(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
側壁（１５；３１５）を備え、前記側壁（１５；３１５）は流水（１１）の土手（１３）から内側に向かって延長している袖を定め、かつその間に流路部（２０、３２０）の範囲を定め、前記流路部（２０；３２０）が流水（１１）の河床（１２）に設けられている装置において、前記流路部（２０；３２０）は、
前記側壁（１５；３１５）の間に設けられ、上流から運搬される物体を保持するための保持装置（１７；１１７；２１７）を備える上部と、
前記保持装置の底縁から下に前記河床（１２）まで開放されることで、洪水波の初期段階および最終段階に固体流出物を通過させるように、前記河床（１２）に対する前記保持装置の底縁の高さが設定された流出用の水平スリット（３０；３３０）を規定している下部と、
を備えていることを特徴とする流水（１１）における土砂堰き止め装置。
【請求項２】
前記保持装置（１７；１１７；２１７）に網状装置（１７；１１７；２１７）が設けられていることを特徴とする請求項１記載の土砂堰き止め装置。
【請求項３】
前記側壁（１５）は前記流路部（２０；３２０）の範囲を定め、これが前記河床（１２）の全幅まで延長している事を特徴とする請求項１または２記載の土砂堰き止め装置。
【請求項４】
前記側壁（３１５）が河床（１２）の中まで延び、前記流路部（２０；３２０）が前記河床（１２）の部分幅に制限して区切られていることを特徴とする請求項１または２記載の土砂堰き止め装置。
【請求項５】
前記流路部（２０；３２０）が平板（２１；１２１；２２１）により覆われた底面を備えていることを特徴とする請求項１〜４何れか１項記載の土砂堰き止め装置。
【請求項６】
前記網状装置（１７）が金属線ネットを備えていることを特徴とする請求項２〜５何れか１項記載の土砂堰き止め装置。
【請求項７】
前記網状装置（１１７）が弾性リングを備えていることを特徴とする請求項２〜５何れか１項記載の土砂堰き止め装置。
【請求項８】
前記網状装置（２１７）がロープからなるネットを備えていることを特徴とする請求項２〜５何れか１項記載の土砂堰き止め装置。
【請求項９】
前記平板（２１；１２１；２２１）と前記流路部（２０；２１；１２）の両方または何れか一方が、コンクリートまたは鉄クラッド加工されているコンクリートまたは結束された岩石若しくは巨礫から構成されていることを特徴とする請求項１〜８何れか１項記載の土砂堰き止め装置。
【請求項１０】
前記流路部（２０；３２０）は前記上部に、前記河床（１２）または前記平板（２１；１２１；２２１）に対し高さ（ａ）を有する前記保持装置、特に前記網状装置（１７；１１７；２１７）を備え、
前記高さ（ａ）は前記装置（１０；１１０；２１０、３１０）の上流側の堆積（２５）の予測される所定の最大値Ｙｓｍの関数、特に予測される最大堆積値（Ｙｓｍ）と予測される水頭ｈｍとの無次元比（Ｙｓｍ／ｈｍ）の関数として設計されていることを特徴とする請求項１〜９何れか１項記載の土砂堰き止め装置。
【請求項１１】
前記流路部（２０；３２０）は前記上部に、河床（１２）または前記平板（２１；１２１；２２１）に対し高さ（ａ）を有する前記保持装置、特に前記網状装置（１７；１１７；２１７）を備え、
前記高さ（ａ）は流路部（２０；３２０）下流の縮流部（２６）における収縮係数（Ｃｃ）の関数として設計されていることを特徴とする請求項１〜１０何れか１項記載の土砂堰き止め装置。
【請求項１２】
前記保持装置、特に前記網状装置（１７；１１７；２１７）は、下流方向にとりわけ１０度から３０度の角度で傾斜していることを特徴とする請求項１〜１１何れか１項記載の土砂堰き止め装置。
【請求項１３】
前記側壁（１５）は前記保持装置、特に前記網状装置（１７；１１７；２１７）に対応する部分において前記流路部（２０；３２０）の上部の範囲を定め、前記流路部の上部を前記河床（１２）の全幅まで延長させ、
また前記側壁（１５）は前記流路部（２０；３２０）の下部の前記水平スリット（３０；３３０）の範囲を定め、前記流路部の下部を前記河床（１２）の部分幅に制限していることを特徴とする請求項１〜１２何れか１項記載の土砂堰き止め装置。
【請求項１４】
流水（１１）の河床（１２）に設けられ間に流路部（２０；３２０）を定めている側壁（１５；３１５）を提供することを想定した土砂堰き止め方法において、
前記方法は請求項１〜１３何れか１項記載の堰き止め装置（１０；１１０；２１０、３１０）を提供することを含むことを特徴とする流水（１１）における土砂の堰き止め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体土砂堰き止め装置に関する。
【０００２】
特に、大量の固体物（土石流、泥流、および高濃度流れ）および／または大型浮遊植生が存在する水路に沿って建設される、土砂堰き止め装置（砂防堰堤）について記載するが、これらに限られるものではない。
【背景技術】
【０００３】
水路の土砂を堰き止めるために設けられる装置は普通砂防堰堤、つまり水路の水流を横断するように設置される水理工学における装置であって、これは上流側に流送土砂や固体物の堆積を作ることにより、急流河川または大河にかかわらず、上述の水路による掃流砂輸送を減少させるように建設、設計される。
【０００４】
標準的な砂防堰堤は、石積み、土、木材、および、砂利や石などの捨て石で充填された金属容器、つまり蛇籠により構築される。
【０００５】
このような砂防堰堤は、上流側が垂直であることの多い通常台形の断面を有する壁および、河床および土手の中にある（地中に設置された）基礎から構成されており、前記壁は土手に組み込まれている。「堰」として知られている流路部は通常台形であって、装置の中心部に位置する。その他、堰から土手まで延びる部分は「袖」と呼ばれる。このような袖には通常、例えば１０度の、わずかな傾斜が設けられている。堰の役目は、水路の流れを通常の状態に留めておく事で水流が装置の土手を侵食することを防止し、また可能であればこれを回避することにある。標準的な砂防堰堤の主な目的は、砂防堰堤が建設される河床の自然傾斜を修正することであり、一旦その上流側が塞がると、空いている空間が上流から流入してくる固体輸送物で一杯になる。
【０００６】
また、透過型砂防堰堤も知られており、これは標準的な砂防堰堤に類似した方法で建設されるが、これは透過型堰堤が組み込まれている河床勾配を修正するのではなく、むしろ水路が増水状態または洪水状態にあるときに、上流から流入してくる粒子サイズの粗い物体を溜める役割を有する。この機能の実現のため、堰は流路部または開口部で置き換えられ、その寸法は溜めようとする物体の粒子サイズに依存する。開口部は様々な方法で作られ、簡単なスリット、または（水平または垂直の）鋼鉄グリッドにより構成することができる。
【０００７】
透過堰として、リングネットまたはワイヤメッシュ捕捉柵、つまり、ネットまたは金属リングでできたメッシュにより構成される弾性障壁を使用することが知られており、これにより水流を通すことができる。例えば、ジェオブルッグ（Geobrugg）社は、明白に規定された流路部を定める上部支持ロープからなる袖状の配列を有する土石流防護柵を生産している。
【０００８】
上述のリングネット防護柵は機械篩の基準に沿って機能するものであり、洪水の初期段階で完全に埋没してしまい、これにより洪水ピーク時に積層効果を発揮しなくなるという欠点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は従来技術の欠点を克服すること、特に洪水の初期段階で完全に埋没せず、これにより洪水ピーク時に積層効果を発揮する土石流堰き止め装置を指し示すことである。
【００１０】
本発明の目的は、続く請求項の対象を形成する特徴を備えている装置によって達成され、該請求項は本発明に関係してここに提供される技術的教示の不可欠な部分を形成する。本発明の目的はまた土砂を水路に留めておくための方法である。
【００１１】
本発明はこれより添付されている図面を参照して説明されるが、これは制限されることのない実施例によって単に提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１ａ、図１ｂおよび図１ｃは本発明における土石流堰き止め装置の第１実施例における概略図、つまり上平面図、正面図、および断面図をそれぞれ表している。
【図２】図２ａ、図２ｂおよび図２ｃは本発明における土石流堰き止め装置の第２実施例における概略図、つまり上平面図、正面図、および断面図をそれぞれ表している。
【図３】図３ａ、図３ｂおよび図３ｃは本発明における土石流堰き止め装置の第３実施例における概略図、つまり上平面図、正面図、および断面図をそれぞれ表している。
【図４】図４ａ、図４ｂは本発明における土石流堰き止め装置の第４実施例における概略図、つまり上平面図および正面図をそれぞれ表している。
【図５】図５ａ、図５ｂは本発明における土石流堰き止め装置の第５実施例における概略図、つまり上平面図および正面図をそれぞれ表している。
【図６】図６ａ、図６ｂは本発明における土石流堰き止め装置の第６実施例における概略図、つまり上平面図および正面図をそれぞれ表している。
【図７】図７は本発明の土石流堰き止め装置の概略図であって、ここに該当する土砂堰き止め手法に使用される数量が明記されている。
【図８】本発明の装置の堰き止め容量を示した図面である。
【図９】同様、図９は、異なった実施例、異なった流動状態における、本発明の装置の堰き止め容量を示した図面である。
【図１０】同様、図１０は、異なった実施例、異なった流動状態における、本発明の装置の堰き止め容量を示した図面である
【発明を実施するための形態】
【００１３】
洪水波の初期段階および最終段階に固体流出物を通過させるように構成され、洪水ピークの最中に物体を堰き止めることが可能で、固体流出物の積層効果を発揮させることで洪水ピーク値を減少させ、つまり固体物を遮断させる機構は流体力学的性質によるもので、機械ふるい型ではない装置をここに手短に示す。
【００１４】
特に、本発明の装置は水平スリットを備える砂防堰堤によって構成される。上記水平スリットは砂防堰堤の底部、つまり流路部の下部に位置している。さらには、流路部は実質的に台形であり、その水平延長部のなかで側壁により区切られ、上部と下部を備えている。流路部の上部には上流から流入してくる物体を保持するための装置が備えられ、これは特に増水または洪水状態で物体を遮断するように構成されており、側壁の間を水平に延びている。特に、本発明の好ましい形態によれば、上記の保持装置は有利にはネットから構成され、ワイヤメッシュまたは弾性リングからできているか、またはロープによって得られ、全壁としては構築されない。流路部の下部は水平スリットに対応し、前記保持装置の底縁と水路の床または上記床を覆う平板との間を垂直に延びている。前記床または平板に対する上記水平スリットの高さは、このあと図７、図８、図９、および図１０を参照して詳細に記載される方法に基づいて、上流側に得ようとする堆積と、流体力学的特性と、水流の土砂流送に応じた保持動作を行うためにサイズ決めされる。
【００１５】
好都合なことに、本発明による水力堰き止め装置は、全てコンクリートでできた砂防堰堤よりも建設費用および建設時間が低減されている装置に関する。本発明は、金網の砂防堰堤やリングネットの砂防堰堤とは底開口部、つまり流路部の下部が存在するという点で明確に異なり、これは、
固体流出物の初期部分を通過させ、水路に沿って次々と構築されたこれら一連の構造体に、効果的な積層能力を与え、
剛性の高い縦スリット砂防堰堤と比よりも（従来のネット砂防堰堤に存在しなかった）優れた自己洗浄能力を可能にし、実際、水平開口部は閉塞の可能性を大きく減少させ、
建設費用と建設時間を削減させる、
という目的を有している。
【００１６】
個々の積層条件に応じて、水平スリットは河床または水路の全幅を占めるものであってもよいし、その一部分だけを占めるもの（部分幅開口部）であってもよい。
【００１７】
砂防堰堤のうち剛性の高い部分は補強コンクリート、ボックス型蛇籠、および鉄骨より構築することができる。
【００１８】
砂防堰堤の流路部は、クラッド加工されている若しくは鉄を含まないコンクリート、または固く結束された巨礫若しくは岩石から構築することができる。
【００１９】
以下において、図１、図２および図３に示されているのは水平スリットが河床の全幅まで占めている砂防堰堤であり、一方、図４、図５および図６に示されているのは水平スリットが河床の一部のみを占めている部分幅の砂防堰堤である。
【００２０】
図１に示されているのは全幅水平スリットおよびワイヤメッシュを備える砂防堰堤堰き止め装置１０である。
【００２１】
特に図１ａに示されているのは、水路１１の河床１２の上面図である。水路１１の土手が符号１３によって示されている。矢印１４は水流とその方向を表す。砂防堰堤装置１０は台形断面と垂直の上流面を備える側壁１５を備え、これは河床１２の際まで延びていて、間に台形堰２０を規定し、台形の短辺は水路河床１２に対応している。安定性の理由から、上流面を傾斜させてもよい。上で述べた堰２０の短辺は平板２１で覆われている。図１ｂの正面図において、側壁１５が実質的に水平だが僅かに傾斜している上面１５ａと、堰２０によって定められる台形の斜辺に対応する流路辺１５ｂを備えている様子がよくわかるであろう。端１５ｃから延び、堰２０の上部において上面１５ａおよび流路辺１５ｂによって形成されているのは、金網１７で表される保持装置であり、これもまた台形状をしているが、堰２０の高さｈｇよりも低い高さｈｒを有し、堰２０の下部において、平板２１と網１７との間に高さａ（ａ＝ｈｇ−ｈｒ）を有する開口部３０が定められるようになっている。網１７の上長辺に沿って端１５ｃから延びているのは、網１７と係合するロープ１６であって、これは保護、補強されており、つまり網に加わる推力を吸収するようにサイズ決めされ、特に物体の堆積によって及ぼされる静推力および動推力を吸収し、またこれと一緒に、網が多かれ少なかれ閉塞した場合の静水圧力も吸収するようにサイズ決めされている。袖１５に２つのアンカーボルト１８が設けられ、上記袖１５を構成するコンクリートに埋め込まれている。一般に、アンカーボルトの数は当然ながら２以上の偶数とすることができる。開口部３０の高さａは例えば１ｍ以上である。しかし今後の記載では、開口部３０の前記高さaをサイズ決めするための指標が与えられる。図１ｃに砂防堰堤１０の横断面が図示されており、これにより、側壁１５が上流側が垂直である前述の直角台形の形状をしている様子がわかる。
【００２２】
図２ａ、図２ｂ、および図２ｃには全幅砂防堰堤装置１１０の上平面図、正面図、および断面図がそれぞれ図示されている。この場合、堰２０に鋼板で覆われた平板１２１が設けられ、さらに弾性リングネット１１７が使用される。
【００２３】
図３ａ、図３ｂ、および図３ｃには全幅砂防堰堤装置２１０の上平面図、正面図、および断面図がそれぞれ図示されている。この場合、ロープ製のネット２１７が使用される。堰２０には、河床に打ち込まれた支柱または杭２２１ｂによって補強された岩石または巨礫２２１ａからなる平板２２１が設けられている。
【００２４】
図４、図５、および図６は部分幅砂防堰堤装置の変形例を２つの図面、つまり、上平面図と正面図で示している。図４ａおよび図４ｂには延長された側壁３１５を備えた装置３１０が図示されている。つまり、側壁３１５は水路１１の土手から河床１２にまで及び、河床１２の際で実質的に終了せず、これにより堰３２０と、河床１２の幅よりも幅の狭い該当開口部３３０を規定している。堰３２０の中にワイヤメッシュネット１７が延びている。
【００２５】
図５ａおよび図５ｂには延長された側壁３１５およびリングネット１１７を備える装置４１０が図示されている。
【００２６】
図６ａおよび図６ｂには延長された側壁３１５およびロープネット１１８を備える装置５１０が図示されている
【００２７】
開口部３０（または３３０）は高さａを有し、図１のネット１７の下、またはその他の実施例で示される１１７および２１７の下で開放されており、図７に図示されている砂防堰堤装置１０の上流区域２８における制御される堆積２５の高さＹｓｍの数値を制御する。
【００２８】
開口部３０の高さａは堆積２５の高さＹｓｍの関数としてサイズ決めすることができ、これは設計洪水流量条件（液体流出量および固体流出量）において砂防堰堤装置１０の上流で得ることが意図される。
【００２９】
本発明の堰き止め装置を採用する土石流堰き止め方法で用いることのできる開口部３０の値ａの計算手順を、以下に詳細に説明する。
【００３０】
この手順ではネット１７が完全に閉塞しているとはじめ仮定され、堆積２５を計算する。このような状況では、ネット１７は不透過板のようなものと考えることができる。そして、如何にして、ネット１７を上手く透過性とすることで、いずれの場合にも本発明の砂防堰堤装置の機能の改善につながるのかが示される。ネット１７、１１７、２１７ではなく補強コンクリート平板または鋼板が存在する完全不透過水平スリット砂防堰堤装置と比べて、本発明の装置は、ネットなどによって得られる部分的な透過部を採用することにより、費用面だけでなく、積層の状態が改善するという理由で確実に有利である。ある特定の仮定に限定しようとする意図ではないが、洪水の初期段階においてネット１７、１１７または２１７に目詰りを起こす可能性のある物はなく、堆積物の量が削減されるようになっているため、洪水ピーク時の積層過程を優先し、洪水急性期の間、広い容積が土砂堆積のために空けられていると仮定することは妥当である。一方、土石流や高濃度流れの発生時、ネット１７が土石流の正面から直撃された場合に、流出ピークの途中においてネット１７が透過性を失っていると予想することは妥当である。閉塞の度合いは単純に堆積する浮遊物の量によって決めることもできる。
【００３１】
したがって、ネット１７が完全に詰まった状態にある装置１０の上流側の堆積２５の最大堆積量の値Ｙｓｍを計算し、そして液流の一部がネット１７を通過することができれば、前述の堆積値Ｙｓｍが低下することを示す。
【００３２】
ここに記載されている砂防堰堤装置をサイズ決めする手順は、いずれの場合にも、すべて剛体材料を用いて作られている水平スリット砂防堰堤に広く適応することができる点に注意されたい。
【００３３】
均一に運動する堆積物に関して、ネット１７の通過のない場合に、前記ネット１７が運搬物によって閉塞したという仮定の下、装置１０のような水平スリット砂防堰堤の上流側の堆積は、図１に図示されているように、設計流量として最大堆積値Ｙｓｍが仮定される砂防堰堤装置に近い部分と、砂防堰堤１０下流側の縮流部２６との間に質量保存則と力学的エネルギー保存則を課すことによって計算することができる。これら２つの部分におけるエネルギー損失は、第一次近似では無視できると仮定してもよいだろう、
【００３４】
図７の図を参照すると、堆積２５の最大値Ｙｓｍ、水流１４の上流側の速度Ｕｍ、および上流水頭ｈｍが明示されており、液体質量の保存関係から以下を得る。
【数１】
0006486284.tif 000002
ただしＵｃは砂防堰堤１０下流の縮流部２６における水流速度であり、Ｃｃは縮流部２６の収縮係数である。
【００３５】
したがって、力学的エネルギー保存則から以下を得る。
【数２】
0006486284.tif 000003
２つの数式（１）および（２）を組み合わせると、以下の無次元式を得る
【数３】
0006486284.tif 000004
【００３６】
上の数式（３）から、開口部の高さの値ａは砂防堰堤上流の相対最大堆積値Ｙｓｍの関数であることが分かる。実際のところ数式（３）は、最大堆積値Ｙｓｍと水頭ｈｍの無次元比Ｙｓｍ／ｈｍをａの関数として表している。数式（３）による開口部高さの値ａは、パラメータとして収縮係数Ｃｃも含んでいる関数によって表される。
【００３７】
数式（３）の表式は図８に与えられており、これは砂防堰堤上流の相対的な最大堆積Ｙｓｍ、つまり比率Ｙｓｍ／ｈｍの変化を、水頭ｈｍと砂防堰堤装置１０の開口部高さａとの比率で表現される開口部の様々な値に対応して、流入水量のフルード数Ｆｍの関数として無次元形式で示しており、この場合ネット１７の完全な閉塞とエネルギー保存を前提としている。開口部の高さａは結果的にネットの底縁が設けられる高さに設定され、砂防堰堤１０上流の堆積２５の所定の最大値Ｙｓｍが得られるように設定される。堆積を伴う洪水ピークにおける堆積２５の最大高Ｙｓｍと河床１２の勾配ｉｍが求まると、これから説明されるように、簡単な幾何的考察から洪水時の積層固体量を計算することができる。図面において開口部３０（または３３０）の高さａは堰２０（または３２０）の側面を計測したものとして示されているが、すでに述べたように、上記高さａの評価はネット底縁に関連して最適に評価されなければならない点に注意されたい。
【００３８】
堆積２５の端部と砂防堰堤装置１０の区域２９に囲まれた領域には、実験室においても認められているような、急拡状態でよく見られる二次循環流がふつう発生している。この循環流は、堆積量を変化させることのできる大きな散逸現象を引き起こす。
【００３９】
前に説明した堆積高の計算に関連する力学的エネルギー保存の上記仮定の妥当性を今から評価するが、この仮定が十分に満たされない場合には、散逸現象を考慮することによって、この評価でもって前に利用した数式（３）で評価した堆積量を補正することができる。
【００４０】
エネルギー損失ΔＥＢはこれを急拡のボルダ効果と結びつけることによって計算することができる。
【数４】
0006486284.tif 000005
ただしＵｂは砂防堰堤１０上流区域２９における平均流速である。連続方程式（１）を数式（４）に代入すれば、以下が得られる。
【数５】
0006486284.tif 000006
ただし、第一次近似まで、砂防堰堤１０直後の区域２７における平均流速Ｕｂとして、連続方程式
【数６】
0006486284.tif 000007
から得られる値が仮定されている。
【００４１】
堆積２５の量を導出するため、この場合にも数式（５）の良好な近似を以下の関係式から得ることができる。
【数７】
0006486284.tif 000008
【００４２】
これより、エネルギー損失を考慮して堆積高の計算の評価を行う。数式（７）で前に評価したエネルギー損失はエネルギー平衡方程式に加わらなければならない。これら２つの方程式を組み合わせると、
【数８】
0006486284.tif 000009
を得る。数式（８）を、数式（７）を用いて同様に展開させると、
【数９】
0006486284.tif 000010
が得られる。ただし、
【数１０】
0006486284.tif 000011
と定められ、これはエネルギー保存の状態が存在するときの堆積値Ｙ’ｓｍに対応している。したがって、
【数１１】
0006486284.tif 000012
が得られ、数式（１１）を解くことにより、
【数１２】
0006486284.tif 000013
が得られる。
【００４３】
平方根の前に負の符号を持つ解のみが物理的な意味を持つ。さらに、項Ｆ２ｍを無視すると、予想通り、この解はエネルギー保存の仮定を用いて得られる解に一致する。
【００４４】
砂防堰堤上流の相対最大堆積Ｙｓｍのプロットを示す図９の図表と、ネット１７の完全な閉塞の仮定と、エネルギー保存（点線）の仮定と、エネルギー損失（実線）の仮定から、砂防堰堤１０後ろの渦流によって引き起こされる散逸をエネルギー平衡方程式に加えることはさほど重要ではなく、また良い近似で、対応するエネルギー損失は無視できる点に注意されたい。
【００４５】
本明細書の続きにおいて、水頭ｈｍと上流側の流速Ｕｍのパラメータが、設計液体流出量（洪水ピーク時）と設計固体流出量の関数として如何に計算されるのかの指針も提供する。
【００４６】
ネット１７（または１１７、２１７）による効果を今から評価する。これまで、ネット１７が完全に不透過であるという仮定の下で堆積（つまり積層固体量）を計算するための基準を実際に説明してきた。これからの目的は、ネット１７が透過性であるとの仮定においても、提案された基準が、事実上本発明による解決策として、如何にして利用可能となるかを説明することである。
【００４７】
ネット１７が閉塞した場合には、砂防堰堤のふるまいは上で説明した通りである。植生の存在下でネット型の砂防堰堤装置が用いられる場合には、ネットを用いた状態が好ましく、またＤＭをネット１７の穴の平均サイズとした場合に、粒径曲線として０．７５ＤＭ〜０．５ＤＭを有する流送土砂が大半を占めて存在する場合には、念のため、ネット１７が完全に閉塞するという前提の下でサイズ基準を想定するのが便利である。
【００４８】
反対に、ネット１７がすべてきれいになっている場合を仮定すれば、この場合にも前に説明した基準を利用することが可能で、これは単に０．６１を越える収縮係数Ｃｃを用いればよい。例えば０．７３に等しいＣｃを採用することで、２０％の液体流出物がネット１７を通過すると予想される。これより高い収縮係数Ｃｃを仮定することも明らかに可能であるが、この値を２０〜３０％よりも上昇させることは賢明でないだろう。
【００４９】
部分透過性のネットを仮定し、特に２０％の流出物がネットを通過する仮定の下、砂防堰堤上流の相対的な最大堆積Ｙｓｍを流入する水流のフルード数Ｆｍの関数として表した図面が図１０（三角）で示され、透過のない堆積（実線）と比較されている。
【００５０】
図１０から、ネット１７の閉塞が存在しない場合、予想通り、同じフルード数Ｆｍに対して、上流側の堆積がネットが閉塞した場合と比べて如何に少なくなっているのかがわかる。閉塞は普通、高水頭の状態、つまり洪水ピークの経過と共に発達するため、洪水の前半部分が通過できるようにし、砂防堰堤の上流容積を空けておくことで、固体流出物の積層効果はより効果的になる。すでに述べたように、ネット１７は砂防堰堤の全幅に渡って延長することもできるし（図１、図２、図３の実施例）、また幅の一部分のみ（図４、図５、図６）とすることもできるが、後者の場合、ここに記載されているネットを備える水平スリット砂防堰堤の機能に例えば、「Armanini, A., Larcher, M., “Rational criterion for designing opening of slit-check dam”, Journal of hydraulic engineering, 2001, vol. 127, No. 2, p. 94-104」または、「Armanini, A., Fraccarollo, L., Larcher, M., 2005 b), “Debris Flow”, Chap. 142」または、「Anderson, M. G. (Ed.), Encyclopedia of Hydrological Sciences, vol. 4. Hoboken, N. J., Chichester, Wiley, 2173-2185」に記載されている縦スリット砂防堰堤の機能を組み合わせることができる。
【００５１】
これより、上流側の状態を、液体流出量と固体流出量の関数として計算するための可能な方法、つまり今後の関係式に現れてくる上流側の流速Ｕｍと水頭ｈｍに関わるパラメータを、流入する液体流出量と固体流出量の関数として計算し、上に設定した基準を、正にこれら２つの流出量である境界条件の関数としての設計基準として用いることができるようにする方法を説明する。
【００５２】
水路１１が掃流砂輸送の影響を受けているという仮定の下、水頭ｈｍおよび流速Ｕｍを等流公式および流砂量公式を用いて計算することができる。我々は例として、等流公式としてGauckler-Strickler式を、流砂量公式としてメイヤーピーター（Meyer-Peter）とミュラー（Muller）の公式を採用することとし、これは大量輸送のないほぼ全ての出水状況を網羅しており、以下の通りである。
・広矩形流路と水理的な粗面を仮定したゴクレール  ストリクラー（Gauckler-Strickler）等流公式：
【数１３】
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ただしｕ＊−ｍは堆積２５の上に延びる区域における摩擦速度で、ｄ５０は運搬されてきた物質の粒径分布の中央値である。
・メイヤーピーター（Meyer-Peter）とミュラー（Muller）の掃流砂輸送公式：
【数１４】
0006486284.tif 000015
ただしｑｓは単位幅における固体流出量、Δ＝（ρｓ−ρ）／ρは流送土砂を形成する物質の平均相対埋没密度、θｃは限界シールズ数であり、これは粗面の場合に0.056と仮定することができる。
【００５３】
数式（１３）と数式（１４）を組み合わせると数行の計算の後に、
【数１５】
0006486284.tif 000016
が得られ、上流側の水流１４の流速に対して、
【数１６】
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が得られる。堆積２５上部の新たな河床の勾配ｉｍはよって、
【数１７】
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と与えられる。ただし摩擦速度ｕ＊−ｍは数式（１３）、数式（１５）および数式（１６）を用いて計算することができる。つまり、勾配ｉｍを水頭ｈｍおよび流速Ｕｍの関数として直接表現すれば、
【数１８】
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を得る。
【００５４】
ここに提案する固体流出物の積層モデルおよび水平スリットおよびネットによって引き起こされる堆積モデルは、より大きな利点を伴って土石流にも拡張できる。前に説明した水力学的な箇所は土石流や泥流が存在していてもうまく機能し、これは提案する砂防堰堤装置を最も上手に利用する状況である。
【００５５】
この場合、輸送公式や等流式（数式（１３）〜数式（１８））を、土石流に利用できる類似式を用いて変形すればそれで十分である。しかしながら、土石流の場合には、全洪水時にわたりネットが完全に閉塞しているとの仮定が妥当であろう。土石流の場合、さらに、すでに参照した論文「Armanini, A.,  Fraccarollo, L., and M. Larcher (2005)」等に記載されている技術で周知の基準に従い、いかなる衝撃にも耐えうるようにネットがサイズ決めされる。
【００５６】
したがって、以下の説明から本発明の特徴と利点が明らかになる。
【００５７】
言うまでもなく、構築や各実施形態の詳細は、添付の請求項によって規定されている本発明の保護範囲から逸脱することなく、これまでここに記載し説明してきたものから大きく異なっていてもよい。
【００５８】
本発明による堰き止め装置は有利に固体流出物の最初の部分を通過可能にし、水路に沿って次々と構築されている一連の装置に有効な積層能力を提供する、
【００５９】
さらに、本発明の堰き止め装置は有利に、剛性の高い縦スリット砂防堰堤と比べて（従来のネット砂防堰堤にはなかった）高い自己洗浄能力を可能にする。実際、水平開口部は閉塞の可能性を大きく減少させる。
【００６０】
さらに、本発明の堰き止め装置は有利に建築の費用と時間の削減を可能にする。特にこの点において、上部の流路部を仕切るためには、梁などの部材を採用するよりも、ネットの使用が特に有利である。設置の容易なネットによって、設置費用も含めて費用が削減される。
【００６１】
この点において、好ましい実施例では流路部の上部を占めている保持装置としてメッシュまたは網状の構造が使用されるが、補強コンクリート板または鋼板などの不透過性の梁を用いた保持装置であっても、数式（１）〜数式（３）を参照して既に説明した固体流出物の積層効果を発揮させることができる。
【００６２】
本発明の堰き止め装置の重要な変形例には、浮遊物が上方へと徐々に変位してゆくのを補助するため、開口部を区切っているネットを、下流方向に対し垂直に１０度から３０度角度を傾けることが含まれ、これにより浮遊物が水平スリットを閉塞することが防止される。
【００６３】
他の変形例として、全幅砂防堰堤および部分幅砂防堰堤の実施例に加えて、砂防堰堤流路部の制限を堰の下部だけに関与させてもよく、つまり底開口部を部分幅型にし、一方ネットが機能する砂防堰堤上部を全幅型にしてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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