特定構造物改築事業「硴江堰」
建設省熊本工事事務所
工務第一課長
工務第一課長
武 田 和 博
建設省熊本工事事務所
調査第一課長
調査第一課長
五 道 仁 実
1 はじめに
緑川は,その源を九州山脈の三方山に発し,多くの支川を合わせつつ,熊本県の経済,社会の中心である熊本平野を貫流し,有明海に注ぐー級河川である。特に下流の熊本平野部は,低平地であることや,御船川,加勢川,浜戸川などの支川が合流していることにより,洪水氾濫常襲地帯となっている。
このため,加藤清正の治水,大正期からの内務省の治水など,古くから,営々と洪水防御のための努力が積み重ねられてきたが,依然として堤防,ダム等の治水施設の整備水準は低い状況にある。
一方で,近年の熊本都市圏のめざましい発展を背景として,緑川の流域においても,人口・資産が著しく集積しつつあり,ひとたび洪水氾濫がおこった場合の社会的影響・被害は,以前よりもはるかに大きなものとなることが予想される。
このような状況を踏まえ,建設省直轄による改修事業を昭和37年より着手し,流域の治水安全度の向上を図るため,河道改修並びに緑川ダム等の建設を実施して来たところである。
左支川浜戸川においても,洪水疎通の上で著しい支障となっている「硴江堰」の改築を昭和63年度より特定構造物改築事業により新規着手し,平成4年度末には完成の予定である。
当報告は完成間近となった当事業の概要について紹介するものである。
2 流域の概要
緑川流域には,人口約63万人(H3年)を有する熊本市をはじめ,2市15町3村にまたがり,流域面積は1,100㎢,幹川流路延長は76㎞で,熊本県中央部の熊飽・宇土・上益城・下益城地域における社会,経済,文化の基盤をなしている。
また,古くから熊本県有数の穀倉地帯を形成する地域となっており,昭和60年産米は75,000tに及び,熊本県全体の約25%を占めている。近年下流域の熊本市およびその周辺部を中心とした地域には行政,教育,文化,経済等の機能の集積が進み,第3次産業がさかんになりつつある。
第2次産業では,従来からの食品,木材,木製品等の加工業に加え,近年では電機,機械,鉄鋼などの生産も活発で,昭和55年で全県の8%にあたる工業出荷額をあげている。
流域内人口は約477千人,うち産業人口は221千人で第1次産業32千人(14%),第2次産業47千人(21%),第3次産業142千人(64%)となっている。
人口は熊本市およびその周辺部に集中しており,その他は本川もしくは支川沿いの平地または山間の丘陵地に限られている。
今後は,熊本テクノポリス構想等の開発に伴うIC産業などの電子機器や精密機械工業等の第2次産業,これに付随する第3次産業人口が増加するものと予想され,国道3号,国道57号,国道445号等の主要幹線を中心とした流域の開発が進むものと考えられる。
浜戸川の流域は中央町,甲佐町,豊野村,城南町,松橋町,富合町,宇土市の1市5町1村にまたがり,流域面積124.5㎢,幹線流路延長82.5㎞で,緑川合流点より4.9㎞までが建設省直轄管理区間となっている。
流域の65%が低平地であるため,土地利用は農地が主であるが,近年の熊本市周辺の発展に伴い,上流域は熊本市のベットタウンとして,また下流部は重化学工業等の工場が立地している。
浜戸川下流域を貫く国道3号および国道57号は九州の南北,東西を結ぶ基幹道路であり,九州の流通,経済の発展に対して重要な役割を担う地域となりつつある。
3 治水事業の沿革
3-1 中世の冶水事業
緑川の治水について,記録に残っているものは,加藤清正およびその後を引き継いだ細川藩による河川改修がある。
緑川は河口から現在の御船川合流点にかけて,沿川の内水・外水の氾濫が著しく,その氾濫による被害を防止するため,これまで幾度となく多大な努力が積み重ねられてきた。加藤清正によって築造された加勢川右岸堤(清正堤)と緑川右岸堤(大名塘)はその代表的な業績であり,これによって緑川本川および加勢川の洪水をこの二堤に挟まれる地域に収めようとしたものである。
この他にも緑川上流域の河道付替および鵜の瀬堰の建設や,御船川の河道付替などがある。
3-2 内務省による第1期改修事業
緑川は大正7年3月22日旧河川法施行河川の認定を受け,内務省直轄による改修事業を大正14年より着手し,昭和17年工事完成とともに県に引き渡された。
改修着手前は,緑川の洪水被害は緑川本川(現浜戸川を含む)にとどまらず,当時の杉合村釈迦堂地区で合流していた加勢川にも本川の洪水が逆流し,洪水被害が発生していた。内務省はこの洪水の主要な原因は,
(1) 緑川下流の杉合村付近の川幅が狭いこと
(2) 走潟村付近(現浜戸川)が迂回水路となっているため,洪水の疎通が悪いこと
にあるとし,以下の治水工事を行った。
(1) 嘉永新川を拡幅し,走潟村付近を迂回していた本流をこちらに付け替え,こちらを本流とすること
(2) 杉合村釈迦堂付近の川幅を拡幅し,本流とすること
(3) 杉合村釈迦堂付近で合流していた加勢川との合流点を約4㎞下流へ移し,中緑村道古閑地先で合流させること
以上のような改修工事により,緑川の洪水の疎通を大幅に短縮することとなったが,他方においては下流部の用水利用形態の大幅な変更を余儀なくさせることとなった。つまり,
(1) 走潟村においてはそれまで嘉永新川に設けられた水越井堰により逆流水を利用していたが,改修工事によって同井堰が撤廃されるとともに逆流水利用のかんがいが不能となった
(2) 杉合村,守富村の下流部,宇土町,緑川村では,緑川の本流が嘉永新川に移るため本川の逆流水利用ができなくなった。
従って,改修工事により中牟田間門,加勢川水門,新加勢川水門を設けるとともに,六間堰,杉島堰,硴江堰等の農業利水施設を付帯工事として新設した。
3-3 第2期改修事業
昭和28年6月出水を契機に,昭和37年4月より建設省直轄による第2期改修事業に着手した。
その後,昭和41年3月に河川法に基づき1級河川の指定を受け,同年7月に工事実施基本計画が策定された。本計画では計画確率規模を1/80とし,基準地点蕃町橋で計画高水流量3,650m3/sを対象とした河川改修を行うこととした。
また併せて緑川上流に多目的ダムを設け,約650m3/sの洪水調節を行うこととし,昭和46年3月に緑川ダムが完成した。
しかしながら昭和63年5月出水を契機として,近年の流域の土地利用の進展,社会・経済の変化を勘案し,平成元年11月に工事実施基本計画を改訂した。改訂後の基本計画では計画確率規模を1/150,基準地点城南で計画高水流量4,200m3/sを対象とした河川改修を行うこととした。
これにより浜戸川の計画高水流量も400m3/sから600m3/sへと引き上げられ,現在,築堤,掘削工事等を実施するとともに「硴江堰」の改築を鋭意実施中である。
4 堰改築の経緯
緑川左支川浜戸川5K/200付近に位置する硴江堰は,前述のごとく内務省による第1次改修事業により,昭和12年8月に潮止めおよび取水位確保のため設置された。
しかしながら,敷高,ゲート幅等堰の構造上著しく流下能力が不足しており,堰の改築が急がれるに至った。
硴江堰上流は県管理の指定区間となっており,昭和35年度より中小河川改修により河川改修が実施されてきた。
浜戸川流域は徐々に土地利用形態が変化しており,浜戸川の治水安全度の向上を図る必要があったこと,また昭和57年7月の梅雨前線豪雨による洪水被害の発生したこと等を勘案して,昭和63年より特定構造物改築事業により堰の改築に着手するに至った。
5 堰の諸元
5-1 位置
河川名:緑川水系浜戸川5K 100付近
施工場所:熊本県下益城郡富合町硴江地先
5-2 工事期間
昭和63年度~平成4年度
5-3 堰の型式および規模
新硴江堰の長さは107m(うちゲート部33.75m×2門)であり,内容は下記の通りである。
1)構造
堰 柱………4基
(制水ゲート2門,調節ゲート1門)
舟通し………1ケ所
(幅4m,ゲート2門)
魚 道………1ケ所
(幅3m,ゲート1門)
排水樋管………1ケ所
(幅11.2m,ゲート3門)
取付函渠………1ケ所
(3連ボックス,幅9.2m)
水路工………130m
(ブロック積 幅8.5m~13.1m,高さ4.6m)
2)高さ
堰の高さ………TP(-)4.84m~TP(+)17.86m
ゲート天端高…TP(+)3,200
H.W.L……TP(+)4,280
計画取水量……TP(+)2,100
最高潮位………TP(+)2,690
5-4 地質概要
当該周辺の地質は,大きく見て中生代末白亜紀系の砂岩,頁岩を基礎とし,その上位を不整合に覆う新生代第四期の洪積層と火山噴出物である阿蘇火砕流,さらに,その上位を覆う段丘堆積物と不安定な沖積層で構成されている。
中生代末白亜紀系の砂岩,頁岩は,御船層群と呼ばれるもので,緑川上流の山地に連続して見られるが,当堰周辺では,その上位を洪積層(阿蘇火砕流堆積物,段丘堆積物等)や沖積層に覆われているため,その露出は直接見ることは出来ない。
阿蘇火砕流堆積物は,更新生末期の阿蘇カルデラ形成に伴って噴出した大規模な火砕流堆積物で低地部を中心に広く台地状を形成して良く見られるが,当堰では地下深所に没しており,未固結な火山砂状を呈して分布している。
段丘堆積物は,保田窪,託麻の段丘面の砂礫層で代表される低位段丘堆積物に相当するものであるが,当堰では沖積面下に没し,段丘堆積物の末端付近になるため,砂層へ移化している。
現在水田として利用されている地表面の下に広がる沖積層(有明粘土層)は上部で砂層が発達するほかは,主としてシルト層と粘土層で代表される非常に不安定な層である。層厚は約16mにも達し,有明海周辺において厚く堆積しているものである。
この粘土とシルトが厚く堆積している下部付近は,粘土,シルト,砂が互層状となり,締まりが良くなる傾向を示している。また,最下部には,有明粘土層の特徴である腐植物を含む有機質な粘土層が分布している。
6 構造上の特徴
6-1 基礎工
超軟弱地盤(N値0)での基礎杭の形態として当堰では,基礎杭の水平力に対して考慮しなければならないため,地表面での地盤改良や,フーチング拡幅による杭本数の増加,鋼管コンクリート合成杭(鋼管天端下8mの中詰コンクリートを施工)等の対策が必要となり検討を行った。
その結果,当堰では,地盤改良について,信頼性に疑問が残ることや,工期が長くなることにより採用せず,杭のみで水平力を負担する,増杭方法や,合成杭を実施した。
又,基礎杭の支持層について,中間土層に礫混り火山灰(N値20~30)が分布しているため,一般的にこの層を支持層として考えられる。
しかし,単杭当りの支持力度が小さく群杭となり,構造物規模からその杭配置に制約を受けると共に,構造物周辺の盛土によるネガティブフリクションの影響などにより強度条件が著しく不利となることが予想される。
このような事から,構造物の支持層は強度条件や水路機能上を考え,最下部の阿蘇四火砕流堆積物層(N値50以上)と決定した。
6-2 魚道の形態
浜戸川に生息する魚類の生態,漁業権の有無,河川環境保全等の面から必要性並びに魚道の位置付けを行った。魚道の型式については,魚道に利用出来る河川流量が少ないこと等から,小流量でも効果が発揮でき,しかも管理の容易な階段式魚道(巾3m)を設置した。
6-3 閘門
旧堰に設置されている閘門(左岸側)により,堰上流の通行船の最大規模,舟数等を再検討し,巾4m,長さ17m(有効長)の閘門を設置した。
6-4 ゲート管理システム
当堰はかんがい期(6月21日~10月10日)のみ水量調節を行うため,調節ゲート+制水ゲート1門,制水ゲート1門により遠隔操作するシステムとなっている。また,非かんがい期にはゲートは全開の状態である。
7 環境への配慮
当堰は国道3号,国道57号の近傍に位置し,堰本体も長大なものとなるため,堰完成のあかつきには地域のランドマーク的機能も担うものと考えられる。堰位置は宇土市,富合町の市町境にあり,周辺には“日本三大いなり”の木原不動尊,環境庁指定“名水百選”に選ばれた轟水源,小西行長ゆかりの宇土城趾等,豊かな歴史・文化を有しており,このような風土に似つかわしい意匠とする必要性があったため,熊本工事事務所内に設置している「環境境検討委員会」の指導のもと,デザイン,色等について検討を行った。
8 今後の課題
8-1 設計
堰設置地点に厚く分布する有明粘土(N値0)の土質は,構造物の基礎や仮締切の安全性に大きな影響を与える。また,地質調査によって得られた土質条件も調査地点の選定によってデーターのバラツキが見られる。経済性,安全性,施工性を重視した設計を行うための必要な要素として下記事項を考慮したい。
1)有明粘土の土質特性について,広範な地域の資料を集積し必要データーの活用を図る。
2)動態観測を積極的に行い設計に反映させる。
3)施工時の実態把握を厳正に行う。
8-2 施工
今回のように軟弱地盤上の堰の背面に大きな盛土がある場合,構造物への影響を考えた工法の選定を行うが,経済性と施工性に優れた工法の採用を積極的に行う。
9 あとがき
完成間近の硴江堰を見ながら,軟弱地盤に悪戦苦闘した先輩達,また,現場に携さわった業者の方々達,降雨のたびに増水した河川や工程を心配された日々が今まさに思い出されるのではないだろうか。
調査開始から7年有余の歳月が経過した今日,一つの堰を作るに要する労力の大きさを痛感する次第である。今後共河川に携さわる技術者として責任の重大さを認識し,この工事に従事された先人達の努力に敬意を払うと共に今後の活躍を願うものである。