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JCMA『しこく』 No.91 2013.7 - 四国地方整備局
日本初の既設ダム大規模堤体切削を伴う洪水吐新設工事 ～長安口ダム改造事業～ 四国地方整備局 那賀川河川事務所 １．はじめに 予備放流により確保するダムです。 長安口ダムは、一級河川那賀川上流に位置し、洪水 改造事業の目的の１つめの治水面では、予備放流水 調節・発電・かんがいを目的とした那賀川水系唯一の 位を１ｍ下げることで、洪水調節容量を増量し、洪水 多目的ダムで、昭和31年に徳島県により建設された重 調節機能を向上させます。増量した洪水調節容量を適 力式コンクリートダムです。 正に活用するため１ｍ下げた予備放流水位を洪水調節 下流には、那賀川平野が広がり、県内２番目の人口 開始流量（現行2 , 500㎥／ｓを3 , 600㎥／ｓに変更）まで維 を擁する阿南市が位置しており、木材産業や農業が盛 持できるよう新たな洪水吐を設置し、河川整備計画目 んで、近年では化学製品や電子機器の企業が進出して 標流量である基準地点古庄における戦後最大流量（昭 います。 和25年ジェーン台風）規模に相当する9 , 000㎥／ｓに対 那賀川流域は、年間降水量3 , 000㎜を超える日本有 して、500㎥／ｓをダムにより調節します。なお、局所 数の多雨地帯であり、流域では度重なる洪水による浸 的な集中豪雨や洪水の初期対応に活用するため、治水 水被害が発生する一方、平成７年以降ほぼ毎年取水制 容量として190万㎥の容量を確保します。 限が実施されるなど渇水被害も頻発しています。那賀 ２つめの利水面では、ダム貯水池上流の堆積土砂を 川におけるこのような状況を解消するため、平成19年 除去して容量の減少を防止するとともに、容量の使い ４月から長安口ダムの管理を徳島県より国土交通省に 方を変更［現在の底水容量の一部と発電容量を下流の 移管し、那賀川の治水・利水機能の向上、環境改善を 既得用水の補給や魚類の生育生息等流水の正常な機能 図ることを目的にダム改造事業に着手しました。 の維持に必要な流量を確保するための容量とし、発電 以下に、長安口ダム改造事業の概要を報告いたしま は、流水の正常な機能の維持に必要な流量を補給する す。 際に合わせて発電する従属発電とするよう変更］する ことにより利水安全度を向上させます。 ３つめの環境面では、選択取水設備を新設し、ダム 湖内の清澄水を放流することにより洪水後の濁水長期 化を低減させ、水環境の改善を図ります。 図－１ 那賀川流域図 ２．長安口ダムの改造事業の目的 長安口ダムは、通常時は利水のために水を貯めてい ますが、出水が予測されたときには、洪水前にあらか じめ放流し、洪水を貯める容量を確保する予備放流方 式を採用しており、全国で唯一の洪水調節容量全量を 図－２ 長安口ダム改造事業概要図 理模型実験を行い、放流能力を確認することにより決 定しています。 約30ｍの既設ダムの大規模堤体切削は日本初の工事 です。堤体切削に伴う既設堤体の安定性の検討を実施 した結果、堤体下流部にコンクリートを増厚し、２箇 所の堤体切削部の上端にストラットと呼ばれる突っ張 り棒のようなものを設置することにより、安定性を確 図－３ 容量配分の変更 保することとしています。 新設するクレストゲートは、高さが約30ｍの大きな ３．新設洪水吐の概要 可動式ゲート（ローラーゲート）が必要になりますが、 本改造事業においては、既設洪水吐６門の右岸山側 ゲートが大きくなると重量も増し、門柱が高くなるこ の既設堤体に高さ約30ｍという大規模な切削を行い、 とでコストが増大します。そこで、放流時の水面形状 幅10ｍ×高さ19 . 6ｍ、幅10ｍ×高さ20 . 5ｍのクレスト を考慮し、影響のない範囲を固定式とし、可動式ゲー ゲート２門を新設します。 トの高さを抑えた合理化形状としています。また、可 新設する洪水吐の配置、規模については、改造後の ダムが１ｍ低くした予備放流水位における河川整備基 本方針時の洪水調節開始流量5 , 000㎥／ｓ、新たに設定 したダム設計洪水流量9 , 200㎥／ｓに対応するため、水 図－４ 上流面図 図－５ 上流面図 （堤体切削箇所の拡大図） 写真－１ 水理模型実験の様子 図－６ 断面図 （堤体切削箇所） 図－７ 主ゲート設備の合理化形状 動ゲートの高さが約20ｍと高いため、扉体を一枚構造 とすると溶接によるひずみの影響や水圧荷重による扉 体の不均一な変形により水密不良が生じる恐れがあり ます。このため分割構造とし、扉体の輸送、据付時の 施工性、経済性を考慮して扉体を３段に分割して連結 する構造としています。 ４．減勢工改造の概要 長安口ダムでは、洪水吐新設による放流能力の向上 に伴い、減勢工の改造を行うこととしています。また、 新設洪水吐から減勢工に流水を安全に流下させるため、 図－８ 平面図 導流壁を設置します。 減勢工の壁高は、計画最大放流量 （7 , 400㎥／ｓ）流下 時の最高水位とダム設計洪水流量 （9 , 200㎥／ｓ）流下時 なり、不安定かつ不経済な構造になります。そこで、 の平均水位のうち高い方の水位をカバーするように決 壁高についてはダム設計洪水流量の平均水位をカバー 定するのが一般的です。しかし、長安口ダムにおいて する高さとし、これを超える放流水については、擁壁 は、計画最大放流量流下時の最高水位をカバーする高 を越流させる構造とすることで壁高を低く抑えた構造 さにした場合、壁高が40ｍを越え、前例のない規模と としています。 験施工を行う事で配合、強度の確認を行い、仕様を決 定することとしています。 ４．施工手順 那賀川では渇水が頻繁に発生していることから、改 造事業中も現在と同様の運用を行いながら工事を実施 する必要があり、通常の貯水位を維持したままで施工 を行います。 このため、洪水吐の新設箇所の流水遮断を行った上 で、堤体を大規模に切削する必要があることから、新 設する洪水吐の予備ゲートを先行して製作し、仮締切 として活用して施工する計画としています。 予備ゲート設置の前に、まず堤体上流面に予備ゲー トの土台となる鋼製の底部架台を設置します。底部架 図－９ 減勢工の壁高を抑えた合理化形状 台は工事完了後も予備ゲートを支える必要があり、耐 久性、水密性が要求される永久構造物であり、高い精 度が要求されます。また、最大で30ｍ以上の水深で施 工を行う必要があることから、高い技術力が要求され る工事です。 底部架台設置後は、底部架台上に仮締切設備を設置 し、その中で予備ゲートを設置するためのピアを気中 施工します。ピア設置後、仮締切設備を撤去して予備 図－10 減勢工縦断図 ゲートを設置する計画です。 また、減勢工の施工は、非出水期に行うこととして いますが、既往実績より一定規模の出水が想定されて 減勢工の設計 （壁高） については、新設洪水吐と同様、 いることから、安全な施工が求められます。出水期は 水理模型実験を行い決定していますが、施工計画につ いても、施工期間が非出水期のみに限られ、複数年に わたって施工する必要があり、施工途中段階において 出水期を迎えることになります。このため、ダムから の放流による下流河道の流下状況を水理模型実験で確 認し、施工順序を検討しています。 減勢工側壁背面については、越水による埋め戻し部 分の洗掘等に対応するため、土砂ではなく CSG を使 用 す る こ と と し て い ま す。CSG と は、 「Cemented Sand and Gravel」 の略で、砂利等にセメントと水を練 り混ぜ、固めたものです。コンクリートに比べて強度 が劣る反面、骨材 （砂利） の選別、粒度調整、洗浄が必 要なく、手近で得られる材料（長安口ダム上流の堆積 土砂）をそのまま使用できます。そのため、これらに 必要な機械設備が少なくて済み、製造単価を抑えるこ とができます。ただし、堆積土砂を活用することから、 粒径、単位水量が変動するため、本施工に先立って試 図－11 工事の実施フロー な切削を行い、洪水吐を新設するという工事は日本初 です。 今後、環境の保全、工事の安全に十分に配慮しつつ コスト縮減に努めるとともに、先進的な技術の蓄積を 行いながら着実に事業を推進してまいります。本改造 事業で蓄積される新たな知見が今後のダム再開発に活 用されることを期待しています。 図－12 底部架台の施工 図－13 新設洪水吐の施工手順 施工ができないことから、万が一、出水により工事の 進捗に影響があると大幅な工期延期にもつながる可能 性があり、計画通りの着実な施工が求められます。 ５．おわりに 長安口ダム改造事業における本体工事は平成24年度 より予備ゲート設備の設置工事に着手し、平成30年度 に改造事業全体の完成を目指して工事を進めていると ころです。平成25年１月には、ダム貯水池内仮設構台 にて起工式を開催しました。現在は下流右岸仮設構台 の設置が完了し、今後、底部架台の設置に着手します。 既設ダムの再開発事業はこれまでにも数々の実施例が あり、貯水池を通常どおり運用しながら実施する事例 はありますが、長安口ダムのように既設堤体に大規模 図－14 改造事業イメージ図