(57)【要約】【課題】  簡単な構成により経済性に優れ、しかも広域な干潟から数十メートルの水深の海底部分に至るまで広く適用できて効果的に底泥層の改質を行なう海域底泥層の改質装置及びその方法を提供する。【解決手段】    本装置は、海域の底泥層内部と水域とを直接に連通させて潮汐または潮流の駆動力のみで底泥層の間隙水と水域の海水とを通流交換させる通流交換手段を含む。通流交換手段を介して間隙水へ酸素を供給し、周辺の還元的環境の底泥層を、好気的環境に改質させる。特に、連通パイプなどを海底に自立して固定することにより、簡単な構成と低コストにより実用性の高い装置を構成する。【選択図】図１
2007021274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海域の底泥層内部と水域とを直接に連通させて潮汐または潮流の駆動力のみで底泥層の間隙水と水域の海水とを通流交換させる通流交換手段を含み、
通流交換手段を介して底泥層の間隙水へ酸素を供給し、周辺の還元的環境の底泥層を、好気的環境に改質させることを特徴とする海域底泥層の改質装置。
【請求項２】
通流交換手段は、水域側に配置され潮流または水位差を介して間隙水と水域の海水との通流交換を行なわせる海水導入機構を有することを特徴とする請求項１記載の海域底泥層の改質装置。
【請求項３】
通流交換手段は、水域側に配置される海水導入開口を有し、水域と底泥層に渡って敷設される連通管を含む請求項１又は２記載の海域底泥層の改質装置。
【請求項４】
連通管の底泥層に埋設する部分には底泥層の間隙水と海水との交換を行なうための多数の小孔が形成されていることを特徴とする請求項３記載の海域底泥層の改質装置。
【請求項５】
底泥層内に埋められて配置される連通管の部分は、底泥層に面する開口部分がない閉鎖管として設置されていることを特徴とする請求項３又は４記載の海域底泥層の改質装置。
【請求項６】
海水導入機構は、水域に配置されて潮流による横方向の海水の流れを取り込むための横向き取込口を有することを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の海域底泥層の改質装置。
【請求項７】
連通管は水域に水平部を配置させ垂直部を底泥層に穿刺させて連通連結させたＴ字状管からなる請求項３ないし６のいずれかに記載の海域底泥層の改質装置。
【請求項８】
連通管の海水導入開口が、少なくとも満潮時に水没し、干潮時に干出する高さに設定されていることを特徴とする請求項３ないし７のいずれかに記載の海域底泥層の改質装置。
【請求項９】
連通管は下に凸の部分を底泥層に埋設し、海水導入開口部分を水域側に配置させた略Ｕ字管からなる請求項３〜６、８のいずれかに記載の海域底泥層の改質装置。
【請求項１０】
横方向に流入する海水を常に底泥層側に供給するように流す制御弁機構が設けられたことを特徴とする請求項７記載の海域底泥層の改質装置。
【請求項１１】
底泥層に直状に穿刺される部分は、外管と外管内部に連通しつつ縦方向に摺動可能でかつ外管に対して伸縮可能な内管とを有する二重管を含む請求項３ないし１０のいずれかに記載の海域底泥層の改質装置。
【請求項１２】
二重管の外管は水域側に一部を突出した状態で底泥層に穿刺されており、
外管の水域側に突出した部分には底泥層側に設けた小孔より大きな大径小孔が複数個設けられていることを特徴とする請求項１１記載の海域底泥層の改質装置。
【請求項１３】
海域の底泥層内部と水域とに渡って、水域の海水を自由に導入させ底泥層側の多数の小孔を介して海水と底泥層の間隙水とを通流交換させる、請求項３ないし１３のいずれかに記載の連通管の多数を処理域に分布設置し、
潮位変化又は潮流により導入される海水により、小孔を介して底泥層の間隙水へ酸素を供給し、周辺の還元的環境の底泥層を、好気的環境に改質させることを特徴とする海域底泥層の改質方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海域底泥層の改質装置並びにその方法に係り、特に、二枚貝類等の底生生物の生息環境の向上、さらには沿岸海浜地域、湾、干潟などの海域全体の底泥層の改質を行なう海域底泥層の改質装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、有機物が多量に堆積している海域では、海・水中の栄養塩類増加により生じた底泥層の有機物がバクテリアにより分解される際に水中溶存酸素が消費され、底泥層への酸素の供給量を消費量が上回る、いわゆる貧酸素状態となっている。また、細粒泥が堆積した底泥層では透水性が低く、十分な酸素供給がないため、一般に堆積物の間隙水の酸素濃度は堆積物表面で高く下方に向かって減少して無酸素状態となるところ、底泥層の表層まで酸素が不足する還元的な環境となっており、底泥層中にゴカイなどの棲管類を含む底生生物が生息できない環境となっている。さらに、このような底泥層を有する干潟や海域では底泥が多量の有機物を含むから、バクテリアによる有機物の分解時に生物に有害な硫化水素が発生し、還元性がより強くなるうえに、泥の色が黒色を呈して海浜の景観を損ない、底生生物の擾乱も期待できない点から無酸素・還元状態が持続する。
【０００３】
これに対し、従来の底泥層への酸素供給は、底泥層の粒度組成を変化させて透水性を高めることで、間隙水の交換速度を大きくする改善方法や底泥層直上水への曝気あるいは底泥層へ直接曝気することで好気的な環境を創出する方法が行われてきた。しかしながら、上記の方法は堆積する有機物供給を消滅させることが困難であり、費用も多大なものとなって実用性に欠ける難点があった。さらに、例えば特許文献１において、水域への栄養塩類供給を除去する底泥層処理方法が提案されている。
【特許文献１】特開平８-２８１２９２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１の方法は、例えば、水面に浮べたフロートを介してポンプピットを海水表層に吊り下げ支持し、水域の底に横たえて配設したパイプにより底泥層の直上あるいは内部にポンプピットのポンプで表層水を送入するものである。しかしながら、この方法では、水上に浮遊させるフロートに吊り下げてポンプその他の機器を組み込んだポンプピットを支持するから、常時、最低でも水深２ｍ以上程度の海域でないと適用できず、例えば有明海等の大型で潮位が大きく変動する湾などでは現実の使用は困難である。また、電源ユニットが必要でありこのため、岸から離れた場所での設置は不向きであって、広域の干潟等では実用できない。さらに、処理範囲がパイプの周辺に限定されて効率のよい底泥の処理が望めない一方、パイプ長さを長くして処理範囲を広く確保しようとすると負荷が大きくなりポンプを大型化せざるをえない。また、ポンプピットは、送水ポンプ６、曝気槽７、冷却装置８、薬剤注入ポンプ１４、薬剤注入タンク１５等を必要とし、構造が複雑で装置コストが高価であって、これらの多くの装置を広域に設置するために莫大な設備コストを必要とする問題があった。さらに、運転コストがかかり、またメンテナンスが煩雑であった。
【０００５】
本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その１つの目的は極めて簡単な構成により経済性に優れ、しかも広域な干潟から数十メートルの水深の海底部分に至るまで広く適用できて効果的に底泥層の改質を行なうことのできる海域底泥層の改質装置及びその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明は、海域の底泥層１２内部と水域１４とを直接に連通させて潮汐または潮流の駆動力のみで底泥層の間隙水ＭＷと水域の海水ＳＷとを通流交換させる通流交換手段Ａを含み、通流交換手段Ａを介して底泥層の間隙水ＭＷへ酸素を供給し、周辺の還元的環境の底泥層１２を、好気的環境に改質させることを特徴とする海域底泥層の改質装置１０から構成される。水域と底泥層とを直接連通させる手段としては、連通パイプ、硬質素材のホース、ダクト等がある。これらのものは、耐食、防錆機能の高い素材、あるいは処理を行なったものであるとよい。
【０００７】
その際、通流交換手段Ａは、水域１４側に配置され潮流または水位差を介して間隙水ＭＷと水域の海水ＳＷとの通流交換を行なわせる海水導入機構１６を有するとよい。例えば海水が自然に流入する取込口を設置させる。その際、ポンプ等の強制海水流入装置を用いて導入させてもよい。
【０００８】
また、通流交換手段Ａは、水域１４側に配置される海水導入開口２４を有し、水域１４と底泥層１２に渡って敷設される連通管１８を含むとよい。
【０００９】
また、連通管１８１の底泥層１２に埋設する部分２５には底泥層の間隙水ＭＷと海水ＳＷとの交換を行なうための多数の小孔２２が形成されているとよい。
【００１０】
また、底泥層１２内に埋められて配置される連通管１８の部分は、底泥層に面する開口部分がない閉鎖管として設置されていてもよく、海底への穿刺立て込み作業を円滑にし、さらに底泥層からの泥の侵入により内部が詰まらないようにする。
【００１１】
また、海水導入機構１６は、水域１４に配置されて潮流による横方向の海水の流れを取り込むための横向き取込口を有するとよい。
【００１２】
また、連通管１８は水域１４に水平部１８２を配置させ垂直部１８１を底泥層１２に穿刺させて連通連結させたＴ字状管からなるようにしてもよく、特に横方向からの流れによる海水の導入構造として優れる。
【００１３】
また、連通管１８の海水導入開口２４が、少なくとも満潮時に水没し、干潮時に干出する高さに設定されているとよい。
【００１４】
また、連通管１８は下に凸の部分を底泥層１２に埋設し、海水導入開口２４部分を水域１４側に配置させた略Ｕ字管からなるようにしてもよい。
【００１５】
また、横方向に流入する海水を常に底泥層１２側に供給するように流す制御弁機構２８を設けるとよい。
【００１６】
また、底泥層１２に直状に穿刺される部分は、外管３４と外管内部に連通しつつ縦方向に摺動可能でかつ外管に対して伸縮可能な内管３６とを有する二重管を含む構成としてもよい。
【００１７】
また、二重管の外管３４は水域１４側に一部を突出した状態で底泥層に穿刺されており、外管の水域側に突出した部分２３には底泥層側に設けた小孔２２より大きな大径小孔３８が複数個設けられているようにするとよい。
【００１８】
さらに、本発明は、海域の底泥層内部と水域とに渡って、水域の海水を自由に導入させ底泥層側の多数の小孔を介して海水と底泥層の間隙水とを通流交換させる、請求項３ないし１３のいずれかに記載の連通管の多数を処理域に分布設置し、潮位変化又は潮流により導入される海水により、小孔を介して底泥層の間隙水へ酸素を供給し、周辺の還元的環境の底泥層を、好気的環境に改質させることを特徴とする海域底泥層の改質方法から構成される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の海域底泥層の改質装置は、海域の底泥層内部と水域とを直接に連通させて潮汐または潮流の駆動力のみで底泥層の間隙水と水域の海水とを通流交換させる通流交換手段を含み、通流交換手段を介して底泥層の間隙水へ酸素を供給し、周辺の還元的環境の底泥層を、好気的環境に改質させる構成であるから、基本的に底泥層側に海水を供給するための駆動装置が不要であり、例えばパイプ等の水域と底泥層側とを常時連通させる固定連通設備を配置させて潮流あるいは潮位変動等の自然の変化により、海水と底泥の間隙水とを通流交換させることができる。したがって、簡単な構成でしかも低コストに装置を設置でき、実用性を有する海域底泥層の改質装置を提供し得る。また、小規模の固定連通設備を複数設置することにより改質を実現し得るから、広域な干潟から数十メートルの水深の海底部分に至るまで広く適用できて効果的に底泥層の改質を行なうことが可能である。
【００２０】
また、通流交換手段は、水域側に配置され潮流または水位差を介して間隙水と水域の海水との通流交換を行なわせる海水導入機構を有する構成であるから、例えば、連通管の海水取入口等を海水の流入しやすいように設定し、効果的に海水を導入して下部の底泥層側に送給させるようにし得る。
【００２１】
また、通流交換手段は、水域側に配置される海水導入開口を有し、水域と底泥層に渡って敷設される連通管を含む構成であるから、固定連通設備としての通流交換手段を極めて簡単な構成で、しかも低コストで実現するとともに、任意の海域場所においても設置でき、実用性の高い装置とし得る。
【００２２】
また、連通管の底泥層に埋設する部分には底泥層の間隙水と海水との交換を行なうための多数の小孔が形成された構成とすることにより、底泥の砂等が管の内部に侵入しないようにしつつ自由に海水と間隙水との通流ができるようにし、それらの交換を確実に行なわせるようにし得る。
【００２３】
また、底泥層内に埋められて配置される連通管の部分は、底泥層に面する開口部分がない閉鎖管として設置された構成とすることにより、連通管を海底に自立固定させる作業時に内部空間に底泥が入らないようにし、内部に海水あるいは間隙水の通流用空間を確保しうるとともに、海底に打ち込みやすいようにし得る。
【００２４】
また、海水導入機構は、水域に配置されて潮流による横方向の海水の流れを取り込むための横向き取込口を有する構成とすることにより、潮流により横方向に流れる海水を効果的に取り入れて縦方向へ導入し得る。
【００２５】
また、連通管は水域に水平部を配置させ垂直部を底泥層に穿刺させて連通連結させたＴ字状管からなる構成とすることにより、潮流による横方向からの海水を効果的に導入し、垂直部へ流入させて海水の流れを円滑にし得る。
【００２６】
また、連通管の海水導入開口が、少なくとも満潮時に水没し、干潮時に干出する高さに設定されている構成とすることにより、潮の干満による水位差あるいは水頭差を利用して簡単な連通管構成により、効果的に海水を下方の底泥層側へ送り込み、海水―間隙水の交換作用を行なわせることができる。
【００２７】
また、連通管は下に凸の部分を底泥層に埋設し、海水導入開口部分を水域側に配置させた略Ｕ字管からなる構成とすることにより、固定連通設備として潮流による海水の底泥層側への送給を円滑に行なえるとともに、潮位変動による海水の底泥層側への供給構造としても適用し得る。
【００２８】
また、横方向に流入する海水を常に底泥層側に供給するように流す制御弁機構が設けられた構成とすることにより、潮流の方向が変動する場合にも確実に底泥層側に海水を送り、間隙水を酸素を多く含む水にさせることができる。
【００２９】
また、底泥層に直状に穿刺される部分は、外管と外管内部に連通しつつ縦方向に摺動可能でかつ外管に対して伸縮可能な内管とを有する二重管を含む構成とすることにより、二重管内の水圧と底泥内の圧力との差による海水の管外への供給を実現でき、また、海水導入開口の高さ位置を自在に設定できるから、干満差の激しい干潟部分等において、任意の冠水時の水深の場所において用いることができる。
【００３０】
また、二重管の外管は水域側に一部を突出した状態で底泥層に穿刺されており、外管の水域側に突出した部分には底泥層側に設けた小孔より大きな大径小孔が複数個設けられている構成とすることにより、上げ潮あるいは下げ潮時の潮の動きに対応して大気に曝された酸素を多く含む海水を頻繁に流出入させて、これらを間隙水との交換用海水とし得るから、酸素を多く含む泥層への改質を効果的かつ確実に行なわせることができる。
【００３１】
また、本発明の海域底泥層の改質方法によれば、海域の底泥層内部と水域とに渡って、水域の海水を自由に導入させ底泥層側の多数の小孔を介して海水と底泥層の間隙水とを通流交換させる、請求項３ないし１３のいずれかに記載の連通管の多数を処理域に分布設置し、潮位変化又は潮流により導入される海水により、小孔を介して底泥層の間隙水へ酸素を供給し、周辺の還元的環境の底泥層を、好気的環境に改質させる構成であるから、連通パイプ等の水域と底泥層側との固定連通設備を配置させて潮流あるいは潮位変動等の自然の変化により、海水と底泥の間隙水とを通流交換させることができる。したがって、簡単な構成でしかも低コストに装置を設置でき、実用性を有する海域底泥層の改質装置を提供し得る。また、小規模の固定連通設備を複数設置することにより改質を実現し得るから、広域な干潟から数十メートルの水深の海底部分に至るまで広く適用できて効果的に底泥層の改質を行なうことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、添付図面を参照しつつ本発明を実施するための最良の形態について説明する。本発明は、外部動力を全く用いることなく海域の潮流または潮位変動を介した海水の移動による駆動力のみで水域の海水と底泥層の間隙水とを通流交換させることにより、底泥層の間隙水へ酸素を供給して処理対象域の周辺の還元的環境の底泥層を、好気的環境に改質させる装置ならびに方法を提供しようとするものである。
【００３３】
図１、図２は、本発明の海域底泥層の改質装置の第１の実施形態を示している。本実施形態の海域底泥層の改質装置（以下「改質装置」という。）１０は、主に潮流すなわち横方向への海水の全体的な流れのエネルギーを利用して直接に底泥層側に海水を送り間隙水と通流交換させる例を示している。図において、本実施形態の改質装置１０は、例えば終日干出時間のないような沿岸海域の水深数十センチメートルから数メートル程度の浅場海域に設置される例であり、図中、１２は底泥層、１４は海水域である。底泥層１２はその表面側に形成された酸素濃度の比較的高い酸化層底泥部１２１と、該酸化層底泥部１２１の下層側に存在し、また該酸化層底泥部１２１から下方に向かって酸素濃度を減少させて無酸素化した状態で存在する還元層底泥部１２２と、を含む。
【００３４】
本実施形態において、改質装置１０は、海域の底泥層１２内部と水域１４とを直接に連通させて底泥層の間隙水MWと水域の海水SWとを通流交換させる通流交換手段Aを含む。特に、該通流交換手段Aは、潮汐または潮流の駆動力のみで底泥層の間隙水と水域の海水とを通流交換させる点が特徴的である。この通流交換手段Aを介して、間隙水MWへ酸素を供給し、周辺の還元的環境の底泥層を、好気的環境に改質させる。本実施形態において、通流交換手段Aは、水域１４側に配置されて主に潮流を介して間隙水と、水域の海水と、の通流交換を行なわせる海水導入機構１６を有している。
【００３５】
図１において、改質装置１０の通流交換手段Aは、水域１４と底泥層１２に渡って敷設される連通管１８を含む。連通管１８は、海域の底泥層１２内部と水域１４とを直接に連通させて潮汐または潮流の駆動力のみで底泥層１２の間隙水MWと水域１４の海水SWとを通流交換させる通流交換手段であり、常時、底泥層１２内部と水域１４とを連通パイプで直接に連通状態に保持させ、潮流変化や潮流による海水の動きを利用して海水と底泥層内部の間隙水とを交換させる。すなわち、連通管１８は、水域と底泥層側とにまたがって配置され海水を潮流や潮位変動により自然に導入させて底泥層の間隙水と交換させる固定連通設備である。本実施形態において、連通管１８は、潮流により流れる海水の動きを利用して海水と間隙水とを通流交換させる例えば塩化ビニルやFRP繊維強化プラスチック等の硬質合成樹脂製の円筒管からなり、底泥層１２内に略垂直方向に打ち込まれて穿刺される垂直部１８１と、水域１４に略水平方向に配置される水平部１８２と、を含むT字状管から構成されている。該T字状管（連通管）の水平部１８２は、その中間位置で垂直部１８１と連通接続されて一体的に連結されている。なお、水平部と垂直部との連結部分は例えば角筒を用いて連結接続してT字状連結を容易に行なえるようにするとよい。水平部１８２は水域に面して開口する部分を有しており、ここから常時海水が導入され得るようになっている。この開口が後述する海水導入開口とされる。一方、垂直部１８１、すなわち、底泥層１２側に配置される連通管の部分は、底泥層１２に面する開口部分がない閉鎖管として設置されている。すなわち、図において、垂直部１８１の下端は閉鎖底部材２０により閉鎖されている。垂直部の縦管内部と管外の底泥部との連通は後述する小孔を介してのみ確保される。閉鎖底部材２０は、連通管内での海水あるいは間隙水の通流を確保して内部に底泥の堆積物が侵入しないようにする閉鎖手段であり、本実施形態においては下部側が円錐状に形成された尖り部２１を有する筒を縦管下端に嵌着固定して閉鎖している。これによって、底泥への穿刺作業をしやすくできる。連通管は底泥層内に打ち込まれて穿刺され一部を底泥層内に埋め込んだ状態で自立固定される。
【００３６】
連通管１８の素材については海水の導入案内機能を有するように常時一定の管路を形成しておればよく、例えば、竹製、耐食金属、素焼き品、紙質の耐食加工材などを用いてもよい。該連通管１８の垂直部１８１部分で、底泥層内に穿刺させた部分の長さは、表層部分で生物生息が盛んになると期待される深さ範囲が通常５０ｃｍ程度である点から、１ｍ以内であるとよい。また、水域側に突設した部分の長さは、干出する場合は水圧を利用して底泥層の間隙水側に海水を供給する点からは長い方が効果があるが、施工上、施工後の管理等を考慮すると、底泥層表面から１ｍ以内、さらにはトビエイ等の食害防護の点から５０ｃｍ程度以上とするのがより好ましい。さらに、連通管１８の水平部１８２部分の長さは、例えば１〜２ｍ程度とするのがよい。なお、波による水圧差を利用する場合、波の峰と谷の距離（波長の半分）に設定するとより効果的である。さらに、詳しくは、本実施形態において、該連通管は、例えば管径×長さが１〜１０ｃｍφ×５０ｃｍ以上が好ましい。製造上の点を考慮すると、管径４ｃｍ〜８ｃｍ程度がよい。
【００３７】
連通管１８の底泥層に敷設される部分の垂直部１８１には、底泥層１２の間隙水MWと海水SWとの交換を行なうための多数の小孔２２が形成されている。すなわち、連通管の内部の中空部分は該小孔２２を介してのみ管外の底泥層部分と連通している。したがって、この多数の小孔２２を介して海水と間隙水とが通流交換する。小孔２２は、管内に底泥層の表層側の堆積物が流入しがたい程度の径とする必要があり、例えば、１ｃｍ〜２ｍｍ程度とするとよい。孔の直径と密度は、堆積物の粘性と粒径を考慮して海水と間隙水との交換効率を最適にさせるように選択することができる。なお、垂直部縦管の水域側に突出した部分２３は小孔は設けられていない周面が閉鎖した円筒管部分である。
【００３８】
連通管１８の水平部横管１８２の両端には、海水導入開口２４が設けられ、本実施形態において、この海水導入開口２４が海水導入機構１６の一部を構成している。海水導入開口２４は、潮流により横方向に移動する海水を自然に取り入れて垂直部縦管１８１に送る海水の導入手段であり、本実施形態では、水域１４に配置されて潮流による横方向の海水の流れを取り込んで底泥層１２側に流入させる横方向に開放した横向き取込口で構成されている。特に、本実施形態で所要の横方向長さを有する水平部横管の両側先端に形成されて、該水平部横管のストローク長さLにより引き込まれやすい構造となっているもののさらにその先端部分に管を漏斗状にしだいに拡大させた漏斗部２６を形成させて、漏斗部２６を先端部に有する横向き取込口となっている。これによって、潮流で移動する海水を効率よく取り込んで海水―間隙水の交換作用を促進させるようにし得る。
【００３９】
さらに、本実施形態において、水平部横管１８２には制御弁機構２８が設けられている。制御弁機構２８は、横方向に流入する海水を常に底泥層側となる縦方向に供給するように流す制御弁手段であり、本実施形態では、図２に示すように、水平部の横管内に設置された２個の逆止弁３０から構成されている。なお、図１では横管と縦管との連結部分はアダプタ管として角筒管を中間に配置しているものとする（図１上、破線部分）。逆止弁３０は一方向からの流れは通過させるが逆方向からの流れを遮断する弁手段であり、本実施形態において、図１の横管と縦管との接続部Nよりも左側に配置された逆止弁３０ａは図示しないストッパに止められて支点３２回りに２７０度位置から時計方向には回動しないように規制される一方、反時計方向回りは自由に回転するように設定されている。したがって、逆止弁３０ａは、図１上、右から左側への流れはこれを遮断するが、逆の流れはフリーに通すようになっている。また、接続部Nよりも右側に配置された逆止弁３０ｂは図示しないストッパに止められて支点３２回りに２７０度位置から反時計方向には回動しないように規制される一方、時計方向回りは自由に回転するように設定されている。したがって、逆止弁３０ｂは、図１上、左から右側への流れはこれを遮断するが、逆の流れはフリーに通すようになっている。これによって、左右いずれからの横方向の流れも確実に取り込んで接続部Ｎから垂直部縦管の下方側に流入させ、間隙水との交換を促進させることができる。
【００４０】
次に、本実施形態の改質装置１０の作用について説明すると、処理海域に適宜の間隔をあけて本実施形態の改質装置１０を多数設置させる。このとき、底生生物の生息域として適当な底泥層の表層から５０ｃｍの部分及び、還元層底泥部１２２部分にも垂直部縦管の小孔２２が位置するように縦方向に突き刺して固定させる。潮流（海域には、潮の干満による潮流、波による流れ、海流等のさまざまな流れが存在する。特に、有明海や八代海などの大型の干潟等では大きな干満差による強い水流がある。狭い凹地や、地形等の影響で水流が弱い場合もあるが、一般に海底上には流れが存在する。）により、横方向から海水ＳＷが漏斗部２６を介して水平部横管内に導入され、制御弁機構２８を介して垂直部縦管内に流入し、さらに小孔２２を介して管外の底泥部分の間隙水ＭＷと通流交換される。本実施形態では、連通管１８がＴ字管とされ、その水平部横管の長さ部分で横方向の流れを誘引する作用を生じさせて海水を引き込みやすくなっており、これによって、横方向からの流れによる海水を円滑に取り込んで、垂直部、小孔を介して海水と間隙水との交換を良好に行なわせるようにしている。垂直部縦管１８１の小孔２２から排出される海水ＳＷは、管周囲の間隙水ＭＷと通流交換されて存在し、これらの交換された部分には酸素を含む新鮮な海水が充填され、周辺の還元的環境の底泥層を、好気的環境に改質させる。
【００４１】
次に、図３、４に基づいて本発明の海域底泥層の改質装置の第２の実施形態について説明するが、第１実施形態と同一部材あるいは同一部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。この第２実施形態では、第１実施形態と異なり、例えば１日の中で干潟あるいは泥部分が海上から露出するところの干出状態が生じるような海域あるいは地域に設置される装置の例を示す。
【００４２】
本実施形態の改質装置１０―２は、底泥層と水域とを直接に連通させるように海域の底泥層と水域とにまたがらせて通流交換手段を設置し、潮位差を利用して干出時に大気に接触して酸素が含まれている新鮮な海水を間隙水に供給して、装置周辺の還元的環境の底泥層を、好気的環境に変化させる装置であり、上下方向に変動する潮位差を利用して水圧により海水ＳＷと間隙水ＭＷとの交換を行なわせる点、海水導入開口２４が上向きに開放している点、連通管１８が縦方向に直状に延びる直状管１８３から構成されている点以外は、第１実施形態と同様の構成である。この実施形態では、第１実施形態における水平部横管１８２に該当する部分がなく、閉鎖底部材２０により底を閉鎖させた縦直管のみで連通管１８は構成されている。本実施形態の直状管１８３は、底泥層１２に穿刺されて埋もれた部分の管壁を貫通する孔としての第１実施形態と同様の多数の小孔２２が形成されており、該小孔２２を介して管の内外が連通する。この第２実施形態では、直状管１８３からなる連通管１８の海水導入開口２４が、少なくとも満潮時に水没し、干潮時に干出する高さに設定されている。すなわち、連通管１８は水域１４から底泥層１２に穿刺させて上端側の海水導入開口２４を満潮潮位よりやや低い位置付近に配置させている。
【００４３】
この第２実施形態では、図４に示すように、潮位がＷＬ１からＷＬ２に上がると（例えば上げ潮時あるいは満潮時）上向きに開放した海水導入開口２４から海水が直状管１８３内に流入し、管内は海水で満たされる。このときに管内に流入する海水は、大気に接触して多くの酸素を含む新鮮な海水が主であり、これらが海底側に送り込まれる。潮位が変化し再びＷＬ１程度に水位が下がると、直状管の水域側に突出した小孔が形成されていない部分（泥の表面より上位部分）に海水ＳＲが溜まり（図４（ｂ）参照）、管内に貯留した海水ＳＷと潮位ＷＬ１との水位あるいは水頭差Ｄにより、小孔２２から底泥の還元層部分を含む底泥層内に送給されて間隙水との交換が生じる。これによって、装置周辺の還元的環境の底泥層を、好気的環境に変化させることができる。特に、干潮時のＷＬ３の例えば干潮時のように底泥層が大気に露出して干出した場合には、特に上記のような豊富な酸素量を含む新鮮な海水の導入・海水との交換作用が得られる。
【００４４】
この第２実施形態の改質装置では、干満の差の極めて大きな海域や干潟などでも適用でき、底泥の改質作用を行なえる。また、装置構造が極めて簡単であり、低コスト、メンテナンスも容易である。
【００４５】
次に図５に基づいて、本発明の第３実施形態の改質装置について説明するが第２実施形態と同一の部材あるいは部分については、同一符号を付してその詳細な説明は省略する。この第３実施形態の改質装置１０−３は、外管３４と内管３６とからなる二重管からなり、外管は閉鎖管とされて外管内と連通する内管に海水導入開口２４が設けられている点、内管３６が外管に対して長手方向にスライド移動可能となって内管の高さを任意に設定できる点、水域に突出した管の部分２３に複数の孔３８が形成されて潮汐による潮位変動の際に大気に接触する新鮮な海水が筒内に流出入し、常に酸素量豊富な海水が底泥層の間隙水と交換される点等が第２実施形態と異なる。外管３４は、底泥層に下端側を配置して垂直縦方向に穿刺され一部を底泥層内に配置させて自立固定されている。外管３４は、平坦な上端壁４０と、下端壁４２とで閉鎖された直状円筒管からなり、上端壁の中央の孔を貫通して上下を開口させた内管３６が外管３４に対して上下スライド自在に設けられて外管下端と内管上端との全長を伸縮調整可能とし、設定長さで固定しうるようになっている。内管３６は外管３４と水密状態で上端壁４０の中央部を貫通して縦方向に摺動可能に設けられている。また、内管の下端開口と外管３４の内部空間とが連通して海水は自由に両者間を移動しうる。水域に突出した外管の部分２３には複数の孔３８が形成されるとともに、底泥層内に打ち込まれて埋もれた部分２５には孔３８よりも小さな小孔２２が周壁に多数貫通形成されている。すなわち、二重管の外管３４は水域１４側に一部を突出した状態で底泥層１２に穿刺されており、水域１４側に突出した部分２３には底泥層側に設けた小孔２２より大きな大径小孔３８が複数個設けられている。
【００４６】
内管３６の上端は予め、例えば満潮線ＷＬ４の付近（ＷＬ４より高位置）まで突出配置させておく。潮位が干潮線Ｌ５まで下がったときには、内管３６内の水圧が底泥層１２内の水圧よりも相当程度高くなり、海水が外管３４から地中の底泥層内に排出される。水域に突出した外管の部分２３には底泥層側の小孔２２よりも径の大きな複数の大径小孔３８が形成されているので、潮流の出入りが生じ、上げ潮時には管外部の水域側の圧力が高くなり海水が外管内部に流入する一方、下げ潮時には、外管の内側の方が水域側よりも水圧が高くなり、管内の水は排出され、常に海水が管内（二重管の外管内側と内管外側の中間部分）に入って上下に流動することとなり、酸素に富む海水と貧酸素の底泥層中の間隙水とが交換されて好気的な底泥層環境の創出及び維持が可能となる。
【００４７】
この第３実施形態の改質装置１０−３は、干潟が干出しないあるいは、干出時間が短い、さらには干出しないような水深の場所では、内管を延長させてその水圧による海水の通流交換作用を効果的に得られる。この第３実施形態の改質装置１０−３は、第１実施形態のＴ字管構造、さらには後述の第４実施形態のＵ字管構造についても、水域と底泥層にわたって直状に立設される部分には上記同様の二重管構成としてもよい。
【００４８】
次に、図６に基づいて本発明の海域底泥層の改質装置の第４の実施形態について説明するが、第１実施形態と同一部材あるいは同一部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。この第４実施形態では、潮流及び潮位変化のいずれの場合にもそれによるエネルギーを利用して新鮮な海水を底泥層内に供給することができる。
【００４９】
この第４の実施形態の改質装置１０−４は、連通管１８が下に凸の部分を底泥層１２に埋設し、海水導入開口２４部分を水域１４側に配置させた略Ｕ字管から構成されている点が特徴的である。本実施形態において、連通管１８は、離隔対向して縦に配置され下部を底泥層１２内に埋め込まれて上部を水域１４側に突出させた２本の縦管４４Ａ、４４Ｂと両縦管の下端どうしを連通接続して水平方向に配置される横管４６と、によりＵ字管を構成して設けられている。両縦管４４Ａ，４４Ｂの底泥層内に配置された部分の管壁には貫通孔としての多数の小孔２２が形成されて、この部分でのみ管の内外が連通する。実施形態において、縦管の水域側に突出させた部分は孔は設けられていない。それぞれの縦管の上端は角部分を曲線的に形成してＬ字状に曲げられた曲折部４８が設けられており、横方向に向けて開放された海水導入開口２４を有している。さらに、該海水導入開口２４の開放端部分はラッパ状あるいは漏斗状にしだいに拡大した漏斗部２６を有しており、この部分が海水の取込口とされる。
【００５０】
この第４実施形態の改質装置１０−４では、横方向からの流れすなわち潮流による海水の移動を捕えて縦管４４側に流入させ、底泥層内での多数の小孔２２を介して海水ＳＷと管外の間隙水ＭＷとの交換を促す。また、この装置では、潮位変動による海水流入機構としても適用が可能であり、例えば、水域側に突出した部分の縦管長さを長く設定させることにより、下げ潮あるいは干出時に管内に貯留された海水を圧力差により底泥層内に送出させ、それらの部分における間隙水と通流交換させることができる。なお、この改質装置１０−４では、横管の長さは例えば２〜３ｍ程度に設定することにより、上方の水流を効果的に取り込むことができる。また、波の半波長程度の長さに設定することにより、水面の波の水圧差を利用して海水を底泥層側の管外に導入させることができる。
【００５１】
上記した第１ないし第４の実施形態の改質装置（１０〜１０−４）は、処理対象の海水域あるいは沿岸地域に複数ないしは多数個を所要の面積密度で設置することによりその部分の底泥層の改質を具体的に行なえる。したがって、６メートルに及ぶ日本最大の干満差と、１００を超える河川の流入によって形成された有明海のようなわが国最大の干潟などで有用貝類や野鳥生息域の早期の復活が望める。例えば、タイラギ等の貝類の漁場回復のための底質改善としては水深約２０ｍ程度の範囲に適用してもよいが、底生生物による底泥層の堆積物の擾乱が期待できるところのさらに深い海底部分も含めて広範囲について本発明装置は適用しうる。その際の各装置の海域での設置密度は、塩化ビニル管などを食い切るトビエイの体長（横幅）が７０ｃｍ〜１２０ｃｍであることから、５０ｃｍ程度で相互に離隔した位置に設置させて等間隔で分布させるのがよい。また、アサリ貝等に適した底質の安定性から、３〜４本／ｍ２とするのがよい。このように、海域の底泥層内部と水域とに渡って、水域の海水を自由に導入させ底泥層側の多数の小孔を介して海水と底泥層の間隙水とを通流交換させる上記の実施形態のいずれかの連通管の多数を処理域に分布設置し、潮位変化又は潮流により導入される海水により、小孔を介して底泥層の間隙水へ酸素を供給し、周辺の還元的環境の底泥層を、好気的環境に改質させることができる。また、第１〜第４実施形態の改質装置は、それぞれ、潮流あるいは潮位変動のいずれについても各設置場所における干満差、潮の流れ、潮の回流等を考慮して適宜のものを選択使用できる。連通管の上端は少なくとも満潮時に水没し、干出する時間帯もあるような場所でもよいし、常時水没している場所でも適用しうる。
【００５２】
以上説明した、本発明の海域底泥層の改質装置及びその方法は、上記した実施形態の構成にのみ限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の本質を逸脱しない範囲における変更、改良も本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の海域底泥層の改質装置及びその方法は、沿岸海浜地域、湾、干潟、その他の底生生物による底泥層の堆積物の擾乱が期待できる海域全体について、適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る海域底泥層の改質装置の一部切欠縦断面説明図である。
【図２】図１の破線の角筒部分の拡大断面説明図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る海域底泥層の改質装置の一部切欠縦断面説明図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）部分は、図３の海域底泥層の改質装置の水位変動による作用説明図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る海域底泥層の改質装置の一部切欠縦断面説明図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る海域底泥層の改質装置の縦断面説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０、１０−２、１０−３，１０−４  海域底泥層の改質装置（第１〜第４実施形態）
１２  底泥層
１４  海水域
１６  海水導入機構
１８  連通管
１８１  垂直部
１８２  水平部
２２  小孔
２３  水域側突出部分
２４  海水導入開口
２８  制御弁機構
３４  外管
３６  内管
ＭＷ  間隙水
ＳＷ  海水
Ａ  通流交換手段
【図１】
2007021274.tif 000003
【図２】
2007021274.tif 000004
【図３】
2007021274.tif 000005
【図４】
2007021274.tif 000006
【図５】
2007021274.tif 000007
【図６】
2007021274.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成18年5月25日(2006.5.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１３】
海域の底泥層内部と水域とに渡って、水域の海水を自由に導入させ底泥層側の多数の小孔を介して海水と底泥層の間隙水とを通流交換させる、請求項３ないし１２のいずれかに記載の連通管の多数を処理域に分布設置し、
潮位変化又は潮流により導入される海水により、小孔を介して底泥層の間隙水へ酸素を供給し、周辺の還元的環境の底泥層を、好気的環境に改質させることを特徴とする海域底泥層の改質方法。