石淵ダム
さらにダムを支える基礎地盤は石英粗面岩であり重力式では基礎処理に多大な時間と費用が掛かる反面、ロックフィルダムであれば十分な強度であるため基礎処理も簡易に済む。以上の観点からロックフィルダムが採用され、1946年より日本初のロックフィルダム施工が開始された。
ダムの施工においては、投石工法(投石射水工法)と呼ばれる工法が用いられた。まずダムサイト直上流部にある猿岩がロックフィルダム堤体の材料となる原石山に選定され、これを火薬で爆破して岩石を採取しダム本体工事現場まで輸送。本体予定地に建設した橋の上より岩石を投下して、これを高圧水で締め固めてダム本体を盛り立てる工法である。当初は運搬に用いる蓄電車の稼働が満足ではなく、作業も不慣れであり盛り立て作業の進捗は満足ではなかったが、油圧ショベルや運搬用7トンディーゼルの導入により工程は次第に順調な推移を見せた。1950年5月12日より開始された盛り立て作業は昼夜兼行、厳寒の冬季にも作業が行われ完成するまでの間約37万トンの岩石が投石によって積み上げられた。原石採取のための発破作業は1949年(昭和24年)6月13日から1952年(昭和27年)9月22日まで計12回実施され、使用された火薬の総量は約98トンに及んだ。
水力発電については、電源開発 (J-POWER) が管理する胆沢第一発電所と岩手県企業局が管理する胆沢第二発電所が建設され、両発電所合計で2万800キロワットの電力を発電している。両発電所は1951年の北上特定地域総合開発計画で北上川水系の開発に水力発電が加わったことで計画が具体化された。治水対策の遅れ、食糧不足に加え電力不足も戦後の混乱期には大きな問題となっており、空襲による発電施設の破壊や既設発電所の施設老朽化、火力発電に使用する石油・石炭の不足などに起因する電力需給バランスの崩壊は度重なる停電をもたらしていた。経済発展および治安上電力の安定供給も喫緊の課題であり、戦後日本各地の河川でダムによる水力発電開発が計画され、河川総合開発事業の一翼を担っていた。戦後の電気事業は戦時体制下で発足した日本発送電が1951年の電気事業再編成令により9電力会社に分割・民営化され、翌1952年には電源開発促進法が制定され特殊法人として電源開発が発足する。同社の根拠法である電源開発促進法の第13条第2項には電源開発が行うべき開発地点の条件が記されているが、この中の2番目に「国土の総合的な開発、利用及び保全に関し特に考慮を要する北上川その他の河川等に係る電源開発」という条目が明記されていた。また地方自治体による公営発電事業も盛んになり、岩手県は1952年1月土木部に企業局の前身となる県営発電事務局を設置して県営発電事業を開始した。
こうした経緯により電源開発と岩手県企業局は発足と同時に北上特定地域総合開発計画の水力発電事業に参画し、直ちに石淵ダムの電気事業者として胆沢第一・第二発電所の建設に取り掛かった。
従来宮城県石巻市にて太平洋に注いでいた北上川本流を追波湾側へ付け替える新北上川開削工事を1934年(昭和9年)に完成させ、下流部の流下能力増大を図ったが、一関市以北の北上川上流部における治水対策も急務となっておりこれに対応するため1941年(昭和16年)より北上川上流改修計画を立案した。この計画は従来の北上川改修事業と異なり、東京帝国大学教授・内務省土木試験所所長の物部長穂らが提唱し内務省内務技監であった青山士(あきら)が採用した河水統制事業制度に沿った計画であった。
河水統制事業は河川に多目的ダムを建設し、従来別個に実施していた治水事業と利水事業(灌漑・水力発電など)を統合することで効率的な河川開発を行い流域の開発を促進するというものであり、既に青森県や香川県、山口県、神奈川県といった地方自治体において着手されていた。やや遅れて内務省は北上川を始め琵琶湖を含む淀川、由良川、名取川など日本の主要な河川を国直轄改修河川に指定、多目的ダムによる河川開発を開始した。北上川水系では岩手県内の上流域を対象として、北上川本流と主要な支流である雫石川、和賀川、猿ヶ石川そして胆沢川に多目的ダムを建設して洪水調節を図り、一関市には大規模な遊水池を建設して洪水を貯留することで治水安全度を向上させる計画とした。これに基づき同年には猿ヶ石川に猿ヶ石堰堤(えんてい)、後の田瀬ダムが着工されたが太平洋戦争の激化により資材確保がままならなくなり、1944年(昭和19年)の小磯内閣による決戦非常措置要領の発令もあって事業は中断した。
洪水調節については北上川上流改修計画に従いダム地点における計画高水流量を毎秒900立方メートルに定め、ダムで毎秒220立方メートルを調節し下流の流量を毎秒680立方メートルに抑制する計画であった。だが1947年9月のカスリーン台風、および1948年9月のアイオン台風という二つの台風が二年連続で北上川流域を襲い、流域は大きな被害を受けた。特にアイオン台風については一関市川賀慶地点の水位が24.35メートルにまで達し、流域全体で死者・行方不明者709人、被害家屋3万3646戸を記録し被害総額は当時の額で約127億5000万円に上る壊滅的被害となった。
カスリーン・アイオン両台風を始め当時の日本は連年台風や集中豪雨による水害が頻発し、被害額の増大が戦災から復興するための大きな阻害要因となった。内閣経済安定本部は建設省に対し日本の主要10水系を対象に新しい治水計画を検討するように指示、これに伴い北上川は主要10水系の一つに選ばれ新たな治水計画の作成を行うことになった。1949年に成立した北上川上流改訂改修計画がこれに当たり、従来の北上川上流改修計画で定めたピーク時の基本高水流量を改定したものであるが、カスリーン台風時の洪水を基準に毎秒9,000立方メートルに改め北上川五大ダムで毎秒2,000立方メートルを調節、舞川洪水調節池(後の一関遊水地)で毎秒700立方メートルを調節することで、調節後の流量を狐禅寺狭窄部の流下能力である毎秒6,300立方メートルに抑制する方針とした。
こうして、日本において最初に施工されたロックフィルダムである石淵ダムは完成した。しかし岐阜県が木曽川水系久々利川に建設した小渕防災溜池(小渕ダム)が石淵ダム完成の前年・1952年に完成しており、石淵ダムは完成例において日本で最初になることはできなかった。だが石淵ダムを出発点として日本のロックフィルダム技術は発展し、御母衣ダム(庄川)や九頭竜ダム(九頭竜川)、徳山ダム(揖斐川)などといった大規模ロックフィルダムの建設につながってゆく。
石淵ダムの特徴はダム本体上流部のコンクリート舗装部が貯水を遮り、ダム本体内部への水の浸透を防ぐ遮水壁(しゃすいへき)となっていることである。これをコンクリートフェイシングフィルダムまたはコンクリート表面遮水壁型ロックフィルダムと呼び、英語の頭文字を取ってCFRDと略される。日本では石淵ダム、小渕防災溜池のほか1956年(昭和31年)群馬県に野反(のぞり)ダム(中津川)、1963年には秋田県に皆瀬ダム(皆瀬川)が建設された。