未然に防止することができる。
【００４０】
特に、外水域５から流入する水は、外水域５の表層水であって酸素を多く含んでいるため、かかる酸素が背後水域４での有機物分解に寄与して水質浄化を促進することができる。
【００４１】
また、潮の干満を利用した自然力が背後水域４の水交換の動力となるため、特に人工的な動力を必要とせずとも、背後水域４の水交換を行うことが可能となる。
【００４２】
また、本実施形態に係る水域浄化システム１によれば、ゲート８を水底９近傍に設けたので、貧酸素化しがちな背後水域４の底層水を外水域５へと優先的に放流することができる。そのため、酸素が豊富な表層水を主体とした外水域５からの流入作用と相まって、背後水域４の水質を確実に改善することが可能となる。
【００４３】
本実施形態では、人工島２は、沿岸部３と完全に離隔している島状の構造物としたが、人工島２は狭義の意味での島に限定されるものではなく、図６に示すように、一部が沿岸部３につながっている半島の類の人工島２２でもかまわない。なお、人工島の一部が沿岸部３につながっているような場合、水中構造物６は、同図に示すように、沿岸部３とつながっている側とは反対の側に設置されることとなる。
【００４４】
また、本実施形態では、水路７を人工島２の底部に設置したが、水路７は、背後水域４を外水域５に連通させることができるのであればどのように構成してもよく、例えば、水中構造物６、６の底部にそれぞれ対向するように設置してもかまわないし、人工島２及び水中構造物６、６の両方に設置してもかまわない。
【００４５】
また、本実施形態では、ゲート８は、戻りバネを内蔵した一対のヒンジ扉１１、１１からなる両開きの自動開閉式扉としたが、ゲートの構成はこれに限るものではなく、例えば、１つの扉で構成される片開きの扉としてもかまわないし、潮位の変動を監視しつつ作業員が手動で開閉する扉としてもかまわない。
【００４６】
また、本実施形態では、外水域５の水位が背後水域４の水位を下回ったときだけ開くようにゲート８を構成したが、それに代えて、背後水域４の水位と外水域５の水位との差が一定値を超えたときに開くように構成してなるゲートを採用してもかまわない。このようにすると、満潮時を過ぎて外水域５の潮位が水中構造物６の天端高さＨ以下に下がっても、ゲートは開かないため、背後水域４の水位はしばらくはそのまま維持され、例えば外水域５が干潮になったときにはじめてゲートが開くこととなる。
【００４７】
かかる場合には、背後水域４から外水域５へと放流される水は一気に流れ出すこととなり、水交換の実効性向上が期待できる。
【００４８】
背後水域４の水位と外水域５の水位との差が一定値を超えたときにゲートが開くように該ゲートをどのように構成するかは任意であるが、例えば、ばね、歯車及び該歯車に係止する爪からなる係止機構を使って構成することが可能である。
【００４９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る水域浄化システムによれば、干満に応じて外水域から背後水域への流入及び背後水域から外水域への流出が繰り返し確実に行われるため、背後水域での水の滞留が未然に防止され、背後水域の水質汚濁を改善し、良好な水質環境を維持することができる。
【００５０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る水域浄化システムを示した平面図。
【図２】本実施形態に係る水域浄化システムを示した図で、(a)はＡ−Ａ線に沿う断面図、(b)はＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図３】本実施形態に係る水域浄化システムのゲートを示した詳細図で、(a)は正面図、(b)はＣ−Ｃ線に沿う水平断面図。
【図４】本実施形態に係る水域浄化システムの作用を示した図。
【図５】同じく、本実施形態に係る水域浄化システムの作用を示した図。
【図６】本実施形態の変形例に係る水域浄化システムを示した平面図。
【符号の説明】
１                          水域浄化システム
２、２２                    人工島
３                          沿岸部
４                          背後水域
５                          外水域
６                          水中構造物
７                          水路
８                          ゲート
９                          水底
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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