(57)【要約】   【課題】    自然力のみで水を循環させて水質汚濁を抑制する。  【解決手段】本発明に係る水質浄化構造１は、最低水位である干潮水位８と最高水位である満潮水位９との間で水位変動が生じる水域である港湾の内水域の水底２に立設された中空体３と、該中空体に形成された取水口４及び排水口６と、取水口４に取り付けられた取水口用弁体５と、排水口６に取り付けられた排水口用弁体７とで概ね構成してある。取水口４は、中空体３の本体１３の底部１７に例えば円形の開口を形成して構成してあるが、ここで、本体１３は、取水口４が塞がれないように支柱１４を介して立設することで水底２から離間して配置してあり、取水口４を介して中空体３の周囲の水域と中空体３の内部空間とが連通するようになっている。排水口６は、中空体３の本体１３の周壁に例えば円形の開口を形成して構成してあり、干潮水位８近傍に複数設けてある。  【選択図】  図１
2005040715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
最低水位と最高水位との間で水位変動が生じる海、湖沼などの水域の水底に立設された円すい台状をなし又は断面が台形状をなす中空体と、前記水域と前記中空体の内部空間とが連通するように該中空体の底部に形成された取水口に所定の取水口用ヒンジ部を介して取り付けられた取水口用弁体と、前記最低水位近傍にて前記中空体の周壁又は側壁に形成された排水口に所定の排水口用ヒンジ部を介して取り付けられた排水口用弁体とを備え、前記取水口用弁体をその開き方向が前記中空体の内部空間側に限定されるように構成するとともに、前記排水口用弁体をその開き方向が前記中空体の外側に限定されるように構成したことを特徴とする水質浄化構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海、湖沼など水位変動が生じる水域、特に閉鎖性水域において用いる水質浄化構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近では、湾内等の水域において人工島建設や埋立造成といったウォータフロント開発が盛んに行われており、それに伴って水際での良好なアメニティ空間を形成していこうというニーズも強い。
【０００３】
一方、港湾の内水域や湖沼等、閉鎖性の水域においては、水域内の水が循環しにくく、どうしても水が停滞しやすい。
【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、水中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貧酸素状態となり、水生生物の死滅を招くことにもつながるため、良好な水質環境を維持するための対策が必要となっていた。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３３９３３１号公報
【０００７】
【特許文献２】特開２００３−１２８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来は、海、湖沼等の水域、特に閉鎖性水域における底層の嫌気状態を改善させるべく、底質の除去を行ったり、機械等を用いて強制的に水を循環させるようにしていたが、かかる場合には、底質の除去や水の循環のための設備が必要となるとともに電力や人力等の外部からの人工的なエネルギーが必要となるという問題が生じていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、自然力のみで水を循環させて水質汚濁を抑制することが可能な水質浄化構造を提供することを目的とする。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る水質浄化構造は請求項１に記載したように、最低水位と最高水位との間で水位変動が生じる海、湖沼などの水域の水底に立設された円すい台状をなし又は断面が台形状をなす中空体と、前記水域と前記中空体の内部空間とが連通するように該中空体の底部に形成された取水口に所定の取水口用ヒンジ部を介して取り付けられた取水口用弁体と、前記最低水位近傍にて前記中空体の周壁又は側壁に形成された排水口に所定の排水口用ヒンジ部を介して取り付けられた排水口用弁体とを備え、前記取水口用弁体をその開き方向が前記中空体の内部空間側に限定されるように構成するとともに、前記排水口用弁体をその開き方向が前記中空体の外側に限定されるように構成したものである。
【００１１】
本発明に係る水質浄化構造においては、中空体の周囲に拡がる水域の水位が上昇する際、例えば干潮から満潮に移行する際は、移行当初は取水口用弁体が閉じており、周囲の水位が中空体内の水位よりもある程度高くなってから、該取水口用弁体が開いて取水口から水が流入する。
【００１２】
すなわち、移行当初、中空体の周囲に拡がる水域の水位が中空体内の水位より高くなって取水口用弁体に圧力差が生じ、中空体の下方から上方への圧力が発生したとしても、かかる圧力が取水口用弁体の自重より小さい間は、取水口用弁体は該自重によって閉じているため、取水口から水が流入せず、周辺の水域における水位のみが上昇する。
【００１３】
そして、上述した圧力が取水口用弁体の自重を超えてはじめて、取水口用弁体が中空体の内部空間側に開き、中空体には取水口を介して外部から水が流入する。
【００１４】
このように、中空体には、その周囲の水域よりも相対的に低い水位を保ったまま、取水口から水が流入し、徐々に水位が上昇する。
【００１５】
ここで、排水口用弁体は、その開き方向が中空体の外側に限定されるように構成してあるため、自重による押付け力、すなわち、排水口用弁体の自重による中空体の周壁又は側壁への押付け力と、水位差によって発生する中空体の外方から内方への圧力による押付け力との相乗作用とも相まって、閉じた状態を維持し、排水口から中空体内へ水が流入することはない。
【００１６】
一方、中空体の周囲に拡がる水域の水位が下降する際、例えば満潮から干潮に移行する際は、移行当初は排水口用弁体が閉じており、周囲の水位が中空体内の水位よりもある程度低くなってから、該排水口用弁体が開いて排水口から水が流出する。
【００１７】
すなわち、移行当初、中空体の周囲に拡がる水域の水位が中空体内の水位より低くなって排水口用弁体に圧力差が生じ、中空体の内方から外方への圧力が発生したとしても、かかる圧力が排水口用弁体の自重より小さい間は、排水口用弁体は該自重によって閉じているため、排水口から水が流出せず、周辺の水域における水位のみが下降する。
【００１８】
そして、上述した圧力が排水口用弁体の自重を超えてはじめて、排水口用弁体が中空体の外側に開き、中空体から排水口を介して外部へ水が流出する。
【００１９】
このように、中空体からは、その周囲の水域よりも相対的に高い水位を保ったまま、排水口から水が流出し、徐々に水位が下降する。
【００２０】
ここで、取水口用弁体は、その開き方向が中空体の内部空間側に限定されるように構成してあるため、自重による押付け力、すなわち、取水口用弁体の自重による中空体の底部への押付け力と、水位差によって発生する中空体の上方から下方への圧力による押付け力との相乗作用とも相まって、閉じた状態を維持し、取水口から中空体の外部へ水が流出することはない。
【００２１】
このようにすると、水位が上昇する際は、中空体の底部に形成された取水口から中空体内に水域の底層水が取水され、水位が下降する際は、かかる中空体内に取水された水域の底層水が最低水位近傍にて中空体の周壁又は側壁に形成された排水口から中空体の周囲に拡がる水域の表層へ排水されることとなる。
【００２２】
したがって、自然に生じる水位の変動を利用するだけで、貧酸素状態になりがちな底層の水を酸素を多く含む表層に移動することが可能となり、結果として、底層水と表層の水を循環させて、底層における嫌気性の環境を改善し、水質汚濁を抑制することが可能となる。
【００２３】
中空体は、円すい台状をなし又は断面が台形状をなすように構成するとともに水底に立設することができるのであればどのように構成するかは任意であり、例えば、円すい台状をなす塔状としてもかまわないし、断面が台形状をなす中空堤体状としてもかまわない。
【００２４】
取水口は、中空体の周囲に拡がる水域と中空体の内部空間とが連通するように中空体の底部に形成されるのであればどのように構成するかは任意であるし、複数形成するようにしてもかまわない。
【００２５】
排水口は、最低水位近傍にて円すい台状をなす中空体の周壁又は断面が台形状をなす中空体の側壁に形成されるのであればどのように構成するかは任意であるし、複数形成するようにしてもかまわない。
【００２６】
取水口用弁体は、所定の取水口用ヒンジ部を介して中空体に取り付けられるとともに、その開き方向が中空体の内部空間側に限定されるように構成するのであれば、どのように構成するかは任意であり、例えば、取水口より大きい面積を有する取水口用弁体を、取水口を塞ぐように取水口用ヒンジ部を介して中空体の底面に取り付けて構成することが考えられる。
【００２７】
排水口用弁体は、所定の排水口用ヒンジ部を介して中空体に取り付けられるとともに、その開き方向が中空体の外側に限定されるように構成するのであれば、どのように構成するかは任意であり、例えば、排水口より大きい面積を有する排水口用弁体を、排水口を塞ぐように排水口用ヒンジ部を介して中空体の周面又は側面に取り付けて構成することが考えられる。
【００２８】
水域は、最低水位と最高水位との間で水位が変動する水域であればどのようなものでもかまわないが、特に、水が循環されにくい湖沼や港湾の内水域等の閉鎖性水域とすることが考えられる。なお、潮位によって水位が変動する海の場合であれば、最低水位を干潮水位とするとともに、最高水位を満潮水位とすることが考えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係る水質浄化構造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。
【００３０】
図１は、本実施形態に係る水質浄化構造１を示した図である。同図に示すように、本実施形態に係る水質浄化構造１は、最低水位である干潮水位８と最高水位である満潮水位９との間で水位変動が生じる水域である港湾の内水域の水底２に立設された中空体３と、該中空体に形成された取水口４及び排水口６と、取水口４に取り付けられた取水口用弁体５と、排水口６に取り付けられた排水口用弁体７とで概ね構成してある。
【００３１】
中空体３は、円すい台状をなす本体１３と、該本体の底部１７の下面１６に突設された支持体である複数の支柱１４とで構成してあり、支柱１４を介して本体１３を水底２に立設することができるようになっている。
【００３２】
本体１３は、水底２に立設したときにその天端が満潮水位９より高くなるように構成してあるとともに、天端には、圧抜き孔１５を形成してある。
【００３３】
取水口４は、中空体３の本体１３の底部１７に例えば円形の開口を形成して構成してあるが、ここで、本体１３は、取水口４が塞がれないように支柱１４を介して立設することで水底２から離間して配置してあり、取水口４を介して中空体３の周囲の水域と中空体３の内部空間とが連通するようになっている。
【００３４】
取水口用弁体５は、取水口４を塞ぐことができるよう、例えば該取水口よりも大きい面積を有するよう円形状板材で構成するとともに、その縁部を取水口用ヒンジ部１１を介して中空体３の内部空間側にて取水口４近傍に取り付けてある。
【００３５】
すなわち、取水口用弁体５は、中空体３の外側に回転しようとするとその縁部が取水口４の開口縁部に当接するため回転することができず、その開き方向が中空体３の内部空間側に限定されるように構成してある。
【００３６】
排水口６は、中空体３の本体１３の周壁に例えば円形の開口を形成して構成してあり、干潮水位８近傍に複数設けてある。
【００３７】
排水口用弁体７は、排水口６を塞ぐことができるよう、例えば該排水口よりも大きい面積を有するよう円形状板材で構成するとともに、その縁部を排水口用ヒンジ部１２を介して中空体３の外側にて排水口６の上方に取り付けてある。
【００３８】
すなわち、排水口用弁体７は、中空体３の内側に回転しようとするとその縁部が排水口６の開口縁部に当接するため回転することができず、その開き方向が中空体３の外側に限定されるように構成してある。
【００３９】
本実施形態に係る水質浄化構造１においては、中空体３の周囲に拡がる水域の水位が上昇する際、すなわち干潮から満潮に移行する際は、移行当初は取水口用弁体５が閉じており、周囲の水位が中空体３内の水位よりもある程度高くなってから、該取水口用弁体が開いて取水口４から水が流入する。
【００４０】
すなわち、移行当初、図２(a)に示すように、中空体３の周囲に拡がる水域の水位が中空体３内の水位より高くなって取水口用弁体５に圧力差が生じ、中空体３の下方から上方への圧力が発生したとしても、かかる圧力が取水口用弁体５の自重より小さい間は、取水口用弁体５は該自重によって閉じているため、取水口４から水が流入せず、周辺の水域における水位のみが上昇する。
【００４１】
そして、上述した圧力が取水口用弁体５の自重を超えてはじめて、同図(b)に示すように、取水口用弁体５が中空体３の内部空間側に開き、中空体３には取水口４を介して外部から水が流入する。
【００４２】
このように、中空体３には、その周囲の水域よりも相対的に低い水位を保ったまま、取水口４から水が流入し、徐々に水位が上昇する。
【００４３】
ここで、排水口用弁体７は、その開き方向が中空体３の外側に限定されるように構成してあるため、自重による押付け力、すなわち、排水口用弁体７の自重による排水口６の開口縁部への押付け力と、水位差によって発生する中空体３の外方から内方への圧力による押付け力との相乗作用とも相まって、排水口用弁体７は閉じた状態を維持し、排水口６から中空体３内へ水が流入することはない。
【００４４】
一方、中空体３の周囲に拡がる水域の水位が下降する際、すなわち満潮から干潮に移行する際は、移行当初は排水口用弁体７が閉じており、周囲の水位が中空体３内の水位よりもある程度低くなってから、該排水口用弁体が開いて排水口６から水が流出する。
【００４５】
すなわち、移行当初、図３(a)に示すように、中空体３の周囲に拡がる水域の水位が中空体３内の水位より低くなって排水口用弁体７に圧力差が生じ、中空体３の内方から外方への圧力が発生したとしても、かかる圧力が排水口用弁体７の自重より小さい間は、排水口用弁体７は該自重によって閉じているため、排水口６から水が流出せず、周辺の水域における水位のみが下降する。
【００４６】
そして、上述した圧力が排水口用弁体７の自重を超えてはじめて、同図(b)に示すように、排水口用弁体７が中空体３の外側に開き、中空体３から排水口６を介して外部へ水が流出する。
【００４７】
このように、中空体３からは、その周囲の水域よりも相対的に高い水位を保ったまま、排水口６から水が流出し、徐々に水位が下降する。
【００４８】
ここで、取水口用弁体５は、その開き方向が中空体３の内部空間側に限定されるように構成してあるため、自重による押付け力、すなわち、取水口用弁体５の自重による取水口４の開口縁部への押付け力と、水位差によって発生する中空体３の上方から下方への圧力による押付け力との相乗作用とも相まって、取水口用弁体５は閉じた状態を維持し、取水口４から中空体３の外部へ水が流出することはない。
【００４９】
このようにすると、水位が上昇する際は、取水口４から中空体３内に水域の底層水が取水され、水位が下降する際は、かかる中空体３内に取水された水域の底層水が排水口６から中空体３の周囲に拡がる水域の表層へ排水されることとなる。
【００５０】
換言すれば、取水口用弁体５及び取水口用ヒンジ部１１は、中空体３の外部からの流入のみを許容する取水口用逆止弁として作用するとともに、排水口用弁体７及び排水口用ヒンジ部１２は、中空体３の外部への流出のみを許容する排水口用逆止弁として作用することとなる。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態に係る水質浄化構造１によれば、自然に生じる水位変動を利用するだけで、貧酸素状態になりがちな底層水を表層へ移動することが可能となり、底層水と表層の水を循環させることが可能となる。
【００５２】
すなわち、底層水を表層に移動させた結果、酸素を多く含む表層水が底層に順次送り込まれることとなり、かくして、底層付近が嫌気状態となるのを未然に防止するとともに、該底層付近を好気性状態に維持することが可能となる。そのため、底層付近における内部負荷、すなわち底泥からの栄養塩類の溶出を減少させて水質汚濁の進行を止めることができ、人工的なエネルギーを何ら消費することなく自然に浄化することが可能となる。
【００５３】
本実施形態では、中空体３を、円すい台状をなす本体１３と、該本体の底部１７の下面１６に突設された支持体である複数の支柱１４とで構成し、支柱１４を介して本体１３を水底２に立設するようにしたが、支柱１４に代えて、例えば、開口を有する中空円筒状の支持壁で中空体を支持するようにしてもかまわない。
【００５４】
また、本実施形態では、中空体３の本体１３を円すい台状に構成するようにしたが、中空体の形状はこれに限るものではなく、例えば、断面が台形状をなす中空堤体状となるように構成してもかまわない。
【００５５】
また、本実施形態では、潮の干満により水位変動が生じる水域である港湾の内水域に水質浄化構造１を適用した場合について説明したが、本発明に係る水質浄化構造を適用する水域は港湾等の海に限るものではなく、水位変動が生じる水域であればどのような場所でもかまわない。例えば、降雨によって水位が変動する湖沼に適用することが考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本実施形態に係る水質浄化構造を示した断面図。
【図２】本実施形態に係る水質浄化構造の作用を示した断面図。
【図３】本実施形態に係る水質浄化構造の作用を示した断面図。
【符号の説明】
【００５７】
１                            水質浄化構造
２                            水底
３                            中空体
４                            取水口
５                            取水口用弁体
６                            排水口
７                            排水口用弁体
８                            干潮水位（最低水位）
９                            満潮水位（最高水位）
１１                          取水口用ヒンジ部
１２                          排水口用ヒンジ部
１７                          底部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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