(57)【要約】【課題】例えば、ヘドロ層により構成された底が常に水没している水域などの、底がヘドロ層で構成された水域において、底質の改善性能を維持可能とすること。【解決手段】底がヘドロ層により構成された水域に配置される底質改善用構造物は、前記ヘドロ層の物性を改善する作用を有する改善材であって、粒状物および方形物の少なくとも一方である改善材から構成され、前記ヘドロ層の上に配置された層状部と、前記層状部から上方に突出する山状部とを備え、前記山状部の高さは、前記水域におけるヘドロの年間堆積高さよりも高い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底がヘドロ層により構成された水域に配置される底質改善用構造物において、
前記ヘドロ層の物性を改善する作用を有する改善材であって、粒状物および方形物の少なくとも一方である改善材から構成され、前記ヘドロ層の上に配置された層状部と、前記層状部から上方に突出する山状部とを備え、前記山状部の高さは、前記水域におけるヘドロの年間堆積高さよりも高い、底質改善用構造物。
【請求項２】
前記山状部は、円錐形状である、請求項１に記載の底質改善用構造物。
【請求項３】
前記改善材は、石炭灰固化物である、請求項１又は２に記載の底質改善用構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、底がヘドロ層により構成された水域に配置される底質改善用構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、感潮河川の潮汐を利用して感潮河川に堆積した底泥の性状及び河川水の水質を浄化して河川環境を改善する感潮河川の泥質・水質の改善方法及びこれに使用する浸透柱が、知られている（特許文献１参照）。この浸透柱は、堆積泥及び水中のリンを不溶化・固定化し、かつ透水性の良好な材料から成り、前記河床表面に上下方向に埋め込めるように、上下に縦長の略柱形状を有する。浸透柱は、前記感潮河川の河床における堆積泥からその下にある砂層まで貫入される。前記潮汐の干満を利用して前記改質材料内に水を循環させ、前記堆積泥に酸素を供給することにより、その河川の泥質・水質が改善される。
【０００３】
上述の改善方法は、潮汐を利用して、泥質・水質の改善を行っているため、浸透柱の上面にヘドロが堆積しない。そのため、浸透柱の埋没が防止され、泥質・水質の改善性能が維持される。ところが、底が常に水没している水域では、浸透柱の上面にヘドロが堆積する。そのため、上述の改善方法は、底が常に水没している水域において、泥質・水質の改善性能を維持することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１４８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、例えば、ヘドロ層により構成された底が常に水没している水域などの、底がヘドロ層で構成された水域において、底質の改善性能を維持可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る底質改善用構造物は、底がヘドロ層により構成された水域に配置される底質改善用構造物において、前記ヘドロ層の物性を改善する作用を有する改善材であって、粒状物および方形物の少なくとも一方である改善材から構成され、前記ヘドロ層の上に配置された層状部と、前記層状部から上方に突出する山状部とを備え、前記山状部の高さは、前記水域におけるヘドロの年間堆積高さよりも高い。
【０００７】
かかる構成によれば、改善材によってヘドロ層が覆われるので、ヘドロ層の物性が改善される。また、山状部の高さがヘドロの年間堆積高さよりも高いので、少なくとも１年間は、山状部が、新たに堆積したヘドロ層内に埋没することが防止される。これにより、ヘドロ層から突出する山状部を介して層状部の透水性が確保されるので、ヘドロ層に対する物性の改善性能が維持される。したがって、本発明に係る底質改善用構造物は、底がヘドロ層により構成された水域において、例えば、該底が常に水没する場合であっても、底質の改善性能を維持できる。
【０００８】
前記底質改善用構造物において、前記山状部は、円錐形状であってもよい。
【０００９】
かかる構成によれば、山状部の形状が比較的容易に維持される。
【００１０】
前記底質改善用構造物において、前記改善材は、石炭灰固化物であってもよい。
【００１１】
かかる構成によれば、改善材として、廃棄物としての石炭灰を有効活用できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、例えば、ヘドロ層により構成された底が常に水没している水域などの、底がヘドロ層で構成された水域において、底質の改善性能を維持可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る底質改善用構造物の製造直後における鉛直断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態に係る底質改善用構造物の製造直後における平面図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態に係る底質改善用構造物を構成する粒状物の拡大図である。
【図４】図４は、本発明の第１実施形態に係る底質改善用構造物の製造から一年経過後における鉛直断面図である。
【図５】図５は、本発明の第１実施形態に係る底質改善用構造物の製造から一年経過後における平面図である。
【図６】図６は、本発明の第１実施形態に係る底質改善用構造物の製造工程を示す鉛直断面図である。
【図７】図７は、本発明の第２実施形態に係る底質改善用構造物の製造直後における鉛直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
まず、本発明の第１実施形態に係る底質改善用構造物１を、添付図面を参照しながら説明する。なお、以下の各実施形態において同一または対応する部分には同一の参照符号を付しており、これらの部分の構成についての説明は、基本的には繰り返さない。
【００１５】
図１、図２を参照して、製造直後における底質改善用構造物１を説明する。
【００１６】
図１に示されるように、底質改善用構造物１は、ヘドロ層２により構成された底質が常に水没している水域３に配置される構造物である。水域３では、時間の経過とともに水中のヘドロが水底に堆積していく。製造直後における底質改善用構造物１では、その上にヘドロが層を形成する状態には至っていない。
【００１７】
底質改善用構造物１は、石炭灰造粒物で構成され、ヘドロ層２の上に配置された層状部１１と、層状部１１から上方に突出する山状部１２とを備える。底質改善用構造物１は、石炭灰造粒物間を結合させる結合材を用いることなく、石炭灰造粒物を堆積させることによって製造されている。山状部１２は、本実施形態では、円錐形状である。山状部１２の形状を保持するために、山状部１２の上面の傾斜角度は、安息角を超えないように設定されている。
【００１８】
図２に示されるように、層状部１１は、少なくとも一定範囲内におけるヘドロ層２の上面を覆っている。底質改善用構造物１は、平面視で分散した複数の位置のそれぞれに配置された複数の山状部１２を備える。平面視で分散した位置は、例えば、格子の目状の位置である。山状部１２は、円錐形状である。各山状部１２の重量（体積）は、概ね等しい。また、複数の山状部１２の設置間隔、つまり、隣り合う２つの山状部１２間の距離は、概ね等しい。各山状部１２の周囲に、層状部１１が必ず露出している。
【００１９】
図３を参照して、石炭灰造粒物１０を説明する。石炭灰造粒物１０は、粒状体である。そのため、石炭灰造粒物１０によって形成された底質改善用構造物１は、隣り合う石炭灰造粒物１０間に隙間を有している。水域３内の水は、この隙間を介して底質改善用構造物１内を流れることができるので、底質改善用構造物１は、透水性を有している。
【００２０】
石炭灰造粒物１０の粒径Ｄは、隣り合う石炭灰造粒物１０間の隙間にヘドロによる目詰まりが発生しないように、１０から２０ｃｍ、好ましくは１０から１００ｃｍに設定されている。ここで、石炭灰造粒物１０の粒径とは、底質改善用構造物１を構成する多数の石炭灰造粒物１０の平均的な粒径を意味する。このような構成により、水域３に配置された底質改善用構造物１の透水性が維持される。
【００２１】
また、底質改善用構造物１は、石炭灰造粒物１０の代わりに石炭灰方形物で構成されてもよい。石炭灰方形物の形状は、角状、例えば立方体である。石炭灰方形物の最大辺の長さも、石炭灰造粒物１０の粒径Ｄと同様に、１０から２０ｃｍ、好ましくは１０から１００ｃｍに設定されている。
【００２２】
図１を参照して、例えば、水域３に一方向の水流Ｃ３が発生している場合を説明する。この場合、層状部１１内を一方向に流れる層内流Ｃ１１と、山状部１２内を一方向に流れる山内流Ｃ１２とが、形成される。ここで、層状部１１内への水の流入として、上面が露出した領域の層状部１１を経由した層状部１１内への層流入Ｆｉ１１と、山状部１２を経由した層状部１１内への山流入Ｆｉ１２とがある。また、層状部１１からの水の流出として、層状部１１内から上面が露出した領域の層状部１１を経由する層流出Ｆｏ１１と、層状部１１内から山状部１２を経由する山流出Ｆｏ１２とがある。
【００２３】
なお、基本となる水流Ｃ３が上述の一方向とは異なる他方向の場合は、その他方向に沿って、層内流Ｃ１１および山内流Ｃ１２が形成される。また、複数方向の水流Ｃ３が混在している場合は、層内流Ｃ１１および山内流Ｃ１２の方向も複雑になる。
【００２４】
このようにして、水域３内の水が、ヘドロ層２に接する層状部１１に沿って流れることができる。そのため、石炭灰造粒物によってヘドロが改善された際に発生した分解物が流され、石炭灰造粒物１０による底質改善性能が維持される。
【００２５】
図４、図５を参照して、製造から一年経過後における底質改善用構造物１を説明する。
【００２６】
製造から一年が経過すると、層状部１１の上面に堆積したヘドロによって、新たなヘドロ層４が形成される。山状部１２は傾斜を有するので、山状部１２上へのヘドロの堆積が防止されている。山状部１２の上面は、山状部１２へのヘドロの堆積を防止できる傾斜角度を有する。ヘドロの堆積を防止する観点では、この傾斜角度が急であることが好ましいが、この傾斜角度は、上述した安息角を超えないように設定されている。
【００２７】
ここで、上述したように、石炭灰造粒物１０の粒径Ｄは、１０から２０ｃｍ、好ましくは１０から１００ｃｍに設定されている。山状部１２の山肌において、粒状体同士の隙間が大きくなっているので、山流入Ｆｉ１２および山流出Ｆｏ１２の流れが確保される。よって、山肌におけるヘドロの堆積が効果的に抑制されている。
【００２８】
図４に示されるように、新たなヘドロ層４が形成されても山状部１２が埋没しないように、山状部１２の高さＨが設定されている。ここで、山状部１２の高さＨは、その山状部１２の周囲で露出している層状部１１の上面から、その山状部１２の上端までの高さである。山状部１２の高さＨは、水域３におけるヘドロの年間堆積高さよりも高く設定されている。そのため、底質改善用構造物１の製造から一年が経過しても、山状部１２が埋没しない。
【００２９】
山状部１２の高さＨの一例として、水域３が中海である場合を説明する。中海でのヘドロの堆積速度は、６から７ｍｍ／年である。したがって、ヘドロの堆積高さは、１０年間で６から７ｃｍ、２０年間で１２から１４ｃｍである。一例としては、例えば、２０年が経過しても底質改善用構造物１がヘドロに埋没しないように、山状部１２の高さＨが５０ｃｍに設定される。この場合、２０年が経過しても、底質改善用構造物１による底質改善性能が維持される。
【００３０】
新たなヘドロ層４が形成された場合、上面が露出した領域の層状部１１は、新たなヘドロ層４に埋没する。上述の層流入Ｆｉ１１および層流出Ｆｏ１１は形成されないが、山流入Ｆｉ１２および山流出Ｆｏ１２は形成される。そのため、層内流Ｃ１１および山内流Ｃ１２は形成される。したがって、水域３内の水は、古いヘドロ層２および新たなヘドロ層４の双方に接する層状部１１を流れることができ、両ヘドロ層２、４の改善を図ることができる。したがって、新たなヘドロ層４が形成されても、石炭灰造粒物による改善性能が維持される。
【００３１】
図６を参照して、底質改善用構造物１の製造方法を説明する。
【００３２】
底質改善用構造物１は、水上の平面視で分散した複数の位置から、概ね一定重量の石炭灰造粒物１０を水上から投下することにより、製造される。平面視で分散した複数の位置は、図２を参照して上述したように、例えば格子の目状の位置である。このように間隔を空けた位置から概ね一定重量の石炭灰造粒物１０が投下されると、各位置で円錐状の石炭灰造粒物１０の山が形成される。このような山が集合すると、山の底部がつながって、層状部１１が形成される。また、各山の層状部１１よりも上方の部分が、山状部１２となる。
【００３３】
具体的には、この投下作業は、クレーン２１を搭載した作業船２０を用いて行われる。石炭灰造粒物１０が積載された作業船２０は、まず、一列の山を形成するために、一方向に沿って一定間隔ごとに停止しながら進行し、停止位置ごとに、クレーン２１を用いて概ね一定重量の石炭灰造粒物１０を投下する。一列の山が形成されると、作業船２０はＵターンして、別の一列の山を形成するように移動する。このようにして、平面視で分散した複数の位置に山が形成され、その結果、底質改善用構造物１が製造される。
【００３４】
次に、図７を参照して、第２実施形態に係る底質改善用構造物１を説明する。
【００３５】
図７に示されるように、底質改善用構造物１は、層状部１１と、山状部１２とを備える。第２実施形態に係る山状部１２は、円柱形状である。そのため、山状部１２は、石炭灰造粒物１０で構成された円柱形状の本体１２ａと、本体１２ａの形状を保持するためのネット１２ｂとを備える。ネット１２ｂは、本体１２ａの外周面に沿って配置されており、本体１２ａが崩れることを防止する。
【００３６】
第１および第２実施形態のそれぞれに係る底質改善用構造物１は、底がヘドロ層２により構成された水域３に配置される底質改善用構造物１であって、前記ヘドロ層２の物性を改善する作用を有する改善材であって、粒状物（石炭灰造粒物１０）および方形物の少なくとも一方である改善材から構成され、前記ヘドロ層２の上に配置された層状部１１と、前記層状部１１から上方に突出する山状部１２とを備え、前記山状部１２の高さＨは、前記水域３におけるヘドロの年間堆積高さよりも高い。
【００３７】
かかる構成によれば、改善材によってヘドロ層２が覆われるので、ヘドロ層２の物性が改善される。また、山状部１２の高さＨがヘドロの年間堆積高さよりも高いので、少なくとも１年間は、山状部１２が、新たに堆積したヘドロ層４内に埋没することが防止される。これにより、ヘドロ層４から突出する山状部を介して層状部１１の透水性が確保されるので、ヘドロ層２、４の物性の改善性能が維持される。したがって、本発明に係る底質改善用構造物は、底がヘドロ層２により構成された水域３において、底質の改善性能を維持できる。
【００３８】
第１実施形態に係る底質改善用構造物１において、山状部１２は、円錐形状である。
【００３９】
かかる構成によれば、山状部の形状が比較的容易に維持される。
【００４０】
第１および第２実施形態のそれぞれに係る底質改善用構造物１において、改善材は、石炭灰固化物である。
【００４１】
かかる構成によれば、改善材として、廃棄物としての石炭灰を有効活用できる。
【００４２】
なお、本発明に係る底質改善用構造物は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することができ、また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることができる。さらに、ある実施形態の構成の一部を削除することができる。
【００４３】
第１および第２実施形態のそれぞれに係る底質改善用構造物１は、複数の山状部１２を備えているが、本発明に係る底質改善用構造物は、少なくとも１つの山状部１２を備えていればよい。少なくとも１つの山状部１２があれば、その山状部１２を介して層状部１１内に水流が形成され、ヘドロが改善された際に発生した分解物が流されるので、石炭灰造粒物による改善性能が維持される。
【００４４】
第１および第２実施形態のそれぞれに係る底質改善用構造物１では、各山状部１２の重量（体積）が概ね一定となるように各山状部１２が形成されているが、本発明に係る山状部は、各山状部の重量（体積）が相互に異なっていてもよい。また、第１および第２実施形態のそれぞれに係る底質改善用構造物１では、格子の目状の位置に、山状部１２が配置されているが、この構成に限定されない。本発明に係る複数の山状部１２は、平面視で分散した複数の位置であれば、ランダムに配置されてもよい。つまり、隣り合う２つの山状部１２の間隔が、異なる２つの山状部１２の組ごとに、異なっていてもよい。
【００４５】
第１実施形態に係る山状部１２の形状は円錐形状であり、第２実施形態に係る山状部１２の形状は円柱形状であるが、この構成に限定されない。本発明に係る山状部の形状は、例えば、平面視で一方向に長い畝形状であってもよい。あるいは、本発明に係る山状部の形状は、石炭灰造粒物の集合体を囲むネットまたは石炭灰造粒物を連結する連結材を用いて形状が保持された任意の形状であってもよい。
【００４６】
第１および第２実施形態では、ヘドロ層の物性を改善する作用を有する改善材は、石炭灰の固化物である。改善材の材料は、ヘドロ層の物性を改善する作用を有する材料であれば、石炭灰に限定されるものではなく、例えば、アルカリ金属の炭素塩を含むスラグであってもよい。また、第１および第２実施形態では、改善材は、粒状に固化された造粒物または方形に固化された方形物である。底質改善用構造物１を構成する複数の改善材は、造粒物および方形物の少なくとも一方を含んでいればよく、造粒物および方形物が混合された改善材の集合体であってもよい。
【００４７】
また、第１および第２実施形態では、底が常に水没している水域３に底質改善用構造物１が適用された場合を説明したが、本発明が適用される水域は、このような水域に限定されない。本発明は、底が水没している場合と水没していない場合とが繰り返される水域（例えば、干潟）に適用されてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１…底質改善用構造物、２…ヘドロ層、３…水域、４…ヘドロ層、１０…石炭灰造粒物、１１…層状部、１２…山状部、１２ａ…本体、１２ｂ…ネット、２０…作業船、２１…クレーン、Ｃ１１…層内流、Ｃ１２…山内流、Ｃ３…水流、Ｄ…粒径、Ｆｉ１１…層流入、Ｆｉ１２…山流入、Ｆｏ１１…層流出、Ｆｏ１２…山流出
【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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