技術レポート 沖縄のダム技術 〜空気エネルギーシステムをはじめとして〜 みや ぎ かず まさ 宮 城 一 正＊ 1．はじめに 領下に置かれたことから経済面での立ち遅れが著し く、沖縄振興のためには社会資本整備が急務とされ 時間断水日数 給水制限日数（日） 沖縄県は本土復帰までの戦後27年間、米国の占 隔日断水日数 金武ダム た。とりわけ、水使用量の増大に水供給が追いつけ ず、構造的に水不足が慢性化していたことから、県 図－１ ダムの完成と給水制限日数 民生活の安定と経済発展のためには安定した水資源 を確保することが最重要課題であった。 そのため、沖縄総合事務局では沖縄本島に安定的 大保ダム な水資源を確保することを最大の目的として、本島 辺野喜ダム 普久川ダム 北部において国直轄事業として多目的ダム建設を推 進することになった。 安波ダム 新川ダム 福地ダム 金武ダム 羽地ダム しかしながら、人口の増加や生活環境の向上によ 漢那ダム り供給が需要に追いつかず、慢性的な水不足に悩ま され、復帰後も毎年のように給水制限を余儀なくさ 倉敷ダム れた（図－１） 。 その後、10の多目的ダム（図－２）を完成させ、 ※倉敷ダムは瑞慶山ダムとして国が 建設後、 沖縄県が管理している。 安定した水資源を確保してきた結果、復帰当初に比 図－２ 建設された多目的ダム べ水事情は大幅に改善され、沖縄本島では平成６年 度以降は給水制限を行っていない。 2．新技術の先進的取組み 体材料の調達が困難であること等を反映して、沖縄 の水資源コストは高くなる傾向がある。ダムの建設・ 管理に当たっては、これらの不利な条件をダム設計 沖縄本島の自然条件・社会条件は、必ずしも水資 施工の合理化や新技術の導入あるいは開発によって 源開発やダム建設に恵まれたものとはいえない。沖 克服し、より経済性のある合理的なダム建設が求め 縄本島北部のダム建設地点と水需要地域である中南 られてきた。 部と距離が離れていること、年間の降雨は全国に比 ⑴ 具体的な取組み事例 べ多いが、雨の降り方が梅雨期や台風期に集中する 沖縄総合事務局では、このような状況を克服し、 こと、ダム建設地点の地形、地質的条件により貯水 沖縄の自然風土に即応したダム技術を確立するため、 池の貯留効率が悪いこと、沖縄は離島のためダム建 新技術の開発や新手法の採用を積極的に取り入れて 設用機械や工事材料の調達が不便であること、地質 きた。 的条件に恵まれずコンクリート骨材やフィルダム堤 具体的には、以下のことが挙げられる。 ＊内閣府 沖縄総合事務局 開発建設部 流域調整課長 098-866-0031 月刊建設16−10 55 ①高温多湿な気候を考慮したダムコンクリート 配合設計・施工システムの開発 ②コンクリート骨材やフィルダム堤体材料の調 表－１ 羽地ダムの諸元 型 式 ロックフィルダム 堤 高 66.5ｍ 堤頂長 198ｍ 堤体積 1,050,000㎥ ト骨材製造システムの開発及びフィルター材 流域面積 10.9㎢ 料等フィルダム堤体材料生産システムの開発 湛水面積 1.15㎢ 総貯水容量 19,800,000㎥ 有効貯水容量 19,200,000㎥ 達が困難な地質的条件を克服したコンクリー ③ジブクライミングクレーンの導入によるダム コンクリート運搬打設の合理化 ④ダム管理を省力化し、確実な放流設備操作と 運転を図るため非常用洪水吐きの全面越流方 取水設備 式によるゲートレス化 ⑤福地ダムのサイホン式上流洪水吐き、下流洪 曝気装置 水吐きのドラムゲートの採用 ⑥辺野喜ダムでの複合ダムの接合部として、抱 き込み方式の採用 ⑦貯水池からの放流エネルギーで製造した圧縮 空気を貯水池の曝気や管理施設の空調に利用 コンプレッサー するなどの空気エネルギーの活用、空気ロッ 写真－１ 羽地ダム ク式取水設備の採用 ⑧亜熱帯地方の地域特性を踏まえた検討を行い、 羽地ダムの建設においては、多くの技術開発や新 大保ダムにおいて亜熱帯地域初となる拡張レ 技術導入を積極的に行い、技術の発展やコスト縮減 ア工法を採用 の面で成果を上げた。 ⑨国 内で初めて台形CSGダム形式を採用し、 ⑴ 空気エネルギーシステム 従来のコンクリートダムでは使用できなかっ 羽地ダムでは、小水量、低落差の条件においても た低品質な材料を使用することにより、コス ダム放流エネルギーの利用が可能な往復型水力コン ト縮減、工期縮減、環境負荷低減を実現 プレッサを開発し、圧縮空気を製造している。圧縮 空気は、圧縮空気利用設備に供給後、ダム管理に活 3．羽地ダムにおける技術開発 羽地ダムは、洪水調節、流水の正常な機能の維持、 用されており、この一連のシステムをダム用空気エネ ルギーシステム （DAS：Dam Air-energy System） かんがい用水及び水道用水の供給を目的に、羽地大 と称している（図－３）。このシステムにより、未 川（流域面積14.8㎢、流路延長12.6㎞）の河口か 利用放流エネルギーの活用、ダム湖の水質保全、電 ら約3.1㎞上流地点に建設された高さ66.5mのロッ 力消費抑制による二酸化炭素削減、ダム管理費の縮 クフィルダムである（表－１） 。 減を図ることが可能となる。 羽地ダムは、平成８年３月に本体工事に着工、平 成10年10月本体盛立開始、平成12年３月に完成し た（写真－１） 。 ⑵ 浅層曝気設備 羽地ダムは、集水面積に対して貯水容量が大きい ため、回転率が約１回／年と極端に低く、水温躍層 が強固に形成される可能性が十分高いことから、表 層部の滞留に伴って植物プランクトンの増殖が懸念 56 月刊建設16−10 技術レポート 動ローラに変更することにより、一層の仕上がり 厚さを20㎝から30㎝にすることにより、盛立速 度が上昇し、作業工程の短縮とコスト縮減を図る ことができた。 ②２枚扉型引張ラジアルゲートの開発 ゲートの構造を鋼材の特質を十分活かせるよう、 従来の圧縮荷重を受ける構造から引張り荷重を受 ける構造に変更したラジアルゲートを開発した。 これにより、鋼重半減、駆動装置縮小、格納設備 縮小が図られ、コストを縮減した。 ③空気ロック式ゲートレス取水設備 図－３ 空気エネルギーシステム 従来の鋼製ゲートの替わりに、逆U字管頂部へ 圧縮空気を給排気することにより、水流の遮断・ 解放を行う新たな形式の選択取水設備を開発し採 用した（図－５）。これにより、高価なゲート製 作が必要なく、機械設備の機器点数減少による設 備費や維持管理費の低減が図られた。 散気管 散気装置 図－４ 浅層曝気設備 されることから、浅層曝気設備を導入している（図 －４） 。羽地ダムの浅層曝気設備については、微細 気泡管（マイクロバブル）を用いたエアーリフト揚 水管方式で、DASシステムで製造された圧縮空気 を活用することにより年間のコスト（電気代）約 400万円の削減を実現した。 図－５ 空気ロック式ゲートレス取水設備 4．おわりに 沖縄はダム建設を行ううえで地質や地形、気候、 材料調達など難しい条件がたくさんあるなか、沖縄 また、浅層曝気設備設置以降は富栄養化問題によ の自然風土に即応した新技術の開発など積極的な取 るアオコの発生は確認されず、アオコ等の藻類増殖 組みを行うことでこれらを克服してきた。これによ に伴う水質障害は、特に生じていないなど一定の効 り、沖縄総合事務局では本土復帰以降、42年間に 果が確認されている。 10のダムを建設して沖縄の治水や利水から地域振 ⑶ その他技術開発 興まで広く貢献してきた。 ①フィルダム堤体 コア材の締固め機種をタンピングローラから振 これまで取り組んできたダム技術の蓄積が、今後 のダム建設の参考となれば幸いである。 月刊建設16−10 57
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