JPH0613115B2 - ダム濁水の浄化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、洪水やダム湖底の洗掘、ダム湖岸の波食、富
栄養化現象等によって生じるダム湖内の濁りを浄化処理
する装置に関する。

［従来の技術］ 我国の河川は急流が多く短いため洪水等による濁りは数
日を待たずして流下しもとの清流に復する。しかし一度
ダムが構築されると、粘土鉱物等数ミクロン以下の微粒
子で構成される濁質は沈降が極端に遅いため、貯水がダ
ム湖から流出するまでの期間内に沈降せず、また流量が
制御されて放流されるため河川の濁りが長期化すること
は避け難い。

また渇水期にダムの水位が降下するとバックウオータ部
の堆砂、堆泥が水面上に露出し、未固結の泥土が河川水
によってダム湖内に持ち込まれ濁水が発生する。更には
ダム湖に流入する畜産、工場、生活排水中に含まれる栄
養塩が湖内の生物活動を盛んにし、濁りや異臭を発生し
水質を悪化させる富栄養化現象も生じる。

このような様々な原因によって生じるダム濁水は、河川
景観や淡水漁業等の環境に対して、またそれを取水して
利用する農業、生活用水あるいは工業用等に大きな経済
的影響を与える。

しかし全てのダムが濁水現象を起こす訳ではなく、地形
や地質、植生等の自然環境、開発行為等の社会環境によ
る集水域の地表の性状に左右されるし、またダムの規模
にもよる。経験的にはダム湖水の年間交換回数指数α
（＝年間総流入量／貯水池総容量）が３０以上では洪水
による濁水の問題は生じないとされている。この指数α
はダム湖が成層（温度躍層）型であるか否かの指標でも
あり、αが小さいと（特に１０以下では）成層型ダム湖
となる。温度躍層は夏期に湖水面の温度が上昇し水の密
度が小さくなることによって成形されるもので、この時
期に洪水等により濁水が流入すると、その温度は一般に
湖面水よりも低くかつ濁質を含むので密度がほぼ躍層位
置の密度に等しくなり、濁水はこの位置に潜り込む形で
湖内に流入する。このように安定した成層に濁水が浸入
すると稀釈拡散され難くなり濁質の沈降が妨げられる。
この躍層の位置から取水しているダムであればこの層の
水が排出され尽くすまで濁水が長期化することになる。

ダム湖の濁水対策の一つに選択取水法がある。これは取
水レベルを調節して濁度の高き部分を避け、出来るだけ
湖内を攪拌しないように取水する方法である。

その他、集水域の植生によってダム濁水の発生を防止す
る方法や、ダム湖全体に沈澱促進剤を混入する方法、あ
るいは上流に副ダムを造り洪水時の濁水をそれに一旦貯
留し、水量を調節して下流にトンネルで放流する方法、
堆砂を浚渫する方法等も考えられている。

［発明が解決しようとする問題点］ 選択取水法は現時点において最も有効な濁水防止対策で
あるが、取水口を機械的に昇降しなければならないから
既設ダムについては設備の変更が困難な場合が多いし、
要求される清浄化の程度が高く選択取水では対応しきれ
ない場合も多く、抜本的な解決法とはなり得ない。また
洪水の規模が大きくなると温度躍層の上方全体が濁水と
なってしまうため選択取水の効果はなくなってしまう。

植生による防御や砂防設備の設置等はある程度有効では
あるが、地滑りや崩壊等がある場合には不可能だし、我
国においては山地が急峻なため山地への対策で濁質を完
全に抑えることは困難な面が多い。また沈澱促進剤を湖
水全体に混入しようとしても非常に高価となるばかりで
なく混合攪拌が不可能だから高価は少なく。上流に副ダ
ムを造る方法は大土木工事となり経済的に不利であるば
かりでなく副ダムが造れない地形では実施出来ない。

このように従来技術にはそれぞれ解決すべき様々な問題
があり、現時点では選択取水法以外の対策は採られてい
ない。

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消
し、比較的簡単な設備によって濁水が生じた時に放流水
のみを効率よく浄化できる経済的な装置を提供すること
にある。

［問題点を解決するための手段］ 上記のような目的を達成することのできる本発明は、上
縁に浮きを、下部に錘を取り付けて、ダムの取水口また
は放水口を囲むように水面から水中に垂設した不透水性
のフェンスと、上縁に浮きを、下部に錘を取り付けて樋
状に保形し、該不透水性のフェンスの水面直下で切り欠
いた開口部を通るように延設した導水路と、該導水路の
先端寄りの底部に設置した気泡発生装置と、前記取水口
または放水口と前記不透水性フェンスとの間で、該取水
口または放水口を囲むように位置し、上縁に浮きを、下
部に錘を取り付けて水面から水中に垂設した透水性のフ
ェンスを有する構成である。

ここで「不透水性のフェンス」とは、水の流れを阻止し
て水流がほぼ導水路のみに集中するように制御するもの
をいい、また「透水性のフェンス」とは、構造的に多数
の開口や隙間等が存在して水がある程度自由に通過しう
るようなものをいう。

また導水路には薬剤注入手段を配置して各種凝集剤等を
混入できるようにするのが望ましい。

２種類のフェンスは取水口等の回りをそれらのみで完全
に取り囲む必要はない。ダム湖の両岸を利用して、前記
取水口等の上流側にそれらフェンスを張り渡す構成も可
能である。本発明において「取水口等を取り囲む」と
は、湖岸やダム等と協働して取り囲む態様をも含んでい
る。

［作用］ 通常ダム湖の流速は毎秒数mm程度と非常に小さいが、前
記不透水性フェンスによってダム湖の流れが規制され導
水路のみに集中するため、該導水路中での流れは局所的
にかなり速くなりカルマン渦が発生し、充分に攪拌され
る。

気泡発生装置から生じる微細気泡は濁質に付着し、それ
によって濁質は浮上分離する。また同時に凝集剤を添加
すれば、前記攪拌効果によって濁質粒子同士の会合が一
層促進され少量の薬剤で効率よく浄化することが可能と
なる。

本発明では湖水全体を浄化の対象とするのではなく、導
水路を通過する濁水のみを処理の対象とするものである
から、処理量が少なく薬剤を使用する場合でも経済的に
非常に有利である。

不透水性フェンスの囲みの中に設けた網状等の透水性フ
ェンスは、浮上分離した濁質の集積領域を区画する機能
を果たすとともに凝集大粒化した濁質等が取水口等へ流
出するのを防止する機能を果たすほか、透水性フェンス
近傍はスラリーブランケットと呼ばれる濁質濃厚部とな
り水中の微細濁質を吸蔵付着する機能をも果たす。従っ
て透水性フェンスの作用によって、取水口等を取り囲む
フェンス面積を小さくすることができ、各フェンスにか
かる水圧等に対する強度の制約を著しく減少させること
が可能となる。

［実施例］ 第１図は本発明に係るダム濁水浄化装置の一実施例を示
す配置図であり、第２図はその断面図である。ダム湖１
０は河川からの流水をダム１２によって堰き止め一旦貯
留するものであり、貯留した水は取水口１４から放流さ
れる。

本発明ではダム湖１０の取水口１４を囲むように不透水
性のフェンス１６が設けられ、該フェンス１６と前記取
水口１４との間に網状等のフェンス１８が設けられる。
不透水性のフェンス１６としては、例えば合成樹脂製の
フィルム、不織布、緻密な織布等が用いられる。これら
のフェンス１６，１８は、上縁に浮き２０が、下縁に錘
２２が取り付けられ、それらによって水面から温度躍層
Ｔの下方まで垂設される。不透水性のフェンス１６には
複数の開口部２４が形成され、該開口部２４に樋状の導
水路３０が接続される。この不透水性のフェンス１６は
湖水の流れを規制し、ほぼ該導水路３０のみに集中させ
る機能を果たす。本発明に係る装置はこれらフェンスお
よび導水路３０の他、前記導水路３０を通る湖水の流れ
に微細気泡を付与する気泡発生装置３６を備えている。

不透水性フェンスおよびその開口部に連結される導水路
の詳細を第３図に示す。開口部２４はフェンス１６の上
端の一部を矩形状に切り欠いたものであり、該開口部２
４から上流側に樋状の導水路３０が延設される。この樋
状の導水路３０も不透水性シートによって形成され、上
方に浮き２０が、下方に錘２２が取り付けられて所定の
形を保つように構成される。この導水路３０は第１図に
示すように不透水性フェンス１６の適宜個所に複数個設
けてよい。

本実施例では薬剤注入用のパイプ３２を有し浮き２０に
沿って配置され、その先端のノズル３４は水路３０の上
流側端部近傍で開口する。気泡発生装置３６は導水路３
０の底部に取り付けられる。導水路３０の内部には邪魔
板３８を取り付けるのが望ましい。薬液は各薬液注入パ
イプ３２を通りノズル３４から導水路３０内の湖水中に
放散される。気泡発生装置３６にはパイプ４０を通って
空気混入水が供給され流れに対して微細気泡を発生させ
る。

次に本発明装置の動作について第４図および第５図によ
り説明する。取水口１４の回りにフェンス１６が水面か
ら温度躍層Ｔの下方まで垂設されており、取水口１４は
湖底の冷水塊を取り入れないように水面から躍層Ｔまで
の範囲内で設定されるのが一般的だから、取水レベルの
流れはこのフェンス１６で充分規制される。躍層Ｔより
下まで垂設すれば、その下方を流れようとする水は密度
の大きい冷水塊によって受け止められ、流れが阻害され
るからである。従って全て前記導水路３４を流過しよう
とするから（矢印Ａ参照）、その部分での流速は局部的
に増加する。

導水路３０は流入する湖水と注入する薬液との混合攪拌
並びに微細気泡の付着を促進する機能を果たす。ノズル
３４からは無機系あるいは有機系の凝集剤を供給する。
それによって湖水と微細気泡、凝集剤とが混合攪拌さ
れ、濁質が凝集し気泡が付着するため浮上することにな
る。浮上分離した濁質４２は不透水性フェンス１６と網
状フェンス１８との間の領域に集まる。また網状のフェ
ンス１８は濁質が取水口１４に至らないようにする機能
を果たす。またこの網状のフェンス１８近傍は、硅藻や
濁質が付着して濁質濃厚部（スラリーブランケット）を
形成し、一種の濾材のような作用を果たし流過する水の
浄化を促進する。

上記実施例のように導水路に邪魔板等を取り付ければ、
湖水の攪拌距離が長くなり、浮上分離の効果を充分高め
ることが出来ると共に両フェンスの間隔を短くでき装置
を小型化できる点で有利である。上記実施例では透水性
フェンスとして網状フェンスを用いているが、そに代え
て多数の穴が穿設されたフェンスや簾状あるいは暖簾状
のフェンス等を用いてもよい。勿論フェンスは湖底に至
るまで設けてもよい。またダム湖の両湖岸間にこのよう
なフェンスを張設することによって取水口等の一部を取
り囲むような構成としてもよい。両フェンスはそれぞれ
多重構造とすることも可能である。流れの量を制御する
ためには開口部の大きさを可変出来るような機構を付与
したり、あるいは導水路を開閉自在の構造としてもよ
い。

なお上記実施例では導水路を不透水性のフェンスよりも
上流側に設けている。そのようにすると不透水性フェン
スで囲む面積を少なくできる利点がある。しかし、導水
路を不透水性フェンスの下流側に設けてもよい。そうす
れば導水路を所定の形状に保っておくのが容易となる利
点が生じる。勿論、不透水性のフェンスの上流側および
下流側に設置することも自由である。

ところでこのようなフェンスにかかる圧力は、静水圧、
流動圧、波浪圧の３種類に分類して考えることができる
が、このうち強風時に発生する波浪圧が最も大きい。そ
れに対処するためには、湖岸からの動力または浮きに取
り付けた動力等によりフェンスを巻き上げれるような構
造とするのが望ましい。

［発明の効果］ 本発明によればダム湖の流れをフェンスによって規制し
導水路によって局部的に急流を形成して微細気泡を付着
させるように構成しているので、濁水の攪拌が効率良く
行われ微細気泡の付着により濁質浮上が促進されるとい
う優れた効果を奏する。浮上した濁質は透水性フェンス
と不透水性フェンスとの狭い区域に集積するため、その
除去は極めて容易となる。

また本発明では取水口等を取り囲む構造であるから、取
水量だけを対象に処理し攪拌して分離することになり、
ダム湖全体の水量を処理対象とするのと異なり薬剤を使
用する場合でも、その使用量を大幅に節約できるし、殆
ど静止状態にあるダム湖内に全く動力を用いることなく
攪拌流をつくることができ、しかも濁水状態が悪化した
ときのみ運転操作すればよいから運転コストも安くなり
極めて経済的である。

更に本発明は比較的簡単な構成であるから、設置や保守
が容易であり既設ダムへも容易に適用できる等の優れた
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るダム濁水浄化装置の一実施例を示
す配置図、第２図はその断面図、第３図は不透水性フェ
ンスとそれに連結された水路の一例を示す説明図、第４
図および第５図は本発明に係る装置の動作説明図であ
る。 １０……ダム湖、１２……ダム、１４……取水口、１６
……不透水性フェンス、１８……網状フェンス、２４…
…開口部、３０……導水路、３６……気泡発生装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上縁に浮きを、下部に錘を取り付けて、ダ
   ムの取水口または放水口を囲むように水面から水中に垂
   設した不透水性のフェンスと、上縁に浮きを、下部に錘
   を取り付けて樋状に保形し、該不透水性のフェンスの水
   面直下で切り欠いた開口部を通るように延設した導水路
   と、該導水路の上流側の底部に設置した気泡発生装置
   と、前記取水口または放水口と前記不透水性フェンスと
   の間で、該取水口または放水口を囲むように位置し、上
   縁に浮きを、下部に錘を取り付けて水面から水中に垂設
   した透水性のフェンスを有することを特徴とするダム濁
   水の浄化装置。