アーチ式コンクリートダム (アーチしきコンクリートダム、Concrete Arch Dam、CAD )は、主にコンクリート を主要材料として使用し、
曲線(アーチ )形をした弓上の壁で水圧 などの外力を受け、その外力を両岸および底部[ 1] の岩盤で支える型式のダム 。上空から眺めると河川を横断する堤体が弧を描くように見える。略してアーチダム ともいう。
アーチ式コンクリートダムの断面模式図
特徴
脆弱な岩盤に建設したため決壊したマルパッセダム の残骸(フランス )
アーチダムには様々な亜型があるが、最も多いのは下流側に湾曲したドーム型アーチ式コンクリートダム である。形状が複雑で設計が難しいが、最も少ないコンクリートの量で建設でき、これが現在まで続く主流のアーチ式コンクリートダムの基本形となっている。このほかにも放物線 アーチダム や湾曲していない円筒型アーチダム などがある。派生した型式としてカナダ のダニエルジョンソンダムや日本の豊稔池ダム などで採用された複数のアーチが連なるマルチプルアーチダム や、ロシア のサヤノシュシェンスカヤダム 、アメリカ のフーバーダム などで採用された重力式コンクリートダムの特徴を併せ持った重力式アーチダム がある。
アーチダムはコンクリートの使用量が少なく済み、重力式コンクリートダム に比べて工費圧縮が可能で経済性に優れる。その反面、重力ダムのようにダム自体の重量を利用して貯水池の水圧 によるダムを転倒させる力に対抗することが難しい。このためダムに掛かる水圧をアーチで湾曲させることで両側山腹の岩盤に圧力を分散させて水圧に耐える構造となっている。従ってアーチダムを建設するには莫大な水圧に耐えられるだけの強固な両側基礎岩盤の存在 が絶対条件であり、建設可能な地点は限定される。フランス のマルパッセダム 決壊事故では、基礎岩盤の強度が不十分であったことで試験的に貯水する試験湛水の最中にダムが水圧に耐えられず、岩盤もろともダム堤体が崩壊し大惨事を招いた。マルパッセダム事故はアーチダム施工に大きな影響を与え、日本でも黒部ダム においてダムを補強するため両側にウイング を設けて水圧に耐えられるようにした。
洪水吐き(こうずいばき)については、ほとんどのアーチダムに常用洪水吐き(非洪水時・小規模の洪水時の放流設備)が備えられており、ダム堤体中央部に単独または複数のゲート を設置し放流を行う。スキージャンプ 式の洪水吐きをダム両側に備えるものや、ロックフィルダムのように山腹に洪水吐きを設けダム自体は洪水吐きを設けない非越流型もある。非常用洪水吐きについては自然越流・ゲート放流を含め中央越流型洪水吐きが多く採用されている。また、多くのアーチ式コンクリートダム堤体下流側の表面には巡視路が設けられている。これはキャットウォーク と呼ばれる。ちなみにロックフィルダムにおける巡視路は「犬走り 」と呼ばれる。
世界のアーチダム
古くからヨーロッパ などで建設され、中世、スペイン に建設されたアリカンテダム は300年間堤高世界一の記録が破られなかったという話が残されている。
既設で最も高いアーチ式ダムは雅礱江 に建設された中国 の錦屏第一ダム であるが、現在イランにて建設中のバフティヤーリーダム が完成するとそれを抜いて世界一となる。また世界で最も総貯水容量が大きいカリバダム (ジンバブエ ・ザンビア )はアーチダムであり、その総貯水容量は約1,806億 t を有し琵琶湖 の約68倍の容量を誇る。
日本のアーチダム
日本一の高さを誇る黒部ダム (黒部川 )
日本に建設されている全てのアーチダムについては、日本のアーチダム一覧 を参照のこと 。
日本 では島根県 の三成ダム (斐伊川 )が河川法 上の規定によるダムとしては最初のアーチ式コンクリートダムであるが、大正時代に旧・武蔵水力電気(東京電力 の前身の一つ)が埼玉県 に建設した浦山堰堤(堤高 14.0 m。現在は浦山ダム に水没。)が日本初のアーチ状堰堤建設例とも言われている。小堰堤まで含めれば青森県 にある旧海軍大湊要港部水源地堰堤 が、現存する最古のアーチダムということになる。大規模なアーチダムについては土木技術が未発達であったことで、多発する地震 や集中豪雨 ・台風 時の洪水 処理に対する安全性の不安があって戦前は施工されなかった。
日本で最初の高さ 100 m を超える大規模アーチダムは宮崎県 の上椎葉ダム (耳川 )である。現在のアーチ式コンクリートダムで見られるオーバーハングした三次元 的形状が取り入れられた最初のアーチ式コンクリートダムは和歌山県 の殿山ダム (日置川 )が最初である。その後アーチダムの研究が活発化するに連れ盛んに建設されるようになり、1963年 (昭和38年)に完成した黒部ダム は日本最大のダムとして、日本のダムの歴史 に燦然と輝いている。ダムの形状としては美しい外観を有していることから、黒部ダムや温井ダム (滝山川)、豊平峡ダム (豊平川 )などのように観光地化しているダムも多い。
強固な岩盤を有する峡谷 に建設されることから、犀川 や鬼怒川 の様に同一河川に集中して建設されている例もある。近年は建設に適する地点が極めて少なくなり、2001年 (平成13年)に完成した新潟県 の奥三面ダム (三面川 )の後は完成例がない。熊本県 の川辺川ダム (川辺川 )が計画されているアーチダムとしては唯一となるが中止の公算が大きいことから、今後この型式で建設される可能性は極めて少ない。
主なダム
所在地
水系名
一次 支川名 (本川)
二次 支川名
三次 支川名
ダム名
堤高 (m)
総貯水 容量 (千m3 )
管理主体
備考
富山県
黒部川
黒部川
-
-
黒部ダム
186.0
199,285
関西電力
堤高日本一
広島県
太田川
滝山川
-
-
温井ダム
156.0
82,000
国土交通省
長野県
信濃川
犀川
-
-
奈川渡ダム
155.0
123,000
東京電力
栃木県
利根川
鬼怒川
-
-
川治ダム
140.0
83,000
国土交通省
岐阜県
木曽川
飛騨川
-
-
高根第一ダム
133.0
43,568
中部電力
群馬県
利根川
利根川
-
-
矢木沢ダム
131.0
204,300
水資源機構
宮崎県
一ツ瀬川
一ツ瀬川
-
-
一ツ瀬ダム
130.0
261,315
九州電力
福井県
九頭竜川
真名川
-
-
真名川ダム
127.5
115,000
国土交通省
栃木県
利根川
鬼怒川
-
-
川俣ダム
117.0
87,600
国土交通省
愛知県
天竜川
大千瀬川
大入川
-
新豊根ダム
116.5
53,500
国土交通省電源開発
脚注
^ アーチダム『新版 2級土木施工管理技士 受験用図解テキスト5 用語集』p24 土木施工管理技士テキスト編集委員会編 1987年
関連項目