JP5204064B2 - 金属製透過型砂防堰堤 - Google Patents

Description

本発明は、生態系に配慮した金属製透過型砂防堰堤に関するものである。

従来の砂防堰堤は、透過型砂防堰堤と不透過型砂防堰堤の二種類に大別される。

不透過型砂防堰堤は、渓流にコンクリートの巨大な壁を設置するため、魚や水棲生物の往来を妨げ、生態系へ大きな影響を及ぼすという問題点が指摘される。

一方、透過型砂防堰堤は、通常時には土砂を下流に供給し、土石流発生時には礫や流木を捕捉し、下流での災害を防止する。従って、通常時には魚や水棲生物の往来が可能であり、環境にも優しい堰堤である。しかしながら、このような透過型砂防堰堤の場合でも、河床の一部にコンクリートの基礎部を設置する必要があり、施工時には渓岸の掘削を行なう必要がある。従って、河床を住処としたり、河床で産卵したりする生物には、大きな影響を与える場合がある。また、河床の掘削時に発生する濁水が生態系に影響を与える場合もある。

また、このような生態系への影響が少ない堰堤の工法として、ワイヤーネット工が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００３−３４４９号公報

しかし、上記特許文献１に開示されたワイヤーネットによる構成では、堰堤高が大きい場合や土石流による荷重が大きい場合には対応できないといった課題があった。また、ワイヤーであるため、鋼管等の構造物に比べて耐摩耗性に劣り、土石流が頻発する渓流では経年変化に留意しなければならないといった難点もあった。

本発明の目的は、生態系に配慮され、かつ、機械的強度の信頼性が高い金属製透過型砂防堰堤を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の発明は、
左右の非越流部の間に水路が形成されるとともに、複数本の金属製棒状部材が縦横に交差するように組み合わされた格子状壁が前記水路を横断するように設けられた金属製透過型砂防堰堤であって、
前記水路に面する前記両非越流部の内側面側には前記格子状壁を拘持するための拘持部が形成され、
前記格子状壁の下端側には縦方向かつ下方に延びる複数本の金属製棒状延出部材（以下、「延出部材」と称す）が設けられ、
前記複数本の延出部材の内の下流側から見て前記両拘持部によって隠れる前記延出部材の各先端が前記両拘持部に固設され、
前記複数本の延出部材の内の下流側から見て前記両拘持部によって隠れない前記延出部材は片持ち梁構造をなし、
下流側から見て前記両拘持部によって隠れる前記格子状壁の下流側の部分には、前記格子状壁が捕捉した土石流による荷重を前記両拘持部に伝達するために、水路の流れ方向を向くように複数の脚部がそれぞれ設けられたことを特徴とする金属製透過型砂防堰堤である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
格子状壁を複数有し、この複数の格子状壁は水路の流れ方向を向く連結部材により連結され、前記複数の格子状壁の少なくともいずれか一方の格子状壁の下端側には縦方向かつ下方に延びた複数本の延出部材が設けられたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
格子状壁を複数有し、この複数の格子状壁は水路の流れ方向を向く連結部材により連結され、前記複数の格子状壁の下端側には縦方向かつ下方に延びた複数本の延出部材が設けられ、一方の格子状壁の下端側から延びた延出部材の先端と他方の格子状壁の下端側から延びた延出部材の先端とが結合したことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか1項に記載の発明において、
拘持部は、非越流部の内側面側かつ下流側から水路を横断する方向に、かつ、縦方向に延びた延出部とこの延出部の縦方向下端側から上流側に向かって延びた底部を有したことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、
脚部の下流側には、延出部と当接するためのプレートが設けられたことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、
脚部の下流側の先端が延出部に埋設されたことを特徴とする。

以上のように、本発明に係る金属製透過型砂防堰堤によれば、
左右の非越流部の間に水路が形成されるとともに、複数本の金属製棒状部材が縦横に交差するように組み合わされた格子状壁が前記水路を横断するように設けられた金属製透過型砂防堰堤であって、
前記水路に面する前記両非越流部の内側面側には前記格子状壁を拘持するための拘持部が形成され、
前記格子状壁の下端側には縦方向かつ下方に延びる複数本の金属製棒状延出部材（以下、「延出部材」と称す）が設けられ、
前記複数本の延出部材の内の下流側から見て前記両拘持部によって隠れる前記延出部材の各先端が前記両拘持部に固設され、
前記複数本の延出部材の内の下流側から見て前記両拘持部によって隠れない前記延出部材は片持ち梁構造をなし、
下流側から見て前記両拘持部によって隠れる前記格子状壁の下流側の部分には、前記格子状壁が捕捉した土石流による荷重を前記両拘持部に伝達するために、水路の流れ方向を向くように複数の脚部がそれぞれ設けられた構成であるため、以下のような本発明に特有の作用効果を奏する。

１）左右の非越流部の間に形成された水路には、基礎部を特段に設ける必要もないため、当然河床の掘削も必要ない。したがって、生態系への影響を少なくすることが可能である。
２）複数本の金属製棒状部材が縦横に交差するように組み合わされた格子状壁が水路を横断するように設けられ、さらに、格子状壁の水路内下端側には、片持ち梁構造をなし金属製棒状部材からなる延出部材が設けられているため、堰堤高が大きい場合、土石流が頻発する場合や土石流による荷重が大きい場合にも対応できる。すなわち、機械的強度の信頼性が高い金属製透過型砂防堰堤を実現できる。

本発明に係る実施の形態１の金属製透過型砂防堰堤であって、（ａ）は正面図（下流側から見たもの）、（ｂ）は同平面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｄ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｅ）は（ｂ）のＡ部詳細図である。 本発明に係る実施の形態２の金属製透過型砂防堰堤であって、（ａ）は正面図（下流側から見たもの）、（ｂ）は同平面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｄ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｅ）は（ｂ）のＢ部詳細図である。 本発明に係る実施の形態３の金属製透過型砂防堰堤であって、（ａ）は正面図（下流側から見たもの）、（ｂ）は同平面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｄ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｅ）は（ｂ）のＡ部詳細図である。 本発明に係る実施の形態４の金属製透過型砂防堰堤であって、（ａ）は正面図（下流側から見たもの）、（ｂ）は同平面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｄ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｅ）は（ｂ）のＡ部詳細図である。

以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明に係る実施の形態１の金属製透過型砂防堰堤であって、（ａ）は正面図（下流側から見たもの）、（ｂ）は同平面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｄ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｅ）は（ｂ）のＡ部詳細図である。以下、本実施の形態において、縦方向とは図１（ａ）に示すＺ軸のプラスマイナス（±）方向、横方向とは同図に示すＸ軸の±方向、上流方向とは同図に示すＹ軸の＋方向と定義する。

図１において、１０、１１は下流側から見たコンクリート製の左右の非越流部、１０ａ、１１ａは非越流部１０、１１の左右の内側面側、１２は左右の非越流部１０、１１の間に設けられた水路｛図１（ｂ）に示す破線で囲まれた部分をいう｝、１０ｂは左の非越流部１０の内側面側１０ａかつ下流側（Ｙ軸のマイナス側）から水路１２を横断する方向に、かつ、縦方向に延びた拘持部を構成する延出部、１０ｃは延出部１０ｂの縦方向下端側（Ｚ軸のマイナス側）から上流側（Ｙ軸のプラス側）に向かって延びた拘持部を構成する底部、１１ｂは右の非越流部１１の内側面側１１ａかつ下流側（Ｙ軸のマイナス側）から水路１２を横断する方向に、かつ、縦方向に延びた拘持部を構成する延出部、１１ｃは延出部１１ｂの縦方向下端側から上流側に向かって延びた拘持部を構成する底部、１５ａ、１５ｂ、１５ｃは鋼製のフランジ付きパイプが接続されて構成された縦部材、１６は鋼製のフランジ付きパイプが接続されて構成された横部材、１７は１本の縦部材１５ａ、９本の縦部材１５ｂ、１本の縦部材１５ｃと４本の横部材１６が縦横に交差するように組み合わされた土石流を捕捉する下流側に設けられた第１の格子状壁、１８ａ、１８ｂ、１８ｃは鋼製のフランジ付きパイプが接続されて構成された縦部材、１９は１本の縦部材１８ａ、９本の縦部材１８ｂ、１本の縦部材１８ｃと４本の横部材１６が縦横に交差するように組み合わされた土石流を捕捉する上流側に設けられた第２の格子状壁、２０は第１の格子状壁１７と第２の格子状壁１９を連結されるための水路１２の流れ方向を向く鋼製パイプからなる連結部材、２５は第１、第２の格子状壁１７、１９が捕捉した土石流による荷重を延出部１０ｂ、１１ｂに伝達するために、下流側から見て左右の延出部１０ｂ、１１ｂによって隠れる第１の格子状壁１７に水路１２の流れ方向（Ｙ軸のマイナス方向）を向くように各々４本づつ設けられた脚部、３０は脚部２５の下流側に延出部１０ｂ、１１ｂとそれぞれ当接するために設けられたプレートである。

また、第２の格子状壁１９の下端側において、下流側から見て左右の延出部１０ｂ、１１ｂによって隠れない箇所（すなわち、水路１２に相当する箇所）には、縦方向かつ下方（Ｚ軸のマイナス方向）に延びる鋼製パイプからなる片持ち梁構造をなす延出部材１８ｄが７本設けられている。

また、第１の格子状壁１７の下端側において、下流側から見て左右の延出部１０ｂ、１１ｂによって隠れる箇所には、第１の格子状壁１７を構成する縦部材１５ａ、１５ｃがそれぞれ縦方向かつ下方に延長され延出部材を兼ねている。この縦方向かつ下方に延長された縦部材１５ａ、１５ｃは、それぞれ底部１０ｃ、１１ｃに固設されている。同じく、第２の格子状壁１９の下端側において、下流側から見て左右の延出部１０ｂ、１１ｂによって隠れる箇所には、第２の格子状壁１９を構成する縦部材１８ａ、１８ｃがそれぞれ縦方向かつ下方に延長され延出部材を兼ねている。この縦方向かつ下方に延長された縦部材１８ａ、１８ｃは、それぞれ底部１０ｃ、１１ｃに固設されている。

図１（ａ）、（ｂ）でもわかるように、左右の非越流部１０、１１の間に縦方向に延びる水路１２が形成されているが、この水路１２の底側にはコンクリート等からなる基礎部を特段に設ける必要もないため、当然河床の掘削も必要ない。したがって、生態系への影響を少なくすることが可能である。すなわち、魚や水棲生物の往来も可能であり、河床を住処としたり、河床で産卵したりする生物にとっては、とりわけ環境に優しい堰堤といえる。

また、鋼製パイプからなる第１、第２の格子状壁１７、１９が水路１２を横断するように設けられ、さらに、第２の格子状壁１９の水路１２内下端側には、鋼製パイプからなる片持ち梁構造をなす延出部材１８ｄが設けられ、かつ、第１、第２の格子状壁１７、１９が捕捉した土石流による荷重を延出部１０ｂ、１１ｂに伝達するための鋼製パイプからなる脚部２５が設けられているため、堰堤高が大きい場合、土石流が頻発する場合や土石流による荷重が非常に大きい場合にも対応できる。すなわち、機械的強度の信頼性が高い金属製透過型砂防堰堤を実現できる。このように、通常時には土砂や水を下流に供給し、いざ土石流発生時には礫や流木を捕捉し、下流での災害を防止することが可能になる。

また、脚部２５の下流側にはプレート３０が設けられているため、通常時にはプレート３０が延出部１０ｂ、１１ｂと軽く当接し、いざ土石流が発生しプレート３０が延出部１０ｂ、１１ｂと強く当接した場合にも、延出部１０ｂ、１１ｂとの当接箇所に発生する応力を軽減できる。

（実施の形態２）
図２は本発明に係る実施の形態２の金属製透過型砂防堰堤であって、（ａ）は正面図（下流側から見たもの）、（ｂ）は同平面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｄ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｅ）は（ｂ）のＢ部詳細図である。本実施の形態において、実施の形態１と同一の構成要素については、同一の番号を付与して詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ詳述する。

図２（ｅ）に示すように、本実施の形態においては、図１（ｅ）に示す脚部２５より多少長めの鋼製パイプからなる脚部２５ａの下流側にプレート３０を設け、そのまま脚部２５ａの先端を左右の延出部１０ｂ、１１ｂに埋設させた構成である。したがって、コンクリート製の非越流部１０、１１と鋼製部分との一体化が可能である。

（実施の形態３）
図３は本発明に係る実施の形態３の金属製透過型砂防堰堤であって、（ａ）は正面図（下流側から見たもの）、（ｂ）は同平面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｄ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｅ）は（ｂ）のＡ部詳細図である。本実施の形態において、実施の形態１と同一の構成要素については、同一の番号を付与して詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ詳述する。

本実施の形態においては、図３（ａ）、（ｄ）に示すように、第２の格子状壁１９の水路１２内下端側に、鋼製パイプからなる片持ち梁構造をなす延出部材１８ｄが設けられているばかりでなく、第１の格子状壁１７の水路１２内下端側に、鋼製パイプからなる片持ち梁構造をなす延出部材１５ｅが下方かつ上流側に向かって斜めに設けられている。また、延出部材１８ｄの先端と延出部材１５ｅの先端とが結合した構成となっている。このような構成とすることにより、延出部材１８ｄが延出部材１５ｅで補強されるため、延出部材１８ｄの曲げ強度が増し、実施の形態１と比べて土石流発生時の礫や流木の捕捉能力がより向上する。

本実施の形態のように、上流側の延出部材１８ｄが第２の格子状壁１９からそのまま下方に延長させた構成で、下流側の延出部材１５ｅを上流側に向かって斜めに設ける構成がより好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではなく、一方の格子状壁の下端側から延びた延出部材の先端と他方の格子状壁の下端側から延びた延出部材の先端とを結合させた構成であっても構わない。

（実施の形態４）
図４は本発明に係る実施の形態４の金属製透過型砂防堰堤であって、（ａ）は正面図（下流側から見たもの）、（ｂ）は同平面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｄ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｅ）は（ｂ）のＡ部詳細図である。本実施の形態において、実施の形態１、３と同一の構成要素については、同一の番号を付与して詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ詳述する。

本実施の形態においては、図４（ａ）、（ｄ）に示すように、鋼製パイプからなる片持ち梁構造をなす延出部材１５ｄが、上流側の延出部材１８ｄと同様に第１の格子状壁１７からそのまま下方に延長させた構成となっている。このように延出部材が二層構成になっているため、やはり実施の形態１と比べて土石流発生時の礫や流木の捕捉能力が向上する。

なお、本実施の形態１〜４においては、格子状壁を第１、第２の格子状壁１７、１９のように二層構成である例について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、発生する土石流の規模が小さい場合は、格子状壁を一層構成にすることも可能であるし、発生する土石流の規模がさらに大きい場合は、格子状壁を二層を超えた構成とすればよい。また、格子状壁の水路１２内下端側に設けた鋼製パイプからなる片持ち梁構造をなす延出部材に関しても、本実施の形態１〜４において説明したのは、ほんの一例であり、本発明の技術思想を逸脱しない範囲でさまざまな構成が考えられる。

また、本実施の形態１〜４において、連結部材、延出部材、脚部や格子状壁を構成する縦横部材は、比較的軽量で、どの方向から荷重が作用しても同じ抵抗を有する、円形断面の鋼製パイプである場合について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、中実棒や角パイプ等、さまざまな金属製棒状部材（本明細書においては、中実体、パイプ等含めて棒状部材と称す）で構成することも可能である。

また、本実施の形態１〜４においては、通常時には土砂を下流に供給しつつ、土石流発生時に礫や流木を捕捉し得る機能を発揮するという観点で、実験等から、格子状壁の最下端の金属製棒状横部材１６と想定される土石流の波高とがほぼ一致していることが好ましい。

１０、１１：左右の非越流部
１０ａ、１１ａ：左右の非越流部１０、１１の左右の内側面側
１０ｂ、１１ｂ：延出部
１０ｃ、１１ｃ：底部
１２：水路
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ：縦部材
１５ｄ、１５ｅ、１８ｄ：延出部材
１６：横部材
１７、１９：第１、第２の格子状壁
２０：連結部材
２５、２５ａ：脚部
３０：プレート

Claims (6)

1. 左右の非越流部の間に水路が形成されるとともに、複数本の金属製棒状部材が縦横に交差するように組み合わされた格子状壁が前記水路を横断するように設けられた金属製透過型砂防堰堤であって、
   前記水路に面する前記両非越流部の内側面側には前記格子状壁を拘持するための拘持部が形成され、
   前記格子状壁の下端側には縦方向かつ下方に延びる複数本の金属製棒状延出部材（以下、「延出部材」と称す）が設けられ、
   前記複数本の延出部材の内の下流側から見て前記両拘持部によって隠れる前記延出部材の各先端が前記両拘持部に固設され、
   前記複数本の延出部材の内の下流側から見て前記両拘持部によって隠れない前記延出部材は片持ち梁構造をなし、
   下流側から見て前記両拘持部によって隠れる前記格子状壁の下流側の部分には、前記格子状壁が捕捉した土石流による荷重を前記両拘持部に伝達するために、水路の流れ方向を向くように複数の脚部がそれぞれ設けられたことを特徴とする金属製透過型砂防堰堤。
2. 格子状壁を複数有し、この複数の格子状壁は水路の流れ方向を向く連結部材により連結され、前記複数の格子状壁の少なくともいずれか一方の格子状壁の下端側には縦方向かつ下方に延びた複数本の延出部材が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の金属製透過型砂防堰堤。
3. 格子状壁を複数有し、この複数の格子状壁は水路の流れ方向を向く連結部材により連結され、前記複数の格子状壁の下端側には縦方向かつ下方に延びた複数本の延出部材が設けられ、一方の格子状壁の下端側から延びた延出部材の先端と他方の格子状壁の下端側から延びた延出部材の先端とが結合したことを特徴とする請求項１に記載の金属製透過型砂防堰堤。
4. 拘持部は、非越流部の内側面側かつ下流側から水路を横断する方向に、かつ、縦方向に延びた延出部とこの延出部の縦方向下端側から上流側に向かって延びた底部を有したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項に記載の金属製透過型砂防堰堤。
5. 脚部の下流側には、延出部と当接するためのプレートが設けられたことを特徴とする請求項４に記載の金属製透過型砂防堰堤。
6. 脚部の下流側の先端が延出部に埋設されたことを特徴とする請求項４に記載の金属製透過型砂防堰堤。

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