(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水底に敷設した砂質層を略囲むように少なくとも一部がＣａＯを含有する製鋼スラグからなり、前記砂質層に対して平均高さで３０ｃｍ以上５ｍ以下、平均幅で５０ｃｍ以上１０ｍ以下に盛り上がったマウンドを配したことを特徴とする人工水底。
【請求項２】
前記マウンドに囲まれた内部の砂質層の平均厚さが５ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の人工水底。
【請求項３】
砂質層の少なくとも一部が高炉水砕スラグからなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の人工水底。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広くは水底の整備技術に属し、特にヘドロが堆積した海域及び汽水域に好適な人工水底に関する。
【０００２】
【従来の技術】
沿岸海域や汽水域でヘドロが堆積した水底を生物の生息に適する環境とするための技術としては、従来から底泥に覆砂したり、底泥を浚渫したりする方法などが知られている。
【０００３】
ここで用いられる覆砂材としては、海砂や山砂など化学反応をともなわずに底泥を覆う効果のみを有する材料が用いられている。また、築磯効果を期待して天然石で底泥を覆う場合もある。
【０００４】
しかし、化学反応による底質・水質の浄化作用を有しない海砂や山砂などの天然砂を覆砂材として用いる場合は、例えば、底泥からの栄養塩類の溶出を防止する効果が必要な場合には敷設する砂の厚みを厚くする必要があり、さらに広範囲に覆砂を行わないとその効果が得られないという問題がある。
【０００５】
上記のような問題に対し、特開平３−４９８８号公報には粒状の製鋼スラグを覆砂材として用いる技術が開示されている。具体的には、粒状の製鋼スラグとして粒径が１ｍｍ程度の転炉スラグを用いることにより、その覆砂効果と転炉スラグ中のＣａＯやＦｅ2Ｏ3成分によるＨ2ＳやＰＯ43-の化学的除去効果により底質・水質の浄化が図られることが報告されている。
【０００６】
また、天然石のマウンドによる礫間接触酸化や濾過作用により水質浄化を行う技術、さらに天然石や天然砂を組み合わせて覆砂効果をも持たせた技術も用いられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、底質・水質の浄化が必要な水域は汚染された浮泥の流入が多いために、例えば、特開平３−４９８８号公報に記載されている粒径が１ｍｍ程度の転炉スラグを用いると、覆砂初期には底質・水質浄化の効果を有するが、次第に覆砂表面に浮泥が沈降堆積し、１年も経過しない内に覆砂表面が浮泥で覆われ底質・水質浄化の効果が消失してしまう。また、粒径が１ｍｍ程度の転炉スラグは固結するため、生物相の回復が遅く生物による底泥の分解効果も天然石ほど期待できない。
【０００８】
このような問題に対しては、粒径の大きい製鋼スラグを直接底泥の上に敷設する方法も考えられるが、この場合、製鋼スラグが底泥の中に沈み込むため、敷設した製鋼スラグを有効に底質・水質浄化材として作用させるためには、製鋼スラグを底泥の厚さ以上に敷設しなければならず、製鋼スラグの敷設量が非常に多くなってしまう。また、粒径の大きい製鋼スラグを直接底泥の上に敷設するだけでは砂質域に生息する生物の生息環境には適さない。
【０００９】
天然石のマウンドによる礫間接触酸化や濾過作用により水質浄化を行う技術は、マウンドを海面上まで構築する必要があり、さらにマウンドの幅も厚くしなければならず、施工コストが嵩むといった問題がある。また、天然石のマウンドとそのマウンドの内側に天然砂を覆砂として組み合わせて用いた場合は、マウンドが無い場合に比べて覆砂エリアを小さくすることは可能であるが、天然石のマウンドは、礫間接触酸化と礫間濾過効果が充分に機能するのに必要な大型のマウンドを必要とするため、施工コストの削減効果は小さい。
【００１０】
さらに、天然の砂による覆砂をマウンドと組み合わせた場合は、天然砂は化学反応による底質・水質浄化作用を有しないため、夏期の海水停滞期や生物の活動が活発な時期には、ヘドロが堆積していない状態でも間隙水中で硫酸還元菌の作用により数ｐｐｍのＨ2Ｓが生成してしまうという問題がある。
【００１１】
また、天然石や山砂は山を切り崩して採取する必要があり、近年の環境問題から、その確保が難しくなりつつある。
【００１２】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、小型のマウンドであっても底質・水質浄化の効果を有し、砂質域から岩礁域までの生物が生息可能で、さらにＨ2Ｓの発生を抑制し得る人工水底を安価に提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は次の発明により解決される。第１の発明は、水底に敷設した砂質層を略囲むように少なくとも一部がＣａＯを含有する製鋼スラグからなり、前記砂質層に対して平均高さで３０ｃｍ以上５ｍ以下、平均幅で５０ｃｍ以上１０ｍ以下に盛り上がったマウンドを配したことを特徴とする人工水底である。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明において、前記マウンドに囲まれた内部の砂質層の平均厚さが５ｃｍ以上であることを特徴とする人工水底である。
【００１５】
第３の発明は、第１の発明または第２の発明において、砂質層の少なくとも一部が高炉水砕スラグからなることを特徴とする人工水底である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について説明する。
【００１７】
本発明に係る人工水底は、水底に敷設した砂質層を略囲むように少なくとも一部が製鋼スラグからなるマウンドを配したものである。ここで、水底とは海域や汽水域などの水底である。
【００１８】
マウンドの少なくとも一部が製鋼スラグからなることにより、マウンド中の製鋼スラグがヘドロに汚染された水中のＰ、Ｓを吸着し、マウンド内に敷設した砂質層へ周辺の水中からＨ2Ｓが混入することを防止する。天然石を用いた場合のように、礫間接触酸化によってＨ2Ｓの混入を防止することも可能であるが、製鋼スラグ自身にＳの吸着効果があるため、礫間接触酸化が起こらない水底近傍のみにマウンドを配した場合でも十分に水質浄化効果を発揮し、マウンドの小型化が可能となる。
【００１９】
少なくとも一部が製鋼スラグからなるマウンドとしては、マウンドの平均高さが３０ｃｍ以上であり、その平均幅が５０ｃｍ以上であることが好ましい。マウンドの平均高さが３０ｃｍ未満、あるいは平均幅が５０ｃｍ未満では、マウンドが水質浄化機能を発揮しても、マウンドの上部を通過する水が容易に覆砂部に到達してしまうため、マウンド内側の覆砂部分は、マウンドが無い場合と同様の水と接触することとなり、マウンドの水質浄化効果が、覆砂部で十分に発揮し得ないからである。また、海域や汽水域では夏期の停滞期において、海底面から３０ｃｍ程度にはネフェロイド層が形成され、生物の棲息に非常に不適な環境となる。このネフェロイド層の海水を覆砂部に進入させないためにも、マウンドの高さは３０ｃｍ以上とすることが好ましい。マウンドの高さ及び幅の上限については特に限定されないが、工業性あるいは敷設性などを考慮して決定することが好ましく、マウンドの平均高さとしては５ｍ以下、マウンドの幅の平均厚さとしては１０ｍ以下が好ましい。なお、ここで、マウンドの高さ及び幅を平均の高さ及び幅で規定しているが、これは敷設方法によりマウンドの高さ及び幅に多少のバラツキが起こる場合があるためである。
【００２０】
ここで、マウンド全体に占める製鋼スラグの割合としては、製鋼スラグを５０％以上、好ましくは８０％以上とすることが望ましい。なお、マウンドの少なくとも一部を占める製鋼スラグとしては、転炉、電気炉、混銑車などで発生したスラグのみならず、脱珪スラグ、脱硫スラグ、脱燐スラグなどの溶銑予備処理スラグなどを用いることもでき、さらに製鋼スラグには地金が含まれていても良い。
【００２１】
なお、前記製鋼スラグは粒度調整（破砕あるいは篩分）していないものでも用いることはできるが、粒径１０ｍｍ以上のものを８５ｍａｓｓ％以上含んでいるものを用いることが好ましい。ここで、製鋼スラグの粒度調整方法としては、溶融スラグを冷却固化後、重機等またはクラッシングプラントなどにより破砕し、例えば１０ｍｍ以上のふるい目のふるいを用いて選別する方法、水洗又は風力分級による方法などを用いることができる。製鋼スラグが粒径１０ｍｍ以上のものを８５ｍａｓｓ％以上含むことにより、製鋼スラグ間の固結が防止され、マウンド内の間隙が大きく空き、浮泥がその間隙に沈降することによりマウンドの表面がヘドロで覆われることがなくなり、その結果水質の浄化効果が長期間維持される。また、マウンド内の間隙は、付着性の珪藻やごかい、えびなどの岩礁域の生物の好適な住処となり、生物相が早期に付着回復し、付着生物による水質浄化も行われ、この点からも水質の浄化効果が長期間維持される。さらに、製鋼スラグの粒径を２０ｍｍ以上とすることによりマウンド内の間隙がより大きくなり、水質の浄化効果の持続性がさらに向上し、かつハゼ、アナゴ、ウナギなどの魚類の住処としても有効となる。
【００２２】
なお、製鋼スラグにはＣａＯが含有されているため、長期にわたり水と接すると、ＣａＯ＋Ｈ2Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）2の反応により製鋼スラグが崩壊し、小さな粒が生成し、この生成した小さな粒が製鋼スラグの間隙に入り込んで水質の浄化効果を低減させるという懸念もあるが、製鋼スラグが粒径１０ｍｍ以上を８５ｍａｓｓ％以上含むことにより、粒径が１ｍｍ程度の製鋼スラグを用いた場合と比較して長期的な水質の浄化効果を有する。なお、製鋼スラグの崩壊を防ぐ方法として、大気、蒸気、オートクレーブ、炭酸ガスなどでエージング処理した製鋼スラグを用いることも有効である。
【００２３】
ここで、前記少なくとも一部が製鋼スラグからなるマウンドの製鋼スラグ以外の部分は、天然石、コンクリート材、コンクリート廃材、陶板、鉄骨、鉄筋などを用いることができる。
【００２４】
少なくとも一部が製鋼スラグからなるマウンドに囲まれた内部に砂質層を配することにより、砂質層は底泥を覆い底泥からの栄養塩類の溶出を防止し、マウンドによる水質浄化効果とともに生物の生息環境が維持される。
【００２５】
なお、ここでは砂質層を敷設した後にその砂質層の上に前記マウンドが乗るような構成としても良く、或いはマウンドを構築した後にそのマウンドに囲まれた内部に砂質層を敷設するような構成としても良いが、マウンドが沈み込みやすい水底状態の場合には、砂質層の上にマウンドが乗るような構成とすることが好ましい。砂質層の上にマウンドが乗るような構成とすることにより、マウンドの水底への沈み込みが軽減され、マウンドに用いる材料の施工量を少なくできる効果がある。
【００２６】
つまり、この場合の好ましい実施形態は、水底に敷設した砂質層を略囲むように少なくとも一部が製鋼スラグからなるマウンドを前記砂質層の上に配したことを特徴とする人工水底である。
【００２７】
ここで、砂質層の厚さは砂質層が覆う底泥の状況により適宜変更されるが、砂質層の平均厚さは５ｃｍ以上とすることが好ましい。砂質層の平均厚さを５ｃｍ以上とすることにより、底泥の覆砂効果がより有効に発揮されるためである。
【００２８】
また、前記砂質層の少なくとも一部は高炉水砕スラグからなることが好ましい。高炉水砕スラグを砂質層に含有させることにより、高炉水砕スラグ自身のＳ吸着効果とＨ2Ｓ発生抑制効果により生物の生息環境としてより好適な状態となり、さらに砂質層の厚みを薄くすることが可能となるからである。
【００２９】
高炉水砕スラグは、敷設直後は高炉水砕スラグ間隙のｐＨを８．５程度に維持し硫酸還元菌の活性を抑制し、高炉水砕スラグ間隙での水中の硫酸塩イオンのＨ2Ｓ化を抑制する。さらに、水砕スラグの間隙は天然の砂同様に貝やゴカイ等の好適なすみかとなる。
【００３０】
少なくとも一部が製鋼スラグからなるマウンドと砂質層の水底への敷設は、例えばガット船等を用いた方法で行うことができる。
【００３１】
なお、海底の岩などにより海底構造が局所的に凸部となっているような場所では、砂質層の厚さが局所的にゼロとなることもあり得るが本発明の効果が損なわれることはない。また、岩礁や防波堤の近傍で本発明に係る人工水底を構築する場合、マウンドの一部を岩礁や防波堤などに代替させても本発明の効果が損なわれることはないが、マウンドの一部が欠落している場合は、マウンドの外の汚れた水がマウンドによる水質浄化作用を受けずにマウンド内に浸入するため、マウンド内の水質が悪化し、水底生物の生息場としての効果は低減する。
【００３２】
ここで、製鋼スラグによりマウンドを構築する場合、例えば金網籠に製鋼スラグを充填したものを設置する方法により行うことができる。この場合、製鋼スラグの粒度は金網籠から製鋼スラグのほとんどが流出しない程度とすることが好ましい。なお、金網籠を用いてマウンドを構築する場合の金網籠の大きさは、マウンドを形成する際の施工性を考慮し、一辺の長さが１〜２ｍ程度の直方体形状とすることが好ましい。この場合も、砂質層をあらかじめ水底に敷設し、敷設された部分に金網籠を設置する事によって、金網籠の水底への沈み込みが軽減されるため、金網籠の小型化や用いる製鋼スラグの施工量を少なくする効果がある。
【００３３】
図１〜図４に本発明に係る人工水底の敷設例を示す。
図１は、水底５の上にマウンド１を円周状に構築し、その内側に砂質層２を敷設した人工水底の平面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ断面構造を示す図である。図３及び図４は、製鋼スラグ３を充填した金網籠４を円周状に設置してマウンドを構築した場合の人工水底の断面構造を示したもので、図３は製鋼スラグ３を充填した金網籠４を水底５の上に設置した後その内側に砂質層２を敷設した場合であり、図４は水底５の上に砂質層２を敷設した後製鋼スラグ３を充填した金網籠４を円周状に設置したものである。
【００３４】
このように構築されたマウンドと砂質層からなる人工水底は、砂質域から岩礁域に生息する様々な生物の生息場となり、また、マウンドが小型でも良いことから、工事費用の縮減にも繋がる。
【００３５】
【実施例】
（実施例１）
浮泥の流入が多い海底の底泥上に、マウンド高さを海底面より１ｍ、マウンド幅１ｍで、直径３０ｍの円周上に製鋼スラグを断面形状が傾斜面４０度のほぼ２等辺三角形となるように積み上げてマウンドを構築し、その中に天然砂を厚さ１５ｃｍで敷き詰めた。マウンドの構築は、ガット船からグラブにて製鋼スラグを海底におろした後、潜水士による手作業で製鋼スラグを積み上げた。その後、マウンド内部に天然砂を投入し、これも潜水士により、手ならしを行った。施工１年後にその中の生物を調査したところ、多数の貝類、ゴカイ類、ハゼ類の生息が観察され、良好な生物の生息場が提供されていることが確認された。
【００３６】
（実施例２）
浮泥の流入が多い海底の底泥上に、マウンド高さを海底面より５０ｃｍ、マウンド幅７０ｃｍで四角形状の金網籠に入れた製鋼スラグを並べてマウンドを構築し、その中に水砕スラグを厚み１０ｃｍで敷き詰めた。施工１年後にその中の生物を調査したところ、多数の貝類、ゴカイ類、ハゼ類の生息が観察され、良好な生物の生息場が提供されていることが確認された。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、小型のマウンドであっても底質・水質浄化の効果を有し、砂質域から岩礁域までの生物が生息可能で、さらにＨ2Ｓの発生を抑制し得る人工水底が安価に提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る人工水底の敷設例を示す平面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面構造を示す図である。
【図３】製鋼スラグを充填した金網籠を円周状に設置してマウンドを構築した場合の人工水底の断面構造を示す図である。
【図４】製鋼スラグを充填した金網籠を円周状に設置してマウンドを構築した場合の人工水底の断面構造の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１  マウンド
２  砂質層
３  製鋼スラグ
４  金網籠
５  水底
【図１】
0004656466.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004656466.tif 000004
【図４】
0004656466.tif 000005