(57)【要約】【課題】海水と淡水の比重差を利用して川の表層の淡水のみを取水するに際し、淡水層と海水層との境界が明確ではなく、取水可能な淡水層の厚みおよび塩分濃度の変化が激しい河口域であっても安定して淡水を取水することが可能な淡水取水装置の提供。【解決手段】海水と淡水の比重差を利用して川の表層の淡水のみを取水する淡水取水装置１であって、川Ｒの水位に追従して水面から所定深さまでの表層水を取水する表層水取水装置２と、表層水取水装置２により取水した表層水の塩分を検出する塩分計と、表層水取水装置２により取水した表層水を、淡水を貯留する貯水部Ｐへ導く注水管５または塩分を含む水を川Ｒへ戻す戻し管６のいずれか一方にのみ流す三方弁４と、塩分計の検出結果に基づいて三方弁４の流れ方向を制御する弁制御部とを備える【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
海水と淡水の比重差を利用して川の表層の淡水のみを取水する淡水取水装置であって、
川の水位に追従して水面から所定深さまでの表層水を取水する表層水取水装置と、
前記表層水取水装置により取水した表層水の塩分を検出する塩分計と、
前記表層水取水装置により取水した表層水を、淡水を貯留する貯水部へ導く注水管または塩分を含む水を川へ戻す戻し管のいずれか一方にのみ流す三方弁と、
前記塩分計の検出結果に基づいて前記三方弁の流れ方向を制御する弁制御部と
を備える淡水取水装置。
【請求項２】
前記表層水取水装置は、前記表層水に含まれる異物を除去するフィルタ部材と、このフィルタ部材よりも下流側に設けられた水位計とを有するものであり、
さらに、前記表層水取水装置により取水する水を前記三方弁へ送出するポンプと、
前記水位計による検出結果に基づいて前記ポンプを停止するポンプ制御部と
を備える請求項１記載の淡水取水装置。
【請求項３】
前記表層水取水装置の移動方向を上下方向のみに規制するガイドを備える請求項１または２に記載の淡水取水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水と淡水の比重差を利用して川の表層の淡水のみを取水する淡水取水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有明海は潮の干満の差が大きく、大きいときには６ｍ近く水面の高さが上下する。そして、この有明海に流れ込む筑後川などの川の水は、干潮時に淡水よりも比重の重い海水の上に載って沖合まで運ばれ、満潮時には海水の上に載ったまま高い水位で再び川まで戻ってくる。このような有明海沿岸の地域では、従来この高い水位で海水の上に載って戻ってくる淡水を取水する、いわゆるアオ取水が伝統的に行われていた（非特許文献１，２参照。）。
【０００３】
このアオ取水によって取水された水は、農業用水や飲料水等として使用されるため、淡水のみを取水する必要があった。そこで、取水時には塩分濃度の高い水が入り込まないように番人が頃合いを見てクリークのゲートを開閉し、淡水のみを取水するようにしていた。
【０００４】
従来、河口域において淡水を取水するものとして、例えば特許文献１に記載の淡水導入装置が知られている。この淡水導入装置は、河口域に配設された取水場の取水口よりも上流側の流下する淡水と逆流する海水とが層状に分離されている流域の表層に一端側の入口部を浮体により位置させるとともに他端側の出口部を下流側の取水口に連通させて非透水性の膜体により導水路を形成して設けたものである。この淡水導入装置によれば、浮体によって水位の変化に追従しながら比重の軽い淡水を取水口に導くことができ、浮体および膜体の簡単かつ柔軟な構造によって容易に設置・撤去することができることが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、海、湖沼や河川等の水源の上水を、ごみや汚泥等の異物の混入を抑えつつ採取できるようにするため、水源の表面に浮かべられたフロート部材と、フロート部材によって一端部が保持され、フロート部材よりも下方の位置に吸水口を備えた注水管と、吸水口を取り囲むように、フロート部材から下方へ当該吸水口よりも低い位置まで伸びるストッパー部材とを備えた上水採取装置が記載されている。この上水採取装置では、水源の水位変化にかかわらず、取水口は水面から一定深さに位置することになるので、常に表面近傍の水を吸水口から吸入させることができることが記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２３２３０３号公報
【特許文献２】特開２００４−２５０９３６号公報
【非特許文献１】“アオ取水とは”，［online］，独立行政法人水資源機構筑後川局，［平成１８年１２月２５日検索］，インターネット＜ＵＲＬ：http://www.water.go.jp/chikugo/chikugo/html/river/risui2.htm＞
【非特許文献２】富山和子，“有明海とアオ（淡水）の世界”，［online］，ミツカン水の文化センター，［平成１８年１２月２５日検索］，インターネット＜ＵＲＬ：http://www.mizu.gr.jp/kenkyu/toyama3/t_rep3_1.html＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述のように、アオ取水では取水時には塩分濃度の高い水が入り込まないように番人が頃合いをみてクリークのゲートを開閉しなければならなかった。しかしながら、潮の満ち引きの量は日によって異なるので、クリークのゲートの開閉は番人の経験に頼る必要がある。また、筑後川のような大河ではない小さな川の河口域では、下げ潮時でも淡水水量が少なく、淡水層と海水層との境界が明確でないので、塩分濃度が時々刻々と変化する。そのため、このような小さな川の河口域では一日のうち全く取水できない時間も長い。
【０００８】
特許文献１に記載の装置では、取水場の取水口よりも上流側の流下する淡水と逆流する海水とが明確に層状に分離されており、この海水の流れと逆方向の上流側に設けた入口部から取水しているため、単に水面から一定高さの位置の水を取水するだけで淡水を得ることが可能である。しかしながら、上述の有明海沿岸のように干満の差が大きい水域でのアオ取水では、淡水が満潮時に海側から海水とともに同じ方向から上がってくるため、淡水層と海水層との境界が明確ではなく、淡水のみを取水することは難しい。また、上述のように小さな川の河口域においても淡水層と海水層との境界は明確ではないので、同じく特許文献１に記載の装置では淡水のみを取水することは難しい。
【０００９】
また、特許文献２に記載の装置でも、単に水源の上水を異物の混入を抑えつつ採取するための構成であるため、淡水と海水とを区別して淡水のみを取水することに関しての記述はなく、上述と同様に淡水層と海水層との境界が明確ではない状況で、淡水のみを取水することは難しい。
【００１０】
そこで、本発明においては、海水と淡水の比重差を利用して川の表層の淡水のみを取水するに際し、淡水層と海水層との境界が明確ではなく、取水可能な淡水層の厚みおよび塩分濃度の変化が激しい河口域であっても安定して淡水を取水することが可能な淡水取水装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の淡水取水装置は、海水と淡水の比重差を利用して川の表層の淡水のみを取水する淡水取水装置であって、川の水位に追従して水面から所定深さまでの表層水を取水する表層水取水装置と、表層水取水装置により取水した表層水の塩分を検出する塩分計と、表層水取水装置により取水した表層水を、淡水を貯留する貯水部へ導く注水管または塩分を含む水を川へ戻す戻し管のいずれか一方にのみ流す三方弁と、塩分計の検出結果に基づいて三方弁の流れ方向を制御する弁制御部とを備えるものである。
【００１２】
本発明の淡水取水装置によれば、川の水位に追従して水面から所定深さまでの表層水を取水し、取水した表層水の塩分が検出されない場合には三方弁により淡水を貯水部へ導き、取水した表層水の塩分が検出された場合には三方弁により塩分を含む水を川へ戻すことができ、淡水のみを取水することができる。
【００１３】
ここで、表層水取水装置は、表層水に含まれる異物を除去するフィルタ部材と、このフィルタ部材よりも下流側に設けられた水位計とを有するものであり、さらに、表層水取水装置により取水する水を三方弁へ送出するポンプと、水位計による検出結果に基づいてポンプを停止するポンプ制御部とを備えるものである構成が望ましい。
【００１４】
これにより、表層水に含まれる異物をフィルタ部材によって除去しながら淡水を取水している際に、このフィルタ部材よりも下流側に設けられた水位計により低水位が検出された場合、フィルタ部材が目詰まりしたと判断してポンプを停止することが可能となる。
【００１５】
また、本発明の淡水取水装置は、表層水取水装置の移動方向を上下方向のみに規制するガイドを備えるものであることが望ましい。海の高さの変化により海水の上に載ったまま海水とともに淡水が戻ってくる場合、白波が立つ程の勢いで水が川を上がってくるが、ガイドによって表層水取水装置の移動方向が上下方向のみに規制されることで、水の勢いに関係なく安定して取水を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
（１）川の水位に追従して水面から所定深さまでの表層水を取水する表層水取水装置と、表層水取水装置により取水した表層水の塩分を検出する塩分計と、表層水取水装置により取水した表層水を、淡水を貯留する貯水部へ導く注水管または塩分を含む水を川へ戻す戻し管のいずれか一方にのみ流す三方弁と、塩分計の検出結果に基づいて三方弁の流れ方向を制御する弁制御部とを備えることにより、川の水位に追従して水面から所定深さまでの表層水を取水し、取水した表層水の塩分が検出されない場合には三方弁により淡水を貯水部へ導き、取水した表層水の塩分が検出された場合には三方弁により塩分を含む水を川へ戻すので、淡水層と海水層との境界が明確ではなく、取水可能な淡水層の厚みおよび塩分濃度の変化が激しい河口域であっても安定して淡水を取水することが可能となる。
【００１７】
（２）表層水取水装置が、表層水に含まれる異物を除去するフィルタ部材と、このフィルタ部材よりも下流側に設けられた水位計とを有するものであり、さらに、表層水取水装置により取水する水を三方弁へ送出するポンプと、水位計による検出結果に基づいてポンプを停止するポンプ制御部とを備える構成により、表層水に含まれる異物をフィルタ部材によって除去しながら淡水を取水している際に、このフィルタ部材よりも下流側に設けられ水位計により低水位が検出された場合、フィルタ部材が目詰まりしたと判断してポンプを停止することが可能となる。これにより、ポンプの空転による寿命低下を防止することができるとともに、フィルタ部材のメンテナンス時期を容易に判断することが可能となる。
【００１８】
（３）表層水取水装置の移動方向を上下方向のみに規制するガイドを備えるものであることによって、白波が立つ程の勢いで海から川へ水が上がってきた場合であっても、ガイドによって表層水取水装置の移動方向が上下方向のみに規制されることで、水の勢いに関係なく安定して取水を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は本発明の実施の形態における淡水取水装置の構成を示す断面図、図２は図１の表層水取水装置の拡大断面図、図３は図２の表層水取水装置の平面図、図４は図１の淡水取水装置の制御ブロック図である。
【００２０】
図１において、本発明の実施の形態における淡水取水装置１は、川Ｒの水位に追従して水面から所定深さまでの表層水を取水する表層水取水装置２と、表層水取水装置２により取水した表層水を陸上まで導く取水管３と、取水管３に一方が接続された三方弁４と、三方弁４の一方に接続され、溜め池やクリーク等の貯水部Ｐへ導く注水管５と、三方弁４の一方に接続され、水を川Ｒへ戻す戻し管６と、三方弁４等を制御する制御盤７とを備える。
【００２１】
図２および図３に示すように、表層水取水装置２は、筐体２０と、筐体２０を水に浮かせるための浮力を発生する浮力体２１と、筐体２０の四方に設けられた取水口２２の周りを囲うように設けられたフィルタ部材としての網状体２３と、網状体２３を介して取水口２２から筐体２０内に流入する表層水を取水管３へ送出する水中ポンプ２４と、筐体２０内に設けられた塩分計２５および水位計２６とを備える。
【００２２】
網状体２３は、表層水に含まれるごみや石等の異物を除去するものである。筐体２０は中央部分が下に凸状に形成されている。水中ポンプ２４は、下面側に吸水口２４ａを備えており、この吸水口２４ａは筐体２０の凸状部２０ａ内に挿入された状態である。網状体２３によって異物が除去された表層水は、筐体２０の四方の取水口２２から筐体２０内に入り、凸状部２０ａから水中ポンプ２４により吸い上げられ、取水管３へと送出される。なお、水中ポンプ２４と取水管３とは可撓性を有するホース８により接続されている。また、筐体２０には、表層水取水装置２の移動方向を上下方向のみに規制する上下動ガイド９が設けられている。
【００２３】
塩分計２５は、網状体２３を介して吸引される表層水の塩分を検出するものである。水位計２６は筐体２０内の水位を検出するものである。図４に示すように、制御盤７は、塩分計２５の検出結果に基づいて三方弁４の流れ方向を注水管５または戻し管６へ制御する弁制御部７１と、水位計２６の検出結果に基づいて水中ポンプ２４の動作を停止するポンプ制御部７２とを有する。
【００２４】
上記構成の淡水取水装置１は以下のように動作する。
海の高さの変化により川の水位が変化する際、淡水取水装置１は上下動ガイド９によりその移動方向が上下方向のみに拘束されながら水位の上昇に追従する。ここで、水中ポンプ２４を動作させると、網状体２３によってごみや石等の異物が除去された表層水Ｗが水中ポンプ２４により吸い上げられ、ホース８および取水管３を介して三方弁４方向へと送出される。
【００２５】
このとき、塩分計２５により淡水取水装置１内に流入する表層水Ｗの塩分が規定量検出されない限りは、三方弁４の流れ方向が弁制御部７１により注水管５方向に制御されるので、淡水が貯水部Ｐへと注入される。そして、塩分計２５により淡水取水装置１内に流入する表層水Ｗの塩分が規定量以上検出された場合、三方弁４の流れ方向が弁制御部７２により戻し管６方向に制御されるので、この塩分を含む水は川Ｒへと戻される。
【００２６】
このように本実施形態における淡水取水装置１では、川Ｒの水位に追従して水面から所定深さまでの表層水Ｗを取水し、塩分計２５により取水した表層水Ｗの塩分が検出されない場合には三方弁４により淡水を貯水部Ｐへ導き、取水した表層水Ｗの塩分が検出された場合には三方弁４により塩分を含む水を川Ｒへ戻すことができ、淡水のみを自動的に貯水部Ｐへ取水することができる。すなわち、本実施形態における淡水取水装置１では、淡水層と海水層との境界が明確ではなく、取水可能な淡水層の厚みおよび塩分濃度の変化が激しい河口域であっても安定して淡水を取水することが可能となる。
【００２７】
また、本実施形態における淡水取水装置１では、表層水Ｗに含まれる異物を網状体２３によって除去しながら淡水を取水している際に、この網状体２３よりも下流側に設けられた水位計２６により低水位が検出された場合、網状体２３が目詰まりしたと判断して水中ポンプ２４を停止する。これにより、水中ポンプ２４の空転による寿命低下を防止することができるとともに、網状体２３のメンテナンス時期を容易に判断することが可能である。
【００２８】
また、本実施形態における淡水取水装置１では、表層水取水装置２の移動方向を上下方向のみに規制する上下動ガイド９を備えるので、白波が立つ程の勢いで海から川へ水が上がってきた場合であっても、この上下動ガイド９によって表層水取水装置２の移動方向が上下方向のみに規制され、水の勢いに関係なく安定して取水を行うことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の淡水取水装置は、海水と淡水の比重差を利用して川の表層の淡水のみを取水する装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態における淡水取水装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１の表層水取水装置の拡大断面図である。
【図３】図２の表層水取水装置の平面図である。
【図４】図１の淡水取水装置の制御ブロック図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  淡水取水装置
２  表層水取水装置
３  取水管
４  三方弁
５  注水管
６  戻し管
７  制御盤
８  ホース
９  上下動ガイド
２０  筐体
２０ａ  凸状部
２１  浮力体
２２  取水口
２３  網状体
２４  水中ポンプ
２４ａ  吸水口
２５  塩分計
２６  水位計
７１  弁制御部
７２  ポンプ制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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