JP5397728B2 - 河川等の水位平準化方法 - Google Patents

Description

本発明は、運河、河川、遊水池、農業用溜池、貯水池、湖沼その他、雨水や雪解け水、ダムからの放水などで一時的に増水する場所（以下、本明細書及び特許請求の範囲においては、河川等という。）における、渇水時と増水時で水位が著しく変動し、場合によっては災害を生ずる恐れのある河川等における水位平準化方法に関する。

近年、河川の流域の都市化や開発による耕作地の減少のため流域の保水機能が低下し、集中豪雨で降った雨水が以前に増して早く河川等に流出するようになってきている。これは、集中豪雨による雨水と共に市街地の排水路の完備による集中排水が、河川等の水量のピークを一時的に上昇させて治水安全度を低下させると共に、農業用水、生活飲料用水、工業用水として、有効利用されることなく海に流出させる事態を招いており、水資源確保の点からも問題となっている。また、世界的な規模で発生している異常気象により、世界中の多くの国で異常出水と異常渇水が偏在して頻発し、この異常出水と異常渇水に対する有効な対策が求められている。

河川の流量調整として、河川の上流域にダム、河川の流域や隣接する地域に遊水池などを築造することが行われている。しかし、このような従来の河川等の水量調整は、地表水の貯留であるため、土地利用上の制約（貯水量を大きくするにはより広大な面積を必要とする等）があり、調整容量の絶対量に自ずと限界がある。また、ダムは放流管理の運用が難しく、下流河川の破堤などの災害が起こった場合は、その運用法についていつも厳しい批判に晒されるほか、近年は公共事業削減の要請から建設が難しくなっている。また、土地の保水性又は排水性を改良するために、地面に溝を掘った開渠や、地中に管・パイプを埋設したり、また、地中に溝状または層状部を形成し、そこに砂利を敷設して排水溝または排水層を形成した暗渠による排水が行われている。この暗渠排水管は、孔あきパイプを地中に埋設し、降雨時の余剰な地下浸透水をパイプ内に導入し、導入した余剰水をパイプの端部から排水することで地盤が湿地化するのを防ぐもので、地中が吸収しきれないような余剰の水分を地中から排除することにより地中の水分を適度に保つようにするものである。

従来、降雨時に土壌中の余剰の地下浸透水を、土壌中に埋設したパイプ内に保水し、この保水した水分を乾燥時に土壌中に放出することで撒水の手間を軽減するものとして、下記の特許文献１に示す保水パイプが提案されている。保水パイプは、透水性パイプ本体と内部に内蔵された吸水性材料とからなっている。これは、透水性パイプ本体の管壁を長さ方向に延伸されたポリエチレン等の細幅偏平糸条物を、多数条微少間隔毎に縦横に配設して、交差部分を互いに溶着してなる無数の小孔を有する帯状ネットからなる透水性材料を螺旋状に巻回してパイプ状としたもので、更に管壁の外周面に沿って合成樹脂によって成形した長尺の補強条体を螺旋状に巻回して融着し一体的に接合して構成している。透水性パイプ本体の内部には、吸水性合成樹脂からなる吸水性材料を適宜スポンジ状物に抱接させて内蔵している。

保水パイプの内部に吸水性材料を内蔵しているので、この保水パイプを土壌中に埋設しておくことで降雨時に土壌中に浸透した余剰の地中浸透水が、保水パイプの周壁を通してパイプ内部に入り込み、該透水性パイプ本体内の吸水性材料に短時間で吸収される。そして、降雨のない乾期には、一旦保水パイプの内部の吸水性材料に吸収された水は透水性パイプ本体内から土壌中に放出され土壌中に適度な水分を補給されると云うものである。

上記保水パイプは、土壌中に吸水性材料を内蔵した保水パイプを埋設し、降雨期で土壌中に水分が比較的多いときには、土壌中に浸透した余剰の地中浸透水を保水パイプ内の吸水性材料が吸水保水し、また、降雨量が比較的少なく土壌中に水分が比較的少ない、いわゆる乾燥気味にあるときには、パイプ内の吸水性材料に保水した水分を土壌中に放出することにより土中の水分調整を行うと云う保水機能でパイプ−土壌中の間の水の行き来により土中水の増減（土壌の乾湿）を制御している。しかしながら、この保水パイプは、パイプ内に内蔵された吸水性材料の量で完結した系であるため、この吸水性材料から保水・放出により調整できる水量は、パイプ内の容積が上限であり、それ以上の水量を調節することはできない。更にこの特許文献１に開示されている技術は、従来行われている暗渠用のパイプを改良したものであり、パイプは地中に埋設されるため、集中豪雨など短時間で急速に増水し、地表を流れ、河川等に排出される水の調整はほとんど不可能である。
特開平７−１７０８６６号公報

そこで本発明は、集中豪雨、ダムの放水などにより急速に水嵩が増すなどで運河、河川などの水路、或いは遊水池、農業用溜池、貯水池、湖沼など急激な水位の上昇により土手や堤防あるいは護岸（以下、単に岸という）の決壊や溢流による洪水や氾濫を防ぐための水位、平準化方法を提供することを目的とする。

本発明の河川等の水位平準化方法は、河川等の岸に渇水時水位と増水時水位との中間位置に先端が開口した多孔パイプを所定本数埋設すると共に、多孔パイプの下側に接して桶状体を敷設するものである。ここで、桶状体の幅は、多孔パイプの直径以上であり、桶状体の縁部の高さは、多孔パイプの直径と同等である。

パイプを埋設する場合、その先端は河川等の岸に設けられる先端側から、水平に埋設されてもよいし、後端が低くなるように後傾していてもよいし、また場合によっては、後端が高くなるように埋設してもよい。但し、後端を高くする場合は、後端の位置は河川等の増水時の水位以下とする必要がある。それ以上に高くしても当然パイプ内に流入する水は、河川水位以上には上昇し得ない。

また、勿論埋設するパイプは直線的である必要はない。

本願における好ましい態様の一つとして、本願の請求項２に記載の発明は、前記多孔パイプの下側に樋状体を敷設することにより、前記パイプから漏洩する水を受け止め、パイプ周辺及びパイプより上部の土砂を水位上昇の早期に速やかに湿潤或いは飽和状態にすることである。

かくすることにより、それが呼び水となり、土砂への水の浸透速度が増大するのである。

更に本願の好ましい態様として、請求項３に記載の発明は前記多孔パイプとして硬質樹脂製の網状物を用いる。勿論、網状物の孔径は土砂がパイプ内に流入し得ない程度、たとえば２ｍｍ以下、特に０．５ｍｍ以下が好適に用いられる。勿論、埋設時土圧に耐えるようパイプに補強用のリブやリングを施すことは任意に行うことができる。

更に該パイプ内には吸水性物質、たとえばスポンジ状物や、吸水性樹脂繊維、シートまたはペレット等を内蔵させておくのも好ましい態様となる。

また、本願における前記パイプの埋設は、限られた領域に集中して多数設置することもできるが、河川の如く長い水路の場合には、広域に亘って、例えば数１００メートル乃至数キロメートルに亘って適宜埋設しておくことが水位調整上効果的である。

本発明によると、河川等が増水して水位が上昇する岸に開口した先端から、パイプ内に水が流入するが、例えばパイプ後端が下っている場合は、流入する水はパイプの奥から満たされ、パイプ内の空気は水と置き換わる形で順次押し出され、スムーズにパイプ内に水が充填される。

更に、本発明の利点は、水が地下に埋設されたパイプに設けられた多孔を通して、地中に供給される点にある。地中への水の浸透は地表より下に行くより下部から上に向かって浸透する場合の方が、地中の空気の抜けが容易であるため、極めて速いのである。このため、本発明にあっては、多孔パイプの孔より水は土砂中に急速に浸透し、大量の水を溜める地下の貯水場となるのである。

更に多孔パイプの下側に樋状体を敷設しておくことにより初期に浸出した水はパイプ周辺及びパイプ上部の土砂中の空気を押し出し、樋状体の上を順次湿潤状態或いは飽和状態とし、飽和浸透により急速に土砂中に水を浸透させることができる。

本発明の別の利点は、増水時に水を陸の地下に大量に貯えることができるため、渇水時等雨が降らないため、地表が乾燥状態となり、草木や作物に散水が必要となる時期においても地中の水分のため、地表近辺の土壌を湿潤状態に保つこともできるのである。この作用は、特にパイプ内に吸水性物質を内蔵させておくことや、パイプの河川等側近辺にバルブを設けて、パイプ内の水の放出を抑制することにより一層効果を得ることができる。

本発明の最大の特徴は、河川等の岸に、渇水時水位と増水時水位との中間位置に先端が開口した多孔パイプを河川等側から内域部に向かって所要本数埋設することにある。

河川等が河川である場合には、多孔パイプは岸の両側又は片側に埋設すればよいし、遊水池や農業用溜池、その他の貯水池、湖沼であれば、それらを取り囲む岸の一部又は全域に埋設すればよい。

また、埋設する多孔パイプの長さや直径或いは埋設本数は当該河川等の増水時の水量により適宜決めればよいが、一般に工事の都合等から、直径は３０ｃｍ〜１ｍ程度であり、長さは数十メートル乃至数百メートル程度である。

また、埋設する本数は適宜決められるが、一般に土砂中での水の浸透状況を勘案して数メートル乃至数十メートル間隔で埋設すればよい。

多孔パイプとしては、多孔コンクリートパイプ、鋼管などでもよいが、軽量化及び耐蝕性等から、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン等の硬質樹脂製が便利である。

また、孔はパイプ全周に亘ってほぼ均等に有する場合は、土砂の流入を防ぐため、直径２ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下の孔である。また孔は偏在していてもよく、特にパイプの下側に設ける場合は、土砂の流入が比較的防ぎやすいので、直径数センチ、例えば１〜５ｃｍの円形または長径２〜１０ｃｍ、幅１〜２ｃｍのスリット状または楕円状等であってもよい。

また、パイプ内に土砂の流入を防ぐため、パイプ埋設時にパイプの下又はパイプを取り囲むように砂利や砕石等の礫石を敷設することも、水の浸み出しを容易にする意味もあり好ましい。

また、パイプの下側に樋状体を敷設する態様としては、パイプの後半部にだけ設けてもよいが、一般にパイプのほぼ全長に亘って樋状物を敷設するのが好ましい。

樋状体の形状は、パイプ下側にあり、パイプの直径以上であれば平板であってもよいが、幅方向の両端は立ち上り、断面形状は上側が凹状又弧状のいわゆる樋の形状であることが好ましい。

樋状体の材質は特に限定されず、コンクリート溝用ブロックや硬質樹脂等透水性のほとんどないか或いは小さいものであればよい。
（実施の形態）
以下に本発明の実施の形態を、図を用いて説明する。

図１は、河川の一方の岸に本発明を実施した場合の断面図である。図中１は河川、２は岸であり、３は本発明の多孔パイプであり、パイプには小さい孔があり、水が漏洩し得るようになっている。４は渇水時の水位、５は増水時の水位をそれぞれ表している。また６は必要により敷設される樋状体である。図に示すようにパイプは渇水時の水位と増水時の水位の中間の位置で先端を開口しているため、渇水時には水はパイプには流入しないが、豪雨等により水位が上昇してパイプ先端の開口部に達すると水はパイプ内に流入し始め、後傾したパイプの奥部に向けて流れる。他方流入した水は、パイプの孔から土砂中に漏洩し、周囲の土砂中に浸透する。特にパイプ下側に樋状体を敷設することによって、漏洩した水は受け止められ、間もなくパイプ周辺の土砂は湿潤又は飽和状態となり、飽和浸透により、一層速く水の浸透を促すことができる。

多孔パイプの毎節方法は、水平、後端を低くした後傾又は後端を多少高くした前傾であってもよいが、図１に示す後傾の態様が好ましい。

図２は同様に河川等１の岸に多孔パイプを設置した図である。

本図では、パイプ３は、水平に埋設されており、その後端部に排気口８が設けられている。かくして、水が多孔パイプ先端の開口から流入すると、パイプ内の空気は排気口８から排出される。このように多孔パイプが地形の関係等から水平又は後端上がりに埋設される場合には、特に排気口を設けることが好ましい。勿論、後端下りの場合であっても排気口を付設することもできる。

図３はまた別の態様である。この場合、パイプは直線的ではなく、先端開口から適宜陸域に入ったところから更に地中深く埋設されている。かくすることにより、地表までの鉛直距離（深さ）を大きくすることができ、一層地下貯水量を多くすることができる。更に図３のようにすることにより、増水が終わって水位が下がってもパイプ内の水又は地中よりパイプ内に向けて排出される水分は、パイプ開口部より河川等に抜け出さないため、逆止弁的効果により渇水時の地中への湿分の補給の効果を増させることができる。

図４（ａ）及び（ｂ）は、多孔パイプに弁９を取り付けた例である。すなわち、河川等が増水する場合は、弁を開きパイプに水を流入させる。かくして、図１等に示し、説明した作用効果を果たすが、河川等の水位が下がる時、バルブを閉ざすことによって、地中やパイプ内に一旦蓄えた水が逆に河川等のへ放流されるのを防ぎ、渇水時の地中への水の補給に役立たせることができる。図４（ａ）は岸に開口した多孔パイプの先端にパルプを付した例であり、図４（ｂ）は、マンホール１０内にパルプを設けた図である。

図５は河川１に連結された遊水池７に本発明の水位平準化方法を用いた例であり、遊水池の岸に所要数（本例では５本）の多孔パイプ３を設置した例である。かくすることにより遊水池の水位を平準化し得るため、より小型の遊水池で所期の目的を達することが可能となる。

図６は多孔パイプ３とその下側にある樋状体６の関係を示す図である。多孔パイプ３は、目の小さい網状物であってもよいし、ランダムに細孔を有する形態でもよい。また、下側にだけ孔が存在する形態であってもよい。該多孔パイプの下側に樋状体６が存在している。樋状体は平板でもよいが、Ａで示すように縁部を起立させてあると樋状体の土を飽和湿潤状態とし、浸透能力が増大し、水の保持力が増大し、より効率的である。縁部Ａの高さは一般に数センチ乃至ほぼパイプの直径の位置程度とするのがよい。

また、パイプと樋状体とは、接触していてもよいし、数センチ乃至数十センチ程度離れていてもよい。特に図７に示すように多孔パイプ３と樋状体６の間及びパイプの周囲に礫石を敷設しておくことも水の地中への浸透を容易にするので好ましい態様である。

図７は本発明において河川等の水位が上昇する過程を示す。すなわち、河川等１の水位が上昇し、多孔パイプ３の先端開口部の下端を越え、水がパイプ中に流入しており、後傾したパイプの奥から順次水が充満し、それにつれて空気は外に排出している。他方パイプ内に入った水は、多孔パイプの孔から漏えいして土砂２中に浸透している。土砂中の空気を排除して水が浸透する速度は、土砂中での空気の抜け方の難易によるが、水が下から押し上げる場合、空気の地表へ抜ける速度はその逆の場合に比べてはるかに速く、一旦土砂が水により湿潤又は飽和されると急速に浸透し、河川等の水を土砂中に吸収し水位上昇を防ぐのである。

は、本発明の概念を示すための河川等の断面図である。 は、本発明において、多孔パイプの後端付近に排気口を設けた場合の図である。 は、本発明において、多孔パイプを開口端より、一段と低く設置した場合の図である。 は、（ａ）、（ｂ）は、バルブを設け、地中又はパイプ内の水の河川等への流失を防ぐ場合の図である。 は、本発明における多孔パイプを埋設する場合を、遊水池を例として示した図である。 は、本発明において、樋状体を用いた場合の多孔パイプと樋状体との関係を示した図である。 は、本発明における水位平準化のメカニズムを示した模式図である。 は、多孔パイプの周囲に礫石を敷設した場合の図である。尚、図中１は河川等、２は土手等の岸及び陸域、３は多孔パイプ、４は河川等の渇水時水位、５は河川等の増水時水位、６は樋状体、７は遊水池をそれぞれ表す。

Claims (7)

1. 河川等の岸に、渇水時水位と増水時水位との中間位置に先端が開口した多孔パイプを河川等側から陸域に向けて、所定本数埋設すると共に、前記多孔パイプの下側に接して桶状体を敷設し、
   前記桶状体の幅は、前記多孔パイプの直径以上であり、
   前記桶状体の縁部の高さは、前記多孔パイプの直径と同等である
   河川等の水位平準化方法。
2. 前記多孔パイプは、前記先端と反対側の後端が前記先端よりも低くなるように傾斜して設けられている
   請求項１に記載の河川等の水位平準化方法。
3. 前記多孔パイプは排気口を有する
   請求項１に記載の河川等の水位平準化方法。
4. 前記多孔パイプは、前記先端と反対側の後端が前記先端よりも低くなるように段差を有して設けられている
   請求項１に記載の河川等の水位平準化方法。
5. 前記多孔パイプでは孔が偏在している
   請求項１に記載の河川等の水位平準化方法。
6. 前記多孔パイプは弁を有する
   請求項１に記載の河川等の水位平準化方法。
7. 前記多孔パイプは河川等の岸に所定の間隔で複数設けられている
   請求項１ないし請求項６のいずれか１項に河川等の水位平準化方法。

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