(57)【要約】【課題】栄養塩を含んだ水が流れ込むことによる貯水域の富栄養化を防ぐ。【解決手段】貯水域１に流入する栄養塩５を含んだ流入水３に、流入水３と水温が異なる貯水域１の水をポンプアップして混合することにより、流入水３の貯水域１における層の高さを調節し、流入水３の貯水域１における層の高さを貯水域１の放流口６の高さに略一致させる。例えば、流入水３の水温がＴｉｎであり、流入水３の貯水域１への流入量がＱｉｎであり、放流口６付近における水温がＴｏであり、貯水域１の表層部付近の水温がＴｓである場合、その供給量Ｑｓが（Ｔｏ−Ｔｉｎ）／（Ｔｓ−Ｔo）×Ｑｉｎとなるように、貯水域１の表層部付近の水を流入水３に混合する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯水域の富栄養化防止方法であって、貯水域に流入する栄養塩を含んだ流入水に、当該流入水とは水温が異なる前記貯水域の他の領域の水を混合することにより、前記流入水の前記貯水域における層の高さを調節することを特徴とする貯水域の富栄養化防止方法。
【請求項２】
請求項１に記載の貯水域の富栄養化防止方法であって、貯水域に流入する栄養塩を含んだ流入水に、当該流入水とは水温が異なる前記貯水域の他の領域の水をポンプアップして混合することにより、前記流入水の前記貯水域における層の高さを調節することを特徴とする貯水域の富栄養化防止方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の貯水域の富栄養化防止方法であって、前記貯水域に流入する前記流入水に、当該流入水とは水温が異なる前記貯水域の他の領域の水を混合することにより、前記流入水の前記貯水域における層の高さを当該貯水域の放流口の高さに略一致させることを特徴とする貯水域の富栄養化防止方法。
【請求項４】
請求項３に記載の貯水域の富栄養化防止方法であって、前記流入水の水温がＴｉｎであり、前記流入水の前記貯水域への流入量がＱｉｎであり、前記放流口付近における水温がＴｏであり、前記貯水域の表層部付近の水温がＴｓである場合、その供給量Ｑｓが（Ｔｏ−Ｔｉｎ）／（Ｔｓ−Ｔo）×Ｑｉｎとなるように、前記貯水域の表層部付近の水を前記流入水に混合することを特徴とする貯水域の富栄養化防止方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の富栄養化防止方法であって、前記流入水の水温がＴｉｎであり、前記流入水の前記貯水域への流入量がＱｉｎであり、前記放流口付近における水温がＴｏであり、前記貯水域の水底付近の水温がＴｂである場合、その供給量Ｑｂが（Ｔｉｎ−Ｔｏ）／（Ｔｏ−Ｔｂ）×Ｑｉｎとなるように、前記貯水域の水底付近の水を前記流入水に混合することを特徴とする貯水域の富栄養化防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、貯水域の富栄養化防止方法に関し、特に栄養塩を含んだ水が貯水域に流入することに起因する貯水域の富栄養化を防ぐ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
貯水池、湖沼、池等の貯水域における富栄養化防止策として、例えば、特許文献１には、水面上において装置全体を支持する浮体と、浮体より調整可能な索条により懸垂された噴流発生装置と、噴流発生装置の下部に取付けた調整可能な吸水管と、運転状態を調整させるための水温センサとから構成される水中水流発生装置を設けて、植物プランクトンの増殖活動を抑制することが記載されている。
【０００３】
また例えば、特許文献２には、水温上昇手段によってダム湖内の所定標高より上側の湖水の水温を上昇させるとともに、水温低下手段によってダム湖に流入する河川水の水温を低下させることで、流入河川水より水温が高く有光層よりも深い循環混合層を形成させて流入河川水の深層への流入を促し、浮遊藻類の増殖を抑制することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−２４６２９２号公報
【特許文献２】特開平０７−２５１１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ダム貯水池等の貯水域には、河川等から大量の栄養塩を含んだ水が流れ込み、貯水域を富栄養化させる要因となる。このため、貯水域に流入する栄養塩を含んだ流入水は、貯水域の放流口に積極的に導いて下流側に流下させることが好ましい。
【０００６】
本発明はこのような背景に鑑みてなされたもので、栄養塩を含んだ水が流れ込むことに起因する貯水域の富栄養化を防ぐことが可能な、貯水域の富栄養化防止方法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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る貯水域の富栄養化防止方法では、貯水域に流入する栄養塩を含んだ流入水に、当該流入水とは水温が異なる前記貯水域の他の領域の水を混合することにより、前記流入水の前記貯水域における層の高さを調節するようにする。より具体的には、前記貯水域に流入する前記流入水に、当該流入水とは水温が異なる前記貯水域の他の領域の水を混合することにより、前記流入水の前記貯水域における層の高さを当該貯水域の放流口の高さに略一致させるようにする。
【０００８】
このように、貯水域に流入する栄養塩を含んだ流入水に、当該流入水とは水温が異なる当該貯水域の他の領域の水を混合して流入水の貯水域における層の高さを調節するようにすることで、当該貯水域に設けられる放流口等から当該貯水域に流入する栄養塩を含んだ流入水を効率よく貯水域の下流側に流下させることができる。このため、栄養塩を含んだ水が貯水域に流入することによる当該貯水域の富栄養化を防ぐことができる。
【０００９】
尚、上記混合は、例えば、当該流入水とは水温が異なる前記貯水域の他の領域の水をポンプアップし、ポンプアップした水を貯水域に流入する栄養塩を含んだ流入水に混合することにより行う。
【００１０】
本発明の他の一つは、上記貯水域の富栄養化防止方法であって、前記流入水の水温がＴｉｎであり、前記流入水の前記貯水域への流入量がＱｉｎであり、前記放流口付近における水温がＴｏであり、前記貯水域の表層部付近の水温がＴｓである場合、その供給量Ｑｓが（Ｔｏ−Ｔｉｎ）／（Ｔｓ−Ｔo）×Ｑｉｎとなるように、前記貯水域の表層部付近の水を前記流入水に混合することとする。
【００１１】
本発明によれば、他の領域の水として貯水域の表層部付近の水を流入水に混合しようとする場合、流入水の貯水域における層の高さが放流口の高さに略一致するように、貯水域の表層部付近の水を流入水に適切に混合することができる。このため、栄養塩を含んだ流入水を効率よく貯水域の下流側に流下させることができる。
【００１２】
本発明の他の一つは、上記貯水域の富栄養化防止方法であって、前記流入水の水温がＴｉｎであり、前記流入水の前記貯水域への流入量がＱｉｎであり、前記放流口付近における水温がＴｏであり、前記貯水域の水底付近の水温がＴｂである場合、その供給量Ｑｂが（Ｔｉｎ−Ｔｏ）／（Ｔｏ−Ｔｂ）×Ｑｉｎとなるように、前記貯水域の水底付近の水を前記流入水に混合することとする。
【００１３】
本発明によれば、他の領域の水として貯水域の水底付近の水を流入水に混合しようとする場合、流入水の貯水域における層の高さが放流口の高さに略一致するように、貯水域の水底付近の水を流入水に適切に混合することができる。このため、栄養塩を含んだ流入水を効率よく貯水域の下流側に流下させることができる。
【００１４】
その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、栄養塩を含んだ水が貯水域に流入することに起因する貯水域の富栄養化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】貯水域１の温度分布の一例を説明する断面図である。
【図２】貯水域１の水温が高い領域の水を流入水３に混合する様子を説明する図である。
【図３】貯水域１の表層水２３を流入水３に混合する様子を説明する図である。
【図４】貯水域１の温度分布の一例を説明する断面図である。
【図５】貯水域１の水温が低い領域の水を流入水３に混合する様子を説明する図である。
【図６】貯水域１の水底水２４を流入水３に混合する様子を説明する図である。
【図７】情報処理装置２０が行う処理の概要を説明する図である。
【図８】情報処理装置２０が行う処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態として説明する富栄養化防止方法を説明する図であり、富栄養化防止方法が適用される貯水域１の断面図である。貯水域１は、例えば、ダム貯水池、湖、沼、池、河川、港湾である。
【００１８】
同図に示すように、貯水域１の水底から所定の高さ位置には、貯水域１に貯留されている水を下流側に放流するための放流口６が設けられている。貯水域１が例えばダム貯水池である場合、放流口６は、貯水域１に貯留されている水を下流の河川に放流する放流管の取水口である。
【００１９】
貯水域１には、河川、用水路、下水道などにつながる流路４が接続しており、貯水域１にはこの流路４を通じて、栄養塩５（植物プランクトンやアオコ等の生物を増殖させる要因となる、ケイ酸塩、リン酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩等）を含んだ水（農業用水、工業用水、下水道水等。以下、流入水３と称する。）が流入する。
【００２０】
本実施形態の富栄養化防止方法では、栄養塩５を含んだ流入水３に、これとは異なる水温の、貯水域１の他の領域の水をポンプアップ（機械式、手動のいずれでもよい。）して混合することにより、貯水域１における流入水３の層の高さを調節し、層の高さを貯水域１の放流口６の高さに略一致させる。これにより栄養塩５を含んだ流入水３を効率よく積極的に下流側に導くことができ、栄養塩５を含んだ流入水３が貯水域１に流入することによる貯水域１の富栄養化を防ぐことができる。
【００２１】
ここで貯水域１に流入してくる流入水３の水温や貯水域１の水温分布は季節や時間帯等によって変動するので、貯水域１のどの領域の水を混合するのかを、流入水３の水温や貯水域１の水温分布などの条件、もしくは作業効率や制御効率を考慮して、適切に選択する必要がある。また他の領域の水をどの程度流入水３に混合するのかを、流入水３の水温や貯水域１の水温分布などの条件に応じて適切に制御する必要がある。
【００２２】
例えば、図１に示すように、流入水３の水温が貯水域１の岸２近傍の水温よりも低い場合、貯水域１に流入する流入水３は貯水域１の水底付近に沈んで層（以下、流入水層７と称する。）を形成する。そこでこのような場合には、例えば、図２に示すように、貯水域１の流入水３よりも水温が高い他の領域の水８（例えば、貯水域１の表層部付近の水（以下、表層水２３と称する。）。）を汲み上げて流入水３に混合するようにする。
【００２３】
そして流入水３に混合する、貯水域１の他の領域の水の水量（単位断面積を単位時間当たりに通過する水の量）をより厳密に制御するには、例えば、次のようにする。即ち図３に示すように、流入水の水温がＴｉｎであり、流入水３の貯水域１への流入量がＱｉｎであり、放流口６付近における水温がＴｏであり、貯水域１の表層水２３の水温がＴｓである場合、その供給量Ｑｓが（Ｔｏ−Ｔｉｎ）／（Ｔｓ−Ｔo）×Ｑｉｎとなるように、貯水域１の表層水２３を流入水３に混合するようにする。
【００２４】
一方、例えば、図４に示すように、岸２近傍における流入水３の水温が貯水域１の水温よりも高い場合、貯水域１に流入する流入水３は貯水域１の表層付近に流入水層７を形成する。そこでこのような場合には、例えば、図５に示すように、貯水域１の流入水３よりも水温が低い他の領域の水９（例えば、貯水域１の水底付近の水（以下、水底水２４と称する。）。）を汲み上げて流入水３に混合するようにする。
【００２５】
そして流入水３に混合する、貯水域１の他の領域の水の水量をより厳密に制御するには、例えば、次のようにする。即ち図６に示すように、流入水３の水温がＴｉｎであり、流入水３の貯水域１への流入量がＱｉｎであり、放流口６付近における水温がＴｏであり、貯水域１の水底水２４の水温がＴｂである場合、その供給量Ｑｂが（Ｔｉｎ−Ｔｏ）／（Ｔｏ−Ｔｂ）×Ｑｉｎとなるように、貯水域１の水底水２４を流入水３に混合するようにする。
【００２６】
尚、以上に説明した手順は、作業員等が手動で行ってもよいし、情報処理装置を用いて自動的に行うようにしてもよい。後者の場合、例えば、図７に示すように、貯水域１の要所に電子水温計（温度センサ）３０を設置し、情報処理装置２０が、電子水温計３０で取得した温度に基づき、ポンプアップを行う揚水機構１０を制御するようにする。
【００２７】
図８は、上記情報処理装置２０によって行われる処理を説明するフローチャートである。
【００２８】
同図に示すように、情報処理装置２０は、Ｔｉｎ（流入水３の水温）、Ｔｏ（放流口６付近における水温）、Ｔｓ（表層水２３の水温）、Ｔｂ（水底水２４の水温）、及びＱｉｎ（流入水３の貯水域１への流入量）の計測値を取得する（Ｓ１）。
【００２９】
続いて情報処理装置２０は、取得したＴｉｎとＴｏを比較する（Ｓ２）。比較の結果、ＴｉｎがＴｏより高い場合（Ｔｏ＋ΔＴ≦Ｔｉｎ（ΔＴは所定の定数））には、情報処理装置２０は、揚水機構１０を制御して、Ｑｂ＝（Ｔｉｎ−Ｔｏ）／（Ｔｏ−Ｔｂ）×Ｑｉｎの量の水底水２４を流入水３に混合する（Ｓ３）。尚、ΔＴは所定の定数であり、貯水域１の運用に応じて設定される。
【００３０】
またＳ２の比較の結果、ＴｉｎがＴｏより低い場合（Ｔｉｎ≦Ｔｏ−ΔＴ（ΔＴは所定の定数））には、情報処理装置２０は、揚水機構１０を制御して、Ｑｓ＝（Ｔｏ−Ｔｉｎ）／（Ｔｓ−Ｔo）×Ｑｉｎの量の表層水２３を流入水３に混合する（Ｓ４）。
【００３１】
一方、Ｓ２の比較の結果、ＴｉｎとＴｏがほぼ同じ温度である場合（Ｔｏ−ΔＴ＜Ｔｉｎ＜Ｔｏ＋ΔＴ）には、情報処理装置２０は流入水３への水の供給はとくに行わない（Ｓ５）。
【００３２】
以上のように、本実施形態の富栄養化防止方法によれば、貯水域１に流入する栄養塩５を含んだ流入水３に、流入水３と水温が異なる貯水域１の水を混合し、流入水３の貯水域１における層の高さを調節することで、貯水域１に設けられる放流口６等から、貯水域１に流入する栄養塩５を含んだ流入水３を、効率よく貯水域１の下流側に流下させることができる。このため、栄養塩５を含む水が流入することによる貯水域１の富栄養化を防ぐことができる。
【００３３】
また、貯水域１の表層部付近、又は貯水域１の水底付近の水を流入水３に適切に混合することができ、流入水３の貯水域１における層の高さを放流口６の高さに略一致させることができる。このため、栄養塩５を含んだ流入水３を効率よく貯水域１の下流側に流下させることができる。
【００３４】
また本実施形態の富栄養化防止方法では、基本的に貯水域１の温度勾配を利用して流入水３の層の高さを調節するので、特別な熱源を必要とすることなく、エネルギー有効利用の観点からも効率よく、栄養塩５を含んだ流入水３を貯水域１から排出することができる。
【００３５】
以上に説明した実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【符号の説明】
【００３６】
１  貯水域
３  流入水
５  栄養塩
６  放流口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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