ダム貯留におけるBPMジオメンブレンの応用
ダムと貯水池は、水資源保全、灌漑、洪水制御、水力発電、そして生態系管理において極めて重要な役割を果たしています。ダム工学における重要な課題の一つは、長期的な遮水性と構造安定性を確保することです。BPMジオメンブレンは、ダム貯水池、盛土、そして関連する水理構造物のライニングと防水に効果的で高性能なソリューションを提供します。
1. ダム貯留におけるジオメンブレンの重要性
ダム貯水池や盛土からの浸水は、斜面の不安定化、内部侵食、さらには壊滅的な崩壊など、深刻な結果をもたらす可能性があります。これらの危険を軽減し、持続可能な貯水を確保するため、ジオメンブレンライナーは重要な工学的管理対策として広く採用されています。
2. ダム貯水プロジェクトにおけるBPMジオメンブレンの主な用途
2.1 貯水池底ライニング
高密度ポリエチレン（HDPE）ジオメンブレンは、貯水池の底面に広く使用され、途切れることのない不透水性バリアを構築することで、土壌層や岩盤層への水の浸透を効果的に防ぎます。この技術は、漏水が顕著になりやすい、多孔質または不安定な地盤を持つ地域では不可欠です。貯水池底面ライニングは、水位の維持と地下水汚染の防止により、ダム運用の効率と環境安全性を向上させます。
-機能: 垂直浸透と水損失を防ぎます。
-利点: 貯水池容量を維持し、帯水層の汚染を防ぎ、透水性路盤の浸食の危険性を軽減します。
- 代表的なプロジェクト: 灌漑用ダム、都市貯水池、緊急用貯水池。
2.2 アースロックダムの上流面ライニング
アースダムおよびロックフィルダムでは、ダム本体からの浸透を防ぐため、上流斜面にジオメンブレン（防水膜）を設置することが一般的です。この膜は、ダム内部の浸食を大幅に低減し、ダムの構造的健全性を高め、ダムの寿命を延ばします。ジオメンブレンは、現場のガイドラインや設計上の好みに応じて、露出させたり、コンクリートスラブ、土壌、捨石などの防護層で覆ったりすることができます。
- 機能: ダム構造を介した浸透を防ぎます。
- 利点: ダムの寿命が延び、斜面の不安定化を防ぎ、高水頭貯水池の安全性が向上します。
- 設置：露出度と傾斜に応じて、ジオテキスタイル ブランケットまたはコンクリート カバーと併用できます。
2.3 補助ダム及びその付帯構造物における浸透制御
補助ダム、放水路、分水路などを含む複雑なダム建設においては、BPMジオメンブレンが全ての構造部材を通じた確実な浸透を確保するために用いられます。これらの補助設備は、様々な水硬性物質や硬質地盤を通過することが多いため、柔軟性と耐薬品性を備えたジオメンブレンは、表面を密閉し、急激な減水や浸食を防ぐための最適な選択肢となります。
- 機能: ダムツールに水が漏れる可能性のある要因がないことを確認します。
- 利点: 既存の貯水池の効率性を向上させ、隣接する土地を浸水から保護します。
- 用途: 揚水発電プロジェクト、水力発電用貯水池、運河の堤防、余水路。
2.4 漏水している貯水池の修復
古い貯水池やダムに漏水の兆候が現れ始めた場合、ジオメンブレンによる改修は、迅速で効率的、かつ予算内での解決策となります。全面的な改修と比較して、ジオメンブレンライニングの設置は掘削や既存構造物への損傷を最小限に抑えることができます。これにより、透水性が回復し、貯水池全体の性能が向上し、過剰な土木工事費を負担することなく、施設の寿命を延ばすことができます。
-機能: ひび割れたコンクリート、侵食された粘土、または劣化したアスファルトライニングのシーリング層として機能します。
- 利点: 迅速なインストール、大幅に安価なソリューション、現在の開発や運用への影響が最小限。
-使用例: 農業用池の改修、漏水している歴史的ダムの修理、工業用貯水池のライニング損傷の修復。
3. ダム貯留に BPM ジオメンブレンを選択する理由
ダムや貯水池プロジェクトの長期的な成功、安全性、そして費用対効果を確保するには、適切なライニング装置の選択が不可欠です。BPMジオメンブレンは、実証済みの性能、エンジニアリングの汎用性、そして世界的に信頼されている品質により、ダム貯水池用途に最適なソリューションとして際立っています。
3.1 優れた防水性
BPMジオメンブレン、特にHDPEおよびLDPE製のものは、極めて低い透水性（通常1×10⁻¹³ cm/s未満）を備え、高い保水性を確保します。これは、あらゆる落下物が存在する乾燥気候や、浸出を何としても防止しなければならない環境的に敏感な地域において不可欠です。
3.2 高い機械的強度
BPMジオメンブレンは、圧力下でも機能するように設計されており、優れた引張強度、耐穿刺性、耐引裂性を備えているため、深い貯水池や、表土が厚い盛土、あるいは岩盤質の盛土に適しています。その堅牢性により、静水圧応力や沈下が生じても長期的な性能が確保されます。
3.3 優れた化学特性およびUV耐性
BPM HDPEジオメンブレンは、様々な化学物質に対して優れた耐性を持つため、灌漑用水、工業用水、または化学処理された資源を貯留する貯水池に最適です。さらに、紫外線安定化処理が施されているため、太陽光による劣化にも耐えられます。これは、露出したダム面や乾燥した環境において重要な利点です。
3.4 様々なダム設計に適応可能
貯水池背面ライニング、上流法面、サドルダムシーリング、あるいは改修ライニングなど、BPMジオメンブレンは様々なダム構成に適しています。また、エンジニアリング設計に応じて、ジオテキスタイル、GCL、またはコンクリートカバーを用いた複合ライナー構造にも容易に組み込むことができます。
3.5 迅速かつ効率的な設置
BPMジオメンブレンは、大型のプレハブロールで構成されており、溶融溶接技術により強固で漏れのない継ぎ目を実現し、設置を容易にします。柔軟性のある素材ハウジングにより、不整地、急斜面、不規則な形状への設置が容易になり、人件費と施工時間を削減します。
3.6 長期的なコスト削減
ジオメンブレンは、通常の粘土ライナーよりも初期材料費が高い場合もありますが、浸透損失の低減、保全の必要性の最小化、ダム設備の寿命延長などにより、ライフサイクルコストにおいて大きなメリットをもたらします。その結果、総所有コストの削減につながります。
3.7 グローバルプロジェクトの経験と技術サポート
100カ国以上でプロジェクトを展開し、灌漑、水力発電、水道、鉱業など幅広い分野の顧客を持つBPM Geosyntheticは、あらゆるダムプロジェクトに世界的な専門知識を提供します。当社は、プロジェクトの成功を確実にするために、カスタマイズされたソリューション、現場での技術指導、そして第三者認証による品質保証を提供しています。
3. ダム貯留層におけるBPMジオメンブレンの実用化事例
事例 1: 中央アジアの農業用ダムの HDPE ジオメンブレンライニング
プロジェクト概要
- 所在地: カザフスタン、アルマティ地方
- プロジェクトの種類: 灌漑用水貯水ダム
- 敷地面積：450,000平方メートル
- 使用製品: 1.5mmクリーンHDPEジオメンブレン+不織布ジオテキスタイル
- クライアント：地域水資源局
プロジェクトの背景
アルマトイ地域は、降雨量の減少と過剰な蒸発により、夏季には恒常的な水不足に見舞われています。農業用灌漑を支援し、食糧安全保障を強化するため、当局は大規模なオフロード・アースフィルダム貯水池の建設を開始しました。このダムは、800万立方メートルの地表流出水と雪解け水を貯留するように設計されています。
貯水池は不透水性の沖積土の上に建設される予定だったため、浸透制御は工学上の最優先事項となりました。このプロジェクトでは、漏水を阻止し貯水池の安全性を確保するために、高性能のライナー装置が必要でした。
課題と要件
- 高い浸透リスク: ハーブ床は、過剰な浸透性を備えた固定されていない砂質および砂利質の土壌で構成されていました。
- 広大な表面積: 貯水池の底面と堤防の法面を含め、被覆面積は 250,000 m² を超えます。
- 極端な気温: この付近では、冬の -25°C から夏の +40°C まで、幅広い気温変化が見られます。
- 時間的制約: 水の流れと灌漑需要の季節的な性質により、開発計画は以前は厳しいものでした。
- 耐久性: ライナーは最小限のメンテナンスで 20 年以上の使用に耐えるように設計されています。
BPMを通じて提供されるソリューション
技術的な評価と協議を経て、BPM Geosynthetics は以下を使用したライニング マシン全体を提案しました。
1.5mmの滑らかなHDPEジオメンブレン：
- UV安定化バージンHDPE樹脂で製造
- 優れた耐薬品性と寸法安定性
- ISO9001およびCE規格の認証を取得
200gsmニードルパンチ不織布ジオテキスタイル：
- ジオメンブレンの下にクッション層として設置
- 鋭い砂利や下層土の凹凸による穴あきを防止
融合溶接技術：
- すべての継ぎ目はコンピューター制御の熱ウェッジ溶接機を使用して溶接されました
- ASTM D6392に従って現場でシームエネルギーを検査
オンサイトテクニカルサポート:
BPM は、地域の作業員に情報を提供し、適切な設置、QA/QC、テストを確実に実施するための上級技術者を派遣しました。
建設ハイライト
- ジオメンブレンはかつて、より迅速な展開のために12メートル幅のロールで納品されていました。
- 設置費用は、トップフェーズのある段階では平均10,000 m²/日でした
- 空気圧チェックと真空フィールド法を使用して、毎日の完全性テストを実行しました。
- ジオメンブレンの端を固定するために、周囲に沿って砂利のバラスト溝が使用されていました。
結果とクライアントからのフィードバック
試運転後、貯水池は最初の灌漑シーズンのある時点で効果的に水を貯留し、漏水は全く検出されませんでした。衛星による水分評価では、漏水は最小限であることが確認され、現地調査ではライナーの損傷や応力箇所は確認されませんでした。
BPMのジオメンブレン装置は期待を上回る成果を上げました。技術スタッフは的確なサポートを提供し、貯水池は現在、漏水を除いて完全に稼働しています。このソリューションにより、貴重な水を節約し、近隣の農業コミュニティを支援することができました。
影響と利点
- 水損失の削減: 年間70万m³以上の水の節約が見込まれます
- コスト効率: 粘土コアやコンクリートライナーに比べて長期保存費用が低い
- 持続可能性: 地域の水の安全性と農業生産性の向上
- 拡張性: このチャレンジの成功により、近隣の州でも同様の定期船機能が実現しました。
事例2：南米の水力発電ダム向けLLDPEジオメンブレン
プロジェクト概要
- 場所: ペルー、クスコ地方（アンデス高地）
- プロジェクトの種類: 山岳水力発電ダム - 貯水池
- 総延床面積：470,000平方メートル
- 使用製品: 1.5mmテクスチャLLDPEジオメンブレン+300gsmジオテキスタイル
- 顧客：ペルーエネルギー鉱山省
プロジェクトの背景
ペルー政府は、国全体のエネルギー多様化計画の一環として、クスコ高原における流れ込み式水力発電所の開発に資金を提供しました。季節的な氷河融解を調整し、エネルギー技術の安定性を高めるため、海抜3,900メートルの高地貯水池が開発されました。
かつてこの盆地は、断裂した岩盤とガレ場が混在する不安定な山岳地形に囲まれていました。水を確保し、断裂した岩盤への浸透を防ぎ、周囲の高地湿地への汚染を防ぐために、不透水性のライナーが不可欠でした。
課題と技術要件
- 極端な高度と寒冷な気候: 気温は頻繁に氷点下になり、高高度では紫外線への曝露も高くなります。
- 凹凸のある岩の多い路盤: 路盤には、不規則な地形に適応し、穴があきにくいライナーが必要です。
- 斜面の安定性: 急勾配では、過度のせん断応力が生じ、滑りの危険があります。
- 環境に対する敏感性: 貯水池は脆弱な湿地生態系の近くに設置されていたため、厳格な漏水防止が必要でした。
- 建設期間が限られている: 季節的な天候により、設置に使える期間はわずか 4 か月です。
BPMジオシンセティックスによるソリューション
上記の問題に対処するため、BPM は柔軟性、耐久性、法面密着性を考慮して設計された複合ライニング システムを提案しました。
1.5mmテクスチャLLDPEジオメンブレン：
- HDPEよりも優れた衝撃伸びと柔軟性を実現
- テクスチャ加工された床は、急斜面とのインターフェース摩擦を改善します
- 紫外線に強く、高所での屋根のない設置に適しています
300gsmニードルパンチジオテキスタイル：
- 路盤の安全性と耐パンク性を高めるためにライナーの下に敷かれています
- 高圧領域（つま先領域と排水口）に2層で設置
アンカートレンチの設計:
- 周囲と頂上のアンカー溝は、隆起と滑動に耐えられるようコンクリートブロックで補強されていた。
- ライナー展開前に風による揚力試験を実施
完全な QA/QC モニタリング:
- すべての溶接継ぎ目はエアチャネルストレステストを受けました
- 現場のラボでASTM D7002に準拠したせん断および剥離エネルギーチェックを実施
構築と実装
- 遠隔地からのアクセスのため、資料はウェブサイトに空輸された。
- 過酷な環境にもかかわらず、ジオメンブレンは1日あたり6,000～8,000m²の費用で設置されていました。
- 急勾配でも適切に施工できるテクスチャードジオメンブレンにより、ジオグリッド補強の必要性が排除されます。
- 地元の人々は、BPMのエンジニアから高所での作業や溶接方法についての教育を受けました。
結果とクライアントからのフィードバック
作業は予定通りに完了し、貯水池は2シーズン連続で稼働しています。保水性は規格の期待値を上回り、ライナー装置には滑り、漏水、紫外線劣化の兆候は見られません。
クライアントからのフィードバック:
BPMのLLDPEジオメンブレンは、高地の圧力下でも優れた性能を発揮しました。予想以上に寒冷、地形、風の影響に耐性を示しました。テクスチャ加工された表面により、急勾配でも高い信頼性が得られました。複雑なダムや貯水池のプロジェクトには、BPMを特にお勧めします。
プロジェクトのメリットと長期的な影響
- 漏水防止：下流の湿地を漏水から保護
- 発電の安定性: 年間を通じて発電機に定期的に水が供給されるようになりました
- 環境コンプライアンス: ペルーの環境監督機関 (OEFA) の支援を受けて設定されたすべての要件を満たしました。
- 再現可能なモデル: アンデスのさまざまな高地貯留層ライニングに広く採用されています
4. BPM ジオメンブレンはダム貯水プロジェクトに最適なパートナーでしょうか?
18年以上の経験、100カ国以上への輸出、そして第三者認証（ISO、CE、SGS）を取得したBPMは、複雑な水道インフラにおいて、信頼性の高い製品、専門的な技術サポート、そして確かな実績を提供しています。新設工事でも改修工事でも、BPMのジオメンブレンは最適な性能を発揮するように設計されています。
