JP6785056B2 - 捕捉体の設置方法及び堰堤構造物 - Google Patents

Description

本発明は、河川に設けられた堰堤の近傍に、岩石や流木等を捕捉する捕捉体を設ける捕捉体の設置方法及び堰堤構造物に関する。

河川の山間部等においては、台風や大雨等による土砂災害を防止するため、堰堤が設置される（例えば、特許文献１参照）。堰堤は、水を通過させつつも土石流に含まれる岩石や流木が通過することを抑えるものであり、その壁部にて土石流の勢いを弱めると共に、岩石や流木を堰き止める働きをしている。近年では、水の通過を遮ることなく、岩石や流木だけを捕捉するため、堰堤の一部に鋼管等で枠状に構築された捕捉体を設けた、いわゆる透過型堰堤が構築されている（例えば、特許文献２参照）。

近年、土砂災害による被害を抑えるため、捕捉体が設けられていない既存の堰堤についても水通し部に捕捉体を新たに設置する試みがなされている。構築されて時間が経過した堰堤は、図１４に示すように、堰堤１００の上流側の壁部１０１に堰き止められた土砂１０２が堆積しており、堰堤としての機能が低下していることが多い。このような堰堤１００に対して捕捉体１０３を設けるには、水通し部１０４を確保するため、捕捉体１０３の周囲の袖部１０５を嵩上げする必要がある。捕捉体１０３の周囲を嵩上げすることにより、図１５に示すように、捕捉体１０３で流木等１０６を捕捉しつつ、その上方に形成された空間を水通し部１０７として用いることができる。
また、図１６に示すように、敷幅（河川の流れ方向に沿った幅）が短い既設の堰堤１１０に捕捉体１１１を設ける場合には、堰堤１１０の水通し部１１２における上流側又は下流側に腹付部１１３を設け、水通し部１１２の底部及び腹付部１１３を利用して捕捉体１１１を設ける。

特公平２−５５５６６号公報 特開２０１５−６３８４０号公報

しかし、堰堤を嵩上げすると、その壁部に作用する土石流の外力も大きくなるため、堰堤の強度が不足し、強度不足を解消するための改良工事にコストや時間がかかってしまう。
また、捕捉体が設けられていない、いわゆる不透過型堰堤においては、水の流れを制御するために水通し部の幅が狭いため、水通し部に設けられる捕捉体も小さくなり、すぐに目詰まりして堰堤の袖部から越流しやすくなる。その結果、流木等の捕捉機能を十分に発揮できないだけでなく、越流に備えて堰堤下流側の改良工事が必要となり、コストや時間がかかってしまう。一方で、水通し部の拡幅工事も考えられるが、こちらもコストや時間がかかってしまう。
また、堰堤に腹付部を設ける場合であっても、その工事にコストや時間がかかってしまう。
また、既設の堰堤に新たに捕捉体を固定するために、水通し部のコンクリートをはつってから捕捉体用のコンクリートを打設することになるため、足場の架設等、コストや時間がかかってしまう。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、既設の堰堤に手を加えることなく、捕捉体を効果的に設置でき、工事にかかるコストや時間を抑えることができる捕捉体の設置方法及び堰堤構造物を提供することを目的とする。

本発明は、流水を通す水通し部を有し、上流側に土砂が堆積した堰堤の近傍に河川の上流から流れてくる流木を捕捉する捕捉体を河川の掃流区間に設置する捕捉体の設置方法であって、河川の流れ方向に沿った前記水通し部から前記捕捉体までの距離をＬ１、流木長をＬ、移動限界粒径をＤとしたときに、以下の式（１）の関係を満たすように、前記捕捉体を前記水通し部の開口面全域に対向する位置で前記堰堤の上流側に堆積した土砂に設置することを特徴とする。
２×Ｄ≦Ｌ１≦１／２×Ｌ ・・・（１）

本発明は、流水を通す水通し部を有し、上流側に土砂が堆積した堰堤の近傍に河川の上流から流れてくる土砂及び流木を捕捉する捕捉体を河川の土石流区間に設置する捕捉体の設置方法であって、河川の流れ方向に沿った前記水通し部から前記捕捉体までの距離をＬ２、流木長をＬ、最大礫径をｄとしたときに、以下の式（２）の関係を満たすように、前記捕捉体を前記水通し部の開口面全域に対向する位置で前記堰堤の上流側に堆積した土砂に設置することを特徴とする。
Ｌ２≦（ｄまたは１／２×Ｌのうち小さい方の値） ・・・（２）

本発明は、流水を通す水通し部を有し、上流側に土砂が堆積した堰堤の近傍に河川の上流から流れてくる土砂及び流木を捕捉する捕捉体を河川に設置する捕捉体の設置方法であって、河川の流れ方向に沿った前記水通し部の上流側端部から前記捕捉体の下流側端部までの距離をＬ３、前記水通し部から土圧及び水圧の作用面までの距離をＬａ、土圧及び水圧の作用面から前記捕捉体の下流側端部までの距離をＬｂとしたときに、以下の式（３）の関係を満たすように、前記捕捉体を前記水通し部の開口面全域に対向する位置で前記堰堤の上流側に堆積した土砂に設置することを特徴とする。
Ｌ３≧Ｌａ＋Ｌｂ ・・・（３）

ここで、前記捕捉体は、土圧及び水圧の作用面から前記捕捉体の下流側端部までの距離Ｌｂが、堆積した土砂の内部摩擦角をΦ、前記堰堤の底面から前記捕捉体の底面までの高さをＨとしたときに、以下の式（４）の関係を満たすように設置することが好ましい。
Ｌｂ＝Ｈ×ｔａｎΦ ・・・（４）

また、前記捕捉体の長さをＬ４、前記水通し部の幅をＷ１としたときに、以下の式（５）の関係を満たすように前記捕捉体を構築することが好ましい。
Ｌ４＝３×Ｗ１ ・・・（５）

また、前記捕捉体の長さをＬ５、前記水通し部の幅をＷ２、流木長をＬとしたときに、以下の式（６）の関係を満たすように前記捕捉体を構築することが好ましい。
Ｌ５≧Ｗ２＋Ｌ ・・・（６）

また、前記捕捉体を河川の幅方向全域にわたって構築し、前記捕捉体の両端部に岸壁の浸食を抑制する浸食抑制体を構築することが好ましい。

本発明は、流水を通す水通し部を有する堰堤を備え、前記堰堤の上流側に土砂が堆積した堰堤構造物であって、少なくとも一部が前記水通し部に対向し、前記堰堤の上流側に堆積した土砂に設けられ、河川の上流から流れてくる流木を捕捉して流水を通す捕捉体を備え、前記捕捉体は、河川の掃流区間に設けられる場合において、河川の流れ方向に沿った前記水通し部から前記捕捉体までの距離をＬ１、流木長をＬ、移動限界粒径をＤとしたときに、以下の式（７）の関係を満たすように前記堰堤の上流側に堆積した土砂に設けられていることを特徴とする。
２×Ｄ≦Ｌ１≦１／２×Ｌ ・・・（７）

本発明は、流水を通す水通し部を有する堰堤を備え、前記堰堤の上流側に土砂が堆積した堰堤構造物であって、少なくとも一部が前記水通し部に対向し、前記堰堤の上流側に堆積した土砂に設けられ、河川の上流から流れてくる土砂及び流木を捕捉して流水を通す捕捉体を備え、前記捕捉体は、河川の土石流区間に設けられる場合において、河川の流れ方向に沿った前記水通し部から前記捕捉体までの距離をＬ２、流木長をＬ、最大礫径をｄとしたときに、以下の式（８）の関係を満たすように前記堰堤の上流側に堆積した土砂に設けられていることを特徴とする。
Ｌ２≦（ｄまたは１／２×Ｌのうち小さい方の値） ・・・（８）

本発明は、流水を通す水通し部を有する堰堤を備え、前記堰堤の上流側に土砂が堆積した堰堤構造物であって、少なくとも一部が前記水通し部に対向し、前記堰堤の上流側に堆積した土砂に設けられ、河川の上流から流れてくる土砂及び流木を捕捉して流水を通す捕捉体を備え、前記捕捉体は、河川の流れ方向に沿った前記水通し部の上流側端部から前記捕捉体の下流側端部までの距離をＬ３、前記水通し部から土圧及び水圧の作用面までの距離をＬａ、土圧及び水圧の作用面から前記捕捉体の下流側端部までの距離をＬｂとしたときに、以下の式（９）の関係を満たすように前記堰堤の上流側に堆積した土砂に設けられていることを特徴とする。
Ｌ３≧Ｌａ＋Ｌｂ ・・・（９）

ここで、前記捕捉体は、土圧及び水圧の作用面から前記捕捉体の下流側端部までの距離Ｌｂが、堆積した土砂の内部摩擦角をΦ、前記堰堤の底面から前記捕捉体の底面までの高さをＨとしたときに、以下の式（１０）の関係を満たすことが好ましい。
Ｌｂ＝Ｈ×ｔａｎΦ ・・・（１０）

また、前記捕捉体は、その長さをＬ４、前記水通し部の幅をＷ１としたときに、以下の式（１１）の関係を満たすことが好ましい。
Ｌ４＝３×Ｗ１ ・・・（１１）

また、前記捕捉体は、その長さをＬ５、前記水通し部の幅をＷ２、流木長をＬとしたときに、以下の式（１２）の関係を満たすことが好ましい。
Ｌ５≧Ｗ２＋Ｌ ・・・（１２）

また、前記捕捉体は河川の幅方向全域にわたって設けられており、前記捕捉体の両端部には、岸壁の浸食を抑制する浸食抑制体が設けられていることが好ましい。

本発明によれば、既設の堰堤に手を加えることなく、捕捉体を効果的に設置でき、工事にかかるコストや時間を抑えることができる。

（ａ）は堰堤構造物の正面図であり、（ｂ）はその堰堤構造物の側面図である。 （ａ）は水通し幅が狭い場合における堰堤構造物の平面図であり、（ｂ）は水通し幅が広い場合における堰堤構造物の平面図である。 河川の掃流区間において、（ａ）は図１の堰堤において流木のみを捕捉して水を通過させる状態を説明する堰堤の正面図であり、（ｂ）はその堰堤の側面図であり、（ｃ）は平面図である。 河川の土石流区間において、（ａ）は図１の堰堤において流木及び土砂を捕捉して水を通過させる状態を説明する堰堤の正面図であり、（ｂ）はその堰堤の側面図であり、（ｃ）は平面図である。 既に堆積している土砂の土圧及び水圧に加えて、捕捉体を介して堰堤にさらに作用する土圧を説明する図である。 （ａ）は捕捉体を介して堰堤にさらなる土圧が作用しないように捕捉体を設ける位置を求める方法を説明する図であり、（ｂ）はそのときの捕捉体の平面図である。 捕捉体の他の構造を示す側面図である。 （ａ）は、図７におけるＡ−Ａ線に沿った底部の平面図であり、（ｂ）におけるＡ−Ａに沿った他の底部の平面図である。 捕捉体の他の構造を示す側面図ある。 （ａ）は、図９におけるＢ−Ｂ線に沿った基礎部の平面図であり、（ｂ）は、図９におけるＢ−Ｂ線に沿った他の基礎部の平面図である。 比較例において、堰堤の断面形状を説明する図である。 比較例において、堰堤の各部に作用する荷重、作用点距離、モーメントをまとめた図である。 比較例において、捕捉体を堰堤に接近させて配置した場合の堰堤の安定条件と、捕捉体を堰堤から所定距離放して配置した場合の堰堤の安定条件とをまとめた図である。 従来技術において、（ａ）は捕捉体を設けるために堰堤を嵩上げする方法を説明する堰堤の正面図であり、（ｂ）はその堰堤の側面図である。 従来技術において、（ａ）は図９の堰堤において流木を捕捉して水を通過させる状態を説明する堰堤の正面図であり、（ｂ）はその堰堤の側面図である。 従来技術において、堰堤に捕捉体を設けるための腹付部を設けた状態を説明する堰堤の側面図である。

本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施の形態は一つの例示であり、本発明の範囲において、種々の形態をとり得る。

＜堰堤構造物の構成＞
最初に、堰堤構造物の構成について説明する。図１（ａ）は堰堤構造物の正面図であり、図１（ｂ）は堰堤構造物の側面図である。図２（ａ）は水通し幅が狭い場合における堰堤構造物の平面図であり、図２（ｂ）は水通し幅が広い場合における堰堤構造物の平面図である。
図１に示すように、堰堤構造物１は、堰堤２と、捕捉体３とを備えている。堰堤構造物１は、上流側に土砂Ｓが堆積して機能が低下している既存の堰堤２に捕捉体３を新たに設置して流木や岩石の捕捉機能を高めたものである。

（堰堤）
図１に示すように、堰堤２は、その底部が地盤に埋設されており、河川を横切るように河川の幅方向に沿って延在するように構築されている。堰堤２は、例えば、コンクリート又はソイルセメントによって構築されている。なお、堰堤２において、河川の上流側又は下流側に面する壁面を、複数の鋼製セグメントを連結することにより形成された鋼板壁とし、その内部にコンクリートやソイルセメントを充填してもよい。
堰堤２における河川の幅方向に沿った中央近傍の上端部には、周囲よりも上端部が低くなるように切り欠かれた（凹んだ）水通し部２１が形成されている。水通し部２１は、上流から流れてくる流水を堰堤２の中央近傍に集約して下流に流すために形成されている。
堰堤２は、既存の堰堤であるため、その上流側の壁部には、水通し部２１の底部付近まで土砂Ｓが堆積している。

（捕捉体）
図１、図２に示すように、捕捉体３は、河川の上流から流れてくる流木を捕捉して流水を通すものであり、堰堤２の上流側に堆積した土砂Ｓに設けられている。捕捉体３は、堰堤２の延在方向、すなわち、河川の幅方向に沿って設けられており、その一部が水通し部２１に対向する位置に設けられている。捕捉体３は、その河川の幅方向の長さが水通し部２１よりも長くなるように構築されている。
捕捉体３は、堰堤２の延在方向に沿って延在する１本の梁部３１と、この梁部３１の延在方向に沿って所定間隔おきに複数個連結された柱部３２と、柱部３２を保持する基礎部３３と、を備えている。
梁部３１と柱部３２は、それぞれ鋼管によって形成されている。柱部３２は、２本の脚部３２ａ，３２ｂがそれぞれ上方に向かうにつれて互いに近づくように配置され、上部でそれぞれ梁部３１に連結されている。上流側の脚部３２ａは、下流側の脚部３２ｂよりも長く形成されており、上流側の脚部３２ａは、梁部３１から斜め上方に突出している。柱部３２（脚部３２ａ，３２ｂ）の下端部は、基礎部３３内に埋設され、基礎部３３に固定されている。柱部３２は、河川を流れてくる流木の長さをＬとすると、その半分の長さ１／２Ｌに相当する間隔をあけて梁部３１に設けられている。基礎部３３は、コンクリートによって形成されており、柱部３２を保持している。捕捉体３は、基礎部３３のみが土砂Ｓに埋設されており、梁部３１と柱部３２は、土砂Ｓの上面から地表に突出している。

図１、図２に示すように、捕捉体３は、河川の掃流区間（河川の勾配が１／３０以下の緩勾配）に設けられる場合においては、河川の流れ方向に沿った水通し部２１から捕捉体３までの距離をＬ１、流木長をＬ、移動限界粒径をＤとしたときに、以下の式（１）の関係を満たすように土砂Ｓに設けられている。
２×Ｄ≦Ｌ１≦１／２×Ｌ ・・・（１）
ここで、理論上の計画掃流力（水平力）による礫の移動現象は、礫の投影面積当りに作用する掃流力が礫の水中自重による鉛直力を上回った時に生じる。移動限界粒径Ｄとは、計画掃流力に対して移動可能な投影面積を有する礫の最大粒径をいう。

図１、図２に示すように、捕捉体３は、河川の土石流区間（河川の勾配が１／３０よりも急勾配）に設けられる場合においては、河川の流れ方向に沿った水通し部２１から捕捉体３までの距離をＬ２、流木長をＬ、最大礫径をｄとしたときに、以下の式（２）の関係を満たすように土砂Ｓに設けられている。
Ｌ２≦（ｄまたは１／２×Ｌのうち小さい方の値） ・・・（２）

図２（ａ）に示すように、捕捉体３は、水通し部２１の幅が比較的狭い場合には、その延在方向の長さ（梁部３１の長さ）をＬ４、水通し部２１の幅をＷ１としたときに、以下の式（３）の関係を満たすように構築されている。
Ｌ４＝３×Ｗ１ ・・・（３）
ここで、捕捉体３は、その延在方向の中央と水通し部２１の幅方向の中央とが河川の流れ方向に沿って直線状に並ぶように配置されている。したがって、捕捉体３は、水通し部２１の開口面全域が捕捉体３と上流側で重なるように配置されている。

図２（ｂ）に示すように、捕捉体３は、水通し部２１の幅が比較的広い場合には、その長さをＬ５、水通し部２１の幅をＷ２、流木長をＬとしたときに、以下の式（４）の関係を満たすように構築されている。
Ｌ５≧Ｗ２＋Ｌ ・・・（４）
ここで、捕捉体３は、その延在方向の中央と水通し部２１の幅方向の中央とが河川の流れ方向に沿って直線状に並ぶように配置されている。したがって、捕捉体３は、水通し部２１の開口面全域が捕捉体３と上流側で重なるように配置されている。また、捕捉体３は、その各端部が、水通し部２１の幅方向における各端部からそれぞれ１／２Ｌ（柱部３２が１個分）ずつ外側に張り出すように構築されている。

＜捕捉体の設置方法＞
次に、既存の堰堤２の近傍に捕捉体３を設けて堰堤構造物１を構築する際の捕捉体３の設置方法について説明する。
既存の堰堤２の上流側に堆積した土砂Ｓを堰堤２の延在方向に沿って掘削し、掘削した穴にコンクリートを打設する。打設したコンクリートが固化するまでに捕捉体３を形成する柱部３２の下端部をコンクリートに埋設し、コンクリートが固化するまで養生する。コンクリートが固化することにより、柱部３２はコンクリートに一体化され、土砂Ｓに固定される。固化したコンクリートは、基礎部３３となって捕捉体３の一部を形成する。
ここで、捕捉体３は、それぞれ鋼管からなる梁部３１と柱部３２とを予め溶接等にて接合しておき、クレーン等で吊しながら柱部３２の下端部を固化する前のコンクリートに埋設する。なお、捕捉体３が小さくてすむ場合には、予め工場等で梁部３１、柱部３２、基礎部３３を一体に形成してトラック等で施工現場まで運搬し、土砂Ｓに埋設してもよい。

捕捉体３の長さ（梁部３１の長さ）は、既設の堰堤２の水通し部２１の幅が比較的小さい場合には、水通し部２１の幅の約３倍となるように形成し、水通し部２１の幅が比較的大きい場合には、少なくとも水通し部２１の幅に流木の長さを足した長さ以上となるように形成する。

捕捉体３を土砂Ｓに設ける際には、堰堤２の水通し部２１からの距離が重要となる。
具体的に、河川の掃流区間、すなわち、河川の勾配が１／３０以下の緩勾配で、流される流木と土砂とが分離するような場所に捕捉体３を設ける場合には、河川の流れ方向に沿った水通し部２１から捕捉体３までの距離Ｌ１が、移動限界粒径Ｄの２倍以上、かつ、流木長Ｌの半分以下となるように捕捉体３を土砂Ｓに設置する。
一方、河川の土石流区間、すなわち、河川の勾配が１／３０よりも急勾配で、流される流木と土砂とが分離せずに混ざった状態で流れるような場所に捕捉体３を設ける場合には、河川の流れ方向に沿った水通し部２１から捕捉体３までの距離Ｌ２が、流れてくる岩石の最大礫径ｄまたは流木長Ｌの半分の長さのうち、小さい方の値以下となるように捕捉体３を土砂Ｓに設置する。
以上の工程をもって、既設の堰堤２の近傍に捕捉体３を設置することができ、既設の堰堤２と併せて堰堤構造物１が構築される。

＜作用、効果＞
以上のように、上流側に土砂Ｓが堆積することにより、堰堤としての機能が低下した既設の堰堤２の上流側に捕捉体３を設けることにより、流木や土砂等の捕捉機能を付加することができ、堰堤構造物１としての機能を向上させ、土砂災害を抑えることができる。
図３は、河川の掃流区間において、（ａ）は図１の堰堤において流木のみを捕捉して水を通過させる状態を説明する堰堤の正面図であり、（ｂ）はその堰堤の側面図であり、（ｃ）は平面図である。図４は、河川の土石流区間において、（ａ）は図１の堰堤において流木及び土砂を捕捉して水を通過させる状態を説明する堰堤の正面図であり、（ｂ）はその堰堤の側面図であり、（ｃ）は平面図である。

ここで、堰堤２が設けられている捕捉体３の設置箇所が河川の掃流区間であれば、水通し部２１から捕捉体３までの距離Ｌ１が、移動限界粒径Ｄの２倍以上、かつ、流木長Ｌの半分以下となるように捕捉体３を土砂Ｓに設置することにより、図３に示すように、捕捉体３で流木４１のみを捕捉し、流水４２は捕捉体３を通過して水通し部２１に導かれる。これにより、流木４１が水通し部２１の開口部に堆積して水の流れを阻害し、水嵩の上昇による袖部からの越流を防止することができ、堰堤２を嵩上げする必要がなくなる。よって、既設の堰堤２に手を加えることなく、流木４１を効果的に捕捉できるよう、捕捉体３を設置することができ、工事にかかるコストや時間を抑えることができる。
一方、堰堤２が設けられている捕捉体３の施工箇所が河川の土石流区間であれば、水通し部２１から捕捉体３までの距離Ｌ２が、最大礫径ｄまたは流木長Ｌの半分の長さのうち、小さい方の値以下となるように捕捉体３を土砂Ｓに設置することにより、図４に示すように、捕捉体３で流木４１及び土砂４３を捕捉し、流水４２は捕捉体３を通過して水通し部２１に導かれる。これにより、流木４１及び土砂４３が水通し部２１の開口部に堆積して水の流れを阻害し、水嵩の上昇による袖部からの越流を防止することができ、堰堤２を嵩上げする必要がなくなる。よって、既設の堰堤２に手を加えることなく、流木４１及び土砂４３を効果的に捕捉できるよう、捕捉体３を設置することができ、工事にかかるコストや時間を抑えることができる。
また、捕捉体３を設ける際には、既に堆積した土砂Ｓ上の広いスペースを使って施工することになるため、従来のように足場を架設して高所作業で水通し部に捕捉体を設ける必要がなくなり、作業効率を改善することができる。

＜変形例＞
次に、堰堤構造物及び捕捉体の設置方法の変形例について説明する。なお、上記の実施の形態と同じ構成については、同一符号を付して説明を省略する。図５は、既に堆積している土砂の土圧及び水圧に加えて、捕捉体を介して堰堤にさらに作用する土圧を説明する図である。図６（ａ）は捕捉体を介して堰堤にさらなる土圧が作用しないように捕捉体を設ける位置を求める方法を説明する図であり、図６（ｂ）はそのときの捕捉体の平面図である。
本変形例は、河川の土石流区間に捕捉体３を設置する場合において、図５に示すように、堰堤２の上流側に堆積した土砂Ｓの土圧ｐ１に加えて、捕捉体３で堰き止めた土砂による土圧ｐ２が土砂Ｓを介して堰堤２に加わることにより、堰堤２として十分な強度を発揮できない場合に、捕捉体３にかかる土圧ｐ２も考慮した捕捉体３の設置方法を提案するものである。

図６に示すように、捕捉体３は、上記の実施の形態における捕捉体３と同じ構成である。捕捉体３は、河川の土石流区間（河川の勾配が１／３０よりも急勾配）に設けられる場合において、河川の流れ方向に沿った水通し部２から捕捉体３の下流側端部までの距離をＬ３、河川の流れ方向に沿った水通し部２の上流側端部から堰堤２の最深部までの距離をＬａ、土圧及び水圧の作用面Ｆ１から捕捉体３の下流側端部までの距離をＬｂとしたときに、以下の式（５）の関係を満たすように、捕捉体３を水通し部２１の開口面全域に対向する位置で堰堤２の上流側に堆積した土砂Ｓに設置されている。
Ｌ３≧Ｌａ＋Ｌｂ ・・・（５）
ここで、捕捉体３は、土圧及び水圧の作用面Ｆ１から捕捉体３の下流側端部までの距離Ｌｂが、堆積した土砂Ｓの内部摩擦角をΦ、堰堤２の底面Ｆ２から捕捉体３の底面Ｆ３までの高さをＨとしたときに、以下の式（６）の関係を満たすように設置されている。
Ｌｂ＝Ｈ×ｔａｎΦ ・・・（６）
すなわち、既設の堰堤２に捕捉体３の地盤反力の影響が及ばないように捕捉体３の位置決めを行っている。

捕捉体３は、河川の幅方向全域にわたって設けられており、河川の岸壁に近い捕捉体３の両端部には、それぞれ岸壁の浸食を抑制する浸食抑制体５が設けられている。浸食抑制体５は、例えば、ふとん篭や枠工等が挙げられる。図６においては、浸食抑制体５は、ふとん篭であり、金属製の篭体に砕石や砂利が詰め込まれている。なお、浸食抑制体５は、河川の岸壁の浸食を抑制するものであれば、その構成は問わない。
このような構成を採用することにより、捕捉体３が流木や土砂を捕捉し、捕捉体３により捕捉した土砂の土圧が既設の堰堤２にさらに作用することはないので、既設の堰堤２の安定性を確保することができる。また、捕捉体３は、河川の幅全域にわたって設けられているので、流木や土砂の捕捉効果を一層高めることができる。

＜その他＞
なお、本発明は、上記の実施の形態に限られるものではない。例えば、捕捉体３の構造は、流木や土砂を捕捉できる機能を有していれば自由に変更可能である。また、捕捉体３を土砂Ｓに固定する方法も自由に変更可能であり、上述した条件を満たす位置に配置されていればよい。

例えば図７は捕捉体の他の構造を示す側面図であり、図８（ａ）は図７におけるＡ−Ａ線に沿った底部の平面図であり、図８（ｂ）は図７におけるＡ−Ａ線に沿った他の底部の平面図である。なお、捕捉体の上記の構造と同じ部分については、同一符号を付して説明を省略する。
基礎部３４は、各柱部３２の下端部に連結されて柱部３２を支持し、捕捉体３Ａの土台となるものである。
基礎部３４は、図８（ａ）に示すように、例えば、Ｈ形鋼を枠状に組み立てて構成した、所定の間隔をおいて河川の幅方向に設置されている単体構造をなす複数の底部３５を有する。当該底部３５は、フランジ面が水平方向に沿うようにコンクリート内に埋設されている。底部３５は、土石流の流れ方向に沿った複数の横材３５ａと、この横材３５ａ同士を連結する複数の縦材３５ｂとを備えている。土石流の流れ方向における縦材３５ｂの設置間隔は自由に設定可能である。
基礎部３４は、柱部３２との連結部位を中心としてみた場合に、上流側に長く延在するように形成されている。これは、捕捉体３Ａに作用する土砂Ｓの重量を増やして捕捉体３Ａに鉛直下方向に押す力を発生させ、捕捉体３Ａを安定させるためである。
捕捉体３Ａにおいては、土砂Ｓを掘削して形成した凹部に底部３５を収容し、凹部にコンクリート（モルタル、ソイルセメントでもよい）を流し込むことによってコンクリート内に底部３５を埋設した状態とし、底部３５はコンクリートと一体化している。
このような基礎部３４を備えることで土砂４３への抵抗力をさらに強化することができる。

基礎部３４は、図８（ｂ）に示すように、例えば、Ｈ形鋼を枠状に組み立てて構成した、河川の幅方向に一体的に設置されている連続構造をなす底部３６を有していてもよい。底部３６は、横材３６ａ同士を縦材３６ｂによって互いに連結することで連続体として形成されている。

また、例えば図９は捕捉体の他の構造を示す側面図であり、図１０（ａ）は図９におけるＢ−Ｂ線に沿った基礎部の平面図であり、図１０（ｂ）は図９におけるＢ−Ｂ線に沿った他の基礎部の平面図である。なお、捕捉体の上記の構造と同じ部分については、同一符号を付して説明を省略する。
基礎部３７は、図７に示した構成と異なってコンクリートによって形成された部分を有しておらず、地盤に埋設されている。基礎部３７は、各柱部３２の下端部に連結されて柱部３２を支持し、捕捉体３Ｂの土台となるものである。
基礎部３７は、例えば、Ｈ形鋼を枠状に組み立てて構成したものであり、フランジ面が水平方向に沿うように土砂Ｓ内に埋設されている。基礎部３７は、図１０（ａ）に示すように、単体構造であり、所定の間隔をおいて河川の幅方向に複数設置されている。基礎部３７は、土石流の流れ方向に沿った複数の横材３７ａと、この横材３７ａ同士を連結する複数の縦材３７ｂと、横材３７ａ又は縦材３７ｂに連結され、横材３７ａ又は縦材３７ｂから土砂Ｓの内部に向けて下方に延びる杭部３７ｃと、を備えている。また、縦材３７ｂは、図１０（ａ）に示すように、太さの異なる２種類の縦材３７ｂを有する。図示の構成においては、太い縦材３７ｂを土石流の流れ方向において所定の間隔（自由に設定可能）で配置し、その間に細い縦材３７ｂが配置されている。なお、縦材３７ｂは同じ太さのものを用いてもよい。
基礎部３７は、柱部３２との連結部位を中心としてみた場合に、上流側に長く延在するように形成されている。これは、捕捉体３Ｂに作用する土砂Ｓの重量を増やして捕捉体３Ｂに鉛直下方向に押す力を発生させ、捕捉体３Ｂを安定させるためである。
杭部３７ｃは、土砂Ｓの表面に対して直交する方向に延びるように土砂Ｓ内に埋設されており、土石流に対する抵抗力を増やしている。
捕捉体３Ｂは、土砂Ｓを掘削してコンクリートを打設することができない場合に有効な捕捉体であり、基礎部３７を土砂Ｓに埋設するだけで土石流等に対して十分な抵抗力を有する構造となっている。なお、捕捉体３Ｂを土砂Ｓに埋設する際に、地盤改良しながら基礎部３７を埋設してもよい。

また、捕捉体３Ｂの基礎部は、図１０（ｂ）に示すように、河川の幅方向に一体的に設置されている連続構造をなす基礎部３８であってもよい。基礎部３８は、横材３８ａ同士を縦材３８ｂによって互いに連結することで連続体として形成されている。

＜比較例＞
次に、捕捉体３を上記のような配置にしたことによる効果について、捕捉体３を堰堤２に接近させて配置した場合と対比しながら説明する。
図１１に示すように、河川の流下方向に沿った堰堤２の基礎幅Ｂｂを９．６４ｍ、堰堤２の天端幅Ｂｔを２．５０ｍ、堰堤２の高さ（土砂の堆積深さ）Ｈを１０．２０ｍ、堰堤２の上流側の勾配ｍを０．５０、堰堤２の下流側の勾配ｎを０．２０とする。また、捕捉体３の高さｈを３．００ｍとし、捕捉体３の下流側の先端部と堰堤２の上流側の基礎の端部とが垂直線上に並ぶように捕捉体３を堰堤２に接近させて配置した場合について考える。

（自重）
このような形状の堰堤２において、各部の自重Ｗ１〜Ｗ４は、以下のように求めることができる。
下流側の傾斜部２ａの自重Ｗ１は、コンクリートの単位体積重量をγｃ＝２２．５６ｋＮ／ｍ^３とすると、
Ｗ１＝１／２×２．０４×１０．２０×２２．５６＝２３４．７１ｋＮ／ｍ
となる。
天端がある平坦部２ｂの自重Ｗ２は、
Ｗ２＝２．５０×１０．２０×２２．５６＝５７５．２８ｋＮ／ｍ
となる。
上流側の傾斜部２ｃの自重Ｗ３は、
Ｗ３＝１／２×５．１０×１０．２０×２２．５６＝５８６．７９ｋＮ／ｍ
となる。
また、上流側の傾斜部２ｃの上面に堆積する土砂Ｓの自重Ｗ４は、土砂の単位体積重量をγｓ＝１７．６４ｋＮ／ｍ^３とすると、
Ｗ４＝１／２×５．１０×１０．２０×１７．６４＝４５８．８２ｋＮ／ｍ
となる。

（自重の作用点距離）
次に、堰堤２において、各自重Ｗ１〜Ｗ４の作用点距離Ｌ１〜Ｌ４は、以下のように求めることができる。
下流側の傾斜部２ａの自重Ｗ１の作用点距離Ｌ１は、
Ｌ１＝２／３×２．０４＝１．３６ｍ
となる。
天端がある平坦部２ｂの自重Ｗ２の作用点距離Ｌ２は、
Ｌ２＝２．０４＋１／２×２．５０＝３．２９ｍ
となる。
上流側の傾斜部２ｃの自重Ｗ３の作用点距離Ｌ３は、
Ｌ３＝２．０４＋２．５０＋１／３×５．１０＝６．２４ｍ
となる。
上流側の傾斜部２ｃの上面に堆積する土砂Ｓの自重Ｗ４の作用点距離Ｌ４は、
Ｌ４＝２．０４＋２．５０＋２／３×５．１０＝７．９４ｍ
となる。

（堆積した土砂の土圧）
次に、堰堤２の上流側に堆積した土砂の土圧Ｐｓ１及び捕捉体３に堆積した土砂の土圧Ｐｓ２は、土圧係数Ｃａを０．３３、土石流の単位体積重量ρｄを１５．８８ｋＮ／ｍ^３、捕捉体３に堆積した土砂の単位体積重量γを１７．６４ｋＮ／ｍ^３、堰堤２に既に堆積した土砂の単位体積重量γｓを１７．６４ｋＮ／ｍ^３、土石流の波高ｈｄを０．６３ｍとすると、以下のように求めることができる。
Ｐｓ１＝１／２×１７．６４×０．３３×１０．２０^２＝３０２．８２ｋＮ／ｍ
Ｐｓ２＝（１５．８８×０．６３＋１７．６４×（３．００−０．６３））×０．３３×１０．２０＝１７４．４０ｋＮ／ｍ

（堆積土砂の土圧の作用点距離）
次に、堆積土砂の各土圧の作用点距離Ｈｓ１及びＨｓ２は、以下のように求めることができる。
Ｈｓ１＝１／３×１０．２０＝３．４０ｍ
Ｈｓ２＝１／２×１０．２０＝５．１０ｍ

（モーメント）
上記の荷重（自重）又は土圧と作用点距離とに基づき、各モーメントを図１２に示すように算出することができる。

（堰堤の滑動に関する検討）
次に、堰堤２の滑動に関する検討を行う。堰堤２の滑動は、安全率Ｆｓによって確認することができる。
安全率Ｆｓは、自重Ｗ１〜Ｗ４の合計（単位幅あたりの断面に作用する鉛直力）をΣＶ、堰堤２のコンクリートと地盤とのすべり摩擦係数をｆ、堆積した土砂の土圧の合計（単位幅あたりの断面に作用する水平力）をΣＨとした場合に、以下の式で求めることができる。
Ｆｓ＝ｆ×ΣＶ／ΣＨ
なお、安全率Ｆｓは、１．２以上であることが求められる。
ここで、摩擦係数ｆ＝０．６０とし、図１０の値を代入すると、
Ｆｓ＝１８５５．６０×０．６０／４７７．２２＝２．３３≧１．２
となり、滑動に関する安全基準を満たしている。

（堰堤の転倒に関する検討）
次に、堰堤２の転倒に関する検討を行う。堰堤２の転倒は、偏心距離Ｅによって確認することができる。
偏心距離Ｅは、以下の式で求めることができる。
Ｅ＝Ｂｂ／２−Ｄ
ここで、Ｄは、鉛直力のモーメントの合計をΣＭＶ、水平力のモーメントの合計をΣＭＨとした場合に、以下の式で求めることができる。
Ｄ＝（ΣＭＶ−ΣＭＨ）／ΣＶ
なお、偏心距離Ｅは、Ｅ≦Ｂｂ／６であることが求められる。
図１０の値を代入すると、
Ｄ＝（９５１６．４８−１９１９．０３）／１８５５．６０＝４．０９ｍ
Ｅ＝９．６４／２−４．０９＝０．７３ｍ≦９．６４／６＝１．６１ｍ
となり、転倒に関する安全基準を満たしている。

（基礎地盤に関する検討）
次に、基礎地盤の支持力に関する検討を行う。支持力は、基礎地盤に作用する最大荷重強度が地盤の許容支持力Ｑ１、Ｑ２以下になっているかどうかによって確認することができる。
許容支持力Ｑ１、Ｑ２は、以下の式で求めることができる。
Ｑ１＝ΣＶ／Ｂｂ×（１＋６Ｅ／Ｂｂ）
Ｑ２＝ΣＶ／Ｂｂ×（１−６Ｅ／Ｂｂ）
なお、許容支持力Ｑ１、Ｑ２は、ともに、Ｑ１、Ｑ２≦４００ｋＮ／ｍ^２であることが求められる。
ここで、図１２の値を代入すると、
Ｑ１＝１８５５．６０／９．６４×（１＋６×０．７３／９．６４）＝２７９．９５≦４００ｋＮ／ｍ^２
Ｑ２＝１８５５．６０／９．６４×（１−６×０．７３／９．６４）＝１０５．０３≦４００ｋＮ／ｍ^２
となり、許容支持力以下となっている。

（評価）
図１３は、捕捉体３を堰堤２に接近させて配置した場合と、堰堤２から上記の条件を満たす距離をおいて捕捉体３を配置した場合における堰堤２の安定条件を比較したものである。
図１３に示すように、捕捉体３を堰堤２に接近させて配置すると、堰堤２の滑動に関する安全率Ｆｓ、転倒に関する偏心距離Ｅ、許容支持力Ｑ１、Ｑ２の全てにおいて、堰堤２だけを設けた場合に比べて堰堤としての性能が低下することがわかる。これは、捕捉体３に堆積した土砂の影響によるものである。
しかし、捕捉体３を上記のような条件を満たすように堰堤２から一定の距離をおいて配置することにより、捕捉体３に堆積した土砂の影響を受けることなく、堰堤２としての性能を維持することができ、捕捉体３を設けたことで流木を捕捉する機能、土石流に含まれる岩石や土砂を捕捉する機能を付加することができる。
すなわち、堰堤２としての性能を低下させることなく捕捉体３を設けることができるので、流木や土砂の捕捉機能だけを既存の堰堤２に付加することができる。これにより、上流側の壁部に土砂が堆積した堰堤２であっても、堰堤２の性能を向上させることができる。
なお、上記の比較例との対比についての説明は、捕捉体３Ａ，３Ｂについても当てはまる。

１ 堰堤構造物
２ 堰堤
３，３Ａ，３Ｂ 捕捉体
５ 浸食抑制体
２１ 水通し部
３１ 梁部
３２ 柱部
３２ａ 脚部
３２ｂ 脚部
３３，３４，３７，３８ 基礎部
４１ 流木
４２ 流水
４３ 土砂
Ｓ 土砂

Claims (14)

1. 流水を通す水通し部を有し、上流側に土砂が堆積した堰堤の近傍に河川の上流から流れてくる流木を捕捉する捕捉体を河川の掃流区間に設置する捕捉体の設置方法であって、
   河川の流れ方向に沿った前記水通し部から前記捕捉体までの距離をＬ１、流木長をＬ、移動限界粒径をＤとしたときに、以下の式（１）の関係を満たすように、前記捕捉体を前記水通し部の開口面全域に対向する位置で前記堰堤の上流側に堆積した土砂に設置することを特徴とする捕捉体の設置方法。
   ２×Ｄ≦Ｌ１≦１／２×Ｌ ・・・（１）
2. 流水を通す水通し部を有し、上流側に土砂が堆積した堰堤の近傍に河川の上流から流れてくる土砂及び流木を捕捉する捕捉体を河川の土石流区間に設置する捕捉体の設置方法であって、
   河川の流れ方向に沿った前記水通し部から前記捕捉体までの距離をＬ２、流木長をＬ、最大礫径をｄとしたときに、以下の式（２）の関係を満たすように、前記捕捉体を前記水通し部の開口面全域に対向する位置で前記堰堤の上流側に堆積した土砂に設置することを特徴とする捕捉体の設置方法。
   Ｌ２≦（ｄまたは１／２×Ｌのうち小さい方の値） ・・・（２）
3. 流水を通す水通し部を有し、上流側に土砂が堆積した堰堤の近傍に河川の上流から流れてくる土砂及び流木を捕捉する捕捉体を河川に設置する捕捉体の設置方法であって、
   河川の流れ方向に沿った前記水通し部の上流側端部から前記捕捉体の下流側端部までの距離をＬ３、河川の前記流れ方向に沿った前記水通し部の前記上流側端部から前記堰堤の最深部までの距離をＬａ、土圧及び水圧の作用面から前記捕捉体の下流側端部までの距離をＬｂとしたときに、以下の式（３）の関係を満たすように、前記捕捉体を前記水通し部の開口面全域に対向する位置で前記堰堤の上流側に堆積した土砂に設置することを特徴とする捕捉体の設置方法。
   Ｌ３≧Ｌａ＋Ｌｂ ・・・（３）
4. 前記捕捉体は、土圧及び水圧の作用面から前記捕捉体の下流側端部までの距離Ｌｂが、堆積した土砂の内部摩擦角をΦ、前記堰堤の底面から前記捕捉体の底面までの高さをＨとしたときに、以下の式（４）の関係を満たすように設置することを特徴とする請求項３に記載の捕捉体の設置方法。
   Ｌｂ＝Ｈ×ｔａｎΦ ・・・（４）
5. 前記捕捉体の長さをＬ４、前記水通し部の幅をＷ１としたときに、以下の式（５）の関係を満たすように前記捕捉体を構築することを特徴とする請求項１又は２に記載の捕捉体の設置方法。
   Ｌ４＝３×Ｗ１ ・・・（５）
6. 前記捕捉体の長さをＬ５、前記水通し部の幅をＷ２、流木長をＬとしたときに、以下の式（６）の関係を満たすように前記捕捉体を構築することを特徴とする請求項１又は２に記載の捕捉体の設置方法。
   Ｌ５≧Ｗ２＋Ｌ ・・・（６）
7. 前記捕捉体を河川の幅方向全域にわたって構築し、前記捕捉体の両端部に岸壁の浸食を抑制する浸食抑制体を構築することを特徴とする請求項３又は４に記載の捕捉体の設置方法。
8. 流水を通す水通し部を有する堰堤を備え、前記堰堤の上流側に土砂が堆積した堰堤構造物であって、
   少なくとも一部が前記水通し部に対向し、前記堰堤の上流側に堆積した土砂に設けられ、河川の上流から流れてくる流木を捕捉して流水を通す捕捉体を備え、
   前記捕捉体は、河川の掃流区間に設けられる場合において、
   河川の流れ方向に沿った前記水通し部から前記捕捉体までの距離をＬ１、流木長をＬ、移動限界粒径をＤとしたときに、以下の式（７）の関係を満たすように前記堰堤の上流側に堆積した土砂に設けられていることを特徴とする堰堤構造物。
   ２×Ｄ≦Ｌ１≦１／２×Ｌ ・・・（７）
9. 流水を通す水通し部を有する堰堤を備え、前記堰堤の上流側に土砂が堆積した堰堤構造物であって、
   少なくとも一部が前記水通し部に対向し、前記堰堤の上流側に堆積した土砂に設けられ、河川の上流から流れてくる土砂及び流木を捕捉して流水を通す捕捉体を備え、
   前記捕捉体は、河川の土石流区間に設けられる場合において、
   河川の流れ方向に沿った前記水通し部から前記捕捉体までの距離をＬ２、流木長をＬ、最大礫径をｄとしたときに、以下の式（８）の関係を満たすように前記堰堤の上流側に堆積した土砂に設けられていることを特徴とする堰堤構造物。
   Ｌ２≦（ｄまたは１／２×Ｌのうち小さい方の値） ・・・（８）
10. 流水を通す水通し部を有する堰堤を備え、前記堰堤の上流側に土砂が堆積した堰堤構造物であって、
    少なくとも一部が前記水通し部に対向し、前記堰堤の上流側に堆積した土砂に設けられ、河川の上流から流れてくる土砂及び流木を捕捉して流水を通す捕捉体を備え、
    前記捕捉体は、河川の流れ方向に沿った前記水通し部の上流側端部から前記捕捉体の下流側端部までの距離をＬ３、河川の前記流れ方向に沿った前記水通し部の前記上流側端部から前記堰堤の最深部までの距離をＬａ、土圧及び水圧の作用面から前記捕捉体の下流側端部までの距離をＬｂとしたときに、以下の式（９）の関係を満たすように前記堰堤の上流側に堆積した土砂に設けられていることを特徴とする堰堤構造物。
    Ｌ３≧Ｌａ＋Ｌｂ ・・・（９）
11. 前記捕捉体は、土圧及び水圧の作用面から前記捕捉体の下流側端部までの距離Ｌｂが、堆積した土砂の内部摩擦角をΦ、前記堰堤の底面から前記捕捉体の底面までの高さをＨとしたときに、以下の式（１０）の関係を満たすことを特徴とする請求項１０に記載の堰堤構造物。
    Ｌｂ＝Ｈ×ｔａｎΦ ・・・（１０）
12. 前記捕捉体は、その長さをＬ４、前記水通し部の幅をＷ１としたときに、以下の式（１１）の関係を満たすことを特徴とする請求項８又は９に記載の堰堤構造物。
    Ｌ４＝３×Ｗ１ ・・・（１１）
13. 前記捕捉体は、その長さをＬ５、前記水通し部の幅をＷ２、流木長をＬとしたときに、以下の式（１２）の関係を満たすことを特徴とする請求項８又は９に記載の堰堤構造物。
    Ｌ５≧Ｗ２＋Ｌ ・・・（１２）
14. 前記捕捉体は河川の幅方向全域にわたって設けられており、
    前記捕捉体の両端部には、岸壁の浸食を抑制する浸食抑制体が設けられていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の堰堤構造物。