JP2012188829A - 砂防堰 - Google Patents

Abstract

【課題】 渓谷山川に設けられる砂防堰はすぐに埋ってしまう問題や、沢を堰きとめ段差を作り、水生生物の往来を妨げる大きな課題があり、河川の流砂量をコントロールしたい要望もある、また、ダムや湖沼には堆砂や堆積汚泥を排除したい課題がある。
【解決手段】 本発明では、砂防堰の堰提底部に貫通する水抜き孔の堰内壁上辺に、縦方向のスリット状吸水口を備えた補給水塔を立設して、下方端を水抜き孔に近接させて開放し、水抜き孔流入口の閉塞を防止すると共に、補給水塔の上流側砂防堰内底面には、下方設置面に沿わせてスリット状の吸泥口を開口させた、溝状体を伏せた形の覆水路を上流に向けて延伸配設して、砂防堰内堆砂量の軽減を図り、水抜き孔の下流端には下方川床に向けた魚道を連接する。更に、下流河川の流砂量をコントロールする場合の砂防堰にあっては、水抜き孔にバルブを設けて開閉し、砂防堰内堆砂の排出、貯留をコントロールする。
【選択図】 図１

Description

本発明は河川上流や山岳渓谷に設置される砂防堰の堆砂抑制と水生生物の往来確保、及び、ダムや湖沼、かんがい用貯水池、雨水貯留池の堆砂や泥土、ヘドロの排出に関するものである。

従来の砂防堰は不透過型砂防堰が多く設置され、堰提には底部及び中間高さ位置に複数箇所の貫通した水抜き孔を設け、小さな礫石や泥土は流下させるべく構成されているけれども、水抜き孔は目詰りや閉塞を生じやすく、現在では、スリット型、或いは透過型と称されるものが採用され、大きすぎる礫石は阻止するが、小さな礫や泥土は流下させて、河床や海浜の維持や、水生生物の生育に役立てる等の配慮がなされるようになってきた。

特開２００３−１９３４５１ 特許 第３８９５５０５ 特許 第９９４３８３ 特開２００２−２９４６７７

新設される透過型の砂防堰では多くの問題が解決されているとしても、不透過型の砂防堰が必要とされる所もあり、また、多くの既設不透過型砂防堰が存在し、集中豪雨等で大量の崩落があれば、礫石混じり泥土が砂防堰内に一気に流入して、砂防堰提の水抜き孔は礫石や流木のために閉塞されやすく、砂防堰内は堆積沈殿物により短期間で満杯になりやすい問題がある。

近年は川床や海浜の状況に合わせて流砂量をコントロールする研究もなされており、これに利用しやすい砂防堰が必要になることや、沢に設けられた砂防堰はその高さゆえに、水生生物の往来をまったく困難にしてしまう改善されるべき問題点もある。

また、ダムや湖沼、かんがい用貯水池、雨水貯留池においても、堆砂の排出、堆積泥土の排出、ヘドロの排出等の問題がある。

本発明では、砂防堰に礫石泥土が一気に流入した場合においても、堰提を貫通した水抜き孔を閉塞させないために、堰提底部に設けられた水抜き孔の堰内側壁面に、水抜き孔から上方に向かって堰提を越えない高さの筒状体補給水塔を立設し、該補給水塔には、礫石が流入し難い補給水塔の壁面側に、全高さにわたって縦方向に多数の孔を配列して窄穴することや、１条か２条の縦方向スリット状長孔を開窄した吸水口を設け、ほぼ全高さ位置からの吸水を可能にする。

該補給水塔は、水抜き孔に大量の礫石が押し寄せ、泥水が水抜き孔に流入し難くなったときに、礫石を防御した補給水塔内水を水抜き孔に流入させるものであり、下方端は水抜き孔に近接した位置で開放する。
例えば、水抜き孔の上辺に堰提から一定長さ庇状にカバーを突出させ、該カバーの両側に２体の補給水塔を設け、下方端を水抜き孔の両側に開放することや、水抜き孔を一定長さ上流側に突出させる形の吸泥管を設け、該吸泥管の下方を開窄して吸泥口を開口させると共に、補給水塔下方端の補給水を吸泥管先端に導き、吸泥管の上流側先端部に注入する。

また、万一補給水塔の下方部分が埋没した時にも、該補給水塔のスリット状吸水口からの上方水の流入水勢によって、スリット状吸水口周りの堆砂を洗掘流入させて排出し、上方水が水抜き孔へ直接流入する水路を開窄しやすくする。

次に、本発明では、水抜き孔をすぐに閉塞させないために、水抜き孔の上流側砂防堰内底面において、断面形状がＵ字形やＶ字形、凹型や欠円状の溝状体を伏せた形で、下縁設置面にスリット状の吸泥口隙間を設けた覆水路を上流方向に向け延伸配設して、流入礫石大きさを制限すると共に、水抜き孔流入口面積の増大を図る。
該覆水路の下流側端部は、堰提の水抜き孔位置に合せて堰提に当接させることや、補給水塔の上流側端面と水抜き孔の最大通過径以下の隙間を設けた位置までとすることができる。

覆水路を堰内底面に沿わせ、流下勾配を付して上流側に向け大きく延伸することは、洪水時に覆水路の上流側が埋没しても、該覆水路内は外部から保護された安静な状態で、濃度の低い水が貯留されることに加え、長い距離間のスリット状吸泥口からの礫間、及び、砂粒間浸透水も期待できるために、補吸水塔に替わり水抜き孔への補給水が行えて、覆水路だけのシンプルな構成の堆砂排出装置とすることができる。

また、上流側に向けて延伸した覆水路は、砂防堰内滞留水が無くなった後に、砂防堰への流入水が堆砂上を水抜き孔に向けて流下するようになり、流入量と流速に応じて堆砂が洗掘されて流下し、洗掘が進むに連れ、流下水は次第に上流側スリット状吸泥口から覆水路内に流入するようになり、水抜き孔から排砂、排水され、砂防堰内の最低流水路床を覆水路の設置床面にキープして、覆水路上流端までの堆砂排出が行える。

前記する覆水路の堆砂排出の特性は、透過型砂防堰においても堰提を開窄した通水スリットに合せた上流側に、覆水路を上流側に向け長く延伸配設することによって、砂防堰内の最低流水路床を覆水路の設置面にキープした堆砂排出が行える。
尚、この場合の覆水路の下流端位置は、堰提から下流側に突出させることや、堰提上流側に通水スリット巾以下の隙間を設けた位置までとすることができる。

また、ダムにおける堆砂排出においても、ダム底に設けられた土吐きゲートに合せて、覆水路を上流側に向けて延伸配設し、ダム水位を下げて、ダムへの流入水を土吐きゲートに向けて流下排水させることによって、延伸した覆水路の上流端までの、覆水路設置床面をキープした堆砂の洗掘排砂が行える。

更に、本発明では、水生生物が砂防堰を越えて往来できるように、水抜き孔の下流側に、水抜き孔の高さに合せた魚道を下流の川床に向けて配設し、該魚道には、這い上がる習性の水生生物のために蟹ロープ（麻縄）や藻縄（麻縄に藻草に似せた多数の紐を編みこんだ縄とする）を魚道の全長にわたって配設することができる。

また、本発明では、河川流砂量をコントロールするために、砂防堰水抜き孔の下流側端にバルブを設け、閉止することで堰内堆砂の流出を止め、開放することで堆砂を流出させ、下流河川流砂のコントロールを自然に近い形で行う。

上述する本発明の補給水塔を備えた砂防堰においては、豪雨時の洪水によって大量の礫石が一気に流入した場合、泥流は堰提を超えて下流に流出すると同時に、堰内においては礫石が急速に沈降しつつ、次々に水抜き孔に押し寄せ、集積する形で、水抜き孔は閉塞されやすい状態になるけれども、補給水塔から比較的にきれいな上方水が水抜き孔に補給されるようになり、完全な閉塞を生じさせることなく砂防堰内泥土の排出が続けられる。

洪水後の砂防堰内滞留水がなくなった後は、堰内に礫石泥土が残るけれども、その後の降雨や、上流からの流入水によって自然に洗掘流下して、砂防堰内には大きな礫は残るけれども、小さな礫石泥土は水抜き孔より下流堰提外に排除され、砂防堰内堆砂量は著しく軽減される。

覆水路を備えた砂防堰の水抜き孔は、大きな礫石が多量に流入した場合や、流木の流入があった場合においても、礫石大きさがスリット状吸泥口で制限され詰りを生じることはなく、スリット状吸泥口面積も覆水路の延伸で充分なものにできやすく、通過させる礫の大きさは、水抜き孔の径及びスリット状吸泥口高さを共に大きくすることで自由に対応できる。

更に、覆水路を上流側に向けて長く伸延することにより、流入口から水抜き孔へ向けた自然な洗掘流下勾配ではなく、配設した覆水路の設置面を最低流水路床とした堆砂排出が行えて、残留堆砂量を著しく抑制でき、仮に、残留堆砂が中高に堆積して覆水路を埋没させても、覆水路内水路は確保されて砂防堰内ダムの発生を防止するばかりでなく、覆水路内流水はスリット状吸泥口から埋没した部分の外部堆砂を洗掘、崩落流入させて排除し開放させることができる。

また、覆水路を上流側に向けて長く延伸することは、洪水時に覆水路が埋没した時にも、覆水路内に濃度の低い水を貯留して、また、浸透水も得やすく、補給水塔を不要にした覆水路を伸延しただけのシンプルな堆砂排出装置にできる。

透過型砂防堰内に覆水路を配設した場合においても、伸延した覆水路の上流端までの最低流水路床を覆水路の設置面にキープした堆砂排出が行えて、残留堆砂量を著しく軽減でき、加えて、洪水時には転がりながら流下する大きな礫が流れ方向に沿った覆水路に緩衝され、堰提への直接的な衝撃を緩和する。

更に、ダム底の土吐きゲートに合せて設けた覆水路においても、最低流下水路床を覆水路設置床面にキープして、覆水路上流端までの堆砂排出が行え、特に、ダム底が緩やかな傾斜の場合や、平坦部が長いダムにおいての残留堆砂軽減効果は甚大である。

次に、水抜き孔下流側に魚道を設けた本発明においては、大量の降雨時には水抜き孔からの流出水が強烈な噴流となり役立たないものとなるが、気候と天気の移り変わりの中で、沢水の流れと共に水抜き孔からの流量が変化し役に立つ時期もあり、魚道、水抜き孔へと遡上した生物は、配設した覆水路内や、自然に洗掘された堆砂中の水路、或いは、礫間を更に上流に遡上往来でき、一般河川の魚道とは少し趣は異なるが、当該地域の水生生物、例えば、沢蟹、小形サンショウウオ、ヤマメに砂防堰を越える小さな沢を提供する効果がある。

水抜き孔にバルブを設けた本発明砂防堰においては、必要に応じて砂防堰内に礫石泥土を貯留することや、必要な時期に開放して、降雨や上流からの流入水量に応じて流出させて下流河川に流砂として供給し、最も自然な状態での河川流砂のコントロールが行える効果がある。

第１実施例砂防堰の側断面図。 第１実施例砂防堰の堰提下流側壁面図。 （イ）図は図１のＤ断面図、（ロ）図は（イ）図のＧ部詳細図、（ハ）図は図１のＥ断面、Ｆ断面及び図４のＦ断面詳細図。 第２実施例砂防堰の側断面図。 （ニ）図は図４のＨ部、吸泥管５部分の詳細断面図、（ホ）図は（ニ）図のＩ断面視図。 は覆水路１８及び吸水塔１４を構成するコンクリートブロックの図であり、（ヘ）図は側面図、（ト）図は（ヘ）図のＬ部断面形状。 第３実施例砂防堰の側断面図。 （チ）図は図７のＪ−Ｊ部分上視図であり、（リ）図は図７のＫ断面視図。 （ヌ）図は別の実施例の堰提付近の断面図であり、（ル）図は更に別の実施例の堰提付近の断面図。

以下、本発明の実施形態を図１〜図９に基づいて説明する。

本発明の第１実施例は、図１、図２、図３に図示するように、堰提２の上流側壁面に水抜き孔位置にあわせて補給水塔４を立設し、砂防堰１内に一定長さの覆水路８を堰内底面に沿わせ、流下勾配を設けて配設し、上流端には石受け２２を設けて礫石から覆水路８を防御し、下流側端は、補給水塔４の下方端に水抜き孔を囲う形に設けたカバー９内に挿入連通させたものである。

本実施例の場合は、洪水時には補給水塔４の働きにより水抜き孔３の閉塞を防止して、濁流礫石を水抜き孔３から流出させ、洪水後においては流入口ｎからの降雨や上流からの流入水を堆砂予想線ｆで示す堆砂上を自然に流下させることにより、堆砂を自然に洗掘流下させて水抜き孔３から流出させる。
初期においては、砂防堰１の流入口ｎから水抜き孔３に至る自然な流下勾配であるが、堆砂の洗掘の進行に伴い、順次覆水路８の上流側吸泥口ａから流入し排出されるようになり、覆水路の上流端に至る堆砂排出が行える。

また、図１においては、堰提２の水抜き孔３下流側に連接した魚道６は、下流方向に向けた魚道としているけれども、洪水時には上方の越流水勢と水抜き孔３からの激しい流出水勢に加え、混入する礫石に魚道６が損傷しやすいために、魚道７で示すように堰提２の壁面に沿わせる形に配設するほうが良く、図示はしていないけれども覆水路８の上流端に締結した藻縄を魚道６の下流端に至るまで配設する。

第２実施例は図４及び図５に示すように、砂防堰１の堰提２内側壁面に、水抜き孔３位置にあわせて補給水塔４を立設したものであり、下方に連接する吸泥管５と共に鋼管と鋼材で構成したものである、補給水塔４の吸水口ｂから流入した補給水は、吸泥管５の上部に設けた通水路ｄによって導かれ、吸泥管５の先端部ｅから吸泥管５内に給水する。
該給水量は、吸泥口ｃの吸入抵抗が大きくなれば多量に、小さくなれば少量の補給水が注入される。

堰提２の水抜き孔３下流端にはバルブ１０を連接して開閉し、下流河川流砂のコントロール時に使用する。

図７及び図８に示す第３実施例は、砂防堰１の堰提２の底部に開窄された矩形の水抜き孔１３に合せて、図６に示すコンクリートブロック２４を配列して覆水路１８、及び補給水塔１４を構成したものであり、覆水路１８の下流端と補給水塔１４の間には、覆水路１８の下辺の吸泥口ａのスリット高さと同程度の隙間を設けて配設したものであり、水抜き孔１３の流入口周辺面積の増加と施行の容易さを求めたものである。

また、図９の（ヌ）に示すものは実施例３の覆水路１８と補給水塔１４の交差部分の構成を変えた実施例の堰提２部分の断面図であり、図９の（ル）は実施例３の覆水路１８を設けない実施例の堰提２部分の断面図であり、水抜き孔１３の閉塞を防止する最低限の装置である。

本発明の砂防堰は、砂防堰が堆砂で満杯になるまでの期間を著しく改善して、土石流災害を緩和すると共に、水生生物と河川、海浜環境の回復保全に大きく貢献するものである。
また、ダムにおける残留堆砂量の軽減、かんがい用溜池等における残留ヘドロ量の軽減は貯留容量の回復ばかりでなく、すべての作業が天然自然に行える省力、省エネの経済的効果は大なるものがある。

１ 砂防堰
２ 砂防堰の堰提
３、１３ 砂防堰の水抜き孔
４、１４ 補給水塔
５ 吸泥管
６ 魚道
７ 魚道
８、１８ 覆水路
９ 補給水塔下方端に水抜き孔を覆う形に設けたカバー
１０ バルブ
２１ ベースプレート
２２ 石受けブロック
２３ 石受けブロック
ａ 吸泥口
ｂ 補給水塔の吸水口
ｃ 吸泥口
ｄ 補給水の水路
ｅ 吸泥管先端の補給水の注水口
ｆ 砂防堰内堆砂の堆砂予想線

Claims (7)

1. 砂防堰やダム、湖沼やかんがい用溜池において、堰提の底部近くに設ける水抜き孔の堰内側上方に、堰提以下に伸延させた補給水塔を立設し、該補給水塔には全高さにわたって吸水を可能にする多数の孔や、縦方向のスリット状吸水口の開窄を行い、下方端を水抜き孔に近接させて開放したことを特徴とする沈殿物を排出する装置。
2. 水抜き孔位置にあわせ、堰内上流側に向けて水抜き孔を延長するような形で吸泥管を突出させ、該吸泥管の下方を開窄して吸泥口を開口させると共に、吸水塔の下方端を吸泥管上流端に導き、吸泥管の上流端から補給水を流入させるようにした請求項１に記載の沈殿物を排出する装置。
3. 水抜き孔上流の堰内底面に、溝状体を伏せた形で、下縁にスリット状の吸泥口を開窄した覆水路を、下流側端部を水抜き孔、または、吸水塔の上流側端部に当接させ、或いは、水抜き孔の開窄口径以下の隙間を設けて、上流側に向けて延伸配設した請求項１記載の沈殿物を排出する装置。
4. 砂防堰やダム、湖沼やかんがい用溜池において、堰提の底部近くに設けた水抜き孔の上流側内底面に、溝状体を伏せた形で、下縁にスリット状の吸泥口を開窄した覆水路を、下流側端部を水抜き孔に当接させ、或いは、水抜き孔の最大通過径以下の隙間を設けて、上流側に向けて延伸配設した沈殿物を排出する装置。
5. 透過型砂防堰において、堰提を開窄した通水スリットの上流側堰内底面に、溝状体を伏せた形で、下縁にスリット状の吸泥口を開窄した覆水路を、下流側端を堰提内壁に当接させ、或いは、通水スリットの最大通過径以下の隙間を設けて、上流側に向けて延伸配設した沈殿物を排出する装置。
6. 水抜き孔の下流端に、魚道を連接したことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、及び請求項４に記載の沈殿物の排出装置。
7. 水抜き孔に、バルブを備えたことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、及び請求項６に記載の沈殿物を排出する装置。
   

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