土木工学

水制(河川工学)の構造と役割

水制(河川工学)の構造と役割
河川や海岸における水制(河川工学)の構造、工法による分類、流れへの影響、歴史的背景について詳しく解説する百科事典記事です。

📌 主なポイント

  • 水制は、土砂や水の流れを遮断・制限し、治水や土砂堆積に対応するための河川制御工法物である。
  • 多くの場合、河岸と垂直に近いかたちで河岸法尻から澪筋に向かって構築される。
  • 工法によって浸透性と不透水性に大別され、木、コンクリート、石、蛇籠などが用いられる。

水制(すいせい、英語:river groynes)とは、土砂や水の流れを遮断してその運動を制限し、治水や土砂堆積に対応するために用いられる河川の制御工法物である。通常は木、コンクリート、または石などで構築される。

木製水制、マンデスリー、イギリス
木製水制、マンデスリー、イギリス

洪水時に河川流にうねりを起こさせることで侵食のプロセスを遅らせ、洪水や土砂の異常堆積を防ぐ役割を持つ。これにより航行(ナビゲーション)の助成も行われる。水制は一般的に防潮堤や護岸と連携してその効用が発揮される。

河川における水制の構造

河岸水制(拍車堤防、突翼堤防、または突翼堰堤)は、多くの場合、河岸と垂直に近いかたちで、河岸法尻から澪筋(みおすじ)で終わるように構築されている。これらは土砂堆積を防いで水流経路を維持し、蛇行から形成される横方向の侵食に対する航法および制御を改善する働きを持つ。水制は河川の形態に大きな影響を与え、河川の自律的な地形変化を引き起こす。

デラウェア川 Lumbervilleダムの航空写真。水流が翼のダムや鼠径部の上に注がれている。間にナビゲーションチャンネルがある。
デラウェア川 Lumbervilleダムの航空写真。水流が翼のダムや鼠径部の上に注がれている。間にナビゲーションチャンネルがある。

日本においては、1945年(昭和20年)以降、黒部川や常願寺川などの急流河川において、堤防への衝撃を守るため流速の軽減や流向の是正を目的に、ピストル型水制、シリンダー型水制、角型ポスト水制、丸型ポスト水制などが設けられてきた。

分類

水制は、その構成、水没の有無、流れに対する効果、あるいは形状によって多岐にわたる分類がなされる。

工法による分類

  • 浸透性の水制(Permeable groynes):大きな岩、竹、または材木などを利用し、水が減速された速度で流れることを可能にするもの。
  • 不透水性の水制(Impermeable groynes / Solid groynes):岩、砂利、蛇籠などを用いて作られ、流れを完全に遮断および偏向させるもの。
Schobüll、ドイツ・フーズムの景観
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水没しているかどうかによる分類

水制は通常の状態において水没している場合がある。不浸透性の水制では、水流が構造物の上面を越えて流れるとシャンク(胴部)に沿って激しい侵食が起こる可能性があるため、通常は水没しないように設計されることが多い。一方、浸透性の水制は必要とされる流れの乱れの程度に応じて水没状態が調整される。

流れへの影響による分類

  • 引き寄せる水制(Attracting groynes):下流に向かって流れをそれ自身の方へ引き寄せ、反対側の土手の方へ流れを反発させないように働き、斜面の近くで深い流れを維持する。
  • そらす水制(Deflecting groynes):流れを変えるが、流れを強くはじかずに方向を変更させる。短く限られた地域の保護に活用される。
  • 反発する水制(Repelling groynes):上流を向き、流れを強制的に押し戻す。ひとつの水制のなかに引き寄せる部分とそらす部分が混在することもある。
インド・チェンナイ近郊の道路沿いの景観
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さらに、水制はさまざまな平面図形状でも構築され、直線型、T字型、L字型、ホッケースティック型、倒立ホッケースティック型、桟頭付きストレート型、突翼型、尾部型などが存在する。

ヴィスワ川、ワルシャワ・ポーランドの景観
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よくある質問

水制とは何ですか?
河川や海岸において土砂や水の流れを制御し、治水や土砂堆積の防止、航行の助成を行うための工法物です。
水制はどのような材料で作られますか?
通常は木材、コンクリート、石、砂利、蛇籠などが用いられます。
日本国内ではどのような河川に設置されてきましたか?
1945年以降、黒部川や常願寺川などの急流河川において、堤防保護や流速軽減を目的に設置されてきました。

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参考文献

  • 新川広域圏事務組合 “水制工(すいせいこう)”. 新川広域圏HOMEPAGE (2019年10月10日閲覧)
  • Przedwojski, B., Błażejewski, R. and Pilarczyk, K. W. (1995) River Training Techniques: Fundamentals, Design and Application, Rotterdam Balkema.
  • Yossef, M. F. M. (2005) Morphodynamics of rivers with groynes.