一般社団法人
九州地方計画協会

文字サイズ

背景色

一般社団法人
九州地方計画協会

筑後川排水機場群の建設から機能高度化への歩み

国土交通省　九州地方整備局
　筑後川河川事務所　機械課長

永　溝　　茂

１　筑後川の概要

筑後川は，その源を阿蘇郡瀬の本高原に発し，急峻な山地を北流して日田盆地において，九重連山から流れ下る玖珠川を合わせ西流し，狭窄部を経て肥沃な筑後・佐賀平野を貫流し，その間幾多の支川を合わせ，早津江川を分派して有明海に注いでいる。

その流域は，熊本，大分，福岡，佐賀の４県にまたがり，流域面積は2,860㎢，幹川流路延長143kmに及ぶ九州最大の一級河川である。

筑後川の治水工事は古くから行われてきたが，藩政時代においては筑前・筑後・佐賀・柳川各藩の争いにより一貫した治水事業はなされていなかった。

全体的な治水工事は，明治20年に着手し，有明海特有の潮せき作用による極めて屈曲に富む下流域の屈曲部除去を中心に，連続堤の築造，捷水路の開削，水門の新設等の改修が行われ，昭和25年までの間に約９kmの流路を短縮し，現在の河道となったものである。

２　筑後川排水機場群の建設

昭和25年までの本格的な筑後川改修工事は，洪水到達時間の短縮，洪水発生頻度および洪水量の増大等の本川流出機構に変化を与え，土地利用の高度化が進むにつれて次第に内水問題に目が向けられるようになった。

筑後川の直轄排水機場の設置は，昭和22年に全国に先駆け轟木に設置後，米国対日援助見返り資金により昭和26年に浮島，江見上流・江見下流，寒水川，山の井下流の６機場が建設された。

その後，ポンプ排水の効果が見直され，昭和30～40年代に八幡，陣屋川，大刀洗，枝光，古川，蓮原，江口，思案橋，山の井上流の９機場，昭和50年代後半から平成3年までの間に，江川，古賀坂，前川，小森野，江見，蒲田津の６機場が設置された。

３　筑後川排水機場群の改善への歩み

排水機場の設計は昭和50年代になると，上屋は鉄筋コンクリート構造，運転操作は電気シーケンスによるワンマンコントロール，ポンプ流入水路には電動式除塵機を設置し，各種の警報や安全装置，操作室も設けられる等それまでの機場と比較して，近代的な設計により操作員の負荷低減が計られた排水機場が建設されていく。

しかし，昭和20～40年代に設置された排水機場は建設当時のまま，運転操作は複雑で，多大な労力と技術が要求された。

この当時の古い排水機場のエンジン式ポンプ設備の操作手順は以下のとおりである。

この頃より，古い排水機場の施設老朽化と設計の陳腐化と言う問題が発生する一方で，内水氾濫域の久留米市近郊を中心とした一帯では，産業基盤の整備，宅地化の進展等により，飛躍的に資産が増大し，排水機場の役割は益々重要となり，排水機能障害や操作遅れ等は絶対的に許されない状況となった。

次第にポンプ運転の信頼性という問題は深刻化して行き，機能高度化（リファイン）を目標に昭和60年代より機器更新と合わせて設備改善が実施されるようになる。

平成に入り，エンジン更新による無水化等が次第に進むものの部分的な改善のみでリファイン機場としては，轟木排水機場が平成10年度完了するに留まり，通常のメンテナンスと改善ペースでは追いつかない状況になってくる。

こうした事態に危機感を抱き，具体的リファイン計画の策定と筑後川中流域排水機場（昭和20～30年代に設置されたモータ機場を主体）の具体的実施計画を策定し，平成13年度からの５カ年計画により特定構造物改築事業として加速実施される事となり，現在に至っている。

４　筑後川排水機場群の抱える問題点

老朽化の著しい排水機場群の現状と問題点を整理すると次のとおりである。

　①　機器の老朽化

主ポンプ，エンジンなどの主要機器が，一般的な耐用年数（20～40年）を超過しており，信頼性が著しく低下している。

　②　現行技術基準に不適合

現在の揚排水ポンプ設備技術基準（案）および設計指針（案）を満足してない点が多く，それによるトラブルが懸念されまた，維持管理費も割高となっている。

以下に代表例を示す。

　 a　主ポンプ駆動にモータを使用

主ポンプ駆動装置は，停電時でも稼働できるように内燃機関を原則としているが，モータ駆動の排水機場が4機場も有り，危機管理上十分とはいえない。

また，年間電力料は，エンジンと比較して約8倍程高価である。（H17までに完了予定）

　b　冷却水等に河川水を使用

冷却水等は，清水循環方式を原則としているが，エンジン，減速機の冷却水，軸封部の封水および真空ポンプの水封用に河川水を給水しており，ゴミ等のつまりにより補給ができなくなることがある。

　c　全ての操作が手作業

操作は，押しボタンによる連動運転操作が原則であるが，全ての操作が手作業であるため，熟練した操作人でないと操作ができず，万が一の場合，他の者では対応できない。

また，除塵機が設置されてないため，人力による除塵作業となり危険である。

　③　吐出水槽がない

吐出樋管水路には，ポンプ運転による過渡的衝撃等が構造物や堤防へ悪影響を及ぼさないように開口部（吐出水槽）を設けることが原則となっているが，昭和30年代頃までに設置された排水機場には設置されていない。

　④　内水域の資産の増大

内水域は，排水機場の建設当時と比較し，産業基盤の整備や宅地化の進展により資産が飛躍的に増大してきており，確実な排水運転の確保や排水量の増大が必要となっている。

　⑤　操作人の高齢化

操作人は，ほとんどが60歳を越え，高齢化が顕著に進んでおり，今後，安全確実な操作と後継者の確保が懸念される。

５　機能高度化の基本方針

筑後川排水機場群の現状と問題点を踏まえ，以下の４つを事業の基本方針としている。

図ー２に筑後川排水機場機能高度化の概念図を示す。

　①　技術革新

新技術の採用による排水機場の機能向上および信頼性の向上を実現する。

　②　危機管理への対応

ポンプ排水量の増大や遠隔操作の採用，ポンプ場自体の浸水対策等により危機管理の充実を図る。

　③　広域高度管理

IT（情報技術）を利用した広域情報ネットワークの形成や効率的な連携運転の実現を図り，将来的には各排水機場の無人化による集中管理を図る。

　④　ライフサイクルコストの縮減

既設設備の有効活用や内燃機関の採用により．更新費および維持管理費を含めたライフサイクルコストの縮減を実現する。

６　機能高度化事業の具体的内容

　①　機場内の改善

　a　動力機器

モータ機場の内燃機関化による停電時の排水機能確保をはじめ，ガスタービンや空冷のディーゼルや減速機への更新により故障の一因となる冷却水系統の簡素化と無水化を行う。また，回転数アップによる排水機能の向上を図る。

　b　主ポンプ

ケーシングとインペラは，点検の結果損傷が少ないため，分解整備や補修にて延命させ，更新費用を低減することとした。なお，分解整備時には，無給水型軸封装置やセラミックス軸受への改造により無水化を行うと共に，実負荷による管理運転が出来ない排水機場は空転運転が可能となるように改良を行う。

吐出配管には，可撓管及び吐出弁を追加し，信頼性向上を図る。

　c　操作制御設備

光ファイバーネットワークを活用した遠隔監視操作システムの導入により，各機場の詳細情報をリアルタイムに把握する。更に，将来的には地方自治体等と連携共有化を図る。

・基準に適合した操作盤への更新

・ITシステム対応型（遠隔操作・監視）

・ポールイオナイザや放散ワイヤ方式等の新防雷システムの採用

図ー３に筑後川排水機場群遠隔監視制御システム構成図を示す。

　d　除塵機

電動式除塵機の増設により，流入水路の目詰まりによる排水運転障害の軽減。操作員の安全対策と運転操作負荷の軽減を図る。

７　機能高度化事業による効果

（１）コスト縮減に対する効果

　①　既設主ポンプの有効活用

既設主ポンプの実耐用年数を長期化することにより，更新費用を約15％低減。

　②　新技術採用による機器の簡素化

完全無水化や運転支援付き監視操作装置の採用等，機器の簡素化により更新費用を約２％低減。

　③　主ポンプ駆動装置の内燃機関化

主ポンプ駆動装置をモータから内燃機関へ変更することによる電力料の低減で，年間維持費を約40％削減。

（２）信頼性向上に対する効果

　①　危機管理体制の強化

遠隔監視操作システムによる集中管理で，出水時の事前対応が充実され，操作遅れ等が回避できる。

また，不測の事態での迅速対応や操作が可能となる。

　②　治水安全度の向上

電動式除塵機の増設により，操作員の省力化が飛躍的に軽減し，吸込水槽の水位低下によるポンプ停止等の運転障害の解消。

既設主ポンプを有効活用し，回転数アップにより排水量を約10％増量させ，治水安全度を向上。

８　機能高度化の進捗状況

筑後川中流域の昭和30年代に設置されたモータ機場である八幡，陣屋川，大刀洗，古川に加え工ンジン機場の思案橋の5排水機場群を，平成17年度で完了予定である。

その後は，筑後川下流地域に昭和20年代に設置され，昭和60年代にエンジンを更新した排水機場群の改善を実施に移行する予定である。別紙の表－１に筑後川排水機場群改善項目一覧表を示す。

９　今後の課題

（１）下流域の機能高度化促進

下流域排水機場群については改善を要する項目が多く残っている。

特に，下流域は有明海特有の潮汐作用によりポンプ流入路から吸込水槽までガタ土が堆積し，ポンプ稼働時のキャビテーション発生や排水能力低下と言う問題点があり，更に古い排水機場には，除塵機が設置されていない等，ガタ土対策には苦慮している現状である。

更なる機能高度化に向けた促進が望まれる。

（２）ITを利用した広域高度管理の課題

広域高度管理の将来目標は，各排水機場の無人化による集中管理である。

目標実現に向けては，段階的なハード（設備・機器）整備と操作委託制度や集中管理の拠点等のソフト面での検証が必要である。

現在の機能高度化はレベル１までの整備を順次実施している状況であるが，レベル２以上のハード整備には，ソフト面での方針が特に重要となる。

（３）吐出水槽の必要性

古い排水機場の設計レイアウトでは，吐出水槽が無く，堤防に直接近接した配置となっている為現行基準を満足しておらず，ポンプ運転による過渡的衝撃等が構造物や堤防へ悪影響する事が懸念された。

しかし，建設後半世紀を経ても，問題なく稼働しており，構造物や堤防等への悪影響も発生していない。山ノ井上・下流排水機場の振動測定結果においても，標準設計震度以下の震度であり，その発生時間も0.2～0.4秒と極めて短いものであった。

設備レイアウトから見直すには，大規模な基本的改修が必要となり，用地の問題や工事期間中の治水機能確保も必要となる。

以上の結果を踏まえ，現状レイアウトのまま機能高度化する方針となった経緯がある。

今回，具体的改善項目では除外されているものの一般論へ波及するには論理的飛躍も大きい。

今後は，土質工学等を包括した学術的検討も必要であり，また，逆流防止弁等の機器類での有効な衝撃緩和対策の開発が望まれる。

10　おわりに

筑後川では，現在も古い排水機場から最新の排水機場の23機場が半世紀に渡り，大切な地域の生命と財産を守り続けている。

過去には，ポンプ稼働中に冷却水系統の故障でエンジンに直接放水しながら運転を継続したと言うエピソードも聞くが，大事に至った事例は無い。建設から現在までに携わられた操作員を始め先輩方や関係者のたゆまぬ努力と苦労により建設，洪水運転，改良，維持管理が適切に成された結果がここにあり，この書面を借りて尊敬と感謝の意を表したい。

今後も機能高度化の促進に向けて鋭意努力して行く所存である。