JP3984427B2 - 河川ダム及びこれを用いた河川システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多数の大形石材を用いて構築する河川ダム及びこれを利用した河川システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
河川（渓谷や小川等も含む）を横断して工作物を作り、これによってその上流側に川水や流出土砂を貯留するダムや堰が造られている。以前においては、石や土を用いてダムが造られていたが、これでは強度が持たないので、近年においては、コンクリート、場合によってはコンクリートブロックを用いてダムが造られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、コンクリートやコンクリートブロックを用いてダムを構築すると、コンクリートからの溶出物が長期にわたって環境を汚染し、魚、貝、昆虫等が住めなくなるという問題があった。
そこで、以前のように石材を用いてダムや堰を構築することが考えられるが、梅雨期や台風時期に河川の水嵩が増すと、使用している石材が流れてしまうという問題があった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、セメント等の環境に対して有害なものを極力使用せず、環境に優しい河川ダム及びこれを用いた河川システムを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う第１の発明に係る河川ダムは、多数の大形石材を積み上げて構築された河川ダムであって、前記大形石材のうち最下部にある大形石材は河川床に下側が埋設された棒状の垂直支持部材によって固定されている。
これによって、最下部にある大形石材が河川床に固定されるので、大水等があっても、流出しない。なお、垂直支持部材は必ずしも垂直をさすものではなく、多少（例えば、鉛直に対して３０度程度）傾いている場合も含まれる。
また、前記大形石材のうち河川の土手部に当接して配置される大形石材には前記土手部に一部が埋設された水平支持部材によって支持されている。土手部とこれに当接する大形石材の連結が密になり、河川ダムの強度が増す。ここで、水平支持部材は水平状態に配置されているものの他、多少傾いているものも含む。
しかも、前記積み上げられた大形石材のうち周囲に配置された大形石材は、河川床、土手部、隣合う大形石材の何れか１又は２以上によって固定保持されているが、前記積み上げられた大形石材のうち中央部に配置された大形石材は相互に連結されておらず自由状態にある。これによって、中央の大形石材を連結する連結材を省略して安価に河川ダムを構築できる。なお、大水があっても、周囲の大形石材が連結しているので、河川ダムは崩壊しない。
【０００５】
第２の発明に係る河川ダムは、第１の発明に係る河川ダムにおいて、前記大形石材は自然石をそのまま又は適当な大きさに切り出し加工されたものが使用されている。これによって、水質汚染等、環境への害を与えない河川ダムを構築できる。なお、ここで、河川に対して溶出する物質を含む自然石を使用しないことは当然である。従って、安山岩、礫岩、玄武岩、御影石等の自然石を使用することになる。
第３の発明に係る河川ダムは、第１の発明に係る河川ダムにおいて、前記多数の大形石材の全部又は一部には、上下に平行なフラット面を備えている。
第４の発明に係る河川ダムは、第１〜第３の発明に係る河川ダムにおいて、その中央部又は側部には通常時の河川の水を流す魚道が形成されている。これによって、水路を確保することができ、魚の通り道となる。
そして、本発明に係る河川システムは、以上の第１〜第４の発明に係る河川ダムが、一つの河川に距離をあけて複数箇所構築されている。これによって、河川全体の洪水時の対策や灌漑等を行うことができる。
そして、以上のように、個々の大形石材を連結するのにセメント等を使用しないで、河川ダムの工事を行っているので、環境の汚染が極めて小さく動植物に優しい河川ダムや河川システムを構築できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の第１の実施の形態に係る河川ダムの説明図、図２は同河川ダムの部分拡大図、図３（Ａ）は同河川ダムに使用する連結支持部材の正面図、（Ｂ）は同連結支持部材の側面図、図４（Ａ）は同河川ダムに使用する水平支持部材の正面図、（Ｂ）は同水平支持部材の取付け状態の断面図、図５（Ａ）は他の例に係る連結支持部材の正面図、（Ｂ）は同図（Ａ）における矢視Ｐ−Ｐ′断面図、（Ｃ）は更に他の例に係る連結支持部材の正面図、図６は本発明の第２の実施の形態に係る河川ダムの説明図、図７は同平面図、図８は本発明の第３の実施の形態に係る河川ダムの説明図、図９は本発明の一実施の形態に係る河川システムの平面図である。
【０００７】
図１、図２を参照しながら本発明の第１の実施の形態に係る河川ダム１０について説明する。河川ダム１０は、両側に土手部１１、１２を有する河川床１３の上に構築されている。河川ダム１０を構成する大形石材を、河川床１３に直接載っている最下部の底部石材１５と、両側の土手部１１、１２に接する側部石材１６と、その他の中間石材１７に分けて説明する。
これらの大形石材は全て自然石をそのまま、又は山から切り出して適当大きさ（例えば、５０ｋｇ〜３ｔ）に形成（加工）されたものが使用され、十分強度を有し風化しにくい石材（例えば、玄武岩、安山岩、砂岩等）からなっている。
【０００８】
底部石材１５は、河川床１３の上にこの底部石材１５を並べて配置した後、ドリルで２本の孔を河川床１３まで貫通するように穿ち、図２に示すように、上部から棒状の垂直支持部材１８の一例である支持鉄筋を挿入している。従って、河川床１３は岩盤になっていることが強度上好ましい。垂直支持部材１８は底部石材１５の大きさに応じて直径が１５〜６０ｍｍ程度のものを使用し、河川床１３への埋設深さは０．５〜２ｍ程度とするのが好ましい。２本の垂直支持部材１８を用いて挿入しているので、底部石材１５が流れに押されて回転することはない。なお、垂直支持部材は異形鉄筋を使用してもよいし、ストレートの棒状鉄筋を使用してもよい。垂直支持部材１８は接着剤を用いて底部石材１５に固定してもよいが、垂直支持部材１８が自身の自重で抜けることはないのでフリー状態であってもよい。
【０００９】
土手部１１、１２に沿って積み重ねられた側部石材１６は、それぞれ土手部１１、１２に一部埋設された水平支持部材１９によって支持されている。図４（Ａ）に示すように、この水平支持部材１９は直径が１５〜６０ｍｍの鉄筋（異形鉄筋が好ましい）１９ａを主体として構成され、先部は折り曲げられて先部ストッパー２０が形成され、中間部には環状の中間ストッパー２１が設けられている。なお、先部ストッパー２０、中間ストッパー２１の形状は垂直棒状、垂直環状、鉤状の他に、地中に埋設されて引抜き抵抗となるものであれば如何なるものであってもよい。
側部石材１６には予め２本の水平穴（又は孔）２４、２５が形成されたものが使用される。水平支持部材１９と側部石材１６との固定は接着剤を使用するのが好ましいが、図４（Ｂ）に示すように、側部石材１６に貫通孔２２を設け、貫通した水平支持部材１９の端部に溶接等で金具を溶接する等してストッパー２３を設けてもよい。
また、側部石材１６には図１の左側上部に示すように、２本の水平穴（孔）２４、２５は非平行に形成され、仮に側部石材１６と水平支持部材１９の端部を接着剤等で固定しない場合でも物理的に抜けないようにするのが好ましい。
【００１０】
底部石材１５と側部石材１６によって囲まれる空間部には中間石材１７が配置されている。一つの中間石材１７は、原則として隣り合う底部石材１５の上に跨がり、更には隣り合う側部石材１６の中間位置になるように配置されている。そして、底部石材１５と２本の斜め配置された棒状の連結支持部材２６によって連結されている。連結支持部材２６を挿通する非平行の挿通穴（孔）２７、２８は中間石材１７を底部石材１５の上に載せた後に、ドリルで穿設される。
連結支持部材２６は、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、細長い鉄筋２９の両端に複数の割れ目３０と中央に設けられた穴３１とを有する拡大部３２、３３を設け、それぞれの内側の穴３１にテーパーピン３４を押し込むことによって拡径するようになっている。従って、連結支持部材２６を使用する場合には、両側の穴３１にテーパーピン３４を嵌め込んだ状態で、連結支持部材２６を挿通穴２７（又は２８）に完全に入れ込み、更に上部からこの連続支持部材２６と同一直径の棒材を押し込み、この棒材をハンマーで叩き込むことによって、それぞれのテーパーピン３４を穴３１内に入れ、拡大部３２、３３を開かせ、連続支持部材２６を挿通穴２７に固定する。なお、挿通穴２７の直径は連続支持部材２６の直径より３〜２０％程度その直径が大きくなっている。
【００１１】
図５（Ａ）、（Ｂ）に他の例に係る連結支持部材３５を示すが、両側部が３つ割りとなって、中央の穴３６にテーパーピン３７を差し込むことによって割り込み部３８が開いて拡大部３９を構成する構造となっている。図５（Ｃ）には更に他の例に係る連結支持部材４０を示すが、鉄筋材４０ａの先部に複数の小鉄筋４１が溶接されている。この小鉄筋４１の全体の直径は鉄筋材４０ａの直径より小さくなって挿通穴２７、２８に嵌入するが、最後は叩き込むことによって、小鉄筋４１が曲がって拡大部を構成するようになっている。
なお、何れの場合も、連結支持部材２６、３５、４０（以下、代表して連結支持部材２６で示す）は１５〜６０ｍｍの鉄筋材からなって、中間石材１７を止めるのに十分な強度を有している。また、各中間石材１７には通常は２個の非平行の挿通穴（孔）を形成して隣接する他の中間石材１７、底部石材１５、側部石材１６が連結するが、場合によっては１本の連結支持部材２６で連結する場合もあり、都合により、隣接する中間石材１７、底部石材１５、側部石材１６を連結支持部材２６によって連結しない場合もある。
連結支持部材２６は中間石材１７の表面から見えている場合もあるし、内部に打ち込んでしまう場合もあり、この場合は連結支持部材２６は中間石材１７の表面から見えないことになる。
【００１２】
この中間石材１７を自由に並べて、側部又は中央部に河川の水を流す魚道４２が形成されている。溝形状となった魚道４２の底部は図１に示すように、底部石材１５としてもよいが、ダムの効果を発揮させるために、１段又は複数段の中間石材１７を配置してもよい。この場合、中間石材１７は流出を防止するために、下部の底部石材１５及び隣り合う中間石材１７、場合によって側部石材１６と連結支持部材２６を用いて連結しておく。
なお、魚道４２の川床（底部）４３は平面状とするのが好ましいが、側壁４４、４５は垂直の場合もあるし、斜めの場合もある。側壁を斜めにした方が河川ダム１０の全体を強固に構成できる。
この実施の形態では魚道は一つであるが、河川の幅が広い場合には複数設けてもよい。
【００１３】
続いて、図６、図７に示す第２の実施の形態に係る河川ダム４６を示すが、個々の底部石材１５は河川床１３に２本の垂直支持部材１８によって固定されている。それぞれの側部石材１６は２本の水平支持部材１９によって土手部１１、１２に固定されている。そして、中間石材１７のうち河川流からみて最上流側と最下流側の中間石材１７は連結支持部材２６によって下部の底部石材１５と側部石材１６とに連結されていると共に、相互に連結支持部材２６によって連結されている。魚道４２に接する中間石材１７も相互に連結支持部材２６によって強固に連結されている。これらによって囲まれる中間石材１７は連結支持部材によって連結されず自由状態にある。即ち、底部石材１５と側部石材１６と中間石材１７とこれらを連結する連結支持部材２６によって籠を作り、その中に大形石材からなる中間石材１７を自由状態で入れることによって河川ダム４６を構成している。これによって、連結支持部材２６の本数を減らすことができ、更に内部の中間石材１７は籠状に組まれた大形石材によって囲まれているので、大形石材の流出を防ぐことができる。
【００１４】
図８に第３の実施の形態に係る河川ダム４８を示すが、一方の土手部４９に接する側部石材１６は水平支持部材１９によって土手部４９に固定されているが、他方の土手部５０には側部石材５１が水平支持部材によって固定されていない。そして、土手部５０の下方側は土手部５０の奥側方向に側部石材５１が伸びて、土手部５０が側部石材５１の上に載るようになっている。一方、側部石材５１は隣合う側部石材５１及び中間石材５６と連結支持部材５２によって固定されるようになっている。底部石材１５は垂直支持部材１８によって、河川床１３に固定されている。
そして、図８における右側部には魚道５３が形成されている。魚道５３の一方側の壁面５４は垂直となっているが他方の壁面５５は傾斜面となっている。この傾斜面に接する中間石材５６は連結支持部材５２によって連結されているが、更に補強のために金属製のネットや枠を被せて洪水に対向するようにすることもできる。
【００１５】
以上の説明した河川ダムを使用した本発明の一実施の形態に係る河川システム６０を図９に示すが、複数の河川ダム１０（４６、４８でもよい）を河川に距離をあけて複数箇所設けることによって河川全体のシステム化を図ることができる。６１、６２は土手部を示す。また、河川ダム１０の間隔ａは０．２〜５ｋｍ程度であるが、これより長くても短くても本発明は適用される。
【００１６】
前記実施の形態は、大形石材として自然石をそのままあるいは自然石を適当に切り出した石材を使用したが、上下の面がフラットになった石材、特に高さが一定した石材を一部又は全部に用いて河川ダムを構築することもできる。
また、前記実施の形態においては、河川ダムが魚道の片側又は両方に設けた突出平坦部７０、７１（図１参照）は一段であったが、河川の状況に応じて多段にすることもできる。この場合、河川ダムの横断面形状は一番低い魚道を基準にして階段状になる。
前記実施の形態においては、各底部石材を固定する垂直支持部材、各側部石材を土手部に固定する水平支持部材、各中間石材を連結する連結支持部材に鉄製品である鉄筋を使用したが、ステンレス材等であっても本発明は適用される。
垂直支持部材、水平支持部材、及び連結支持部材を必要に応じて接合する接着剤は水への溶出性がなく耐熱性、耐候性を有する接着剤（例えば、シリコン樹脂）等を使用することができる。
また、ダム（堤防）の幅は、河川の幅に対して１／４〜１倍の範囲で構築するのが好ましいが、これよりも広い場合であっても狭い場合であっても本発明は適用される。なお、添付した図面において各大形石材の連結は、表示上１本の連結支持部材を用いて表現しているところもあるが、原則として２本の連結支持部材によって連結されている。また、各大形石材の一部又は全部を１本の連結支持部材で連結する場合も本発明は適用される。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１〜４記載の河川ダムは、河川に溶出物を生じるセメント等は使用していないので、環境に優しい河川ダムを構築することができる。そして、各積み込まれた大形石材の間は隙間があいているので、この部分が魚の住処となり、魚、貝、水生昆虫等の繁殖を促す。
そして、河川床にある大形石材は、垂直支持部材によって河川床に固定されるので、大水等があっても、河川ダムの崩壊や流出が生じにくい。
また、大形石材のうち河川の土手部に当接して配置される大形石材には土手部に一部が埋設された水平支持部材によって支持されているので、土手部とこれに当接する大形石材の連結が密になり、河川ダムの強度が増す。
しかも、積み上げられた大形石材のうち周囲に配置された大形石材は、河川床、土手部、隣合う大形石材の何れか１又は２以上によって固定保持されているが、積み上げられた大形石材のうち中央部に配置された大形石材は相互に連結されておらず自由状態にある。これによって、中央の大形石材を連結する連結材を省略して安価に河川ダムを構築できる。なお、大水があっても、周囲の大形石材が連結しているので、河川ダムは崩壊しない。
請求項２記載の河川ダムは、大形石材は自然石をそのまま又は適当な大きさに切り出し加工されたものが使用されている。これによって、水質汚染等環境に害を与えない河川ダムを構築できる。
請求項３記載の河川ダムは、多数の大形石材の全部又は一部には、上下に平行なフラット面を備えているので、大形石材の密度を向上することができ、より強固な河川ダムを構築できる。
請求項４記載の河川ダムは、その中央部又は側部には通常時の河川の水を流す魚道が形成されているので、水路を確保することができ、魚の通り道となる。
そして、請求項５記載の河川システムは、河川ダムが、一つの河川に距離をあけて複数箇所構築されている。これによって、河川全体の洪水時の対策や灌漑等を行うことができると共に、魚介類、昆虫等に優しい河川を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る河川ダムの説明図である。
【図２】同河川ダムの部分拡大図である。
【図３】（Ａ）は同河川ダムに使用する連結支持部材の正面図、（Ｂ）は同連結支持部材の側面図である。
【図４】（Ａ）は同河川ダムに使用する水平支持部材の正面図、（Ｂ）は同水平支持部材の取付け状態の断面図である。
【図５】（Ａ）は他の例に係る連結支持部材の正面図、（Ｂ）は同図（Ａ）における矢視Ｐ−Ｐ′断面図、（Ｃ）は更に他の例に係る連結支持部材の正面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る河川ダムの説明図である。
【図７】同平面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る河川ダムの説明図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係る河川システムの平面図である。
【符号の説明】
１０：河川ダム、１１、１２：土手部、１３：河川床、１５：底部石材、１６：側部石材、１７：中間石材、１８：垂直支持部材、１９：水平支持部材、１９ａ：鉄筋、２０：先部ストッパー、２１：中間ストッパー、２２：貫通孔、２３：ストッパー、２４、２５：水平穴（孔）、２６：連結支持部材、２７、２８：挿通穴（孔）、２９：鉄筋、３０：割れ目、３１：穴、３２、３３：拡大部、３４：テーパーピン、３５：連結支持部材、３６：穴、３７：テーパーピン、３８：割り込み部、３９：拡大部、４０：連結支持部材、４０ａ：鉄筋材、４１：小鉄筋、４２：魚道、４３：川床、４４、４５：側壁、４６、４８：河川ダム、４９、５０：土手部、５１：側部石材、５２：連結支持部材、５３：魚道、５４、５５：壁面、５６：中間石材、６０：河川システム、６１、６２：土手部、７０、７１：突出平坦部

Claims (5)

1. 多数の大形石材を積み上げて構築された河川ダムであって、前記大形石材のうち最下部にある大形石材は河川床に下側が埋設された棒状の垂直支持部材によって固定され、前記大形石材のうち河川の土手部に当接して配置される大形石材には前記土手部に一部が埋設された水平支持部材によって支持され、しかも、前記積み上げられた大形石材のうち周囲に配置された大形石材は、河川床、土手部、隣合う大形石材の何れか１又は２以上によって固定保持されているが、前記積み上げられた大形石材のうち中央部に配置された大形石材は相互に連結されておらず自由状態にあることを特徴とする河川ダム。
2. 請求項１記載の河川ダムにおいて、前記大形石材は自然石をそのまま又は適当な大きさに切り出し加工されたものが使用されていることを特徴とする河川ダム。
3. 請求項１記載の河川ダムにおいて、前記多数の大形石材の全部又は一部には、上下に平行なフラット面を備えることを特徴とする河川ダム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の河川ダムにおいて、中央部又は側部には通常時の河川の水を流す魚道が形成されていることを特徴とする河川ダム。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の河川ダムが一つの河川に距離をあけて複数箇所構築されていることを特徴とする河川システム。

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