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調整ダムは、表面流出水と河川水の流れを捕らえて、ダム下流域の水流を調節するために建設されるダムである。 [1]調整ダムは、洪水による被害を軽減したり、水路の流量を管理したりするためによく使用される。[2]調整ダムは、地下水を補給し、堆積物を捕捉するために建設されることもある。 [2]調整ダムは、貯水ダム、転流ダム、および調節ダムの3つのダムの分類の1つである。[2]貯水ダムは、灌漑、家畜、都市給水、レクリエーション、および水力発電のために、長期間にわたって水を貯留する。転流ダムは水位を上げて、水を指定された場所に向け直す。転流された水は通常、灌漑システムまたは貯水池に供給される。[2]
目的
人々は、洪水調節、流量制限、地下水の補給、堆積物の捕捉などの目的で貯留ダムを建設します。 [2]貯留ダムは、洪水調節のために洪水多発地域でよく見られます。貯留ダムは、洪水多発地帯より高い標高に建設されます。洪水はダム上部の盆地に集まり、洪水地帯と水路が対応できる流量で放出されます。水路には、堤防、運河、小川、排水管、川などがあります。洪水調節ダム上部の盆地は、越水を防ぐために最低水位に保たれるべきです。[2]越水とは、ダム背後の水位がダムの頂部の高さを超えたことです。[3]ダムの頂部とは、ダムの上端のことです。越水は、極端な洪水や激しい波によって引き起こされます。激しい波は、強風、地滑り、地震によって発生することがあります。[3]貯留ダムの設計では、越流の発生確率を考慮し、それに応じて設計する必要があります。流量を制限するために建設された貯留ダムは、水路に放出される水の量を調整します。[2]地下水または地下水の補給に使用される貯留ダムは、地表流出水を貯留し、地面が水を吸収できるようにします。[2]地下水は、重力によって帯水層に流れ込んだ水です。帯水層は、地表下の透水性の土壌と岩石の層で、岩石と土壌の間に水が蓄積されます。[4]岩屑ダムは、堆積物を収集して、堆積物が大量に堆積して被害を与える可能性のある地域に流入するのを防ぐために使用されるタイプの貯留ダムです。[2]
デザイン
調整ダムには2つの基本的な設計がある。[5]調整ダムはコンクリートまたは石積みで作られ、通常は金属補強の下部構造を持つ。コンクリートまたは石積みスタイルのダムの断面形状は、一般的に直角三角形に似ており、傾斜面は下流に向けられ、垂直面は上流に向けられている。調整ダムは岩や土で作られ、重力式堤防型ダムを形成することもできる。土と岩の重力式堤防型ダムの断面形状は、傾斜した側面が上流と下流に面している等辺三角形によく似ている。[5]現代の調整ダムの設計には、破損の可能性を考慮して補償する安全係数が組み込まれている。[3]
洪水調節ダムの設計
洪水調節ダムは、洪水または雨水調節システムの一部として一般的に使用されています。[6]洪水調節システムは、調節池、調節ダム、および水路を組み合わせて、効率的に流出水を収集および調整します。調節施設は、放出される水の量を調整するだけでなく、放出される水の品質も制御します。システムは流出を監視し、汚染物質や破片が湖、川、湿地を損傷するのを防ぎます。洪水調節ダムは計画的に建設されます。エンジニアは、その地域の流域の地形データ、水文記録、地質構造を分析して、洪水調節ダムの最も効果的な場所を決定します。分析された流域の地形データ、水文記録、および地質構造は、その地域の潜在的な貯水容量、環境への影響、および物理的制限を示します。これにより、考えられる洪水調節ダムの場所と設計の有効性をシミュレートするモデルが作成されます。洪水調節ダムの一般的な設計は、台形の断面形状をしており、平行な辺のうち長い方がダムの底部となり、斜めの辺が上流と下流を向いています。洪水調節ダムの上部には開口部があり、下部の水路が許容できる制御された速度で洪水を放出します。洪水調節ダムのモデルは、越流を防ぐために必要なダムの高さと越流開口部のサイズを決定するのに役立ちます。[6]
デメリット
調整ダムは、適切に建設され、維持管理されていない場合、傷害や損害を引き起こす可能性があります。維持管理が不十分で古い調整ダムは、現在の構造上の安全性と水力学的要件を満たしていない可能性があるため、信頼性の脅威となる可能性があります。[3]たとえば、現在の構造上の安全性と水力学的要件に準拠していない人口密集地域にある調整ダムは、破損する可能性が高いです。[7]深刻な洪水が発生した場合、不適合な調整ダムは越流して破壊され、調整ダムの下にある周囲の人口密集地域に傷害や損害をもたらす可能性があります。[7]
例
堆積物貯留ダム
ワイオミング州フィフティーンマイルクリーク地域は、1960年代に米国内務省土地管理局により、積極的な堆積物制御システムが必要であるとして警告されました。[8] 10年間で、堆積物問題を管理するため、200万ドルが費やされ、34の堆積物貯留ダム、110の貯水池、21の拡散堤防が建設されました。堆積物制御システムは、ビッグホーン川の浮遊土砂の量を減らすことを目的としていました。ビッグホーン川の堆積物濃度が高いのは、主にフィフティーンマイルクリークの浸食からの排水によるものでした。制御システムは、堆積物の量を25％削減することを目的としていました。しかし、設置から20年後に制御システムが分析され、貯留ダムが不適切に維持され、堆積物の貯留に失敗していたことが明らかになりました。不十分なメンテナンスに加え、場所と気候のせいでダムの機能寿命が短くなった。その結果、ビッグホーン川の下流に住む人々は堆積物の影響に対処しなければならない。故障したダムと制御システムから流出した大量の堆積物により、ビッグホーン川の浮遊堆積物による水道水のろ過コストが増加した。また、堆積物の堆積量が多いため、漁業にも被害が及び、下流の貯水池に貯められる水の量も減少した。[8]
洪水調節ダム
テキサス州サンアントニオでは、オルモスクリーク貯留ダムが洪水調節ダムとして建設されました。[9]オルモスクリーク貯留ダムの主な目的は洪水調節ダムでしたが、このダムは汚染物質が地域の水供給に流入するのを防ぐための土砂や堆積物の貯留ダムとしても機能します。オルモスクリーク貯留ダムは、大きな氾濫原のある都市部に位置し、貯留ダムの周囲はレクリエーションや野生生物のエリアとして使用されているという点でユニークです。その結果、オルモスクリーク貯留ダムは大規模な洪水に対処し、汚染物質を捕らえ、コミュニティにレクリエーションや野生生物のエリアを提供できる多目的施設となっています。[9]
参考文献
- ^ クリーブランド、カトラー J.、モリス、クリストファー編 (2009)。『エネルギー辞典（増補版）』オックスフォード：エルゼビア、p. 133。ISBN 978-0080964911。
- ^ abcdefghi ゴーイングス、デイビッド B. (2004)。K. リー・ラーナー、ブレンダ・ウィルモス・ラーナー (編)。ゲイル科学百科事典(Web) (第 3 版)。デトロイト: ゲイル。pp. 1149–1142。ISBN 978-0787675547。
- ^ abcd Gunindi, M. Engin; Yanmaz, A. Melih (2008). 「洪水調節ダムの越流信頼性と利点の評価」. Canadian Journal of Civil Engineering . 35 (10): 1177+. doi :10.1139/L08-052 . 2013年2月15日閲覧。
- ^ Brenda Wilmoth Lerner、K. Lee Lerner編 (2009)。Environmental Science: In Context (Web)。デトロイト: Gale。pp. 396–400 。 2013年2月21日閲覧。
- ^ ab ウォレス、ジョナサン (2005)。カール・ミッチャム (編)。科学、技術、倫理の百科事典。デトロイト: マクミラン・リファレンスUSA。pp. 463–465。ISBN 978-0028658315。
- ^ ab Yeh, Chao-Hsien; Labadie, John W. (1997). 「雨水貯留システムの多目的流域レベル計画」水資源計画管理ジャーナル123 ( 6): 336–343. doi :10.1061/(ASCE)0733-9496(1997)123:6(336).
- ^ ab Singh, Vijay P.; Jain, Sharad K.; Tyagi, Aditya (2007). リスクと信頼性分析 - 土木・環境エンジニア向けハンドブック. アメリカ土木学会 (ASCE). p. 672. ISBN 978-0784408919。
- ^ ab Marston, Richard A; Dolan, Lawrence S (1999年12月1日). 「ワイオミング州乾燥流域における土壌損失の空間パターンに対する堆積物制御構造の有効性」(PDF) .地形学. 31 (1–4): 313–323. Bibcode :1999Geomo..31..313M. doi :10.1016/S0169-555X(99)00089-6. ISSN 0169-555X . 2013年2月15日閲覧。
- ^ ab Jones Jr, D. Earl; Jones, Jonathan E. (1987). 「洪水路の境界設定と管理」水資源計画管理ジャーナル123 ( 7): 228–242. doi :10.1061/(ASCE)0733-9496(1987)113:2(228).