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落差構造物（別名勾配制御、敷石、堰）は、通常は小規模で、小川に建設されるか、ダムの放水路の一部として、通過する水のエネルギーと速度を制御しながら、より低い標高に水を流すための人工構造物です。ほとんどのダムとは異なり、落差構造物は通常、貯水、転流、または水位の上昇を目的として建設されるものではありません。ほとんどが急勾配の水路に建設され、水の酸素化や浸食防止などの他の目的に使用されます。
典型的なデザイン
落差構造は、垂直の硬質盆地、グラウトを注入した傾斜した岩、バッフルシュートの3つの基本的なタイプに分類できます。各タイプは、水の流れ、敷地の傾斜、場所に応じて構築されます。[1]
垂直ハードベイスン
垂直ハードベイスンドロップ構造は消散壁とも呼ばれ、基本的なタイプのドロップ構造です。垂直ハードベイスンドロップは、通常コンクリートで造られ、水流に対して垂直に敷設される垂直遮断壁と、放出された水を受け止める、水路プールに似た衝撃盆で構成されます。垂直ハードベイスンドロップの目的は、水を強制的に水圧跳躍（小さな定在波）させることです。最も単純なタイプのドロップ構造ですが、メンテナンスの必要性が最も高く、安全性が低く、ほとんどの問題は衝撃盆に関連しています。堆積物が盆地に堆積することが多く、頻繁に除去する必要があり、構造物の基部の下流では侵食が悪化することがよくあります。[1]河口の乱流はダム、水路、パイプから発生するものであり、河川の流れを理解することは非常に重要です。なぜなら、流れが運ぶ運動エネルギーが非常に大きいため、河床や水路に損傷を与えたり、橋の鞍部などの構造物を洗掘したりする可能性があるからです。このエネルギーを消散させる最も効率的かつ簡単な方法の1つは、排水地点に静水池を設置して流れを静めることです。[2]
グラウト入り傾斜岩
グラウトを充填した傾斜したボルダードロップ構造は、最も用途の広いドロップ構造です。広い氾濫原と狭い水路の両方に対応でき、さまざまな落差の高さにも対応できます。これらの構造の高さは通常、1 フィート (0.30 m) から 10 フィート (3.0 m) の範囲です。これらの構造は、大きな岩や、まれにコンクリートのブロックで構成されるリップラップの斜面を作成することによって構築されます。次に、これらをセメントで固めて (「グラウト」して) ドロップ構造を形成します。もう 1 つのあまり一般的ではないタイプのドロップ構造である彫刻された傾斜したボルダードロップは、この構造から派生したものです。彫刻された傾斜したボルダードロップは、ドロップ構造に自然な外観を作成するために使用されます。これらの構造は両方とも、下流の浸食の影響を受ける傾向があります。[1]
バッフルシュート
バッフルシュートは完全にコンクリートで作られており、メンテナンスの必要性が少なく効果的です。通常、バッフルの歯が並んだコンクリートシュートで構成され、構造物を通過する水の流れを遅くします。しかし、これらの魅力にもかかわらず、構造上および美観上の柔軟性が非常に限られているため、ほとんどの都市環境では望ましくない可能性があります。[1]
環境への影響
野生動物
落差構造は、川の生息地に有益か有害かのいずれかであることがわかっています。落差構造は、川の延長を一連のプールに分割することで、生息地の複雑さを生み出します。落差構造によって表面の乱流、渦、泡が生成され、魚やその他の水生生物に隠れ場所や覆いを提供します。水は落差構造を通過するときに空気を含ませます。堆積物は、エネルギー消散をもたらす洗掘プールに集められ、分類されます。
一方、落差構造は魚にとって障害になることもあります。下流の水路が侵食され、構造物の高さが予想外にゆっくりと高くなり、サケなどの回遊魚が構造物を通過できなくなることがあります。他の原因としては、滝壺が塞がれているか、水の流れが浅すぎることが考えられます。しかし、適切に機能している落差構造物の多くは、それ自体が魚の上流および下流への移動を妨げる可能性があります。
構造がそれらを維持するように設計されていない限り、既存の魚の産卵プールは影響を受けたり失われたりします。[3]
砂防
落差構造物によって侵食は通常軽減され、河川の移動、蛇行、川の淵や瀬の形成などの自然な河川プロセスも軽減されます。[3]落差構造物は流量制御や水路の安定化、溝の形成防止に使用できます。また、暗渠などの他の保全構造物の入口や出口として機能する可能性もあります。[4]
参照
参考文献
- ^ abcd Mark Hunter (2006年4月11日). 「ドロップ構造の選択、構築、およびメンテナンス - パート2」(PDF) 。 2007年1月14日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2009年5月23日閲覧。
- ^ Sobhan Aleyasin、Seyed、Nima Fathi、Peter Vorobieff。「タイプVIの静置槽の性能に関する実験的研究。」Journal of Fluids Engineering 137、第3号（2015年）。
- ^ ab 「2004 Stream Habitat Restoration Guidelines: Final Draft」（PDF） 。 2008年5月16日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2009年2月23日閲覧。
- ^ Frederick R. Troeh、J. Arthur Hobbs、Roy L. Donahue (2003)。生産性と環境保護のための土壌と水の保全（第4版）。Prentice Hall。p. 298。ISBN 978-0130968074。