JP2015129427A - 巨大ダムの倒壊リスクを多数の小型ダムや堰で代替する減災工法と安く短期に設置でき非常用水源と非常用電源小型となる据置き堰・防波堤の発明 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】巨大ダムの下流に小型ダムや堰を流域中の上流から下流、支流に多数設置することで、巨大ダムが倒壊したり山体崩壊でダム湖が埋まった場合の奔流を、流域の中下流の既存小型ダムや新たな堰で受止める。堰等に取水口・集水管・沈澱池・発電機・排水口と付属させた組み立て堰を短期に設置することで、緊急時に治水・利水・発電機能を代替できる。これを津波防波堤となし、排水機場と接続し津波を海に戻す防災工法の発明
【選択図】図1
Description
したがって元禄関東大震災や東海南海地震の再来の場合、東京・名古・大阪の中枢部で電気・水道・ガスが長期にストップして、震源地から遠くに立地する火力発電所や原子力発電所も一斉に止まり、最悪の場合は爆発することが、震度4の長周期の揺れで石油タンクが爆発した03年の苫小牧地震や、震度5の長周期地震で遠方の福島原発が六基のうち三基故障した05年の宮城の事例で明白である。(03年の発明者の警告を無視して東日本大震災で無策のまま、長周期の揺れが長く続いて原子炉が壊れてダムから真水が来なくて原発が爆発した。)
第二の課題はダムが壊れたり土砂で埋まると、ダム湖から取水している飲料水や灌漑用水や工業用水がストップし、水力発電が出来なくなることの解決である。
工場や都市施設に変えたことで、河口部で河川工事をするたびに都市水害がおこり、津波や高潮で逆流しやすくなっていることの解決が第三の課題である。
もう一つの根本的な問題は、ダムと直流河川による流域一体の河川改修が東海南海地震等の長周期地震で河岸が崩壊し、津波が沿岸部を襲うことで都市部が水没する事に対してまったく対策がないことである。津波対策が第四の課題である。
また東海南海地震や関東大震災のような長周期の巨大地震や津波では、ダムや河岸崩壊の危険だけでなく、水道下水道ガス配管や送電線が壊れるので、飲料水や灌漑用水路や、下水管や下水処理場、高圧線変電所など下流の大都市に送る高度成長期に計画された集中大規模インフラ供給システム自体がストップしてしまう事の応急対策が第五の課題である。特に水が大都市に供給できなければ、給水車も使えないし水洗トイレも使えなくなる。地価の安い過疎地や上流で電気や水を大量に得て、需要地に運ぶ送水管や高圧線が復旧するまでの数週間、最低限の非常用の電源と水源を下流の大都市需要地で確保することが緊急最重要の課題である。
巨大老朽ダムの貯水量を全て代替した後も、貯水量ゼロでも倒壊するリスクが高い老朽ダム以外は撤去しないで緊急時に利用することにすれば、最大確率200年の計画高水位を超えた降水量でも大水害が起きることを防げるので、今後の温暖化対策となるとともに、老朽巨大ダムの撤去廃材処理コストが最小になる。
堰の断面形状をたとえば三角または台形にして、ダムの下流の平坦低地に設置することで、河川の力が流線型に働き、堰はコンクリートの重みで定置するので強固な基礎は不要となり、工期が縮小して大量に堰を設置することができる。特に当該堰の形状を階段型にすることで、砂防ダムのように川上側に自然に土砂が堆積して、基礎工事を軽減できる。
コンクリート堰の骨材として、例えば建築廃材や地震や水害で発生した鉄筋コンクリート廃材や汚泥や天然石を使うことで災害廃材処理ができる。
堰をブロックに分けて工場で吊り下げ金具を一体成型し、当該金具をクレーン車やクレーン船で吊上げて川に沈ませて、川幅に合わせて組み合わせてることで工期が短縮し安価に設置できるので、きわめて短期に一斉に大量に設置することが可能である。
当該ブロックの一部または全部を基礎を打たずに据え置き式にするか、はめ込み式とすることにより、クレーンでブロックを吊り上げて、たまった砂を排出させたり、据え置いたブロックが移動した場合はクレーンで戻す、破損したらクレーンで取替えることができるので、強固な基礎で固めないでも安全である。
図のように全て堰ブロックで作らず、堰ブロックを河岸に設置し中央部は開閉式のゲートとすることも出来る
堰に吸水口・導水管・排水口をコックリートで一体成型し、水路を成型していない堰より低くすれば、集中して水が流れ込むので堰ブロックと沈殿池をつなぎ水道取入れ口や岸の発電所と接続して利水や発電ができる。
堰ブロックの上部に、凹部を成型して、給水口や導水管と接続するスクリーン状のゴミよけはめ込み口を一体化して、交換可能なごみ取り装置を取り付け、堰の内部の石や活性炭を河川水が通過することで沈砂池の役割を果たすので河川水を濾過でき、これに透過膜を設置すれば飲料水として利用可能である。堰にごみが詰まったときは堰ブロックを岸にクレーンで上げて掃除をしたり修理したり、堰そのものを取替えればよい。
堰の高さが低く出力が小さいマイクロ水力発電の場合は、堰ブロックに水力発電の導水管を一体成型したうえに、排出側階段の一部に発電機を設置できる空洞のあるコンクリートブロックを成型して現地で組み立てる。水力発電機の電線を電柱や変電所とつなぎ、発電機と導水管と排出口と接続することで堰内部で発電する発電装置となる。
以上で治水利水発電の3機能を上流の老朽巨大ダムから中下流の住宅地で治水利水発電が階段型堰の場合、段の高さを全部または一部50センチメートル以下にすることで魚道工事が不要となる。
堰を河口部に間隔を置いて何重にも設置すれば、津波の遡上を減衰させる事ができる。ダムの代わりの堰の場合は水道の安全性の為に、がれきや放射能廃棄物や危険物を貯蔵できないが、津波対策の堰の骨材として使用する場合は、鉄筋コンクリート廃材や木材や汚泥を利用したり空洞に廃材を入れてコンクリートを流し込むことで、災害瓦礫処理ができる。
堰に鉛や分厚い鉄でコーティングした低濃度放射能廃棄物を埋め込むことにより、安価に放射能処理が出来且つ、津波防波堤が安価にきわめて短期に設置できる。
津波対策としては、基礎を打ってその場で建設することやブロックを差し込み式にすることや組み合わせ式にするなどの設置方法で、各地に残る津波石を上回る大きさのブロックにする。
道路交通法上車両は縦横高さが決まっている。したがって堰ブロックは1単位当たり車両の大きさ重量を差し引いて道路交通法の規制の範囲とする。ブロックの内部は図のような空洞を成型してある。これを急流の下流で泥のある平坦地に据え置いて設置する。ブロックはたとえば利水ブロックを川岸に設置しもう一方の岸に発電ブロックをおく。あるいは利水ブロックとならべてもいい。魚道ブロックや単なる空洞のあるブロックも並べる。自然の岩と同様隙間があってもずれていてもかまわない。
設置後堰の空洞部分に石を投入する事で重量をまして水流で動かない比重を確保する。クレーンの吊り下げ金具とブロック上部にスクリーンを設置して、上流からの流木やごみをよける。堰ブロック内部に投入した小石を透過した水は、さらに活性炭をとおせば緊急時の飲料水にできる利水ブロックとなる。小石を通過しただけで排水口から水を配管やホースで河岸から出すことによって工業用水や農業用水や飲料水にもなる。発電ブロックでは取水したあと小石を通して導水管発電機につなぐ。発電後はブロックの最下段から排出する。設置時に電機を電柱や変電所につなぐ。利水ブロックと発電ブロックを通った水と電力は地震時には非常用電源と非常用飲料水を作る装置として機能するので、住宅地近くでは避難所となるコミュニテイセンターや小学校や中学校まで水路を引けば、非常用の飲料水ができる。当該堰ブロックは支流の排水路に使われている河川でもマイクロ水力発電と飲料水や工業用水に利用できる。晴天の時は学校病院や公共住宅やコミュニテイセンターの屋上で非常用の太陽電池で周辺の最低限の非常用電源となるし、雨天と夜間にもマイクロ水力発電は非常用電力と指摘のするので併用する。これにより東海南海地震や元禄関東大震災や富士山噴火などで巨大都市の数う千万人が一世紀電気と水が失われた場合に、最低限の水とエネルギーの確保が可能である。
また堰ブロックの水浄化装置は飲料水以外の日曜生活用水や工業用水の非常用取水口として利用可能であるので自治体単位で川岸の中学校区ごとおよび工業用水を取水している工場ごとに非常用の生活用水や工業用水の取水装置にできる。
さらに堰ブロックの材料としてコンクリートに混ぜる骨材に廃材を利用することで廃棄物の処理容器となる。これを津波防波堤として利用するなら設置場所の住民は反対しないであろう。
津波防波堤のうち人が全く住まない場所では、堰の内部空間に鉛をコーティングして一体津波防波堤のうち人が全く住まない場所では、堰の内部空間に鉛をコーティングして一体成型堰を設置すれば、鉛とコンクリートが放射能を遮断している格納容器と同じ構造となるので、福島原発で現在も発生している放射能廃棄物のうち低濃度廃棄物の収納容器として利用できる。(高濃度放射能廃棄物はそのままか、圧縮してガラス固化して鉛の容器に入れて、コンクリートの地下室に埋めるしかない)
高さ5メートルから7メートル程度の堰を、巨大津波が押し寄せる可能性がある全国の大潮でも海水が上がらない高さの海岸に一斉に設置することで、津波を減衰させることができる。その場合内部空間にはしごを置いて潜水艦と同じように内部から締め切ることが可能な扉を上部に設置すれば、逃げ遅れた住民の非常用シェルターの役割を果たす。
堰ブロックの内部空間は空洞とすることで、何千年何万年も川の中で移動しない自然の巨石群程度の大きさの塊を、クレーンで設置できる。設置後比重を水より相当大きくするために空洞に岩石を投入してこれをコンクリートで固める。あるいは岩石を一部詰めて水がせき内部に常時流れる量を含めて比重を水より相当大きくする。
これらの堰の形を統一することでブロック製造機を作って新たなラインで堰を大量生産が可能なロットをきわめて短期間で大量に提要できる。
以上により非常時の産業や生活を確保でき、製造方法は単純なので、安全性が確保されれば地域ごとの中小企業製造業でも生産可能であるし、中小建築土木業でも設置可能なので、各地域で防災対策の公共事業による有効需要創出となり大量の雇用が確保できる。
Claims (20)
- 15メートル以下の小型堰を、間隔を置いて複数設置することで、一つまたは少数の巨大なダムが受持っていた総合的河川計画のための(水防・利水・発電の)貯水機能を、既存小型ダムと流域中の本流や支流の洪水危険個所と、利水・発電の需要地に設置する多数の小型堰で代替して、堤防・ダム・水門・堰等の決壊リスクを分散する河川災害対策工法の発明。小型堰を、間隔を置いて上流から下流に川の中に連続設置することで、洪水の流れを減衰させて増水ピークを遅らす河川災害対策工法の発明を含む。この方法により従来国が直轄で計画管理してきた流域一体の総合治水方式を、各の道州流域自治体で管理することを可能とする河川管理方法の発明を含む。
- 請求項1で、各一級河川流域で同時に小型堰を一つ設置した時点でその貯水量相当の巨大ダムが担ってきた貯水量を減らすことで、全国の河川で短期に地震や水害に対する防災能力を徐々に高める。最終的に老朽巨大ダムの流域に新たに設置する堰と、従来からある小型ダムの貯水量総計が老朽ダムに課せられた貯水量に達した時点で、当該老朽ダムの水を空にして撤去するダム撤去方法の発明。なお小型堰を設置した後も、倒壊リスクが高い老朽ダムだけ撤去し、砂防ダムとして維持することで、安全な貯水量を限度として老朽ダムに貯水することで、計画高水位の最大2倍の雨量に対応でき、且つ老朽巨大ダムの撤去廃材処理コストが最小になるダム廃棄方法の発明。
- 請求項1と請求項2に用いる小型堰の形状をドーム型や三角または台形にして、傾斜が緩やかな淀み地点に設置することで、河川の力が流線型に働き請求項1の堰を強固な基礎工事をしなくても、短期に大量に設置できる堰の設置方法の発明。
- 請求項3の堰の形状を2段以上の階段型にすることで、川上側の1段目に自然に土砂が堆積して堰がコンクリートの重みで定置するので、さらに強固な基礎が不要となる堰の発明
- 請求項3〜請求項4の階段型堰の一段の高さを、全部または一部50センチメートル以下にすることで、魚道工事が不要となる発明。
- 請求項3〜請求項5の堰に、工場で規格を統一した一体成型のコンクリートや鉄筋コンクリート組立ブロックにフックを取り付けて、設置箇所までクレーン車やクレーン船で運び、川幅に合わせて設置可能とした組み立て堰の発明と製造方法と現地組み立て工法の発明当該ブロックの一部または全部を基礎を打たずに据え置きにするか、基礎に対してはめ込み式とすることにより、クレーンでブロックを吊り上げたまった砂を排出させたり、据え置いたブロックが移動した場合は戻す、破損したら取り替えることができるクレーンを使った維持管理方法の発明。堰ブロックを河岸に設置し、中央部は開閉式のゲートとすることもできる。
- 請求項6の小型堰のブロックの上部に取替え可能なスクリーン(図)とゴミよけ装置取付部と、当該スクリーンおよびゴミよけ装置を経て堰内部に河川水が流入し、排水する取水口と導水路機能と排水口と弁を一体成形することで、導水路と沈砂池兼貯水池の機能が堰と一体化した堰ブロックの発明
- 請求項7〜請求項8の堰をクレーンで設置後、沈砂池兼貯水池に小石や浄水場の浄化物資を投入して河川水を浄化する河川浄化方法の発明。これにより請求項1の巨大ダムの利水(水道・農業用水・工業用水)機能を各需要地で分散して堰ブロックが果たすことができる。
- 請求項3〜請求項8の上下流の連続する堰の川上側に取水口を置き、川下側に導管をつなげて河岸に発電機を設置して、二つの堰の落差で発電する簡易水力発電所の発明。
- 請求項9の水力発電所の役割を、請求項7〜請求項8の導水路と沈砂池兼貯水池機能を持った組立式小形堰の排水路底部にマイクロ水力発電機を取付けて担う堰ブロック水力発電装置の発明。
- 請求項3〜請求項9の堰を排水機場の近辺に建設して、既存の排水機場と接続して内部のディーゼル排水ポンプを特許文献の可逆ポンプ水車と発電電動機に変えて利用することにより、雨天の時は排水機場となるが晴天の時は農地や住宅地の排水路を循環して排水機場を水力発電所とする発明。
- 沿岸部の排水機場の周辺は平地なので落差がない場合が多いが、都市水害対策で設置されている排水機場周辺の河川や人工の水路は満潮と干潮の落差が1メートル以上あることも多い。請求項11の堰と排水機場を1日2回潮力発電装置にできる発明。
- 請求項10の堰内部のマイクロ水力発電装置を可逆ポンプと発電電動機に替えて堰の請求項11〜請求項12に利用する発明。
- 元禄地震や東海南海地震津波再来を想定すると利用不能な為廃止が必要な地下鉄や地下街や流域下水道などの地下構造物跡地と、請求項11〜請求項13の排水機場機能を持った可逆ポンプと発電電動機発電機とつなぐことで、揚水発電が可能となる発明、
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- 請求項15の堰ブロックを河口部から川上に向け連続して設置して、河川への津波や高潮の遡上を減衰させる河口堰なる堰と河川災害対策工法の発明
- 請求項15の堰ブロックを海岸線に沿って陸地に連続して設置することで、津波防波堤になる堰ブロックの発明と津波災害対策工法の発明
- 請求項15の津波防波堤ブロックを図のように二重に海岸線にそって設置し、堰ブロックと堰ブロックの間に自然の川や人工的に作った横堀川や堀や側溝や下水道があるよう設置する。一方の防波堤は既存の高潮や津波防波堤(ほとんど2メートル以下)を利用し、海岸線より離れた津波防波堤は請求項15の堰ブロックとすることで、一気に海岸線から沿岸のコンビナートや工場地帯や住宅地や都市施設が水没しいない津波防波堤ブロックの発明と津波災害対策工法の発明。
- 請求項16に図のような橋を渡して、津波が襲来した場合階段を駆け上がって橋を渡って津波が河岸線に沿って流れているうちに逃げる津波避難防波堤ブロックと橋の設置方法の発明
- 請求項17の津波避難防波堤と橋でも逃げ遅れた場合に津波を避ける図の堰ブロックの上部に空洞と潜水艦用ハッチを備えたシェルターの発明
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