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堰とは何か?役割や構造、ダムとの違いを紹介します

堰とは、農業用水・工業用水・水道用水などに使われる水を川から取るため、推移を制御するための施設です。
頭首工や取水堰とも呼ばれています。
河川の下流部には、河口堰と呼ばれるものも設置されています。
本記事では堰の役割や構造、ダムとの違いなどを紹介します。

堰とは何か?ダムとの違い

堰とは、農業用水や工業用水などの水を取るため、水位を制御するための施設のことを指します。
河川の下流部には、河口堰と呼ばれる堰が設定されています。
これは河川の流下能力を向上させるために作られることが多いです。
河口堰は、川底を掘り下げることで、水量が増えても水を低く流してくれます。
ただしこのような工事を河口付近で行うと、塩水が上流まで流れてくる可能性があるのです。
この現象により川からの水に塩が混じってしまい、田畑に影響を与えることが考えられます。
このため河口堰は、普段はゲートを下ろし、塩水がさかのぼるのを防ぎます。
さらに洪水の際には堤防よりゲートを上げ、洪水を流します。
堰と水門は似ていますが、水門はゲートを閉めた際に堤防の役割を果たさないのが特徴です。

堰の種類

・分流堰
河川の分流点の近くに設けることで、水位を調節・制御をし、洪水や低水を計画的に分流させます。
・潮止堰
感潮区間に設けられる堰です。
塩水がさかのぼるのを防止し、流水が正常に機能するのを維持するために作られます。
・取水堰
河川の水位を調節し、灌漑用水や都市用水、発電用水などを取水するために作られたものです。

また構造上の分類として、可動堰と固定堰に分けられます。
可動堰は、ゲートによって水位の調整が可能です。
固定堰はゲートによって調整できないもののことです。

ダムとの違い

堰とダムは役割が似ていますが、以下のように明確な違いが定められています。
・基盤・地盤から固定部の天端までが高さ15メートル以上のものはダムとされています。
・洪水の貯留による流量の調整を目的としていないものは、堰と定められています。
・堤防に接続しているのは堰です。

堰の構造

堰の構造は細かく定められています。

・本体

可動堰の本体の主要構造部の内、床版や堰柱、門柱やゲート操作台は、原則として鉄筋コンクリート造とされています。
さらに原則としてゲートは鋼構造です。
引上式ゲートの場合、形式は基礎地盤、工事費、施工性などを考慮して決定します。
多連となる場合は、地盤不良や継手などについても考慮する必要があります。
特殊な場合には、アルミなどのゲートが用いられます。

・堰柱

堰柱による河積の阻害率は、約10%を超えないものと定められています。
やむを得ずこれを超えてしまう場合は、堰柱によるせき上げ、背水計算などを行います。
この結果により、河積拡大の措置を講じる必要があるのです。
また堰柱の断面形状は、洪水抵抗を少なくするため、できるだけ細長い楕円形などにするものとされています。

・径間長

可動堰の可動部の径間長は、計画高水量に応じて作る必要があります。
ただし山間狭窄部であることや、そのため河川の状況などにより、支障が無いと認められた場合は、例外もあるとされています。

・床版

可動堰の床版は、上部荷重を支持し、ゲートの水密性を確保します。
また堰柱間の水叩きを果たすことのできる構造である必要があります。
本体の形式が床板が分離する構造の場合、堰板からの荷重を支持するための堰柱床版と中間床版に分けられます。
中間床版の基礎は、荷重に対して不同沈下が生じないような構造にするのが特徴です。

・門柱

引上げ式デートの門柱は、上部荷重を安全に伝える構造として設計します。
また門柱の天端高は、ゲート全開時の下端高にゲート管理に必要な高さを加えた値にする必要があります。

・ゲート

可動堰のゲートは、確実に開閉でき、十分な水密性を有している必要があります。
また高水の流水に著しい支障を与えないような構造にします。
さらに起伏式ゲートの場合は、上端の高さを可動堰の基礎部の高さ以下にすると定められています。

・操作台

引上げ式ゲートの場合、堰の門柱上部はゲート操作用の開閉器、操作盤などの機器を設置するための操作台を設けます。
さらにゲート操作台は原則として操作室に設けるとされています。

・水叩き

原則、鉄筋コンクリート構造とすることとされています。
水叩きと床板の継手には、水密で不同沈下にも対応できるものである必要があります。

・しゃ水工

原則としてコンクリート構造のカットオフや鋼矢板構造にするとされています。
さらに上下流の水位差によって作られる浸透水の動水勾配を減少させる構造であることが求められます。

水位を制御するための施設

堰は、さまざまな用水を川から取るために水位を制御する施設のことを指します。
堰は水害が起きにくくすることができるなどさまざまなメリットがあります。
堰はその場所に応じた構造にする必要があるので、しっかりとした計算が必要です。
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