JP2000297880A - 管路を用いた取水方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 管路が天候の悪化に伴う波浪等の影響を受
けず、管路が損傷する可能性が低く、安定した取水が容
易であり、所望の取水深度や取水場所が複数ある場合
に対応することができ、取水量の多少に対応することが
容易であり、管路が万一に損傷した場合にもバックアッ
プが可能であり、結果としてコストダウンになるよう
な、管路を用いた取水方法を提供することを課題とする 【解決手段】 （１）地上部２１から所定深さの水中部
３２に開設される水中開口２５ａに向けて、地盤２０中
にトンネル２５を構築するトンネル構築工程。（２）ト
ンネル２５中に複数の管路１０を配置する管路配置工
程。（３）水中開口２５ａから複数の管路１０を延設
し、水底部３３に複数の管路１０を敷設する管路敷設工
程。（４）複数の管路１０を介して水底部３３から取水
を行う取水工程。の各工程を含むことを特徴とする、管
路を用いた取水方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水底に敷設した取
水管等の管路（パイプ）を用いた取水方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】前記取水方法の一態様である、海中の水
深２００ｍ以下にある海洋深層水を取水する方法として
は、海上に設けたプラットフォーム上から垂下され、
所望の水深の海底部に至る取水管を介して、海洋深層水
を汲み上げる方法や、地上から海底に沿って敷設さ
れ、所望の水深の海底部に至る取水管を介して、海洋深
層水を汲み上げる方法等が知られている。これらはいず
れも、水面部の近傍において海中に露出し、海上又は地
上から海底部に至る一本の管路を用いて、海洋深層水を
取水する方法である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の方法の
ように、水面部の近傍において海中に露出する管路を用
いると、以下のような不都合がある。 （１）海中に露出する管路は、天候の悪化に伴う波浪等
の影響を受け易いため、管路が損傷する可能性が高く、
安定した取水が困難となる。 （２）かかる不都合を回避するためには、管路の防護，
管路の埋設，管路自体を高強度に設定する等の方策を講
じなければならない。 （３）しかし、これらの方策を講じる際には、海底環境
を乱すことへの対策が必要であり、さらに天候の悪化に
伴う作業制限も考慮しなければならない。 （４）その結果として、管路敷設のコストアップ、さら
には取水のコストアップになる。

【０００４】さらに、前記の方法のように、海上又は地
上から海底部に至る一本の管路を用いると、以下のよう
な不都合がある。 （１）一本の管路では、所望の取水深度や取水場所が複
数ある場合に対応することができず、取水量の多少に対
応することが困難であり、管路が損傷した場合の対応も
困難である。 （２）かかる不都合を回避するためには、海上又は地上
から海底部に至る複数の管路をそれぞれ独立して配置し
なければならない。 （３）その結果として、管路敷設のコストアップ、さら
には取水のコストアップになる。

【０００５】そこで、本発明は、管路が天候の悪化に
伴う波浪等の影響を受けず、管路が損傷する可能性が低
く、安定した取水が容易であり、所望の取水深度や取
水場所が複数ある場合に対応することができ、取水量の
多少に対応することが容易であり、管路が万一に損傷し
た場合にもバックアップが可能であり、結果としてコ
ストダウンになるような、管路を用いた取水方法を提供
することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決すべく提供されるものであり、その請求項１に係る発
明は（例えば図２参照）、『以下の各工程を含むことを
特徴とする、管路を用いた取水方法。 （１）地上部２１から所定深さの水中部３２に開設され
る水中開口２５ａに向けて、地盤２０中にトンネル２５
を構築するトンネル構築工程。 （２）トンネル２５中に複数の管路１０を配置する管路
配置工程。 （３）水中開口２５ａから複数の管路１０を延設し、水
底部３３に複数の管路１０を敷設する管路敷設工程。 （４）複数の管路１０を介して水底部３３から取水を行
う取水工程。』である。ここで「所定深さの水中部３
２」とは、天候の悪化に伴う波浪等の影響を受けること
がない深さを意味し、具体的には、例えば水深３０ｍ以
下の深さである。

【０００７】かかる管路を用いた取水方法によれば、
地上部２１から所定深さの水中部３２に至るまでの管路
１０はトンネル２５内に配置されているので、その管路
１０が天候の悪化に伴う波浪等の影響を受けず、管路１
０が損傷する可能性も低く、安定した取水が容易であ
り、管路１０は複数設けられているので、所望の取水
深度や取水場所が複数ある場合に対応することができ、
取水量の多少に対応することが容易であり、管路が万一
に損傷した場合にもバックアップが可能であり、結果
としてコストダウンになる。ここで、「バックアップが
可能」とは、管路をメインとサブの一組で用意してお
き、一方の管路が万一に損傷した場合にも他方の管路を
用いることで、取水を絶やさずに続けられることを意味
する。

【０００８】また、その請求項２に係る発明は（例えば
図１及び図２（ｃ）参照）は、請求項１に記載の管路を
用いた取水方法に関し、『前記管路敷設工程において、
複数の管路１０を構成するそれぞれの管路１１，１２，
１３は、水中開口２５ａから長さを変えて延設され水底
部３３に敷設される』ものである。

【０００９】かかる管路を用いた取水方法によれば、複
数の管路１０の内の、管路１１を浅層域用に、管路１２
を中層域用に、管路１３を深層域用に、それぞれ対応さ
せることができるので、所望の取水深度が複数ある場合
に容易に対応することができる。なお当然に、所望の取
水場所が平面的に複数ある場合にも容易に対応すること
ができる。

【００１０】さらに、その請求項３に係る発明は（例え
ば図３参照）、請求項１又は請求項２に記載の管路を用
いた取水方法に関し、『前記管路敷設工程において、複
数の管路１０は、水中開口２５ａから水中部３２に突出
され、浮体１５を用いて水面部３１まで引き上げられ、
その先端に他の延設管路１４が接合され、その後に沈降
される』ものである。

【００１１】かかる管路を用いた取水方法によれば、水
面部３１の例えば船３５の上において、水中部３２に突
出された管路１０の先端に延設管路１４を接合する作業
を行うことができるので、管路１０の敷設作業が容易に
なる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る管路を用いた
取水方法における好適な実施の形態に関し、図面を参照
しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明においては、
海中にある海洋深層水を取水するために海底に敷設した
取水管を用いる場合を想定する。本発明に係る管路を用
いた取水方法は、主に以下の四つの工程を含むものであ
る。

【００１３】（１）トンネル構築工程（図２（ａ）参
照） この工程は、地上部２１から所定深さの水中部３２に開
設される水中開口２５ａに向けて、地盤２０中にトンネ
ル２５を構築する工程である。具体的には、図２（ａ）
に示すように、地上部２１に設けた地上坑口２５ｂか
ら、ボーリング機，トンネルボーリングマシン（ＴＢ
Ｍ），シールド掘削機等の掘削機２６を地盤２０の状態
等に応じて適宜選択して用い、トンネル２５を掘削す
る。なお、このトンネル２５は、その内部に複数の管路
１０を配置する目的で構築されるものであるため、自立
性を有すれば足り、水密性や特別な仕上げは不要であ
る。ここで「所定深さの水中部３２」とは、既に述べた
ように、天候の悪化に伴う波浪等の影響を受けることが
ない深さを意味し、具体的には、例えば水深３０ｍ以下
の深さである。

【００１４】（２）管路配置工程（図２（ｂ）参照） この工程は、トンネル２５中に複数の管路１０を配置す
る工程である。具体的には、図２（ｂ）に示すように、
構築されたトンネル２５の内部に、地上坑口２５ｂから
の自重又は押し出しにより、又は水中開口２５ａからの
引き出しにより、先端にカプセルコーン１０ａを付設し
た複数の管路１０を挿入し、トンネル２５の全線に亘り
複数の管路１０を配置する。例えば、図示はしないが、
掘削が完了し内部に比重が大きい液体（例えば海水）が
満たされるトンネルに、その海水よりも比重が小さい液
体（例えば真水）を封入した管路を挿入し、その真水に
圧力を加えることにより、管路に引張力が作用し、管路
がトンネルに対して押し出され、トンネルの全線に亘り
管路が配置されるようにする。あるいは、図示はしない
が、掘削中であり内部に空気が満たされるトンネルに、
管路の大半を予め自重により挿入し、掘削機の後端に連
結しておき、掘削機によりトンネルを掘り抜くと同時
に、トンネルの全線に亘り管路が配置されるようにす
る。

【００１５】ここで複数の管路１０は、トンネル２５中
に配置されるので、天候の悪化に伴う波浪等の影響を受
けず、管路１０が損傷する可能性も低く、安定した取水
が容易である。従って、管路１０の防護，管路１０の埋
設，管路１０自体を高強度に設定する等の方策を講じる
必要がなく、例えばコストが安い既製品の小口径管を組
み合わせて用いることができ、結果としてコストダウン
を図ることができる。なお、管路１０の断面形状や材質
は、水底部３３における水圧や防錆性等を考慮して適宜
決定されるものであり、例えば円形小断面（φ２５０以
下）で可撓性を有するソフトパイプ等が用いられる。

【００１６】また複数の管路１０は、例えば図１（ａ）
に示すように、その先端部（水底部３３に敷設される部
分）においては、管路１１，１２，１３が別個に先別れ
に構成され、また図１（ｂ）に示すように、その後端部
（トンネル２５中に配置される部分）においては、管路
１１，１２，１３が一体的に束ねられて構成される。こ
れにより、その先端部においては、所望の取水深度や取
水場所が複数ある場合に対応したり、取水量の多少に対
応したり、管路が万一に損傷した場合にバックアップを
したりすることができ、その後端部においては、複数の
管路１０をまとめて配置することによるコストダウンを
図ることができる。

【００１７】（３）管路敷設工程（図２（ｃ）参照） この工程は、水中開口２５ａから複数の管路１０を延設
し、水底部３３に複数の管路１０を敷設する工程であ
る。具体的には、水中開口２５ａから水中部３２に突出
した複数の管路１０の先端を、曳船（図示外）を用いて
所望の位置まで曳航し、水底部３３に敷設する。ここで
「突出」とは、管路１０がトンネル２５内から押し出さ
れたり引き出されたりすることにより、管路１０の先端
が水中開口２５ａから水中部３２に顔を出すことを意味
する。

【００１８】かかる管路敷設工程においては、複数の管
路１０を構成するそれぞれの管路１１，１２，１３は、
水中開口２５ａから長さを変えて延設され水底部３３に
敷設されるのが好ましい。具体的には、図１及び図２
（ｃ）に示すように、複数の管路１０の内の、管路１１
を浅層域用に、管路１２を中層域用に、管路１３を深層
域用に、それぞれ対応させて敷設する。本実施の形態に
おいて取水される海洋深層水は、その取水深度に応じて
含有される成分が異なり、それぞれ発電用，食品用，化
粧品用，医薬品用等の種々の用途に用いられるため、取
水深度を明確に区別して取水することが望まれる場合が
ある。従って、複数の管路１０を構成するそれぞれの管
路１１，１２，１３を前記のように敷設することとすれ
ば、所望の取水深度が複数ある場合にも容易に対応する
ことができる。また、取水深度毎の管路の本数を増減さ
せることで、用途別の取水要求量を満たすことが可能に
なる。なお当然に、所望の取水場所が平面的に複数ある
場合にも容易に対応することができる。

【００１９】また、かかる管路敷設工程においては、複
数の管路１０の全延長を地上坑口２５ｂから挿入するの
ではなく、複数の管路１０が、水中開口２５ａから水中
部３２に突出され、浮体１５を用いて水面部３１まで引
き上げられ、その先端に他の延設管路１４が接合され、
その後に沈降されるのが好ましい。具体的には、図３に
示すように、水中開口２５ａから突出しカプセルコー
ン１０ａが付設される管路１０の先端に第一の浮体１５
Ａを設け、第一の浮体１５Ａの浮力により管路１０の先
端を水面部３１まで浮上させ、水面部３１の船３５の
上において、管路１０の先端に付設されるカプセルコー
ン１０ａを取り外し、管路１０の先端に第一の延設配管
１４Ａ及び第二の浮体１５Ｂを接合し、さらに第一の延
設配管１４Ａの先端に第二の延設配管１４Ｂ及び第三の
浮体１５Ｃを接合し、以下その作業を繰り返して所望の
長さの管路１０を構成し、その後に各浮体１５Ａ，１
５Ｂ…を除去し、水底部３３に向けて管路１０を沈降す
る。なお、管路１０の先端に第一の浮体１５Ａを設ける
方法としては、例えば管路１０の先端に予め仕込んでお
いた浮き袋を空気圧送や爆発等により膨張させる方法が
考えられる。

【００２０】一般に、長い管路１０を水底部３３に敷設
しようとする場合、長い管路１０のすべてをトンネル２
５内から押し出したり引き出したりするのは困難な場合
があり、また水中開口２５ａから突出される既設の管路
１０の先端に水中で他の延設管路１４を接合することは
さらに困難である。従って、管路１０を前記のように敷
設することとすれば、水面部３１の船３５の上におい
て、管路１０の先端に延設管路１４を接合する作業を行
うことができるので、管路１０の敷設作業が容易にな
る。なお、この作業は、管路１０を構成するそれぞれの
管路１１，１２，１３について、別個独立にあるいは適
宜一括して行われるものである。

【００２１】（４）取水工程（図１参照） この工程は、複数の管路１０を介して水底部３３から取
水を行う工程である。具体的には、図１に示すように、
水底部３３に敷設された複数の管路１０を構成するそれ
ぞれの管路１１，１２，１３を介して、トンネル２５の
後端部に形成した取水ピット２７内に、水頭差を利用し
て又はポンプ（図示外）を用いて、水底部３３にある海
洋深層水を取水する。ここでは、同一の水深レベルにそ
れぞれの管路１１，１２，１３を二本ずつ敷設してある
ので、一方の管路をメインとして使用し他方の管路をサ
ブとして使用することで、取水量の多少に対応すること
ができ、また、一方の管路が万一に損傷した場合に他方
の管路をバックアップ用として用いることで、取水を絶
やさずに続けることができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明に係る管路を用いた取水方法は、
以上の説明のように構成したので、管路が天候の悪化
に伴う波浪等の影響を受けず、管路が損傷する可能性が
低く、安定した取水が容易であり、所望の取水深度や
取水場所が複数ある場合に対応することができ、取水量
の多少に対応することが容易であり、管路が万一に損傷
した場合にもバックアップが可能であり、結果として
コストダウンになる、という顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る管路を用いた取水方法を説明する
図であり、（ａ）はその概要を示す側面図、（ｂ）は複
数の管路を示す斜視図である。

【図２】本発明に係る管路を用いた取水方法の各工程を
説明する側面図であり、（ａ）はトンネル構築工程、
（ｂ）は管路配置工程、（ｃ）は管路敷設工程である。

【図３】管路敷設工程の他の実施の形態を示す側面図で
ある。

【符号の説明】

１０ （複数の）管路 １４ 延設管路 １５ 浮体 ２０ 地盤 ２１ 地上部 ２５ トンネル ２５ａ 水中開口 ３１ 水面部 ３２ 水中部 ３３ 水底部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 以下の各工程を含むことを特徴とする、
   管路を用いた取水方法。 （１）地上部から所定深さの水中部に開設される水中開
   口に向けて、地盤中にトンネルを構築するトンネル構築
   工程。 （２）前記トンネル中に複数の管路を配置する管路配置
   工程。 （３）前記水中開口から前記複数の管路を延設し、水底
   部に該複数の管路を敷設する管路敷設工程。 （４）前記複数の管路を介して前記水底部から取水を行
   う取水工程。
2. 【請求項２】 前記管路敷設工程において、 前記複数の管路を構成するそれぞれの管路は、前記水中
   開口から長さを変えて延設され前記水底部に敷設される
   ことを特徴とする、請求項１に記載の管路を用いた取水
   方法。
3. 【請求項３】 前記管路敷設工程において、 前記複数の管路は、前記水中開口から前記水中部に突出
   され、浮体を用いて水面部まで引き上げられ、その先端
   に他の延設管路が接合され、その後に沈降されることを
   特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の管路を用い
   た取水方法。