暗キョ排水の機能増進に関する研究 II. 暗キョ排水用吸水管の新材料について-香川大学学術情報リポジトリ

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第23巻第2号(1972) 207 暗キョ排水の機能増進に関する研究

Ⅱ 暗キョ排水用吸水管の新材料について

田 地 野 直 哉, 弥 永 孝 一・

1は し が き 暗キョ排水の機能は土中に重力水を集め,これを排水路に導く孔を設けて水理学的に連続な水の通路として排除す・ るものである. この機能の阻審となる諸問題および改善の諸問題を材料施工的に研究するのが暗キョ排水の機能増進に関する研究 の主要目的である. 今回は,まづ暗キョ排水事業における新材料の使用状況の調査結果について述べ,新材料の管接合部の問題と暗キ ョ排水用塩ビ吸水管に開けるperfoIationの形状,寸法,数量の問題について報告する. ⅠⅠ新材料の使用状況 筆者が新材料の塩ビ吸水管を使用したのは昭和35年にクルマエビ養殖池砂床の排水を目的に実施した(1)のと昭和 37年に水戸市河和田町における水田の暗キョ排水で実施し.た(2〉 ものがある.しかし実際の暗キョ排水事業に実施さ れたのは昭和38年以降で新旧材料を実施面積で対比したのがTablelである.なお土地改良率業以外のものおよび 個人的凌ものは含まれていないが大きを差はないものと思う. 新材料については昭和39∼42年の間,農地局が農業土木学会に依頼して実施した水田モデル圃場や各地域での在 来土管暗キョと新材料による暗キョの現地対比試験を経て,昭和43年から実施総面積の約65%が新材料によって施 工されるようになった. すなわち,新材料による施工面積は年々9000haに達し,その殆んどが塩ビ吸水管である. Tablelにおいて,昭和45年の比率が64%弱に低下し.ているのは,最近,新材料による問題が幾つか指摘されて いることと−・致する. 新材料に対する過信と機械施工に対する未熟に原因があるものと考えられ,暗キョ排水の本来の機能と新材料の得 失をよく知って施工しをかったことを忘れてはをらないく8)。 TablelUnderdrainageareainlandimprovementprojectoりapan 全国暗キョ排水実施状況,1971−7い (上段は実施路面槍ba,下段は総画潰のうちの新材料による面療ha,その差は土管による施工面掛である.) 】 年度 都道府凰 事 業 名】1963 7 0 備 9 1

196411965 ≡ 1966【1967】1968】1969

考 鷹憐憫拓廊 ■ 0 00 7 6 1 2 1 〇一一一〇− l 1 000000 95︻bn︶a4 0235只∵4 211560 1 1 1 000000 7︰q︶8075 819116 326225 1 000000 243672 735739 612 26 1 川一 開拓地改良 開墾建設付帯 湿地牧野改良 コ新材料は塩ビ管 タカタ ヾレンホ 1.181.0 1,3560 5 9 1 1 豊年嗜 北海道

農業水産部

2,536い32,536い71,765.6上策焼 土 管 1,574.2 1.866.5

】 2・871..0 5,442.

(2)

208 香川大学ノ農学部学術報告 都道府県 事 業 名 196411965 噂キョ単独 ほ 場 整 備 構 造 改 善 団体常時キョ排ス 県単暗キョ排水 県営ほ場整備 融 資 小 計 暗キョ単独 ほ 場 整 備 構 造 改 善 団体営暗キョ排力 県単暗キョ排水 融 資 44003 一33 孔五 22 誹.OJ一j.8 008 88 662 11 只︶899 7711 90‖3 18い8 ……こ…Il……:…‡コルゲ ̄’ト管 青森児 91。8r 91..8.  ̄l ︼

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ドレンホ・−ス 岩手照 一諸一諸一︻3一 1 一12 ﹁Aコ.. 一L 壬;芸二:去!≡岩手:

小 計

暗キョ単独 ほ 場 整 備 構 造 改 善 団体営暗キョ排水 県単暗キョ排水 県営ほ場整備 融 資 山 振 4 l コ

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7・ 9・ 16 54 1 1 438小0 404巾6 112 5 112い5 125.8 125.8 17、3 17…3 235い2 74.2 14.3 14申3

22‖6 10.5 245。.4 151,6

一〇8一 7∵乳 64 1 1 秋田 県

409.8!943.1

351巾4ご 748…7 170小41109小2 小 計 一一川畑6一.5.〇川一.4一 l lnん 053 6 557 ノ411 3

﹁﹁ヨ牒一

6 5 Ru 554 7 2 4 2 5 ほ 場 整 備 構 造 改 善 団体常暗キョ排≠ 県営暗キョ排水 県営ほ場整備 融 資 一.4.4J l.7.2J.〇一.〇一 42QU︵凸00α∵a O nO22771 1 塩ビ管,盛年 山形県 629二王靂 378プ 小 計

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第23巻第2号(1972) 209 ▲∬ l年度 ̄】■ ̄ ̄ ̄「叫 都道府県 事 業 名 196311964 2222 嗜キョ単独 ほ 場 整備 構 造 改 善 団体常時キョ排水 県単暗キョ排水 融 資 ー1 25. 壬……:喜J壬三豊:3 塩 ビ 管, コンゲ・−ト管 ………‡…l………;…!書芸…… 宮城県 29.、51 121,.2 0.6 199‖O1 414小7 199.0′ 414.7

1,775.81

1,607…4 小 計 ⊥﹂﹂﹂﹂﹂JJl O 3 J 二、・=﹂ 一ト1一.〇一 8. 31 2 ー〓一“一 6・ 2 暗キョ単独 ほ 場 整 備 構 造 改:善 県単暗キョ排水 県営ほ場整備 二 6・ l 一41 一.〇一諸88一.4J 7 γ笑a 22 1 445 11 18..1 5.2 126.4 126.4

29.1 15.0 15い0

¶乃づバー 661 222 福島県

牒 56 51 1︼ 牒﹂ 3 1 79 只ご軋 42 2鵬 . 0 3 84 1 1 &軋 66 ﹂﹂﹂. 小 計 99 A∵生 . 16 、b 2 . り川﹁ 0 1 28り9冨素 焼 28u9【塩 ビ 群居鼎県単暗キョ排水 ︵U O 6 ⊥ 6 .2亮一〓一.1 ∼一泊.3諸一一叫 l12 773 汀.h=︰バ. 00562 5 1131 3 1 1 一一〓一一一一.7 1 団体ほ場整備 構 造 改 善 団体常時キョ排水 県単曙キョ排水 非 補 助 一〓一〓一一 豊年,塩ビ管, 日本ほ場式, バイコン フィルタ、− ﹁dコdコ■ t O 4 栃木県 . 矧﹁1

三」三三」笠

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 ̄ :_ ニ.l

小 」‡l

塩ビ管,豊年, タカタ

ドレ小一−・ンホー・ス

二∴∵∴

58 002 2

]_二1三

17り0!46.6

埼玉県 コルゲート管 東京都35年度以降なし

﹂コ

i ﹂﹂ 干英県i団体常時キョ排水 00 乱a 44 ヨ 6 塩 ビ 管, コルゲート管 1 3お一 ∩∵⊥ 52 2 神奈川県 山梨県 3 3

4芋:蓋…警苧も讐ビ管,

(4)

備 0 7 9 1 9 6 19

2弛8ミ195い3l312

10、0119.6て 53い7■

42︵︾8 411 3561 60771197558220 qム2991▲16an︶︻D O5︵a∧u l1335517315945 1

03002一〇9543973

22559966020のO12

〇 . 5766561901nO362 21441 1 2 8 3 け . ‖ 6011 83 60ヨ……‡…己壬; 233 077 211 県営ほ場丑備 団体営ほ場整備 6・6 551 26い4! 56… 塩 ビ 管 (¢45mm) 242j51語二… 698446004 08120U352 531 912

α3596255

2A山7∵40︵‖0300 999 706 005 2 ぎ豊富キ警孟 新潟県 _∴ 三・:∴: ・ 747070 融資(農漁資金) 融資(近代化資金) …ほ芸冒告:冨‡: 小 計

1 ど’

: 管 ビ 塩 l l γ7︰ 44 q几ul && 33 年引]﹁一 Aご⊥ 3 岬 32一一 構造改善ほ場整備 構造改善 暗キョ排水 団体暗キョ排水 県営ほ場整備

﹁コ瑠コ

︵∂8∩“ 333 ﹁副↓骨∃ 6 L 2 2 ﹁﹁﹁﹁r.﹂﹂ 二 叫 リンパイブ ヒ.ユ・−ム, ポリ管 110.0 58、0 12.2 00691 3133 …i認3i 8と 長野県 小 こミl 500015 7011 3322 ビ 塩 一.2諸.5 ︵b65 333 ドレンホー・ス, コルグ・−ト管 小 釘 管 ビ 塩 4480088 2ウTn︶044 2222 33

..

﹂﹂牒牒

2245 52 33 000011 663344 1 1 2200︵1.〇OU 121111 1 55 JJ〓.3 血3 22 ︵08 非 補 助 噂キョ単独 ほ 場 整 備 福井県 小 計

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第23巻第2号(1972) 211

19701備 考

iう 只ご説 l 1 66 ∩ごa l l. 6 三重県構造改善 「→ 2・Jl…冨:芋 58い11 34 39・2125 7 76 19. 19 陶管,塩ビ管 塩 ビ 管 †コl﹁5・。1T

15.4 6.0

京都府 鳥 奈 12‖8: 17.8 7.0 県単暗キョ排水 素 焼 土 管

「㌻叫]

【  ̄! 28.5 28。.5 和歌山県構 造 改 善 コ塩 ビ 管 大阪府 該当地区覆し 毎改善ほ場腰備j 団体営ほ場整備 ココ ∼喜当 塩 ビ 管 団体営暗キョ排 非 補 助 兵庫県 小 ぎ† 15 73 牒ル.〇凋.﹁ 451⊥81 6483 異常ほ場整備 団体ほ場整備 塩ビ管,ポリ管 .■ ﹂﹁ 鳥取呵団体営暗キョ排水 4 33ウ〟2 6644800 551166 224444 .

﹂﹂瑠

3366 ︰い・いい㌧−⋮㍉−小い 団体ほ場整備 団体常時キョ排水

県営ほ場整備

コー1F −即二55・7− 岡 LLl児

89り7 89.7

27 α3. 16 1 88 へJ l 1 1 1 小 計 広島県 牒ぜ■牒.﹁4drr﹁。ぺ﹁ 塩ビ管,豊年 3 22

県 備

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一コ﹂コ旬↓

8 1 ■ イ﹁﹁コ﹂牒T 一一一 3 22 牒十竹山 l ︻/、︻/ 4 22一一一22 コ 島根 小 計

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備 考 都道府鼎 事 業 名 196911970 土管,塩ビ管 塩 ビ 管

塩 ビ 管,

ネトロンパイプ l1 55 1 1 1 1 構造改善ほ場整備 現単暗キョ排水 団体常時キョ排水 45 2 福岡照 小 計 佐賀児 該当地区なし

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農政局および都道府県土地改良関係の協力でアンケート調査し筆者が集斜した. ⅠⅠⅠ暗キョ排水用吸水管(塩ビ吸水管,PVCpipe)の接合の長さおよび密着ソケット 前節でも述べたように略キョ排水新材料による施エにおいて問題か指摘されてムる.をおこの問題として考えられ る一つは施エの不備であって,噂キョ排水の機械施工においてPVCpibeを埋設する場合にトレンチヤ、−・の施工方向 にpipeが抜けることがある・′Fig・1のように管の接合部が扱けて:逮碍不完全とをり,ここから土砂が管内に流人し, その排水機能をなくしてしまうこ この欠陥を除くために施工中常時,施工方向と逆方向に替を押し込むネうに支えておかをければをらをれ しかし 金施工区間で−・カ所でも欠陥を生じ,管の接合部が離脱するとそこから上流は嗜キョの機能が死んでしまう. したがって管の接合部を固着する必要があるゆ しかし接着剤を使用すると固着するまでに時間を要し手間も掛って 不適当なので,密着ソケットとしてニFig2に示すような砂継ぎまたは・フック継ぎを筆者は提案する. PVCpipeの接合は施工時に思わぬ引張力によって引抜けをい程度の耐引張力として20kg以上が望ましい.現在q) 空継ぎによれば耐引張力は3kg程度である.をお20kgというのは直立自然体にあって,つま先だけで耐える人の引 張力から求められる. また施工時の外力によって接合部で折損することがないだけの接合部延長すをわちソケット長が必要である. Fig2に示すようを密着ソケットについてFig−3,4およびFig・5,6の実験装置で引抜試験と挫屈試験をおこない Table2,Fig・7,8,9の結果を得た. Tablc2から加工手間のことも考慮してソケyト長1.5×Dで金銅砂(AA40)を巾1.5∼2cm,ソケット内面に接着 加工した砂継ぎが望ましい. なおFig7∼9からそれぞれ空継ぎの挫屈強度の10%増を示し,挫屈に対して密着ソケットの効果があることが判る. したがって,Fig・9から継目なしの結果にほぼ−・致する1.5×Dのソケット長で挫屈強度が満足される.

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Table2,Resultsoftensioningtestatdi鮎rentjointsofPVCpipe(¢40mm)・¢40mm PVCpipeの接合部引抜試験による限界荷重(1…5Dの場合) 砂 継 ぎ

! 1フ ッ ク 継 ぎ

無加工空継ぎ AA40.2×6cm 43 オス側ノコ日 接合部の各長さに砂継ぎの場合の限界荷重 AA40:金鋼砂番号

Fig.1.Theviewoffailin joint ofunderdrainage PVC pipe(one

yearaftercompletionbymechanizedworkatreclaimedlakein

DAINAKANOKOSHIGAPごef)

5ノーフジr

空 継 ぎ 接着剤や金銅砂,フッ フック継ぎ 砂 継 ぎ ソケソトにフックA, AにAA40程度の金銅 クなどを使わか)。 −・方の接合管にノコ目B 砂を(巾1..5∼2cm)ソ を力「l工。 ケットに接着剤で固着 加工。 Fig2‖ TypesofdrainpIPeJOlntl・Fromtheleftside,dryjolnt,hookjointandsandjoint

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215 第23巻第2号(1972)

Figl4P TestingmateIials

Figl−3‖ Makeinstrumentsfbrhookjoint Fig.5..TensionlngteStequlPment・ ≠3mmの鉄線を≠6m ビニ・一・ル管に過したもの Fig.6.BendingtestequlPment・

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5・D し15・D 5・D 10 20 30

荷 蚤 (kg)

Fig‖7。Rclationbetwecndeflectionandlo左dbybendingtestof JOlntlessplpeanddryjolntplpC声 40 0 10 20 30 40 荷 患 (kg) Fig‖8.Rclationbetwccndeflectionandloadbybendingtestof jOlntlesspIPeandhookjointpIPeS.

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第23巻第2号(1972)

Figl91Relationbetweendenectionandloadbybendingtestof

10intlessplpeandsandjointplpeS ⅠⅤ 暗皐ヨ排水用吸水管(塩ビ吸水管,PVCpipe)に開けるPerforationの形状,寸法,数盈 暗キ。排水用吸水管のpeIfbrationの形状にはスリット(Slit)と丸孔がある. スリットの長所は丸孔に比較して吸水率(4)(暗キョ材料の違いによる実測排水鼠または計節排水盈と多孔質管相当 の理論排水盈との比)が大きいことである. すなわちPVCpipe¢60mm管においてスリット(30×1mm,26。2個/m,全面積7085cm2/m)の場合の吸水率 が45.8%に対して丸孔の場合は(¢2mm,250佃/m,全面瘡7.85cm2/m),(¢4mm,62.5個/m,全面槍7い85 cm2/m),(少10mm,10個/m,全面積7.85cm2/m)についてそれぞれの吸水率が43・・1%,35・5%,28l・7%であった なおスリットの排水崖計殊には冨士岡・丸山の式(5),丸孔の排水歳計静にはKirkhamの式(6)により単一噸キョと して計算した. スリットの場合の吸水率45い8%は筆者の実験値(文献(4)の図4で,保護材料巻重ね数ゼロすなわち保護材料なし の時の値)に一・致する PVCpipe(¢60mm)の清水による排水実験を文献(4)の図2の装置によって行ない,pe7forationの総面積が7・85 cm急におけるperforationl個当たりの面撥と排水史の関係を示したのがFigl10である. Fig10からそれぞれの丸孔(¢2,4,10mm)排水量のスリッl、排水意に対する比率を求めると,そ■.れぞれ92,78, 60%を得る.また前記計罫値から同様にして比率を求めると,それぞれ侃0,77−4,62・6%を得て計準備と虜験催 とがほ 以上のスリ′ツトと丸孔の堵戦からper血ationの松前鋸洞−・であるときスリッ1、の排水鼠が大きく,有利である ことが判るL. スリットの欠点は丸孔に比較して衝撃破壊強度が小さい,これは衝撃力によ 中が東男るためである.Lもし両者同一・の衝撃破壊強度をどるようにすれげ丸孔の数を如ットの数の5て}io倍に増加 することができて丸孔のperfor緑?P総面積が増大することにより排水卵吹きくをる・く5) しかし丸孔の牢点は小孔を多数開けるた桝こ加工手間を必要とする∴また直径8mm以上の大孔を点々と開けると Fig.10に見えるように単一・孔当たりの排水蕊は低下し一更に化学セン維マットの保護材料を厚く巻くをど十分考慮し ないと保護材知の破損や管内に土砂流人の危険がある. なお挫屈 わらず換屈旗度は殉んど変らない・ 以上を総合して排水維力の大きいスリソトの長所を生かし,スリットの両端に半径がリスット巾程度のピンれ−ル 加工して応力集中を除くのがperfoIationの形状として最上である.しかし丸孔と同様に加工手間を考えると現在の

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52.3個 39.3個 スリ ソト巾1mm 100 9.8個 ● l吸 80 水 60 /10 (%) 20 札x.4mm62.5個 丸札直後 10mmlO佃 _ ≠60mmPVCpipe 80 100 0 20 40 60 Perforationl個当りの面積(mm2)

Fig10‖ Relationbetweenperfbrationarea(slittypeand circular type)

anddrainagerate(obtainedbycalculatewithdrainagedischarge

attheeachperforationtotalareaisconstant7・815cm2/m) スリット(30×1mm,25個/m以上)で良いと筆者は判断する. Ⅴ 施工後の暗キョ管の観察 嗜キョ排水施工後3年経過の香川県大川郡寒川町天王地区における塩ビ管暗キョおよび素焼土管暗キョをFigl11 のファイバ・−スコープで観察した結果はFig、12,13の如く目詰まりなどなく意外に綺麗であることが判った.

Fig.11。TheviewofsearchingforlayingundeIdrain Fig121、Watching fbr plastics銭ber mat o

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219 第23巻第2号(1972) Figl13lWatchingfbrsurfaceoflayingunderdraintilebyuslng丘berscope ⅤⅠま と め 暗キョ排水用吸水管の新材料による施工は昭和42年から軌道に乗った感がある.しかし嗜キョ排水機能を考え.る と必ずしも完全をものではない. 新材料のPVCpipeの欠陥の−つは接合部にあるので,その改善のために筆者は密着ソケットとして砂継ぎを提案 した. perforationについては他の問題に比較して重要なものとは言え.をい.管の破壊強度や排水量の低下,加工上の手間 などを考え.て現状のスリッ】、(30×1mm,25佃/m以上)で十分である. 今後特に施工上の問題として管内堆積土砂の除去やperfbIationおよび化学セン維をど保護材の目詰まりの除去が あり,jet且ushingなどの検討が望まれる. この研究に要した費用の−・部は文部省科学研究費(−・般研究C・農業土木,代表,−・般研究“A・農業土木,分担) によって支払うことができた.ここに記して謝意を表わす. 参 考 文 献 (1)田地野・佐藤:虚業土木試験場報告(2),567∼ 576(1964). (2)田 地 野:農業土木試験場年報(36,37年 度),16∼17(1964) (3) 〝 :農業土木学会材料施工研究部会 報10,1∼17(1971) (4)田地野・橋村・守屈:農業土木学会誌34(4), 3∼8(1966). (5)富士岡・丸山:農業土木学会論文集3466∼73 (1970)..

(6)DonKtRKHM and G.0.ScI王WAB:AgriJultural E花g査乃‘βr査花gVol‖32No‖4,211∼ 214(1951).

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Studie主ofEnlagedPropertyofUnderdrainage

IINewmaterialsofunderdrainagepIPe

NaoYalT叩NO,andKoichiIYANAGA

Summary

InJapan,themostcommonnewmaterialofunderdrainagepipeisthePVCpipe(Poly−Vinyl−

chloride).Theconditionsofcarriedoutateaareasfo1lows;

Theauthors havesuggeSted asfo1lows、;

Thejointsofnewuhderdr・ainmaterialsarehecessarytowithstandtensiontwentykologrammeSOn

up.Therfbre,theauthorsdevelopedasandjointofwhichemery(No…AA40)pastedinnerthe

SOCketofさipe

Incaseofsandjoint,thenecessarylengthofsocketisover・15timespipediameter・

Theslittype,forperfbrationsofunderdrainplpe,isbetterthancirculartype・

(1971年11月30日 受理)

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参照

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