水力施設の防災・維持管理技術

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(1)プロジェクト課題. 水力施設の防災・維持管理技術背景・目的水力発電施設については建設後 5 0 〜 6 0 年以上経過したものが増えてきているが、これらを適切に維持・更新・運用していくことは、温暖化対策や電力安定供給の観点から重要である。また近年、設備の経年化や河川・周辺の森林を取り巻く環境の変化が著しく、特に災害の増加・巨大化が水力発電施設の運用にも影響を与えている。本課題では、既設のダム構造物について、大規模地震に対する安全性照査の観点から終局状態・限界状態を見据えた評価・解析法を構築する。また、ダム上流域での土砂発生要因や貯水池での土砂の挙動を監視する技術を開発するとともに、土砂堆積・濁水を簡易に予測するための解析モデルを開発する。. 主な成果 1．経年化したダム構造物の耐震性能評価重力式コンクリートダムを対象に堤体着岩部近傍の破壊に着目した耐荷力実験（図1）を行った。この実験では、堤体と基礎岩盤との接触状態をパラメータとした模型に、堤体の自重、貯水池の水圧および地震力を静的に作用させて、接触面近傍での応力・ひずみ状態や破壊性状等に関する知見を得た。また、洪水吐ゲートについて主要部材の座屈損傷に着目した耐荷力実験（図 2）を行った。この実験では、ダムゲート脚柱部を対象に脚柱間連結部材の形状をパラメータとした模型を製作し、貯水池の水圧と地震力に相当する荷重を静的に作用させて座屈モードとその発生位置、最大耐荷力等を把握した。これらの知見は今後、主要部材の座屈損傷を考慮した地震時挙動を簡易な解析により評価するための基礎データとする。 2．土砂の監視技術と予測モデルの開発衛星画像や空中写真判読と現地調査データにより、荒廃林地や伐採放棄地などの森林情報を作成するともに、地形・地質情報を組み込んだ「流域環境データベース」を構築した。今後、このデータベースを林道や斜面崩壊地からの土砂流出量の分析に役立てる。斜面崩壊については、降水量や土壌中の飽和度を用いた安定性評価法の構築に向けて、土壌水分量の変化を把握するための水移動監視装置を検討地点に設置し、斜面中の水移動の可視化（図 3）ならびに解析を行った。また、貯水池の土砂堆積・濁水挙動を明らかにするため、全地球測位システム（GPS）と超音波ドップラー流速分布計（ADCP）を用いた移動式の観測システム（図 4）を導入し、貯水池の横断面流速分布を計測した。同時に「2 次元河川・貯水池流動・地形変化解析システム」を開発した。今後、これらを実河川に適用し、濁度と河床高の把握に活用する。その他の報告書［N1 0］［N0 9 0 1 8］ 38.

(2) 電力安定供給技術電力安定供給技術電力安定供給技術電力安定供給技術載荷載荷載荷自重自重自重. 脚柱間脚柱間脚柱間連結部材連結部材連結部材. 載荷載荷載荷ダムダムダム堤体堤体堤体. 2.2m 2.2m 2.2m. 接触面接触面接触面. 1.5m 1.5m 1.5m. 脚柱脚柱脚柱. 基礎岩盤基礎岩盤基礎岩盤脚柱を縦置きにして脚柱を縦置きにして脚柱を縦置きにして PC PC鋼棒で反力床に固定鋼棒で反力床に固定貯水池側を反力床に固定 PC 鋼棒で反力床に固定貯水池側を反力床に固定貯水池側を反力床に固定図 1 重力式ダムの耐荷力実験図 2 ダムゲートの耐荷力実験図 2 ダムゲートの耐荷力実験図図2 2ダムゲートの耐荷力実験ダムゲートの耐荷力実験図 1 重力式ダムの耐荷力実験図図1 1重力式ダムの耐荷力実験重力式ダムの耐荷力実験貯水池の水圧と地震荷重により、重力式ダム堤貯水池の水圧と地震荷重により、ダムゲートの貯水池の水圧と地震荷重により、ダムゲートの貯水池の水圧と地震荷重により、ダムゲートの貯水池の水圧と地震荷重により、重力式ダム貯水池の水圧と地震荷重により、重力式ダム貯水池の水圧と地震荷重により、重力式ダム貯水池の水圧と地震荷重により、ダムゲートの体に生じる下流側変形を想定して載荷する。脚柱に生じる軸圧縮座屈を想定して載荷する。脚柱に生じる軸圧縮座屈を想定して載荷す脚柱に生じる軸圧縮座屈を想定して載荷す堤体に生じる下流側変形を想定して載荷す堤体に生じる下流側変形を想定して載荷す堤体に生じる下流側変形を想定して載荷す脚柱に生じる軸圧縮座屈を想定して載荷する。る。る。る。る。る。. 㻓㻔㻓㻕㻓㻖㻓㻗㻓㻘㻓㻙㻓㻚㻓㻛㻓 ←水分が増加 ←水分が増加変化率水分が減少 ←水分が増加変化率水分が減少䊰Ềฦ䛒ቌຊ㻃㻃㻃変化率 ን໩⋙㻃㻃㻃水分が減少 Ềฦ䛒΅ᑛ. 㻐㻔㻓㻓㻐㻜㻓㻐㻛㻓㻐㻚㻓㻐㻙㻓㻐㻘㻓㻐㻗㻓㻐㻖㻓㻐㻕㻓㻐㻔㻓. 㻖㻘. 孔内計測位置孔内計測位置孔内計測位置 Ꮗහ゛ῼన⨠ ↓ 䊳 ↓↓. 㻖㻓. 滑落崖滑落崖滑落崖 ⁝ⴘᓭ. 㻕㻘. このケーブルに沿って指定このケーブルに沿って指定このケーブルに沿って指定断面の計測を実施する。断面の計測を実施する。断面の計測を実施する。. 地表からの地表からの地表からの ᆀ⾪䛑䜏䛴降雨の浸透降雨の浸透降雨の浸透㜾㞭䛴ᾈ㏩による変化による変化による変化䛱䜎䜑ን໩. 㻕㻓㻔㻘㻔㻓(m) (m) 㻋㼐㻌㻃 (m) 㻘㻓. 計測機器を搭載した計測機器を搭載した計測機器を搭載したラジコンボートラジコンボートラジコンボート. 㻐㻘㻐㻔㻓. ← ←←地すべり面地すべり面䊰㻃地すべり面 ᆀ䛟䛿䜐㟻㻃（GL.-15m付近）（GL.-15m付近）（GL.-15m付近）䟺㻪㻯㻑㻐㻔㻘㼐௛㎾䟻㻃. 㻐㻔㻘㻐㻕㻓㻓. 㻘. 㻔㻓. 㻔㻘. 㻕㻓. 㻕㻘. 㻖㻓. 㻖㻘. 㻗㻓. 㻗㻘. 㻘㻓. 㻘㻘. 計測点番号計測点番号計測点番号゛ῼⅤ␊ྒ㻃図 3 斜面水移動監視装置による水移動の可視化例図 4 移動式流速分布観測システム図 4 移動式流速分布観測システム図図4 4移動式流速分布観測システム移動式流速分布観測システム図 3 斜面水移動監視装置による水移動の可視化例図図3 3斜面水移動監視装置による水移動の可視化例斜面水移動監視装置による水移動の可視化例電気探査法と土壌水分計を用いて、降雨による表層から GPS と ADCP 装置をラジコンボートに搭 GPS とGPS GPS ADCP ととADCP 装置をラジコンボートに搭載し、 ADCP装置をラジコンボートに搭載し、装置をラジコンボートに搭載し、電気探査法と土壌水分計を用いて、降雨による表層か電気探査法と土壌水分計を用いて、降雨による表層か電気探査法と土壌水分計を用いて、降雨による表層かの浸透や上流斜面から流入する土壌水分の状況を分析す載し、貯水池内の流速分布、濁度および貯水池内の流速分布、濁度および堆砂位を観貯水池内の流速分布、濁度および堆砂位を観貯水池内の流速分布、濁度および堆砂位を観らの浸透や上流斜面から流入する土壌水分の状況をらの浸透や上流斜面から流入する土壌水分の状況をらの浸透や上流斜面から流入する土壌水分の状況をる。堆砂位を観測する。測する。測する。測する。分析する。分析する。分析する。. 2. 22. 39.

(3)