JP2005082980A - 砂防ダムの貯排水構造およびそれに用いる井戸 - Google Patents

Abstract

【課題】 砂防ダムの貯排水構造において、井戸砂防ダム内に貯留される水を経時にわたって安定して排出できるとともに、増水時の貯水容量を確保することができ、しかもメンテナンスが容易となるようにする。
【解決手段】 ダム堤体２の上流側の堆砂敷き４ｃに土砂堆積部４内に浸透した水を湧水させる複数の集水井戸５を設ける。集水井戸５は、底部近傍で、連通管路７により連通され、各集水井戸５に湧水した水は、最終的にダム堤体２の下部を通して下流側に排水することが可能な排水管路８を有する集水井戸５に流入され、下流側に排出される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、砂防ダムの貯排水構造およびそれに用いる井戸に関する。

従来、渓流下流域の土砂災害を防止するために、渓流河床の不安定堆積物の二次生産を抑制し、上流からの流出土砂を貯留して流出土砂量、流出土砂粒径を調節する砂防ダムおよび砂防堰堤（本明細書では、これらをまとめて砂防ダムと称する）では、洪水時に急速に流量が増えることにより堤体の上側から堆積土砂が大量に流出することがないように、堤体の下部に排水路を設けたり透水層を形成したりして、堤体を越えて流れる水量を調整していた。
例えば、特許文献１には、コンクリート造の砂防ダムにおいて、ダム本体の下部に上流側から下流側に連通する透水層を設けた構成が記載されている。
特開平１１−６１７８０号公報（第１−２頁、図１−３）

しかしながら、上記のような従来の砂防ダムには、以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、土砂の堆積が進むにつれ透水層が目詰まりするため、経時での性能劣化が避けられないという問題があった。そのため、洪水時などの増水時に堤体を越えて流下する水量が急増する結果、土砂、土石流を堤体で阻止できなくなるという問題がある。
また、透水性能を維持しようとすればダムを浚渫するなどの大がかりなメンテナンスを行う必要があるという問題がある。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたもので、砂防ダム内に貯留される水を経時にわたって安定して排出できるとともに、増水時の貯水容量を確保することができ、しかもメンテナンスが容易となる砂防ダムの貯排水構造およびそれに用いる井戸を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、砂防ダムの貯排水構造であって、砂防ダム内に浸透する水を集水可能とするために砂防ダムの土砂堆積部に設けられた複数の井戸と、該複数の井戸の底部近傍を連通させる連通管路と、前記複数の井戸のうち少なくとも一つの井戸に、該井戸内の水をダム堤体の下部から下流側に排水する排水管路とを備える構成とする。
この発明によれば、砂防ダムの土砂堆積部に浸透して貯留される水が、複数の井戸内に湧水して、貯留され、連通管路を通して移動され、最終的に排水管路を有する井戸に集水されて、排水管路を通してダム堤体の下流側に排水される。したがって、ダム内に貯留される水量が調整され、井戸内の空間を増水時の貯留空間としてあけておくことができる。また、井戸内に土砂が堆積する場合でも、井戸上方から容易に土砂を浚渫できる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の砂防ダムの貯排水構造に用いる井戸において、セグメントを接合した円筒体を設置して形成された構成とする。
この発明によれば、土石流に耐える高強度の井戸を、砂防ダムを設置する山間部であっても容易に構築することができる。

本発明の砂防ダムの貯排水構造およびそれを用いる井戸によれば、堆積土砂部に貯留される水を井戸内に湧水させて、水のみを連通管路、排水管路を通してダム堤体の下部から下流側に排水できるから、砂防ダム内に貯留される水を経時にわたって安定して排出でき、しかもメンテナンスが容易となるという効果を奏する。
また井戸内に空き空間を形成することにより増水時の貯水容量を確保できるため急な増水時の土砂災害を防止することができるという効果を奏する。

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る砂防ダムの貯排水構造およびそれに用いる井戸を説明するための平面説明図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。図３は、図１におけるＢ−Ｂ断面図である。図４は、図２におけるＣ部の部分拡大図である。

本発明の実施形態に係る砂防ダムの貯排水構造およびそれに用いる井戸について説明する。
砂防ダム５０は、図１〜３に示したように、地山１に流れる渓流の途中に、ダム堤体２を構築し、河床１ａ、山腹部１ｂ、１ｂで囲まれる上流側領域に土砂堆積部４を形成する。そして、土砂堆積部４に、本実施形態に係る砂防ダムの貯排水構造を構成する集水井戸５…（井戸）、連通管路７…、排水管路８…が設けられる。

ダム堤体２は、河床１ａから堤体上端２ａまでが高さＨ_１で、堤体上端２ａの中間部に同じく高さＨ_２（ただし、Ｈ_２＜Ｈ_１）の位置から渓流水を放水するために、例えば台形状に切欠かれた上部放水口２ｂ（図３参照）が設けられた壁体である。ダム堤体２の材質は、透水性を有していてもよいが、本実施形態では、コンクリートや鋼構造物など透水性を有しないか、ほとんど有しない材質が採用される。
したがって、ダム堤体２では、上流からの流出土砂がせき止められるとともに、高さＨ_２以下の領域に水が貯留されるようになっている。

土砂堆積部４は、砂防ダム５０の使用開始とともに、上流から流出する土砂がダム堤体２によりせき止められて形成されるもので、使用年月や、洪水の有無などにより堆積状態が異なる。図２、３は、略満砂状態の土砂堆積部４の様子を示す。
すなわち、上側水路３に沿う方向では、上流側から下流側に向けて河床１ａより緩やかな傾斜が形成され、上側水路３の流れに直交する方向では、地山１の山腹部１ｂから上側水路３側に向けて山腹部１ｂよりも緩やかな傾斜が形成される。
また平面視では、図１に示したように、土砂堆積部４の中央に渓流水が流れる上側水路３が形成され、その両脇に平常時は冠水しない堆砂敷き４ｃ、４ｃが形成される。

集水井戸５は、土砂堆積部４に浸透した水を湧水させるために、堆砂敷き４ｃが形成される領域に鉛直方向に構築され、上方に開口された井戸である。集水井戸５の本数は、必要に応じて設ければよいが、本実施形態では上側水路３の両側にそれぞれ２本ずつ設けられる。
集水井戸５の下端は、土砂堆積部４を略貫通する深さに達することが好ましく、上端は、河床１ａから高さＨ_０（ただし、Ｈ_０＜Ｈ_２）とされる。集水井戸５の上端には蓋１５が設けられる。

集水井戸５の構築工法は、山間部でも迅速かつ容易に施工可能となるように、図４に示したようにリング状に接合されたセグメント５ａを鉛直方向の掘削穴内に延設して、土砂堆積部４内に円筒体を構築する工法を用いることができる。この工法は、セグメントを用いた周知の井戸工法を適宜採用できる。例えば、土砂堆積部４が軟弱であれば、ウェル工法を採用することができ、土砂堆積部４に大径の岩石が多いなどの理由で自重沈降が難しい場合は、逆巻き工法などを採用することができる。いずれの場合も、コンクリート現場打ち工法に比べて容易に施工することができるという利点がある。

セグメント５ａには、所定圧以上の水を集水井戸５の内部に流入させることができるようにウィープホール１２設けられる。ウィープホール１２は、例えば弁機構を備えたユニットをセグメント５ａに設置したものが採用できる。

このような集水井戸５…のうち、ダム堤体２に近接する集水井戸５には、ダム堤体２の下部から外側に排水可能な排水口を形成する排水管路８が接続される。
また、各集水井戸５は、その下端側に設けられた連通管路７を介して、他のいずれかの集水井戸５と連通される。
なお、連通管路７、排水管路８は、集水井戸５を構築後、その下部から横孔をボーリングするなどして形成することができる。

本実施形態に係る砂防ダムの貯排水構造およびそれに用いる井戸の作用について説明する。
砂防ダム５０は、平常時、上流側から流れる渓流水の一部が、上側水路３を流れ、上部放水口２ｂを通じてダム堤体２から流下し、下流側に放水される。
一方、上流から流れるその他の渓流水は、上側水路３の河床から重力により土砂堆積部４内部に浸透し、ダム堤体２、山腹部１ｂ、河床１ａで囲まれる領域内に沈降する。そして、さらにその一部は、河床１ａから下方に浸透して、地下水脈に合流する。
このため、図４に示したように、このような土砂堆積部４に浸透する水が、集水井戸５の側面からウィープホール１２を通して集水井戸５の内部側に湧水し、例えば、ダム堤体２の下部を基準として高さｈの湧水面１１が形成される。一方、この水は、連通管路７を通って各集水井戸５内を移動し、最終的に排水管路８を通してダム堤体２の下部から下流側に排水される。

すなわち砂防ダム５０では、土砂堆積部４内に浸透した水の一部が、常に排水管路８を通して排水されることになる。このため、土砂堆積部４内に貯留可能な体積に比べて少ない水量しか貯留されない状態とされている。また、集水井戸５内は、湧水面１１から集水井戸５の上端までの空き空間が形成される。
したがって、降雨量が増えて一時的に増水する場合、排水速度を上回る水量が生じても、土砂堆積部４に貯留することができる余裕がある。また、集水井戸５内の空き空間は、湧水量が増大した場合にその容積分の水を貯留することができる。そこで、上側水路３を流れる水が急増しても、上部放水口２ｂからの放水量が急増しないようにすることができる。
その結果、下流側の増水を低減する水量調整機能を有し、下流側の土砂災害防止効果を高めることができるという利点がある。
なお、このような貯水量の余裕は、集水井戸５の容積や本数を増やしたりすることにより増大させることができる。

また、集水井戸５内の水は、ウィープホール１２からの湧水なので、流水と異なり土砂を巻き込むことがきわめて少なく、実質的には水のみが連通管路７、排水管路８の内部を流通する。
その結果、連通管路７、排水管路８内に土砂が堆積して目詰まりを起こすことなく、略永続的に排水路が形成されるという利点がある。
また、排水管路８から排水される水を多くすることにより、下流側に土砂の混濁が少ない流れを形成することができ、魚の生育しやすい渓流の環境を維持することができる利点がある。

また、本実施形態の集水井戸５を設置する際に、土砂堆積部４の土砂、砂利を浚渫するが、その際、浚渫されるのは良質の川砂利となり、コンクリートの骨材として利用価値が高い。
また、集水井戸５内の湧水は、排水するばかりでなく、くみ出して水源として用いることもできる。
通常、砂防ダムは、土砂流出を防止する目的を有するので、貯水が水源化されることなく、むしろ水圧として堤体の負荷となっている。しかし、本実施形態の砂防ダム５０は、土砂災害の防止機能と水源確保機能とを両立する高機能を備える砂防ダムとなっているものである。

なお、上記の説明では、土砂堆積部４は、満砂状態を例にとって説明したが、本発明は満砂状態に限らず適用可能である。例えば、満砂状態になる前に集水井戸５を構築してもよい。

本発明の実施形態に係る砂防ダムの貯排水構造およびそれに用いる井戸を説明するための平面説明図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 図１におけるＢ−Ｂ断面図である。 図２におけるＣ部の部分拡大図である。

符号の説明

１ 地山
２ ダム堤体
４ 土砂堆積部
４ｃ 堆砂敷き
５ 集水井戸（井戸）
５ａ セグメント
７ 連通管路
８ 排水管路
１２ ウィープホール
５０ 砂防ダム

Claims (2)

1. 砂防ダム内に浸透する水を集水可能とするために砂防ダムの土砂堆積部に設けられた複数の井戸と、
   該複数の井戸の底部近傍を連通させる連通管路と、
   前記複数の井戸のうち少なくとも一つの井戸に、該井戸内の水をダム堤体の下部から下流側に排水する排水管路とを備えることを特徴とする砂防ダムの貯排水構造。
2. セグメントを接合した円筒体を設置して形成されたことを特徴とする請求項１に記載の砂防ダムの貯排水構造に用いる井戸。

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