JPH0435562B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は河水に含まれる土粒子のフイルター方
法に係り、詳しくは、微細で軽いシルトや粘土分
を含む流水を礫層内へ導き、その間に、土粒子な
どを分離するようにした流水のフイルター方法に
関するものである。

〔従来の技術〕

河川の流水中に浮遊する土粒子を除去するため
に、古くから、上流側に沈砂池を設け、そこで予
め分離する方法がとられている。沈砂池では、粒
径が大きく重い砂や土粒子などが沈降して除去さ
れるが、微細で軽い土粒子、すなわち、例えば
100μm以下のシルトや粘土は、沈下しにくい傾向
にある。除去されなかつたシルトなどは、流水を
濁らせ、そのまま河川を下ることになる。一方、
降雨が異常に多くなる洪水期では、沈砂池に沈降
していた砂などの土粒子が、乱流化した流水のた
めに、再度、流水中に浮遊して流れ去ることも多
い。

〔発明が解決しようとする課題〕

河川の濁つた水がそのまま海に流れ込むと、観
光地や海水浴場の水が汚染され、観光客の誘致に
支障をきたし、地元民に経済的なダメージを与え
る問題がある。また、海中に漂うシルトなどが
徐々に沈降すると、海底の礫層などで目詰まりが
生じる。それによつて、海草が枯死し、ひいて
は、アワビなどの海中生息物も死滅するいわゆる
磯枯れを引き起こす。もちろん、珊瑚礁があれ
ば、その生息環境も悪化し、自然破壊を招くこと
になる。

一方、従来から行われている河水に含まれる土
粒子をフイルターする方法として、砂防ダムがあ
る。砂防ダムは一般に堆砂と称されるが、土粒子
が小さい場合や混入土砂量が多い場合には、フイ
ルター効果が得られず、通常は、沈砂池と併用さ
れる。しかし、流水中の濁りの主成分をなすシル
トおよび粘土は、沈砂池を通過しても、その大部
分は沈降時間が非常に長く、除去できない問題が
ある。

本発明は上述の問題に鑑みなされたもので、そ
の目的は、河川をたどつて海に流入する河水か
ら、シルトや粘土などを、河川を流れる間に除去
したり、沈砂させることができるようにして、海
浜や海水の汚染、磯枯れなどの自然破壊を防止す
ることができるフイルター方法を提供することで
ある。

ちなみに、本発明は、例えば容器に礫や砂を充
填しておき、上方から入れられた濁水を浄化する
という伝統的な浄化技術をもとに、それを河川に
おける流水に適用することができるように発展さ
せたものである。それによつて、大量の土砂が混
入した流水をフイルターすることができ、その濁
り成分も除去し、洪水時においても、濁り成分の
再流出を抑制できるようにすることである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の河水に含まれる土粒子のフイルター方
法の特徴とするところは、第１図に示すように、
河川１内に通常の水位ｈより高い礫層３を構築
し、その礫層３の形状安定を図る堰を透過壁５に
より形成して、これを礫層３の下流側３ｂに設
け、流水２が礫層３内を流過する間に、流水２中
の土粒子を分離させ、礫層３内が目詰まりする
と、礫４と捕捉された土粒子１８とを除去して、
新しい礫４に置き換えるようにしたことである。

第２図に示すように、透過壁５Ａを礫層３の上
流側３ａにも設けるようにしてもよい。

第３図および第４図に示すように、礫層３の上
流側３ａに、河幅を広くした沈砂池１１を設け、
その沈砂池１１で粗い土粒子１８ａが除去された
流水２を、礫層３内へ流過させるようにしてもよ
い。

第５図に示すように、礫層３内に、端面１２ａ
が透水材１３でふたをされ、礫４の侵入を阻止し
た管体１２を埋設することもできる。

また、第６図に示すように、礫層３内へ流水２
を案内する導水管１４もしくは溝を、上流側３ａ
に位置する透過壁５Ａを貫通して設け、流れ方向
となつている通路によつて、流水２を礫層３内へ
積極的に誘導するようにしてもよい。

第７図に示すように、礫４をパツケージ化し
て、礫４の置き換えを容易にすることもできる。

以上のいずれの方法においても、礫４〔第１図
参照〕に代えて、第８図に示すように、透水材１
５を採用することもできる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、河川中に、構築された礫層が
透過壁で形成された堰で、安定な断面形状に保持
される。流水が濁つていても礫層を流過する間
に、流水に含まれる土粒子などが礫層で捕捉され
るので、流水を能率よく大量に浄化して流下させ
ることができる。河川の水が浄化されると、海に
流れ込んだとき、海浜や海水はきれいになり、汚
染物や土粒子などの海底への沈降は回避される。
したがつて、磯枯れや自然破壊が阻止され、自然
環境が保全される。

一方、土粒子の捕捉で礫層内が目詰まりしたと
き、礫と捕捉された土粒子を除去して新しい礫に
置き換えることができ、礫層による浄化機能を再
生し、永続的な浄化作用が維持される。

礫層の上流側に透過壁が設けられていれば、礫
層は一層安定な形状や姿勢を維持し、その浄化効
果が向上する。

礫層の上流側に河幅を広くした沈砂池を設ける
と、沈砂池で流水に含まれる粗い土粒子などが沈
降して予め除去され、主として、シルトや粘土分
などの微細なものだけを、礫層で分離することが
できる。その場合、それらの細かい粒子が能率よ
く除去されるので、礫層から流出する水は、より
一層浄化された清流となる。

礫層中に、礫の侵入を妨げるように端面が透水
材でふたをされた管体を埋設しておけば、礫間で
形成される間隙が増大され、礫層での捕捉機能が
高められる。流水を礫層内に積極的に誘導するよ
うに、上流側の透過壁を貫通して、流れ方向に配
置された導水管や溝を設ける場合にも、礫層の捕
捉効果が増大する。

礫をパツケージ化しておけば、捕捉量が多くな
つた後の置き換えが極めて容易となる利点があ
る。

以上の礫に代えて透水材を採用すると、礫層に
よる場合と同様に、土粒子などの除去効果を発揮
させることができる。

〔実施例〕

以下に、本発明の河水に含まれる土粒子のフイ
ルター方法を、フイルター構層体を含む図面を参
照しながら、詳細に説明する。

第１図に示すように、河川１内の河床１ａに
は、流水２の通常水位ｈより高い礫層３が構築さ
れている。この礫層３は、複数のフイルター材で
ある礫４からなつている。ちなみに、礫４は、採
取された石材を機械加工で砕いた例えば粒径20cm
程度もしくはそれより小さいクラツシヤーランな
どである。礫層３の下流側３ｂには、コンクリー
ト壁または枠ダムなどの透過壁５が形成され、そ
れによつて、礫層３の断面の形状安定を図るよう
に堰を構成している。本例にあつては、透過壁
は、次に述べる枠ダムとしている。

その枠ダムは、第９図に示すように、例えば形
鋼などで製作された横部材６ａ、縦部材６ｂおよ
び前後接続部材６ｃで構成され、それらが、工場
などで予め部分組み立てされた後、現場に搬入さ
れる。そして、それらの鉄材６が、順次ボルト締
結や溶接〔図示せず〕などによつて枠組体７に組
み上げられる。一方、河床１ａや河岸から採取さ
れた現採土砂に、混合比が５〜10％となる量のソ
イルセメントを混入した安価な中詰土砂８が準備
される。透水性のある袋９に中詰土砂８を詰めて
養生させ、内部が固化した土砂袋１０を、枠組体
７の内部へ投入する。このようにして形成された
枠ダム５は、流水２を流過させる透水性を備え
る。すなわち、通常、枠組体７の内部に砕石が投
入された透水性のある枠ダムと同じ機能を備えた
堰とされ、この堰５と礫層３とにより、第１図に
示すフイルター構層体１６が形成される。なお、
堰をコンクリート壁〔図示せず〕として、その一
部に透水性を有する構造としたものでもよい。

第１図に示す河川１の上流側の流水２は濁つて
おり、間隙を有するように礫４が積み上げられて
形成された礫層３内を流過する間に、浮遊する土
粒子分（シルト）などの微細な汚濁原因物が沈降
して分離され、間隙を通過した流水２は浄化され
る。そして、一年近く経過して、礫層３内が目詰
まりすると、礫４と捕捉された土粒子１８などと
が除去され、その都度、新しい礫４に置き換えら
れる。したがつて、フイルター構層体１６におけ
る浄化機能が保持され、河水が流入する海岸や海
浜の環境破壊が防止されるようになつている。

ちなみに、礫層の前後における流水を採取し、
コールターカウンター法により分析された現地実
証試験の結果を、第１０図ないし第１２図に示
す。これらのデータから判るように、濁水中に含
まれる土粒子のうち、粒径が1μm〜20μmの土粒
子の70％以上がフイルターされていることが判
る。そして、このフイルター構層体１６が用いら
れていると、洪水時に、礫層の間隙で分離し滞留
した土粒子１８などの再流出が抑制されること
が、長岡・大垣氏の研究「礫で構成された河床に
おける生物学的自浄作用」からも十分に推測する
ことができる。すなわち、その報告によれば、礫
層中の浸透流は、礫径の大小にかかわらず、表面
から第三層目付近で流速が零に近づく、と述べら
れていることからも、上記のデータの正当性が裏
付けられる。したがつて、径が20cm程度の礫が用
いられた礫層によつても、粒径が1μmといつた小
さな土粒子をフイルターできる沈降時間が確保さ
れること、第三層以深では、洪水による増水があ
つても、滞留した土粒子などが再流出しないこと
になる。

第２図の例においては、礫層３の下流側３ｂに
設けられた透過壁５に加えて、礫層３の上流側３
ａにも透水性の堰５Ａが設置され、二つの透過壁
５，５Ａと礫層３とによりフイルター構層体１６
が形成されている。本例では、礫層３はやや高層
化されると共に、二つの透過壁５，５Ａで礫層３
の形状が保持され、能率よく土粒子１８などが除
去され、濁流の浄化が促進される。

第３図および第４図の例では、礫層３の上流側
３ａすなわち透過壁５Ａの上流には、河川１より
河幅が広げられ、さらに、河底１１ａが深くされ
た沈砂池１１が形成されている。その上流から沈
砂池１１に流入する濁流は、広い河幅の沈砂池１
１で流速が極めて弱められ、大きい粒径の土粒子
１８ａ、例えば100μm以上のものが除去され、礫
層３においては、効果的な浄化が図られる。すな
わち、礫層３の上流側３ａに設置された透過壁５
Ａから礫層３に入つた濁流は、礫層３内を流過す
る間に、粒径の小さい例えば100μm以下のシルト
や粘土分１８が分離され、清流となつて下流側３
ｂの透過壁５から流出する。大きい粒径の土粒子
１８ａなどは沈砂池１１で予め分離されるので、
礫層３内の目詰まりが緩和され、礫層３を長持ち
させることができる利点がある。

ところで、礫間の間隙は、礫層全体積の40％程
度が限界であると言われている。そこで、第５図
に示すように、礫層３の間隙を拡げるために、礫
層３の底部の河床１ａに、耐蝕性を有する例えば
50cm程度の長さの塩化ビニール管などを複数〔図
示は四個〕採用し、その管体１２を埋没させてお
くとよい。管体１２の端面１２ａは透水マツトで
ある透水材１３でふたをされており、管体１２内
への礫４の侵入が阻止されるようになつている。
このように、管体１２が埋設されたフイルター構
層体１６は、土粒子１８などを滞留させる間隙が
広く、ひいては、礫層３の単位体積当たりの土粒
子の捕捉容量が増大され、フイルター構層体１６
の浄化機能が高められる。

第６図の例は、礫層３の上流側３ａに位置する
透過壁５Ａを貫通し、河床１ａに設置されて流れ
方向に沿つた複数〔図示は一本〕の導水管１４を
設けたものである。この場合には、上流より流れ
込む流水２が礫層３内へ積極的に誘導される。そ
の結果、ほぼ全量の流水２が、フイルター構層体
１６を構成する礫層３内で速やかに浄化される。
なお、導水管１４に代えて、上流側３ａの透過壁
５Ａを貫通し、その透過壁５Ａから礫層３に至る
河床１ａに溝〔図示せず〕を掘削して、通路を形
成したものでもよい。

第７図は、礫層３を構成する一群の礫４を、外
包する不錆鋼の線材で形成された籠体１７などで
拘束し、パツケージ化したものを投入した例であ
る。日時経過に伴つて生じる礫層３内の目詰まり
が進行したとき、パツケージ化された一群の礫４
は、クレーン車などで吊り上げたり、吊り降ろし
たりすることが容易であり、一群の礫４を迅速に
置き換えることができる利点がある。なお、籠体
１７を用いることなく、一群の礫４を袋〔図示せ
ず〕に詰めてパツケージ化してもよい。袋に砂を
詰めた土嚢としておいてもよいが、その場合、表
面に近い部分に、粒径の大きい礫を配置したり、
透水性のマツトを介装させ、洪水時の流失を防止
することができるようにしておけばよい。

以上は礫４〔第１図参照〕を採用した例である
が、第８図に示すように、それに代えて、土粒子
を収容する図示しない間隙を備えると共に透水性
を有する透水マツトなどの透水材１５を組み立
て、河床１ａに配置しておいても、同様の効果を
発揮させることができる。なお、透水マツトは、
例えば繊維状のものを押し固めるなどして、水を
通過させるが、細かい粒子を間隙で捕捉させるこ
とができるようなものであればよい。

ちなみに、礫層３の上流側３ａや下流側３ｂに
堰５，５Ａを設け、礫層３の上流に沈砂池１１を
形成し、礫層３中に管体１２を埋設し、さらに
は、導水管１４などを形成すれば、浄化作用は一
段と向上する。

以上の説明から判るように、河川に築かれた礫
層を透過壁で安定に保持させれば、流水が濁つて
いても礫層を流過する間に、浮遊する土粒子など
を礫層で捕捉することができ、大量の流水を能率
よく浄化させることができる。河川が浄化される
と、海に流れ込んだときの汚濁も少なく、海底へ
の沈降も回避される。したがつて、磯枯れや自然
破壊が防止され、自然環境の保全が実現できる。

一方、土粒子の捕捉で礫層内が目詰まりして
も、礫と捕捉された土粒子を除去して新しい礫に
置き換えれば、礫層の浄化機能を再生し、永続的
な浄化が図られる。礫層の上流側にも透過壁を設
ければ、礫層の一層安定な形状や機能が維持され
る。

礫層の上流側に沈砂池があると、粗い土粒子な
どが予め除去され、主として微細なものだけを礫
層で分離すればよくなり、細かい粒子の除去能率
も向上する。礫層中に管体を埋設しておけば、礫
の間隙が大きくなり、捕捉機能が高められる。流
水を礫層内に積極的に誘導するように、上流側の
透過壁を貫く導水管や溝を設けておけば、捕捉効
果は増大する。

礫をパツケージ化しておけば、その交換が極め
て容易となる。上記の礫に代えて、透水マツトな
どを使用しても、同様の機能を発揮させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の河水に含まれる土粒子のフイ
ルター方法が適用されるフイルター構層体が設置
された河川の縦断面図、第２図は礫層の上流側お
よび下流側に透過壁が設けられた場合の縦断面
図、第３図は礫層の上流に沈砂池が設けられた場
合の縦断面図、第４図は第３図の−線矢視
図、第５図は礫層中に管体が埋設されたフイルタ
ー構層体の概略図、第６図は導水管が設置された
フイルター構層体の概略図、第７図は一群の礫が
パツケージ化されたフイルター構層体の概略図、
第８図は礫に代わる透水材が用いられたフイルタ
ー構層体の概略図、第９図は透過壁として採用さ
れる枠ダムの一例における部分外観図、第１０図
ないし第１２図は、礫層の前後から採取された流
水に含まれる土粒子量を比較した現地実証試験デ
ータのグラフである。 １……河川、２……流水、３……礫層、３ａ…
…上流側、３ｂ……下流側、４……礫、５，５Ａ
……透過壁（堰、コンクリート壁、枠ダム）、１
１……沈砂池、１２……管体（塩化ビニール管）、
１２ａ……端面、１３……透水材（透水マツト）、
１４……導水管、１５……透水材（透水マツト）、
１８……土粒子、ｈ……通常の水位。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 河川内に通常の水位より高い礫層を構築し、
   その礫層の形状安定を図る堰を透過壁により形成
   して、上記礫層の下流側に設け、 流水が上記礫層内を流過する間に、流水中の土
   粒子を分離させ、 礫層内が目詰まりすると、礫と捕捉された土粒
   子とを除去して、新しい礫に置き換えることを特
   徴とする河水に含まれる土粒子のフイルター方
   法。 ２ 請求項１において、透過壁を前記礫層の上流
   側にも設けることを特徴とする河水に含まれる土
   粒子のフイルター方法。 ３ 請求項１または請求項２において、前記礫層
   の上流側に、河幅を広くした沈砂池を設け、その
   沈砂池で粗い土粒子が除去された流水を、前記礫
   層内へ流過させるようにしたことを特徴とする河
   水に含まれる土粒子のフイルター方法。 ４ 前記礫層内に、端面が透水材でふたをされ、
   礫の侵入を阻止した管体を埋設しておくことを特
   徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記
   載の河水に含まれる土粒子のフイルター方法。 ５ 前記礫層内へ流水を案内する導水管もしくは
   溝を、前記上流側に位置する透過壁を貫通して設
   け、流れ方向となつている通路によつて、流水を
   礫層内へ積極的に誘導するようにしたことを特徴
   とする請求項２に記載の河水に含まれる土粒子の
   フイルター方法。 ６ 前記礫をパツケージ化して、礫の置き換えを
   容易としたことを特徴とする請求項１ないし請求
   項５のいずれかに記載の河水に含まれる土粒子の
   フイルター方法。 ７ 前記礫に代えて、透水材としたことを特徴と
   する請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の
   河水に含まれる土粒子のフイルター方法。