総溶存ガス(TDG)は、酸素や二酸化炭素など、水域に溶けているガスの総量です。TDG 濃度は通常、局所的な大気圧 (BP) に対する総ガス圧 (TGP) の比率として表され、局所的な大気圧のパーセンテージとして計算できます: TDG (%) = TGP/BP × 100%。TGPは、全分圧と蒸気の絶対圧力です。水中のこれらのガスの分圧が大気圧を超えると、水は過飽和状態になり、大気圧での溶存ガス平衡の100%以上を含むようになります。TDGは、空気と水の間の物質移動によって空気が溶解する自然なプロセスです。大気圧、湿度、および局所的な温度により、TDGは飽和濃度で安定します。[1] 総過飽和溶存ガス(TDG)は、水力発電活動の主な潜在的な影響の1つとして特定されています[1]。
これは、水力学と環境条件に関連するさまざまな要因が原因で発生します。過飽和TDGの出現は、以下から発生する可能性があります。
- 水力放電:TDG過飽和は、曝気、圧力、乱流強度、および水温に密接に関連する油圧式水の排出によって発生する可能性があります。ダム放流時の高速水の激しい曝気は、下流のTDGの過飽和につながり、魚類に気泡病を引き起こし、その存在を脅かす可能性があります[2]。
- 水力学:過飽和溶存酸素(DO)とTDGは、ダムの高流量、光合成における過剰な酸素生成、および水温の上昇によって生成できます。能動曝気は過飽和DOとTDGの放出を促進しますが、開口と曝気深度はそれらを抑制することができます[3]。過飽和TDGは、水深が深く乱流が少ないため、貯水池での輸送と消散が自然の河川よりも遅くなります[4]。実験的研究によると、圧力(水深)、曝気、気泡溶解時間、空気と水の接触面積、および乱流の強度が、過飽和TDGに影響を与える主な要因です。過飽和TDGの放出速度は、乱流の強さと水と空気の接触面積(気泡の大きさ)の影響を受けます。気泡の直径が小さいと、空気と水の接触面積が大きく、過飽和TDGの速度が速いため、すばやく溶解します。乱流が大きくなると、TDGの過飽和発電率も高くなります。高いダムが水を放出するときに過飽和TDGを生成するには、十分な曝気と圧力(水深)が必要です。水深が深く、圧力が高いほど、過飽和TDGのレベルが高くなる可能性があります。[5]
ダムの運用による全過飽和溶存ガス(TDG)の影響は多面的であり、以下に大きな影響を与える可能性があります。
- 気泡病(GBD):ダムの下流でTDGが上昇すると、魚の非感染性気泡病の発生率が高まり、内皮の損傷や損傷につながる可能性があります。魚の気泡の存在は、重度の血管および皮膚の損傷と関連しており、水生生物相の健康に影響を与えています[6]。
- 魚の行動と健康:過飽和TDGへの曝露は、魚の卵の孵化率と、過飽和TDGと浮遊堆積物に対する稚魚の耐性に大きな影響を与える可能性があることが研究で示されています[7]。魚に対する過飽和TDGの生理学的影響はまだ完全には理解されておらず、この分野でのさらなる研究の必要性が強調されています[8]。さまざまなサイズと種類の魚は、過飽和TDGに対して異なる耐性を示しています。魚のサイズが小さいほど、高レベルの過飽和でより大きな耐性を示すことがわかっています[9]。
TDGの飽和は、次の方法で最小限に抑えることができます。
- 活性炭の散逸:TDG過飽和が発生したときに活性炭を導入し、水の乱流を強化することで、過飽和TDGを減らすことができます。活性炭の含有量が高いほど、TDGの散逸正接が増加する可能性があります。[10]
- 予測モデリング:水力発電プロジェクトにおけるTDG予測モデルは、飽和したTDGに対処するための運用上のソリューションと考えられています。これは、余水吐の運命と尾水路の電気の流れを決定するサイト固有のモデルです。このモデルは、余水吐内の空気が放出され、その後、下流で高レベルのTDG飽和を引き起こす可能性のある静止した盆地を介して大気を溶液に交換するという概念に基づいています。このモデルは、テールレース チャネル管理のリファレンスとして役立ちます。[11, 12]
TDGの飽和は生態学的環境問題となっており、特に水力発電開発地域では、さらなる研究と調査を検討する価値があります。
著者:
著者:Hendra WINASTU、SOLENプリンシパルアソシエイト– IPCパネルコーディネーター
編集者:Nguyeng Duy Hung、SOLENディレクター–IPCプログラムディレクター
2023年11月21日
記事#: SOLEN-IPC-0029
書誌:
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[12] Hadjerioua, B., Pasha, F., Stewart, K., Bender, M.D., & Schneider, M.L. (2012). PREDICTION OF TOTAL DISSOLVED GAS EXCHANGE AT HYDROPOWER DAMS.
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