(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
取水基地に連結される取水管を水中に敷設する方法であって、
合成樹脂製管を陸上において複数本接続して単位短管とする工程、
水面において複数の台船を直列に配列させ、台船上で複数の前記単位短管を順次接続して単位長管とした後、所定間隔でコンクリート製のバラストを取り付けるとともに、これらのバラスト取り付け部分を前記台船に積載して単位長管を水上輸送する工程、
この単位長管を水底に敷設する工程、単位長管の先端をアンカーに仮固定し、次の単位長管を敷設済みの単位長管の先端に接続して順次水底に敷設して取水管とする工程、を含むことを特徴とする取水管の敷設方法。
【請求項２】
取水基地に連結される取水管を水中に敷設する方法であって、
合成樹脂製管を陸上において複数本接続した単位短管を海上で接続して単位長管とする工程、
この単位長管に所定間隔でコンクリート製のバラストを取り付けるとともに、
水面において複数の台船を直列に配列させ単位長管のバラスト取り付け部分を積載し、単位長管を水上輸送する工程、
この単位長管を水底に敷設する工程、単位長管の先端をアンカーに仮固定し、次の単位長管を敷設済みの単位長管の先端に接続して順次水底に敷設して取水管とする工程、を含むことを特徴とする取水管の敷設方法。
【請求項３】
水深３０ｍ未満の浅深度において単位長管を水底岩盤中に埋設したことを特徴とする請求項１又は２に記載の取水管の水底への敷設方法。
【請求項４】
水深１００ｍを越える深度において使用する単位長管の厚みを、水深１００ｍを未満の深度において使用する単位長管の厚みよりも薄くしてあることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の取水管の敷設方法。
【請求項５】
前記バラストは、骨材として微細孔を有する骨材を含み、この骨材をコンクリート表面に露出させてあることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の取水管の敷設方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に深層水を取水するために好適な取水管の水底への敷設方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、海洋深層水の有用性が認識され、各地に取水施設が建設されている。
海洋深層水はその成分や清浄性などの要請から深海域からの取水が必要であり、通常は、３００メートルよりも深い深海域から取水される。したがって、この深度からの海水を地上まで汲み上げるためには、数Ｋｍから数十Ｋｍの取水管を海底に敷設する必要がある。
【０００３】
このように長い取水管を海底に敷設するに際しては、敷設船工法（リールバージ工法）が知られている。これは図１３に示すように、取水管３２を巻いた巨大なリール３１を備えた敷設船３０を用意し、この敷設船３０を進行させながら取水管３２を沈設してゆくもので、陸上設備が不要であるなどの利点がある。
【０００４】
また、その他の方法として図１４に示す浮遊曳航法がある。これは陸上または海上で製作した取水管３２を曳航船３４により浮かせた状態で敷設する位置まで曳航し、台船３５で先に敷設した海底管（３２）を浮上させ洋上で接合する。この方式では台船３５以外に特殊設備を要しないという利点がある。
【０００５】
さらに、これらとは別の海底曳航法では図１５に示すように陸上にパイプヤード３８を設置する一方、ウインチ３６を有する曳航用バージを沖合に固定し、パイプヤード３８で製作された取水管３２をウインチ３６で巻き取り取水管３２を敷設する。この方法では海底地形に影響を受けるものの、気象などの影響は少ないという利点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記した各方法は夫々に固有の問題がある。
【０００７】
すなわち、図１３に示した敷設船工法では、リール３１を特別に装備した専用船が必要であるため、短工期では実施できなかったり、また施工費用が高くなる虞れがある。
【０００８】
また、図１４に示した浮遊曳航法では曳航船３４を進水させるスペースが必要になるとともに、陸上にも取水管３２を供給する設備が必要となる。また、作業が天候に左右され易いという問題がある。
【０００９】
さらに、図１５に示した海底曳航法では、大型の曳航設備を必要とするとともに、管路延長上に取水管３２の供給設備や曳航のスペースが必要になるという問題がある。
【００１０】
なお、いずれの方式においても、取水管３２として、例えば、硬質ポリエチレンなどの合成樹脂管が使用されるが、合成樹脂管の比重が軽いために浮き上がる虞れがある。このため、管の重量を増大させるためにこれを金属管で外装し、比重を重くするようにしていた。しかし、このような２重構造の取水管３２は極めてコスト高となる欠点がある。
【００１１】
本発明は、かかる従来の問題点を解決するためになされたもので、特殊な作業船を必要とせず、また敷設費用を削減した取水管の敷設方法を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の取水管の敷設方法は、前述した課題を解決するために以下のような方法とした。
【００１３】
すなわち、取水基地に連結される取水管を水中に敷設する方法であって、
合成樹脂製管を陸上において複数本接続して単位短管とする工程、
水面において複数の台船を直列に配列させ、台船上で複数の前記単位短管を順次接続して単位長管とした後、所定間隔でコンクリート製のバラストを取り付けるとともに、これらのバラスト取り付け部分を前記台船に積載して単位長管を水上輸送する工程、
この単位長管を水底に敷設する工程、単位長管の先端をアンカーに仮固定し、次の単位長管を敷設済みの単位長管の先端に接続して順次水底に敷設して取水管とする工程、を含むことを特徴とする。
また、取水基地に連結される取水管を水中に敷設する方法であって、
合成樹脂製管を陸上において複数本接続して単位短管を海上で接続して単位長管とする工程、
この単位長管に所定間隔でコンクリート製のバラストを取り付けるとともに、
水面において複数の台船を直列に配列させ単位長管のバラスト取り付け部分を積載し、単位長管を水上輸送する工程、
この単位長管を水底に敷設する工程、単位長管の先端をアンカーに仮固定し、次の単位長管を敷設済みの単位長管の先端に接続して順次水底に敷設して取水管とする工程、を含むことを特徴とする。
【００１４】
前記バラスト５は、取水管２を周囲から包み込むような形状にすることができるとともに、水流によって取水管２が移動してしまわないように立方体や四角錐のような座りのよい形状にするのが好ましい。また、このバラスト５を上下分離型とすれば取水管２への装着が容易となる。
【００１５】
台船６は、従来の方法に比べて、通常の小型クレーンを備えた全体として小型のものを使用することができる。これら台船６は引船によって所定の水域までけん引される。
【００１６】
前記単位長管４は、多数接続することにより取水管２を構成するもので、ポリエチレンを含む合成樹脂製のものが好適に使用でき、これは柔軟性に富んでいるとともに経年変化もほとんどない。
【００１７】
なお、水深３０ｍ未満の浅深度においては、波浪の影響を避けるために単位長管４を水底岩盤中に埋設するように施工することもできる。
【００１８】
さらに、水深１００ｍを越える深度において使用する単位長管の厚みを、水深１００ｍを未満の深度において使用する単位長管４の厚みよりも薄くすることが好ましい。これは水流が安定している深海等では取水管に大きな強度が必要ないためである。これにより、取水管２の合成樹脂製の素材を節約することができる。
【００１９】
なお、前記バラスト５は、骨材として微細孔を有する骨材９を含み、この骨材９をコンクリート表面に露出させたものを採用してもよい。このようにコンクリートに微細孔を有する骨材９を含有させるのは、自然環境の保全に対する要請があるからである。
【００２０】
生態系を自然のままに維持するためには、水中の微生物が繁殖し易い環境をつくることが必要となる。そのような観点から、コンクリート構造物を考察すると、従来のコンクリート構造物は、必ずしもこのような要請に応えているとはいい難い。
【００２１】
その理由の一つは、コンクリートの表面が平滑であるためこれら微生物の生息に適さないからである。そこで、ここではバラスト５は骨材として微細孔を有する骨材を含み、この骨材をコンクリート表面に露出させることで微生物の生息を促進するようにした。
【００２２】
微細孔を有する骨材としては、粒状のゼオライト（沸石）の他、他の多孔性砕石類、素焼き陶器、レンガ片、高炉スラグ、人工軽量骨材、木材、木炭等が使用できる。前記ゼオライトは天然の鉱石であり微細孔と微細な透き間を有している。このため高い吸着性とイオン交換性があり、水中の栄養分を表面に吸着してこれを徐々に放出してゆくので微生物や藻の胞子が成長し易い。
【００２３】
また、ゼオライトには、石炭灰等から転換される人工ゼオライトもあり、これを使用してもよい。人工ゼオライトは、鉱物のゼオライトよりも高い吸着性とイオン交換性があり、微生物や藻の胞子がより成長しなすくなる利点がある。
【００２４】
上記のようなバラスト５を使用することで、環境への影響を最小限とすることができる。
【００２５】
以上述べたように、バラスト５によって取水管２を水底に安定して固定することができるため、従来のように比重の重い２重管を使用する必要がなく安価な合成樹脂製のものを使用できる。このため、大幅なコスト低減を図ることができる。
【００２６】
さらに、本発明の方法は、このようにバラスト５を有する取水管２を水底に敷設する際に、きわめて合理的な敷設方法であり、重量のあるバラスト５を船６に積載することで、輸送中における取水管２のストレスを最小限とすることが可能である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の取水管の敷設方法を海洋深層水の取水に適応した場合について、図１ないし図１２に示される実施形態に基づき詳細に説明する。
【００２８】
この発明の方法は、図１に示すように、取水基地１に連結される取水管２を海中の水深３００ｍまで敷設するものである。この取水管２は、多数の単位長管４を接続することにより構成されており、水深３０ｍ未満の浅深度部Ａにおいては波浪の影響を避けるために海底岩盤中に埋設してある。そして水深３０ｍから水深１００ｍまでの中深度部Ｂと、水深１００ｍを越える深度部Ｃにおいては、取水管２は海底７に敷設される。
【００２９】
取水管２は硬質ポリエチレン製であり、水深３０ｍ以下では所定間隔毎にコンクリート製のバラスト５が取り付けられている。なお、取水管２の厚みは深度によって変えてある。すなわち、水深１００ｍを越える深度において使用する単位長管の厚みを、水深１００ｍを未満の深度において使用する単位長管４の厚みよりも薄くしてある。例えば、外径が１１４ｍｍの管を使用する場合に、水深１００ｍ未満では、管の厚みを１０．４ｍｍとし、水深１００ｍ以上の深海では、海流や波浪によって管に作用する負荷が少ないので、この厚みを６．７ｍｍとしている。このような管の厚みの選択は任意であり、使用される管を限定的にするものではない。
【００３０】
前記バラスト５は、図２に示すようにコンクリートを立方体に形成したものであり、単位長管４が貫通する形状になっている。単位長管４はバラスト５の中央ではなく、バラスト５の底部に寄せて位置させてある。これは、単位長管４（取水管２）をできるだけ海底７に沿って敷設して安定化させるためである。
【００３１】
バラスト５は、水深３０ｍから５０ｍまでは重量１００Ｋｇのものが使用され、これが５ｍおきに設置される。、また、水深５０ｍを越え１００ｍまでは重量５０Ｋｇのものが使用され、これを１０ｍおきに設置している。このようにバラスト５の重量や設置間隔を水深によって変える理由は、水深が深くなるほど波浪の影響を受け難くなるため、軽量のバラストでも管が流される等のおそれが減少するからである。
【００３２】
バラスト５は、図４に示すように、骨材として微細孔を有する骨材９を含み、この骨材９をコンクリート５ａの表面に露出させてある。骨材９としては、ここでは粒状の人工ゼオライトが用いられている。
【００３３】
次に、前記取水管２の海底への敷設方法について図５ないし図１２により説明する。
【００３４】
はじめに、取水管２は多数の単位長管４を連結して構成され、単位長管４は５本の単位短管４０からなり、単位短管４０は２０本の合成樹脂製管３を接続して構成されるものであって実質的には同一のものである。
【００３５】
この例では、合成樹脂製管３は、その長さが１０ｍであり、これらは工場等から海岸まで運搬される。図５に示すように、これをクレーン５０を利用して合成樹脂管３を次々と接続し、合計２０本を連続するように接続すると、全長２００ｍの単位短管４０となる。なお、合成樹脂管３の長さは状況に応じて、適宜変更することができ、この例に限定されるものではない。
【００３６】
この単位短管４０を海面に浮かべた状態で海上に引き出し、４隻の１００ｔ級台船６に乗せ、この単位短管４０をさらに５本接続して全長１０００ｍの単位長管４とする。このとき、単位短管４０同士の接続部分にはバラスト５が取り付けられる（図６）。
【００３７】
続いて、図７に示すように４隻の台船６の前後に、引き船５１、５１を配置し、上記単位長管４を所定の海域まで輸送する。
【００３８】
所定海域に到着したら、図８に示すようにクレーン船５２により単位長管４を海底７に沈設する。ここで、次の単位長管４の到着を待つ間、前に敷設した単位長管４の先端を見失わないように単位長管４の先端をアンカー８に仮固定しておく（図９）。
【００３９】
そして、図１０に示すように、次の単位長管４が引き船５１、５１に引かれて到着したとき、アンカー８に仮固定されていた単位長管４の先端を、次の単位長管４の後端に接続する（図１１）。そして、図１２に示すように次の単位長管４を沈設して、さらに次の単位長管４の到着を待つ。
【００４０】
このように、順次単位長管４を沈設することで任意の深度までの取水管２を海底に安定して固定することができる。
【００４１】
この実施の形態で述べた方法によれば、地上に設ける施工設備を最小限にすることができるので、従来の方法に比べて設置場所の選択の余地が広がる点で有利である。
【００４２】
なお、この実施の形態では、海洋深層水の取水のために取水管を敷設する場合について述べたが、これに限られず、より浅い部分の海洋水、または湖沼水や河川水を取水する場合についても適用が可能である。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、単位長管に所定間隔でコンクリート製のバラストを取り付けるとともに、水において複数の台船を直列に配列させて単位長管のバラスト取り付け部分を積載し、この単位長管を水底に敷設し、次の単位長管を敷設済みの単位長管の先端に接続して順次海底に敷設する方法を採ったので、取水管として安価な合成樹脂製のものを使用してもバラストによって水底に安定して固定することができる。
【００４４】
このため、敷設コストを大幅に低減することが可能となる。
【００４５】
また、一般のクレーン船と台船で敷設作業を実行することができるため、機材の調達が容易であり、高コスト要因が発生しない。
【００４６】
また、バラストを骨材を含有させたものを採用することで、バラスト自体に微生物や藻の胞子を成長させる効果が期待でき、環境保全にも寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である取水管の海底への敷設方法を示す全体の側面図である。
【図２】取水管の海底への敷設方法を示す、取水管にバラストを取り付けた状態の斜視図である。
【図３】取水管の海底への敷設方法を示す、取水管にバラストを取り付けた状態の正面図である。
【図４】取水管の海底への敷設方法を示す、バラストの組成の断面図である。
【図５】取水管の海底への敷設方法を示す、陸上における単位長管４の組み立て工程の平面図である。
【図６】取水管の海底への敷設方法を示す、単位長管の海上接続状況の平面図である。
【図７】取水管の海底への敷設方法を示す、単位長管の海上曳航状況の平面図である。
【図８】取水管の海底への敷設方法を示す、単位長管の沈設状況の平面図である。
【図９】取水管の海底への敷設方法を示す、単位長管のアンカー固定状況の側面図である。
【図１０】取水管の海底への敷設方法を示す、単位長管の海上曳航状況の平面図である。
【図１１】取水管の海底への敷設方法を示す、単位長管同士の接続状況の側面図である。
【図１２】取水管の海底への敷設方法を示す、単位長管の沈設状況の平面図である。
【図１３】従来の取水管の海底への敷設方法のうち敷設船工法を示す側面図である。
【図１４】従来の取水管の海底への敷設方法のうち海底曳航法を示す側面図である。
【図１５】従来の取水管の海底への敷設方法のうち敷設船工法を示す側面図である。
【符号の説明】
１  取水基地
２  取水管
３  合成樹脂製管
４  単位長管
５  バラスト
６  台船
７  海底
８  アンカー
９  骨材
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0003940626.tif 000013
【図１３】
0003940626.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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