JP2007014872A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】 水質と泥質を改質する材料を河床に埋め込むことで、感潮河川の潮汐を利用し、底泥への酸素供給による河川の底質の改善及び底泥の浄化作用を誘起する底棲生物の良好な生息環境の現出し、これにより河床の底質の改善を促進する。更に河床の表面に突起物や異物がなく、人への安全面をも考慮する。
【解決手段】 潮汐の干満がある感潮河川２であって、堆積泥４及び水中のリンを不溶化・固定化し得る透水性の改質材料（浸透柱１）を、感潮河川２の河床３における堆積泥４からその下にある砂層５まで貫入し、潮汐の干満を利用して改質材料（浸透柱１）内に水を循環させ、堆積泥４に酸素を供給することによりその河川の泥質・水質を改善する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、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（以下、「泥質」という。）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に関するものである。

潮の干満がある河川における感潮域の干潟は、河川流量が少ない場合に、海域で形成された有機泥が遡上して沈降することが原因になり、その河口近くで泥化が進行している。このような干潟の泥化が進行すると、底質内部の水循環が阻害され、内部負荷の増大、硫化物などの有害物質の供給など、河川浄化機能が低下し、生物生息環境の悪化および水辺景観価値の損失に繋る。そこで、堆積泥による環境悪化の対策として浚渫等が挙げられるが、浚渫土の処分が難しくなってきており、新たな技術開発が求められている。

そこで、河川の水質を浄化する種々の技術が提案されている。例えば、特許文献１の特開平５−１３１１９６号公報「環境浄化構造体」に示すように、自然の汚染された水質環境は一般に酸性状態になっていることが多いことから、アルカリ性を有する貝殻及びアルカリ性固体粒体（鉱滓、石炭灰、セメントレータンスなど）を透水性の枠体内に充填した環境浄化構造体を水中に設置することにより、貝殻やアルカリ性固体粒体中のアルカリ分を水中に溶け出させて、酸性状態にある汚染水を中和したり緩和したりして、海、港湾、河川、沼湖、池、ダムなどの水質環境を浄化する技術が提案されている。
また、この特許文献１は、水浄化作用を有する有用微生物や小動物が貝殻及びアルカリ性固体粒体の表面に棲息・増殖してその水浄化作用を一層促進することができることも開示している。
特開平５−１３１１９６号公報

特許文献２の特開平１０−１５５３８号公報「底質及び水質改良並びにそれを利用した底棲動物増殖法」に示すように、アンモニア態窒素、亜硝酸態窒素、リン酸態リンの吸収剤とした熱処理貝化石を水底に投入することにより、底質やその近辺の海域のマイナス要因たる物資を速やかに減衰させることにより、底質及び水質の改善を図るとともに、底棲動物にとって良好な環境を現出させる技術が提案されている。
特開平１０−１５５３８号公報

特許文献３の特開２００１−２９９５１号公報「石炭灰人工ゼオライトによる海域の浄化方法」に示すように、石炭灰に水熱化学処理を施して得られる人工ゼオライトを海域の底質泥土層の上部面に敷設することにより、内湾などといった閉鎖的な海域における栄養塩やガスによる富栄養化などにより生じる水質汚濁を防止する技術が提案されている。
特開２００１−２９９５１号公報

しかし、上記特許文献１，２，３の技術は、水質、泥質を改善することを目的にして泥質・水質改善剤等の改質材料を水中又は海中に沈めるものである。これらの改質材料は、いずれも河床の表面又は海底の表面に設置又は散布するものであった。そのために、水質と共に河床又は海底の表面層のみの泥質については改善することができる。しかし、このような改善方法では、底泥中へ酸素を充分に供給できないために、この底泥中の改質又は改善が図れず、その底質及び生物生息環境を向上させることができないという問題があった。

また、このように河床の表面又は海底の表面に設置又は散布した改質材料は、この河川又は海水を改善していることが周囲の住民に認識されやすいので、このような改質材料が目立つ河川や海岸において、水遊びする人が減少していた。更に、このように設置又は散布された改質材料は、これに人がぶつかって怪我しやすいという問題があった。

本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、水質と泥質を改質する材料を河床に埋め込むことで、感潮河川の潮汐を利用し、底泥への酸素供給による河川の底質の改善及び底泥の浄化作用を誘起する底棲生物の良好な生息環境の現出し、これにより河床の底質の改善を促進することができ、更に河床の表面に突起物や異物がなく、人への安全面をも考慮した感潮河川の泥質・水質の改善方法及びこれに使用する浸透柱を提供することにある。

本発明の改善方法によれば、潮汐の干満がある感潮河川（２）の泥質・水質を改善する方法であって、堆積泥（４）及び水中のリンを不溶化・固定化し得る透水性の改質材料を、前記感潮河川（２）の河床（３）における堆積泥（４）からその下にある砂層（５）まで貫入し、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（４）に酸素を供給することによりその河川の泥質・水質を改善する、ことを特徴とする感潮河川の泥質・水質の改善方法が提供される。
例えば、前記感潮河川（２）の河床（３）表面に、所定間隔をおいて上下に縦長の埋込み穴を開け、各埋込み穴に前記改質材料を埋設する。

前記改質材料を、その上部が前記感潮河川（２）の河床（３）に溜まった堆積泥（４）の表面付近となるように該河床（３）に埋設することが好ましい。
前記河床（３）に埋設した改質材料の上部を覆うように、該河床（３）に覆砂（６）を散布することが好ましい。
前記河床（３）に散布する覆砂（６）に、改質機能を有する石炭灰造粒物と共に、前記埋込み穴を掘ったときに発生した泥を利用することができる。

本発明の浸透柱によれば、潮汐の干満がある感潮河川（２）の泥質・水質を改善する浸透柱（１）であって、底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（３）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、ことを特徴とする感潮河川の泥質・水質の改善に使用する浸透柱が提供される。

前記浸透柱（１）は略円柱形状である。
前記浸透柱（１）は礫などの固形粒体である。
前記浸透柱（１）はアルカリ性固形粒体である。
前記浸透柱（１）は、石炭灰を主材料に加水混合して造粒方法により粒状にした石炭灰材料である。
前記浸透柱（１）には、前記リンの不溶化・固定化の効果が飽和状態となったときに回収し、この回収した浸透柱（１）を透水性土木材料として活用できるように、石炭灰等の主材料を固化したものを使用することができる。

上記構成の改善方法では、透水性のよい改質材料（）を感潮河川の河床（３）における堆積泥（４）からその下にある砂層（５）まで貫入するように埋設するので、感潮河川の潮汐により堆積泥（４）により多くの酸素が供給され、堆積泥（４）の還元状態が解消する。これにより、硫化水素の発生が抑制されるとともに、堆積泥（４）が好気性状態となることで堆積泥（４）中の窒素などが除去できる。また、り堆積泥（４）及び泥質・水質改善筒内及びその周囲に底泥の浄化作用を誘起する生物の良好な生息環境を現出することができ、一層泥質の改善が促進され、底質および生物生息環境を向上させることができる。

改質材料の上部を覆うように、河床（３）に覆砂（６）を散布することにより、河川（１）の物理的、見栄え的な環境も改善することができる。人が河川（１）において水遊びしやすくなる。

上記構成の浸透柱では、アルカリ性固形粒体や石炭灰造粒物は、堆積泥（４）中のリンの固定化能力を有することから底質の改善が図られるばかりでなく、堆積泥（４）中に含まれるリンの固定化により水中へのリンの溶出が抑制でき、河川（１）の水質の改善を図ることができる。
浸透柱（１）に石炭灰造粒物を原材料として使用することにより、火力発電所から発生する石炭灰の有効活用を図ることができる。
リンの固定化能力が飽和状態となった浸透柱（１）を回収し、回収した浸透柱（１）を例えば透水性土木材料として活用することができ、資源の有効利用を図ることができる。

本発明の感潮河川の泥質・水質の改善方法は、潮汐の干満がある感潮河川の感潮河川の泥質・水質の改善方法であって、堆積泥及び水中のリンを不溶化・固定化しかつ透水性のよい改質材料（浸透柱）を、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し、潮汐の干満を利用して改質材料内に水を循環させ、堆積泥に酸素を供給することにより河川の泥質・水質を改善する方法である。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施例１の感潮河川の泥質・水質の改善方法を説明する概略図である。
本発明の感潮河川の泥質・水質の改善方法は、図１に示すように、透水性のよい改質材料である浸透柱１を、潮の干満がある感潮河川２の河床３に多数本埋設する。特に、この浸透柱１は、感潮河川２の河床３における堆積泥４からその下にある砂層５まで貫入するように埋設する。

また、浸透柱１は、その上部１ａが河床３に溜まったヘドロ層のような泥土の表面付近となるように埋設する。これによって、潮汐により溶存酸素を含んだ河川２の水が、本発明の浸透柱１内を効果的に通過すると共に、干潮時には各浸透柱１を介して堆積泥４に酸素を供給することができる。

本発明の浸透柱１は、略円柱形状であり、河川２の岸に沿って所定間隔の千鳥となるように配置することにより効果的な改質範囲を得ることができる。例えば、この浸透柱１は、感潮河川２の河床３表面に、所定間隔をおいて上下に縦長の埋込み穴（図示していない）を開け、各埋込み穴に浸透柱１を埋設する。

河床３に埋設した改質材料である浸透柱１の上部１aを覆うように、この河床３に覆砂６を散布する（図４参照）。この覆砂６は、河川２の物理的、見栄え的な環境をも改善する機能を有する。人が河川２において水遊びしやすくなるという効果がある。この覆砂６には、改質機能を有する石炭灰造粒物と共に、埋込み穴を掘ったときに発生した泥を利用することができる。

浸透柱１の改質材料としては、上記特許文献１（特開平５−１３１１９６号公報）に開示されているような石炭灰、赤土、炭酸カルシウムなどのアルカリ性物質を少量のセメントなどの結合剤で固めて粒体化したものを用いることができる。以下に示すような石炭灰造粒物を用いることにより、石炭灰の有効活用が図ることができる。

石炭灰造粒物は、例えば石炭焚流動床式火力発電所の燃焼灰（以下、「流動床灰」と称する。）１００％と水１５％（流動床灰に対して）を混合することにより直径１０〜１５ｍｍの大きさの粒にする造粒方法により製造する。

また、浸透柱１の原材料となる石炭灰造粒物は、流動床灰を用いた石炭灰造粒物による底泥中のリン除去性能を示し、リン除去性能が優れたものである。この石炭灰造粒物は、富栄養化海域にこれまで採られてきた敷砂による被覆対策に比べて、石炭灰造粒物は、原材料である石炭灰のリンの固定化効果を最大限活かした材料である。そこで、天然砂に比べて赤潮などの原因となるリンの固定化により水中への溶出を防止する能力を有する。
また、流動床灰を用いた石炭灰造粒物は、「海洋の汚染に係る環境基準」の環境項目を全項目満足する安全な材料でもある。
さらに、流動床灰を用いた石炭灰造粒物は、取扱いが容易でありかつ長期に安定な形状が保持できる材料でもある。

以上説明したように、実施例１による感潮河川の泥質・水質の改善方法及びこれに使用する浸透柱１では、以下に示すような泥質及び水質の改善効果がある。
（１）泥質の改善効果
（ａ）潮汐により、各浸透柱１内に溶存酸素を含んだ水の流れを生じさせることができるため、あるいは干潮時には各浸透柱１を介して堆積泥４に酸素が供給できるため、底泥の還元状態を解消することができる。
（ｂ）堆積泥４への酸素の供給により、硫化水素などの発生が抑制できるとともに、堆積泥４のヘドロ化が防止できる。
（ｃ）底棲生物の良好な生息環境が現出できることにより、相乗的に改質範囲が拡大できる。
（ｄ）堆積泥４への酸素の供給により、堆積泥４が好気性状態となり窒素などが除去できる。また、アルカリ性固形粒体や石炭灰造粒物を用いることにより堆積泥４中のリンの固定化が図られ、河川２水へのリンの溶出が抑制できる。
（２）水質の改善効果
（ａ）堆積泥４の還元状態の解消により窒素などが除去されることから河川２水への溶出が抑制できる。
（ｂ）浸透柱１にアルカリ性固形粒体や石炭灰造粒物などを用いることにより、リンの固定化が図られることから河川２水へのリンの溶出を抑制することができるとともに、水中のリンの固定化を図ることができる。

また、アルカリ性固形粒体や石炭灰造粒物を用いる場合、リンの固定化の効果が飽和状態となった浸透柱１を回収して新しい浸透柱１に容易に交換することができるとともに、回収した浸透柱１を例えば透水性土木材料として活用することができる。

〔実験例１〕
次に、本発明の感潮河川の泥質・水質の改善方法によるその有効性を検討するため実施した実験例１について説明する。
図２は実験例１に利用した天満川を示す平面図である。図３は実験区域を示す概要図である。図４は本発明の浸透柱を施工２か月後の干潟の色状態を比較した図である。図５は覆砂の硬度及び硬さの変化を示すグラフである。図６は底生成物の変化状態を示す説明図である。図７は間隙水の水質の変化状態を示す説明図である。図８は泥層の粒度の変化状態を示す説明図である。
（１）実験場所の概要
実験例１では、広島市の市街地を貫流する太田川市内派川天満川河川距離標３．０ｋｍ〈泥の堆積は、４０ｃｍ程度〉で実施した。

（２）実験区域の概要
実験区域には、図３に示すように、浸透柱１の上に覆砂６を散布し、親水性向上効果の把握を目的とした実験区域１と、浸透柱１による底質改善効果の把握を目的とした実験区域２を施工した。

（３）モニタリング方法
モニタリングは、平成１６年６月から毎月1回、実験区域1では覆砂６の色、厚さ、硬度を計測し、実験区域２では間隙水水質調査を実施した。また、同期間中の６月、８月、１１月の３回、底質及び底生生物調査を実施した。

（４）調査結果
（一）覆砂効果の検討結果
施工２カ月後の覆砂６及び現地干潟の色の比較は、図４に示すように、覆砂６を散布することよって、泥色が灰色から黄色に変化しており、視覚的な改善が図られたと考えられる。

硬度および厚さの変化は、図５に示すように、施工時〈硬度５ｋｇ／ｃｍ2）に比べ、施工２ケ月で両地点とも１０〜２０倍硬度が上昇した。現地干潟（硬度１ｋｇ／ｃｍ2未満）に比べ、歩きやすくなった。また、覆砂６の厚みは、施工時から１〜２ｃｍ程度の減少量であった。

（二）浸透柱による底質の改善効果
底生生物の変化は、図６に示すように、確認種数は、比較区で変化はなかったが、浸透柱１の周辺で３種から６種に増加した。比較区は生物種に偏りが見られるのに対し、浸透柱１の周辺はチゴガニ等の甲殻類も多く確認され、生物の棲み易い環境に改善されていると考えられる。

底質環境の変化として、間隙水水質の変化は図７に示し、泥層の粒度変化は図８に示すように、アンモ去ア態窒素は、浸透柱周辺の砂層５より泥層で高い値を示していたが、３ケ月後には、浸透柱１の周辺の泥層で低い値を示すようになった。硝酸態窒素＋亜硝酸態窒素は、浸透柱から離れるほど低くなる傾向を示した。
７５μ以下の泥層粒度は、浸透柱周辺で５．６％、比較区で３．７％に減少し、浸透柱１の周辺で減少量が多かった。また、底質のＯＲＰは、比較区より、浸透柱１の周辺で＋１２０ｍＶ程度改善傾向が見られた。図８の説明図において、比較区は図３に示したように浸透柱１から少し離れた位置にあり、この浸透柱１の影響が全く及ばない位置ではない。
以上のことから、底泥中へ酸素供給が図れ、底質及び生物生息環境が向上していると考えられる。

なお、本発明は、浸透柱１を河床３に埋め込むことで、感潮河川１の潮汐を利用した底泥への酸素供給による河川１の底質の改善及び底泥の浄化作用を誘起する底棲生物の良好な生息環境の現出し、これにより河床の底質の改善を促進することができれば、上述した発明の実施の形態に限定されず、浸透柱１を河床３に配置する方法は、上述した方法に限られず、任意のパターンで配置してもよい。また、浸透柱１を略円柱形状としたが、その形状は角柱、円錐形状当の任意の形状でよく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。

以上説明したように、本発明の感潮河川の泥質・水質の改善方法及びこれに使用する浸透柱によれば、都市型河川で問題となっているヘドロの堆積による水質の悪化や悪臭の発生、水辺景観価値の喪失及び人々の水辺離れ、人の流動性の低下及び都市活性化の阻害などを防止することができる。
また、石炭灰造粒物を浸透柱の原材料として使用することにより、火力発電所から発生する石炭灰を有効活用することができる。

本発明の実施例１の感潮河川の泥質・水質の改善方法を説明する概略図である。 実験例１に利用した天満川を示す平面図である。 実験区域を示す概要図である。 本発明の浸透柱を施工２か月後の干潟の色状態を比較した図である。 覆砂の硬度及び硬さの変化を示すグラフである。 底生成物の変化状態を示す説明図である。 間隙水の水質の変化状態を示す説明図である。 泥層の粒度の変化状態を示す説明図である。

符号の説明

１ 浸透柱（改質材料）
１ａ 浸透柱の上部
２ 感潮河川
３ 河床
４ 堆積泥
５ 砂層
６ 覆砂

Claims (11)

1. 潮汐の干満がある感潮河川（２）の泥質・水質を改善する方法であって、
   堆積泥（４）及び水中のリンを不溶化・固定化し得る透水性の改質材料を、前記感潮河川（２）の河床（３）における堆積泥（４）からその下にある砂層（５）まで貫入し、
   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（４）に酸素を供給することによりその河川の泥質・水質を改善する、ことを特徴とする感潮河川の泥質・水質の改善方法。
2. 前記感潮河川（２）の河床（３）表面に、所定間隔をおいて上下に縦長の埋込み穴を開け、各埋込み穴に前記改質材料を埋設する、ことを特徴とする請求項１の感潮河川の泥質・水質の改善方法。
3. 前記改質材料を、その上部が前記感潮河川（２）の河床（３）に溜まった堆積泥（４）の表面付近となるように該河床（３）に埋設する、ことを特徴とする請求項１又は２の感潮河川の泥質・水質の改善方法。
4. 前記河床（３）に埋設した改質材料の上部を覆うように、該河床（３）に覆砂（６）を散布する、ことを特徴とする請求項１、２又は３の感潮河川の泥質・水質の改善方法。
5. 前記河床（３）に散布する覆砂（６）に、改質機能を有する石炭灰造粒物と共に、前記埋込み穴を掘ったときに発生した泥を利用する、ことを特徴とする請求項４の感潮河川の泥質・水質の改善方法。
6. 潮汐の干満がある感潮河川（２）の泥質・水質を改善する浸透柱（１）であって、
   堆積泥（４）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（３）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、ことを特徴とする感潮河川の泥質・水質の改善に使用する浸透柱。
7. 前記浸透柱（１）は略円柱形状である、ことを特徴とする請求項６の感潮河川の泥質・水質の改善に使用する浸透柱。
8. 前記浸透柱（１）は礫などの固形粒体である、ことを特徴とする請求項６又は７の感潮河川の泥質・水質の改善に使用する浸透柱。
9. 前記浸透柱（１）はアルカリ性固形粒体である、ことを特徴とする請求項６又は７の感潮河川の泥質・水質の改善に使用する浸透柱。
10. 前記浸透柱（１）は、石炭灰を主材料に加水混合して造粒方法により粒状にした石炭灰材料である、ことを特徴とする請求項６又は７の感潮河川の泥質・水質の改善に使用する浸透柱。
11. 前記浸透柱（１）は、前記リンの不溶化・固定化の効果が飽和状態となったときに回収し、この回収した浸透柱（１）を透水性土木材料として活用できるように、石炭灰等の主材料を固化したものである、ことを特徴とする請求項１０の感潮河川の泥質・水質の改善に使用する浸透柱。