JP2007270591A - 魚道に設ける粗石工作物 - Google Patents

Abstract

【課題】 速い水流の勢いを減衰することができ、魚類など水棲動物が移動しやすく休息し得る環境を確保でき、洪水等による激流の発生があっても抜け出しや損傷に対する耐性が高く、損傷した際でも復旧が容易であり維持管理が容易となる魚道に設ける粗石工作物を提供すること
【解決手段】 傾斜水路２は、河川において水流に対面する堰などの横断工作物に附帯して設け、底面３の傾斜は所定に設定し、魚類など水棲動物のための通路（魚道）とする。粗石工作物は断面を所定形状とした柱体１からなり、傾斜水路２には、その底面３に多数の柱体１を所定の並び列に配置する。柱体１は断面を上流がフラットな形状とし、その平坦面部位を傾斜水路２における上流方向に対面させる設定とする。柱体１は水位が上昇しても水流に対する対面には変化がなく、このため水流の速さと勢いを適切にできる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、魚道に設ける粗石工作物に関するもので、より具体的には、河川の堰あるいは床固・床止め工などの横断工作物に附帯して魚道をなす傾斜水路について、当該傾斜水路を流れる水流に対する減衰特性の改良に関する。

河川においては、氾濫を防止する目的等の理由から、堰あるいは床固・床止め工などの横断工作物を設けることが行われている。そうした横断工作物では、水流を堰き止める形態になり当該工作物において水流に大きな落差が生じてしまうことが多い。このため、魚類やオオサンショウウオなどの水棲動物が遡上できないことがある。

そこで横断工作物を設ける場合、これに附帯させて傾斜水路（魚道）を設けるようにしており、魚類など水棲動物が遡上し得るような通路を確保する構成にしている。この魚道とする傾斜水路は、水流の速さと勢いを適切にするため傾斜を適宜にゆるく設定したいが、附帯させる横断工作物などとの関係から設計上の制限があり、水路長さとのかね合いから傾斜角度がある程度はきつくなるため、傾斜水路での水流は流速が速く勢いがあるものとなることが多い。

これを改善するため、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、魚道とする傾斜水路２には、底面３に多数の粗石１０を配列する構成を採っている。粗石１０には自然石を使用し、粗石１０は上部が露出する状態に埋め込み固定している。これらの粗石１０が水流に対する抵抗体となるので当該魚道を流れる水流の勢いを減衰させることができ、魚類など水棲動物の遡上に適した勢いの水流を得るようになっている。

また、粗石１０を設けた魚道は、それら粗石１０が水流に対する抵抗体となるものの、自然な河床と違って抵抗体が格段に少なく、このため水流とともに押し流されてくる自然石が堆積しにくいという特徴があり、また堆積しても除去しやすく河川の管理が容易であるというメリットがある。

しかしながら、そうした従来の粗石工作物では以下に示すような問題がある。自然石は当然ながら寸法サイズや形状が一様ではなく、寸法サイズや形状が均一なものを多数確保することが難しい。そして一般に自然石の使用は、主に景観を保つ面や親水性に配慮した選択であることが多く、魚類など水棲動物の性質に配慮した遡上しやすい設置になっているとは言い難い面がある。このため、自然石を粗石１０として配置した場合、水流の勢いを減衰する作用が不十分になる場所が生じてしまう問題があり、材料の確保についてコストが高くなる。

河川では洪水などのため増水，出水があり、粗石１０とした自然石が、激しい水流と土砂の流出のために損傷したり抜け出すことがある。また、自然石は楕円形状のものが多く、これは水深が増加するとともに水中に没してしまうことから、水面側は水流に対する抵抗体が何もない状態になり、水深が増加するとともに水流の勢いを減衰する作用が低下していき、流れは速くなる。

そして、自然石が抜け出した場合の復旧作業は、上述したように材料の確保にコストがかかり、大規模な工事を行うことになるため工事費が高くなる面で復旧が難しいという問題がある。

この発明は上述した課題を解決するもので、その目的は、速い水流の勢いを減衰することができ、魚類など水棲動物が移動しやすく休息し得る環境を確保でき、洪水等による激流の発生があっても抜け出しや損傷に対する耐性が高く、損傷した際でも復旧が容易であり維持管理が容易となる魚道に設ける粗石工作物を提供することにある。

上述した目的を達成するために、本発明に係る魚道に設ける粗石工作物は、河川において堰あるいは床固・床止め工などの横断工作物に附帯して魚道をなす傾斜水路について、当該傾斜水路の底面に多数の柱体を所定の並び列に配置する構成にする（請求項１）。

前記柱体は、外側に少なくとも一つは平坦面部位を有し、当該平坦面部位を前記傾斜水路における上流方向に対面させる設定とし（請求項２）、また前記底面からの高さを魚類など水棲動物の体高以上とし、水流に沿う方向には魚類など水棲動物の体長以上の間隔を離して配列するとよい（請求項３）。そして、前記柱体は、コンクリート材料や木材あるいはゴム部材などの工業用加工材料を用いて形成し、好ましくは外側をゴム部材により被覆するとよい（請求項４）。

係る構成にすることにより本発明では、魚道に設ける粗石は柱体にしているので、水位が上昇しても水流に対する流れの減勢機能には変化がなく、水流の勢いを減衰する作用をそのまま高く保つことができ、水流の速さと勢いを適切にできる。魚類など水棲動物は増水時に移動する性質があると考えられており、本発明によれば水棲動物の遡上性質に対応した好ましい環境を得ることができる。

柱体は平坦面部位を上流方向に対面させる設定なので、平坦面部位に水流が打ち当たり跳ね返って部分的に逆流し、これは当該部分に一時的に留まるような流れとなる。このため、水流の勢いを減衰でき、一時的に留まるような水流において水棲動物が休息できると言える。
そして、柱体は工業用加工材料から形成するので寸法サイズや形状が均一にできる。さらに、材料としては多数を安定に確保でき、コストを安くし得る。

本発明に係る魚道に設ける粗石工作物は、柱体にしているので、水位が上昇しても水流に対する対面には変化がなく、速い水流の勢いを減衰することができる。したがって、魚類など水棲動物が移動しやすく休息し得る環境を確保できる。

また、柱体は工業用加工材料から形成するので寸法サイズや形状が均一であり、コストを安くし得る。そして、工業用加工材料を傾斜水路へ施工することになるので、柱体の固定が所定の強度でばらつきなく行えるものであり、その結果、洪水等による激流の発生があっても抜け出しや損傷に対する耐性が高く、損傷した際でも復旧が容易であり維持管理が容易となる。またこの場合、自然石を使用しない構成なので、環境の保全に間接的に寄与することができる。

図２，図３は、本発明の好適な一実施の形態を示している。本実施の形態において、傾斜水路２は、河川において水流に対面する堰などの横断工作物に附帯して設け、底面３の傾斜は所定に設定し、魚類など水棲動物のための通路（魚道）となる。粗石工作物は断面を所定形状とした柱体１からなり、魚道をなす傾斜水路２には、その底面３に多数の柱体１を所定の並び列に配置する構成になっている。

柱体１は断面を半円形状としており、その平坦面部位を傾斜水路２における上流方向に対面させる設定とする。つまり、柱体１は側面形状を、水流に対して所定の抵抗性を発現するように決めてあり、基本的には外側に少なくとも一つは平坦面部位を有する形状とし、当該平坦面部位を傾斜水路２における上流方向に対面させる設定とする。したがって柱体１は、その断面形状を三角形状や方形形状のものとすることもある。

なお、柱体１としては、断面形状を円形状とした単なる円柱とすることもよく、外側には抵抗性を発現する平坦面部位を持たないものの、試験モデルによる実験を行った結果、水流の勢いを減衰させる作用が比較的に良好であることを確認している。

また、柱体１は、コンクリート材料や木材あるいはゴム部材などの工業用加工材料を用いて形成し、好ましくは外側をゴム部材により被覆する構成を採る。これら工業用加工材料は適切な価格で安定に確保できるので、自然石を用いる場合と比べてコストを安くすることができ、特に木材は経済面に優れている。また、柱体１の外側をゴム部材により被覆する構成は、損傷や磨耗を防ぐことができ、補修メンテナンスのサイクルを長くし得るので維持管理が容易になる。

柱体１の施工は適宜な工法により行い、例えば図４，図５，図６に示すような施工により傾斜水路２の底面３に設置し、これらの施工方法は、渓流など河川の出水規模や土砂の流出状況に応じて適宜に選択すればよい。

図４に示す施工では、柱体１の断面形状に対応する穴部４を傾斜水路２の底面３に設け、当該穴部４に柱体１を嵌め合わせて取り外し可能に装着する。この場合、損傷した際などに簡単に交換でき、メンテナンスが容易に行えるメリットがある。

図５に示す施工では、鉄筋等の支持棒５を傾斜水路２の底面３に埋め立てて設け、柱体１の側には対応する取り付け孔部６を形成しておき、当該取り付け孔部６を支持棒５に嵌め合わせて取り外し可能に装着する。この場合も損傷した際などに簡単に交換でき、メンテナンスが容易に行えるメリットがある。

図６に示す施工では、例えば断面がＹ字状の鉄筋材料からなるアンカー部材７を、柱体１の底側に突き出し状態に設け、傾斜水路２の底面３にはアンカー部材７の部分のみを埋め込ませて固定する。なお、後述するように柱体１は複数を連ねて設置することもよく、柱体１に対するアンカー部材７の形状は、複数を連結させて設置するような施工においても互いに干渉がない形状に設定している。

図４，図５，図６に示す施工にあっては、穴部４，支持棒５，アンカー部材７が、それぞれ底面３との連係手段となるので、何れについても柱体１は底面３に対して強固に連係でき、耐性が高いと言える。

この柱体１は、底面３からの高さを魚類など水棲動物の体高以上としている。水流に対する横断方向の配列は、魚類など水棲動物がすり抜け可能な適宜な間隔に配置するが、配列数を適宜に多くして緻密な配列とし、水面をせき上げするような設定とし、例えば当該配列による水面阻害が６０％以上になるようにしている。そして、水流に沿う方向には魚類など水棲動物の体長以上の間隔を離して配列しており、上流から下流へ向かう流れが適切になるように調整している。

また、柱体１は２〜４個程度の複数を連結して配置することもよい。このとき、連結は湾曲させ、水流に対面する側が凹形状にくぼむ形態とすることが好ましく、凹形状のくぼみ部位には遡上中の水棲動物が一時的に停留でき、魚類など水棲動物が移動しやすく休息し得る環境にすることができる。

このように、魚道に設ける粗石は柱体１にしているので、水位が上昇しても水流に対する対面には変化がなく、水流の勢いを減衰する作用をそのまま高く保つことができ、水流の速さと勢いを適切にできる。魚類など水棲動物は増水時に移動する性質があると考えられており、本発明によれば水棲動物の遡上性質に対応した好ましい環境を得ることができる。

柱体１は平坦面部位を上流方向に対面させる設定にしたため、平坦面部位に水流が打ち当たり跳ね返って部分的に逆流し、これは当該部分に一時的に留まるような流れとなる。このため、水流の勢いを減衰でき、一時的に留まるような水流において水棲動物が休息できると言える。

また、柱体１は工業用加工材料から形成するので寸法サイズや形状が均一であり、材料としては多数を安定に確保でき、コストを安くし得る。そして、柱体１の施工では、穴部４，支持棒５，アンカー部材７が、それぞれ底面３との連係手段となるので、何れについても柱体１は底面３に対して強固に連係でき、すなわち、工業用加工材料を傾斜水路２へ施工することになるので、柱体１の固定が所定の強度でばらつきなく行える。その結果、洪水等による激流の発生があっても抜け出しや損傷に対する耐性が高く、損傷した際でも復旧が容易であり維持管理が容易となる。

傾斜水路２は、その底面３に柱体１を所定に配列しているものの、自然な河床と違って抵抗体が格段に少なく、このため水流により押し流されてくる自然石が堆積し難く、堆積しても除去しやすいため河川の管理が容易である。また、柱体１は工業用加工材料から形成するので、損傷，磨耗に対して耐性が高く、増水や土砂の流出があっても損傷を防止でき、耐性が高く維持管理が容易な魚道にできる。またこの場合、自然石を使用しない構成なので、環境の保全に間接的に寄与することができる。

本発明の効果を実証するため、試験モデルを製作して実験を行い、水流の特性を検証した。図７は本発明に係る試験例および比較例について、粗石の側面形状に対する水流特性の解析結果を示す平面図であり、（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ側面形状の設定例である。

試料（Ａ）は断面を半円形状とした試験例、試料（Ｂ）は断面を三角形状とした試験例、試料（Ｃ）は断面を方形形状とした試験例であり、これらは本発明に係る側面形状として外側に少なくとも一つは平坦面部位を有し、当該平坦面部位を上流方向に対面させる設定としている。そして、試料（Ｄ）は断面を半円形状とした比較例、試料（Ｅ）は断面を半円形状とした比較例であり、これらは平坦面部位を下流方向に向けた設定にしている。試料（Ｆ）は断面を円形状とした試験例である。

これらの試料について水流特性を解析した結果、平坦面部位が下流方向にあるもの、つまり試料（Ｄ），（Ｅ）では、水流は下流側の平坦面部位に流れ込まない流れとなり、水流はさほど乱れなく流れることから勢いを減衰する作用が顕著ではないことを確認した。そして、試料（Ｄ）でも水流はさほど乱れなく流れており、単独では勢いを減衰する作用が顕著ではないことを確認した。

平坦面部位が上流方向にあるもの、つまり試料（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）では、平坦面部位に水流が打ち当たるので跳ね返って部分的に逆流し、これは当該部分に一時的に留まるような流れとなっており、このとき水面がせき上がり水流の勢いが減衰することを確認した。

次に、これら試料を所定の並び列に配列した試験モデルを製作して水流の特性を検証した。図８は本発明に係る試験例および比較例について、粗石の配置列に対する水流特性の解析結果を示す平面図であり、（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｆ）はそれぞれ配置列の設定例である。

並び列は横断方向には３つ並びとし、水流に沿う方向に複数段を配列しており、試料（Ａ）は断面を半円形状とした試験例、試料（Ｂ）は断面を三角形状とした試験例、試料（Ｃ）は断面を方形形状とした試験例であり、これらは本発明に係る側面形状として外側に少なくとも一つは平坦面部位を有し、当該平坦面部位を上流方向に対面させる設定としている。そして、試料（Ｄ）は断面を半円形状とした比較例、試料（Ｅ）は断面を半円形状とした比較例であり、これらは平坦面部位を下流方向に向けた設定にしている。試料（Ｆ）は断面を円形状とした試験例である。

これらの試料について水流特性を解析した結果、平坦面部位が上流方向にあるもの、つまり試料（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）では、水面がせき上がり水流の勢いが減衰することを確認した。

粗石工作物の従来の一例を示す平面図（Ａ）と、その断面図（Ｂ）である。 本発明に係る粗石工作物の一実施の形態を示す斜視図である。 図２に示す粗石工作物の平面図（Ａ）と、その断面図（Ｂ）である。 本発明に係る粗石の施工例１を説明する平面図（Ａ）と、その断面図（Ｂ）である。 本発明に係る粗石の施工例２を説明する平面図（Ａ）と、その断面図（Ｂ）である。 本発明に係る粗石の施工例３を説明する平面図（Ａ）と、その断面図（Ｂ）である。 本発明に係る試験例および比較例について、粗石の側面形状に対する水流特性の解析結果を示す平面図であり、（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ側面形状の設定例である。 本発明に係る試験例および比較例について、粗石の配置列に対する水流特性の解析結果を示す平面図であり、（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｆ）はそれぞれ配置列の設定例である。

符号の説明

１ 柱体
２ 傾斜水路
３ 底面
４ 穴部
５ 支持棒
６ 取り付け孔部
７ アンカー部材

Claims (4)

1. 河川において堰あるいは床固・床止め工などの横断工作物に附帯して魚道をなす傾斜水路について、当該傾斜水路の底面に多数の柱体を所定の並び列に配置することを特徴とする魚道に設ける粗石工作物。
2. 前記柱体は、外側に少なくとも一つは平坦面部位を有し、当該平坦面部位を前記傾斜水路における上流方向に対面させる設定とすることを特徴とする請求項１に記載の魚道に設ける粗石工作物。
3. 前記柱体は、前記底面からの高さを魚類など水棲動物の体高以上とし、水流に沿う方向には魚類など水棲動物の体長以上の間隔を離して配列することを特徴とする請求項１または２に記載の魚道に設ける粗石工作物。
4. 前記柱体は、コンクリート材料や木材あるいはゴム部材などの工業用加工材料を用いて形成し、好ましくは外側をゴム部材により被覆することを特徴とする請求項１から３の何れか1項に記載の魚道に設ける粗石工作物。

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