(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開水路の洪水レベルを制限するための方法であって、前記開水路内に水溶性ポリマーである少なくとも一つの摩擦低減剤を注入する工程を含み、前記開水路内に注入される前記水溶性ポリマーの量が、１０〜１０００ｐｐｍのあいだである方法。
【請求項２】
前記開水路が１．５ｍ／秒より大きい速度をもつことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記開水路が２ｍ／秒より大きい速度をもつことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
守られるべき場所の上流に前記水溶性ポリマーである摩擦低減剤が注入されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記水溶性ポリマーが、粉末の形状であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記水溶性ポリマーが、遠心ポンプによって分散され、および、前記開水路中に直接的に注入されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記水溶性ポリマーが、アクリルアミドベースのポリマーまたはエチレンポリオキシドであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記水溶性ポリマーが、以下のモノマー：アクリル酸、ＡＴＢＳ（２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸）、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド（ＤＡＤＭＡＣ）、ジアルキルアミノエチルアクリレート（ＡＤＡＭＥ）、ジアルキルアミノエチルメタクリレート（ＭＡＤＡＭＥ）、それらの酸性塩または四級化塩、Ｎ−ビニルピロリドン、とアクリルアミドとの共重合によって得られるアクリルアミドベースのポリマーであることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記水溶性ポリマーが、アクリルアミドベースのポリマーであり、その分子量が５００万〜３０００万ｇ／モルであることを特徴とする請求項７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
洪水による自然災害の数は、この１０年間で倍増している。２０１０年において、１億７８００万人もの人がこの現象の被害者であり、この数は、第一に自然条件のため、そして第二に人口増加および都市化のため、増加している。
【０００２】
洪水の多くの実例は、大小の河川がその堤防を押し破ることによって、町で起こり、一方、他の洪水は高潮によって起こっている。
【０００３】
例として、ヴルタヴァ川によるプラハの洪水において、予報は２９００ｍ3／秒の速度である最大速度を予想していたが、実際の数字は、およそ６０００ｍ3／秒であったことを挙げることができる。例えば地下鉄は、６か月後にようやくサービスを回復した。
【０００４】
町／都市における継続的な開発は、実際に変更することが不可能である固定された川幅を造り出しており、防御のための少しの調整的対策のみが可能である。これらの対策のうちの一つは、ミシシッピ州で実行された農地への上流河川の迂回、または貯水池の建設であるがこの効果は限定的である。
【０００５】
町および都市自体の中で、建築家は、洪水に強い建物を建設し、または地下鉄の駅を壁で囲むこと、避難計画および偶発事故対策を策定している。しかしながら、洪水の可能性のある大都市区域の大きさは、取られる対策が現象および巨額の再建費用と比較してわずかでしかないようなほどのものである。
【０００６】
これは、これら都市の下には、以前は離間していた広大な地上の区域の間を結ぶ水路を生み出す下水道、トンネル、掘削および地下採掘場のネットワークがあるためである。
【０００７】
最後に、例えば１００年に一度の洪水などの、特に都市に影響を与え得る例外的な洪水に起因する災害を防ぐための優れた解決法は存在していない。
【０００８】
したがって、洪水という現象およびそれらによる結果を弱める新規の解決方法の必要性がある。
【０００９】
特許文献１は、洪水を制限することを可能にする方法について記載している。この方法は、川底内に保持された炸薬によって爆発を引き起こす工程を含む。これらの爆発によって引き起こされる波は、水の流れを加速する。方法は、水流の観点から予測不可能である位置に危険を招く可能性のある炸薬を配置する工程を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】独国特許出願公開第１９７３２１０６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
出願人は、トムズ効果を用いて、水路に摩擦低減剤（reducteur de friction）を注入するという発想に至った。方法の実行は、注入によって行われ、したがって実行は容易になり、そして爆薬の危険性が排除される。
【００１２】
トムズ効果は、１９４６年に発見されたものであり、「抵抗軽減（drag reduction）」とも称されるものであるが、これは、例えば粘土、界面活性剤などの摩擦低減剤または水溶性ポリマーなどの有機化合物を添加することによって、同一の能力で、流体の速度を増加させることを可能にするものである。
【００１３】
水溶性ポリマーの産業的応用は、現在のところ、長距離のパイプラインにおける、２〜３ｍ／秒の速度での送水、および、特には、石油化学産業、乾燥地域における農業および工業にある。例を挙げると、米国特許出願公開第２０１２／０２１４７１４号明細書は、それによって水溶性ポリマーがフラグ流体へと混合され、したがって閉鎖状態のパイプライン内での摩擦現象を軽減する水圧破砕方法を記載している。
【００１４】
より逸話的な量が、魚雷艇のスピードを増加させるために使用されており、ここで魚雷自体は、水溶性ポリマーを含む噴射水を用いて切り離（cut-out）される。
【００１５】
これら産業的使用は、７０年代に始まり、そして増加し続けている。
【００１６】
トムズ効果を氾濫している水路に適用することによって、出願人は、洪水の際の水位において顕著な結果を得るために水のより速い流れを可能にする方法を研究した。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の好ましい形態において、出願人は、水の流れを促進し、およびそれによって洪水のレベルを低減するために、水溶性ポリマーを摩擦低減剤として河川（川幅の広いまたは狭い河川）および／または支流で使用することを提案する。
【００１８】
したがって、本発明は、水路、特には、幅の広い川、狭い川、および／またはそれらの支流の洪水レベルを制限するための方法であって、そのような水路に少なくとも一つの摩擦低減剤、有利には水溶性ポリマーを注入する工程を含む方法に関する。
【００１９】
本発明は、並外れた洪水から建築物を守る手立てのない人口の多い大きな町および都市を守るために特に有利である。
【００２０】
注入される水溶性ポリマーは、固体の形状または液体の形状であり得る。好ましくは粉末の形態であり得る。
【００２１】
水溶性ポリマーの注入は、水溶性ポリマー（複数の水溶性ポリマー）（好ましくは粉末の形態であろう）を、守られるべき町／都市の上流である水路（複数の水路）中に直接的に投入することを含む。この注入は、水路の縁において、または水路の中で行われ得る。実施の好ましい形態において、水溶性ポリマーは、遠心ポンプによって分散され、そして、水路中に直接的に注入される。
【００２２】
一般的に、水溶性ポリマーは、水路沿いのサイロ中に保管されるであろう。
【００２３】
非常に大きな分子量を有する水溶性ポリマーが、最も効果的な化合物である。
【００２４】
水溶性ポリマーは、好ましくは、アクリルアミドベースのものであろう。これらのポリマーの中で、以下のモノマーから調製されるコポリマーが特に有利である：アクリル酸、ＡＴＢＳ（２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸）、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド（ＤＡＤＭＡＣ）、ジアルキルアミノエチルアクリレート（ＡＤＡＭＥ）、ジアルキルアミノエチルメタクリレート（ＭＡＤＡＭＥ）、それらの酸性塩または四級化塩、Ｎ−ビニルピロリドン。
【００２５】
水溶性ポリマーは、好ましくは、アクリルアミドベース、およびアクリル酸ベースのコポリマーであって、とりわけ５０％モル〜９０％モルのあいだのアクリルアミドを含むものが好ましいであろう。
【００２６】
これらのアクリルアミドベースのポリマーの分子量は、好ましくは、５００万〜３０００万ｇ／モルであり、および、よりさらに好ましくは、１０００万〜２５００万ｇ／モルであろう。エチレンポリオキシドもまた効果的であるが、その分子量はより小さく（最大で６００万〜１０００万）、機械的劣化への感受性およびより高いコスト価を有する。
【００２７】
水溶性ポリマーは、およそ１．５ｍ／秒の速度である水路から有効であり、そして、そりわけ、２ｍ／秒より速い速度に効果的である。速度に依存して、５０〜１００ｐｐｍの量で３０％の負荷損失低減を得ることが可能である。より多くの量を用いても、７０％の増加で上限に達する。
【００２８】
河川（川幅の広いまたは狭い河川）および／またはその支流中に注入される水溶性ポリマーの量は、１０〜１０００ｐｐｍのあいだであり、そして、洪水のレベルにしたがって当業者によって調整されるであろう。
【００２９】
明らかに、洪水問題への適用は、新規であり、そして、速度およびプロファイルを考慮した詳細な研究を必要とする。特には、距離に対する速度の測定は、速度を強力に加速させ、そして、瞬間速度が平均速度の数倍となる渦効果を生み出す障害物（例えば橋、狭窄、詰まった異物など）を考慮していない。
【００３０】
また、洪水が、非常に多くの数の峰のため、平野毎に非常に異なっているという事実、そして警告時間は行動を起こすために充分である必要があり、そして、激しい洪水は非常に速いということが考慮されなければならない。ヴァール県で起きた洪水は３８００ｍ3／秒であり、一方、セーヌ川で起きた洪水はほぼ２２００ｍ3／秒を越えることはないことが例に挙げられ得る。ある例では、副次的な現象（とりわけ風）が水の速度を減少または加速させる。
【００３１】
明らかに、それぞれのケースは特有であり、そしてモデル化および検証が必要である。
【００３２】
さらに、化学物質の川への添加は、好ましくない生体影響を有し得る。莫大な利害関係を考慮して、問題の詳細な研究が必要であろう。
【００３３】
これはなぜならば、ポリアクリルアミドそれ自身には全く毒性がないが、モノマー（アクリルアミド）である小さな残基は疑わしいかもしれない。幸いにも、アクリルアミドは容易に生分解可能であり、そして、水飽和の表面上での流れは地下水面への汚染の危険を形成すべきではない。この問題は、客観性をもって確証されねばならない。
【実施例】
【００３４】
以下の実施例は本発明およびその結果生じる有利点を説明している。
【００３５】
パリ市
パリで起こったセーヌ川の大氾濫は、１１７６年、１６５８年（８．９６ｍレベル）および１７４０年の深刻な洪水である。しかし、最も壮観な氾濫（なぜならばこれは比較的最近のものであった）は、１９１０年１月のものであり、その際、通常の平均である３．６０ｍと比較して、８．４２ｍのレベルに到達した。この洪水は２０日間続き、４５日後に通常に戻った。観察された速度は、２０００〜２２００ｍ3／秒であった。
【００３６】
セーヌ川それ自身、その主要な支流の上流は、特には以下を受容した小さな川である。
ヨンヌ川    平均９２ｍ3／秒    氾濫時９６０ｍ3／秒
マルヌ川    平均１１０ｍ3／秒    氾濫時６５０ｍ3／秒
オーブ川    平均４１ｍ3／秒    氾濫時３３０ｍ3／秒
ロワン川    平均１８ｍ3／秒    氾濫時３１５ｍ3／秒
ウール川    平均２６ｍ3／秒    氾濫時１４０ｍ3／秒
パリ市内のセーヌ川    平均４５０ｍ3／秒    氾濫時２０００ｍ3／秒
【００３７】
セーヌ川の速度は、平均では１〜２ｋｍ／時間（０．３〜０．６ｍ／秒）である。氾濫の始まりにおいて、これは４ｋｍ／時間（１．１ｍ／秒）へと増大し、氾濫のあいだ、５〜７ｋｍ／時間（１．４〜１．９ｍ／秒）で安定した。しかしながら、瞬間的な速度は、強力に速度を減少させる、狭い川幅区域においておよび渦の状況に依存して、実際には２倍になり得る。現在氾濫の遊水池は、約６０ｃｍの氾濫を吸収するように建築されているが、氾濫を防ぐことはできない。
【００３８】
特定された量（およそ５０〜１００ｐｐｍ）の抵抗軽減剤の使用は、ピークで平均的に２０〜３０％の速度の増加を可能にするであろう。明らかに、必要とされる量は莫大であるように思われる。速度２０００ｍ3／秒で、１００ｐｐｍである場合、１秒あたり０．２トン、すなわち、１時間当たり７２０トン、２４時間で１７２８０トン、および１０日間で１７２８００トンの製品が必要とされる。しかしながら、コストはおよそ５０億ユーロにのぼるであろうが、１００年に一度の洪水のコストとしては、さらに壊滅的な状況においては２０００ｍ3／秒レベルを超え得るという事実を考慮すると低いものである。
【００３９】
また、当局によって７５億ユーロと見積もられる甚大な損害を引き起こした２００２年のドナウ川およびイン川の氾濫が例として挙げられ得る。一部の住民の避難がこれに追加される。
【００４０】
１９９５年のフランスバルニエ法は、６．２０ｍでの公共交通機関の停止、３０〜４０日間の８５万人の避難、および（おそらく３０〜４０日間、暖房および電力なしでの）１５０万人の人々のその場における保全を計画している洪水災害に関する防止計画（洪水リスクの防止計画（ＰＰＲＩ））を規定する。加えて、ＲＡＴＰ（パリ交通公団（Regie Autonome des Transports Parisien）、またはパリ公共交通法人（Paris public Transport Corporation））は、地下鉄駅周辺の割ぐり石による壁の建築を計画しているが、ある程度の高さおよびネットワーク回路のショートによって、地下鉄のシステムは完全に水浸しとなり得る。
【００４１】
１９１０年、パリには６万５千の電力顧客が存在していた。今日では、および、１９１０年の電力系統と比較してより水に感受性であるより複雑な電子装置が使用されていることを考慮すると、機材の不足という状況下での設備の交換に必要な時間は、未知である。
【００４２】
別の問題は、洪水の起こっていない地域への自動車の避難であり、これは氾濫地域内での長距離にわたるおよび公共交通機関なしでの帰還をともなう。
【００４３】
パリ−プロジェクトの展開
プロジェクトのシミュレーションを伴う研究が以下のパラメータを特定することを可能にするであろう。
−製品の異なる容量での効果
−異なる速度での効果
−水流の乱れを考慮にいれた、異なる速度での効果
−注入に有利なポイント
−注入に有利な時間ウィンドウ
【００４４】
粉末の形態であるポリアクリルアミドの溶解時間がおよそ１時間であるという事実を考慮すると、注入は支流においてなされなければならないことがおそらく大きくクローズアップされるであろう。注入プログラム自体は、その期間、速度およびレベルにしたがって可変であろう。
【００４５】
穀物サイロと同様な、製品のサイロ内での保管は問題を生じないが、製品の経時変化を定期的に確かめる必要があるであろう（高品質のポリマーである場合、１０年以上使用可能であるはずである）。
【００４６】
川における拡散は、遠心ポンプによって隆起された円錐状の水中への分散によって行われ得る。１時間当たり５００ｍ3の能力のある遠心ポンプは、１時間当たり５トンの製品を直接的に川の中へと分散し得る。
【００４７】
当然のことながら、この実現可能な新規の開発は、このプロセス自体が過去の研究およびはるかに低い速度における操作によって検証されてきたという事実を考慮に入れた最適化研究を経なければならない。