石門ダム
石門ダム
ダムの下からの眺め。メインのロックフィルダム (右) と余水吐きが見えます。
地図
石門ダムのインタラクティブマップ
正式名称石門水庫
位置台湾桃園市復興​
座標北緯24度48分38秒 東経121度14分39秒 / 北緯24.81056度、東経121.24417度 / 24.81056; 121.24417
建設が始まった1955年7月 （1955-07）
開業日1964年6月14日 （1964年6月14日）
建設費14億台湾ドル
所有者台湾水資源局
ダムと放水路
ダムの種類ロールロックフィル
押収物大漢川
身長133.1メートル（437フィート）[ 1 ]
長さ360メートル（1,180フィート）[ 1 ]
放水路タイプゲートオーバーフロー
放水路容量11,400 m 3 /秒 (400,000 立方フィート/秒) [ 2 ]
貯水池
作成する石門貯水池
総容量309,120,000 m 3 (250,610 エーカーフィート) (公称) 251,880,000 m 3 (204,200 エーカーフィート) (1997) [ 1 ]
集水域763.4 km 2 (294.8 マイル2 ) [ 1 ]
表面積8.0 km 2 (2,000エーカー) [ 1 ]
発電所
タービン2x45MW [ 3 ]
設備容量90MW [ 3 ]​
年間発電量2億KWh [ 4 ]

石門ダム（中国語：石門水庫、直訳：石門ダム、Shimen 、 Shihmanとも表記）は、桃園市北部の大漢渓に架かる大規模なロックフィルダムです。台湾で3番目に大きな貯水池、または人造湖である石門貯水池を形成しています。桃園市の灌漑、台北盆地の洪水調節、そして台湾北部の300万人以上の住民に 水力発電と生活用水を供給しています。

9年の歳月をかけて1964年に完成した石門ダムは、台湾初の多目的水利事業であり、第二次世界大戦後の台湾の経済的自立に向けた大きな一歩となりました。ダムからの年間放水により、稲作の豊作が促進され、桃園市の年間農業生産量は倍増しました。また、ダム湖は景観と豊富な漁場から観光地としても人気を博しました。しかし、この事業は高額な費用と、ダム建設のために2,000人以上の住民が立ち退きを余儀なくされるなど、地域社会への影響が批判されました。

台湾の他の貯水池と同様に、石門ダムも堆積に悩まされ、貯水量が3分の1以上減少しています。浚渫、砂防ダム建設、流域修復工事など、堆積速度を低下させるための取り組みは限定的な効果しか発揮していません。これにより、石門ダムの洪水防止能力と干ばつ時の給水能力は低下しています。

歴史

背景

大漢江は台湾北西部の主要河川で、台北で合流して台湾最大の河川システムである淡水を形成する2つの支流のうちの1つである。大漢江は雪山山脈に源を発し、台風の際には洪水になりやすい流れの速い渓流として誕生した。大漢江は、安定した水源のない桃園高原の周囲を流れるが、横切ってはいない。この高原では1680年から、雨水を貯めるための数千の人工池を使って農業が行われている。[ 5 ] 1928年、台湾が日本統治下にあったとき、大漢江（当時は竹カン江として知られていた）の水を高原に導くために桃園運河が掘られた。[ 6 ]大漢江の水によって、桃園地域のさらに2万ヘクタール（49,000エーカー）の土地の灌漑が可能になった。[ 7 ]桃園の小さな池の貯水容量が限られているため、11月から4月の乾季には灌漑用の水が不足することが多く、大きな貯水池が必要であることが分かりました。[ 7 ]

大漢江が山地から流れ出る地点に形成された深い峡谷「石門」（石門）にダムを建設する計画は、1938年には既に提案されていましたが、第二次世界大戦勃発に伴い工業資源の逼迫により計画は中止されました。戦後、中華民国は食糧不足と急激な人口増加に直面しました。1960年代には、年間人口増加数は35万人に達しました。[ 8 ]政府は経済的自立性を向上させるため、台湾初の多目的水利事業である石門ダムの建設を開始しました。この事業を監督するために石門開発委員会が設立されました。ダムの当初予算は14億台湾ドルで、その約半分は国際開発庁（AED）を通じた米国からの低利援助融資でした。[ 7 ]

工事

建設前の石門ダム現場。上流の「石門」を望む。

1955年7月以降、ダム建設予定地にはアクセス道路と作業員用施設が建設され、将来の貯水池予定地は洪水への対応が図られた。この事業により、大漢江流域に居住していた約2,000人（416世帯）が立ち退きを余儀なくされ、1956年から台湾北西部沿岸地域への移転が開始された。政府は新しい住宅、学校、その他のインフラを建設し、住民への土地補償も行ったが、この移住計画は激しい論争の的となった。[ 9 ]

ダムの設計はティペッツ・アベット・マッカーシー・ストラットン社が行い、建設はモリソン・クヌーセン社（フーバーダムの設計で知られていた）が監督した。1959年後半、大型の重機がダム建設予定地に到着し、本格的な建設工事が始まった。台風による洪水で工事は数回中断されたものの、1960年12月に川の流れをトンネルに転流させることに成功した。[ 3 ]後にダムの中核となるコンクリート製の仮締切堤は1962年に完成した。注目すべきは、この時初めてローラー圧縮コンクリートがダム建設に使用されたことである。[ 10 ]政府はダム建設に必要な土砂667万5000立方メートル（2億3570万立方フィート）を供給するため、近隣の農地約120ヘクタール（300エーカー）を購入した。 [ 7 ]

1963年5月、ダムは部分的にしか完成していなかったため、分水トンネルが塞がれ、貯水池に水を貯めることができるようになった。[ 9 ] 1963年7月、台風ウェンディが台湾を襲い、大規模な洪水を引き起こした。新しい貯水池は大漢江の洪水ピークを25％軽減することができた。[ 9 ]堤防は1964年6月に完成し、最終費用は48億5千万台湾ドルだった。[ 11 ] 1964年6月14日、陳誠副総統により4000人以上の観衆の前でダムの落成式が行われた。[ 7 ] ダム建設には合計7,500人が従事し、一度に6,000人もの作業員が現場にいた。建設中に32人が死亡、2,881人が負傷し、87人が永久的な障害を負った。[ 7 ]

その後の歴史

1964年に完成に近づいた放水路

技術者たちは、自然の堆積速度から判断すると、堆積物の除去を行わなくても貯水池の耐用年数は少なくとも71年と見積もっていました。しかし、貯水池への貯水開始からわずか4ヶ月後、台風グロリアが台湾を襲い、その洪水によって1900万立方メートル（6億7000万立方フィート）の堆積物が貯水池に流入しました[ 12 ]。これにより、貯水池の耐用年数は23年短縮されました[13]。貯水池が満水になったことで、蒋介石の旧別荘、阿姆坪石橋、近くの地神神社など、いくつかの歴史的建造物も浸水しました[ 14 ] 。 [ 15 ]

石門ダムの主な目的は灌漑であり、ダム建設後に約22,000ヘクタール（54,000エーカー）の新しい農地で生産が開始され、総面積は57,000ヘクタール（140,000エーカー）となった。既存の農地への水供給量が増加したため、年間収穫量は2倍以上に増加した。個々の農家の収入はほぼ20％増加した。[ 16 ]既存の灌漑システムに新しい石門運河を含む約27キロメートル（17マイル）の運河が追加され、合計175キロメートル（109マイル）になり、1日30,000トンの処理能力を持つ処理場が建設され、都市用水に供給された。[ 9 ]プロジェクトの規模にもかかわらず、農業生産の増加は50万人、つまり2年分の人口増加未満を養うと推定された。[ 8 ] 1990年代以降、桃園県の都市化が著しく進んだため、灌漑用ダムの重要性は低下し、その一方で、よりきれいな生活用水の需要が高まった。[ 6 ]

政府は石門ダムをレクリエーションエリアとして開発するために2,100万台湾ドルを割り当てました。ダムへのアクセスを改善するため、ボート施設と約31キロメートル（19マイル）の新しい道路が建設されました。ダムには狩猟用の魚も放流され、岸辺には最終的には「寺院、博物館、記念碑、仏塔、ホステル、住宅」が建設される予定でした。[ 9 ]ダム完成後、この農村地域は観光業による繁栄を享受し、農業のみに依存していた経済の多様化に貢献しました。[ 17 ]しかし、このプロジェクトの資本コストが高額だったため、実際の年間投資収益率はわずか1.5%でした。「これは中国国民が誇りに思うべき工学上の記念碑的な存在です。しかし、数千万ドルにも及ぶ代替開発の機会を放棄したという点で、あまりにも高額な投資でした。」[ 18 ]

ダムの詳細

近くの山からの眺め。メインダム（中央）と放水路（左下）が見える。

堤防と放水路

石門ダムは、高さ133.1メートル（437フィート）、長さ360メートル（1,180フィート）のロールドロックフィル盛土ダムで、高さ70メートル（230フィート）のコンクリートコアの上に建設されています。[ 1 ]ダム本体には約706万立方メートル（923万立方ヤード）の土砂が入っています。 [ 1 ]ダムの頂上部の幅は11.5メートル（38フィート）、標高は海抜252.1メートル（827フィート）です。通常水位は245メートル（804フィート）、最大洪水位は249.7メートル（819フィート）です。[ 19 ]

コンクリート製の放水路はダムの東側に位置しており、高さ10メートル（33フィート）、幅14メートル（46フィート）の6つの放射状ゲートで制御されています。 [ 19 ]最大放水量は毎秒11,400立方メートル（400,000立方フィート/秒）です。[ 2 ]また、通常の放水には毎秒34立方メートル（1,200立方フィート/秒）の容量を持つ河川放水路が使用されています。 [ 20 ]ダムには、台風前に貯水池の水を素早く排出できるように、1978年に完成した2つの追加の洪水防止トンネルもあります。各トンネルは長さ375.4メートル（1,232フィート）、直径1.372メートル（4.50フィート）で、総容量は毎秒2,400立方メートル（85,000立方フィート/秒）です。[ 19 ]

発電所

放水路越しに石門発電所を眺める

ダムの水力発電所は、ダムの麓、大漢江の左岸に位置しています。直径4.57メートル（15.0フィート）、長さ318.8メートル（1,046フィート）の鋼鉄製水圧管2本が、2基のフランシス水車に水を供給しています。発電所の最大流量は毎秒137.2立方メートル（4,850立方フィート/秒）です。[ 20 ]各発電機の発電容量は45,000キロワット（KW）で、合計90,000KWです。[ 3 ]発電所は年間約2億キロワット時の電力を生産しています。 [ 4 ]

貯水池

ダムの背後に貯水された水は、台湾最大級の貯水池の一つである石門貯水池を形成しています。全長は16キロメートル（9.9マイル）、満水時には800ヘクタール（2,000エーカー）を超える広さを誇ります。当初の貯水池の総貯水容量は309,120メガリットル（250,610エーカーフィート）、有効貯水容量は251,780メガリットル（204,120エーカーフィート）でした。しかし、堆積作用により、1997年までに総貯水容量は251,880メガリットル（204,200エーカーフィート）に減少しました。これは約20%の減少であり、有効貯水容量は233,800メガリットル（189,500エーカーフィート）にまで減少しました。[ 1 ] 2017年の調査によると、総容量は216,000ML（175,000エーカーフィート）に減少した。[ 21 ]

石門後池は主ダムの下流に位置し、大漢江への放流水量を調節するとともに、桃園運河と石門運河の取水口となっている。後池は長さ317.5メートル（1,042フィート）の堰堤によって形成され、最大220万立方メートル（1,800エーカーフィート）の貯水能力を有する。桃園運河の頭首工は毎秒18.6立方メートル（660立方フィート/秒）の送水能力を有し、石門運河は毎秒18.4立方メートル（650立方フィート/秒）の送水能力を有する。[ 19 ]

操作と使用方法

石門ダムの水は、桃園市、新竹県、新北市の28地区に配水されており、その総人口は約340万人、灌漑面積は3万6500ヘクタール（9万エーカー）を超えます。[ 11 ] [ 22 ] 石門ダムは毎年、灌漑および工業用に1億8160万m 3 （14万7200エーカーフィート）の水を供給し、下流域の住宅用に約1億2740万m 3（10万3300エーカーフィート）の水を供給しています。さらに、大漢江下流域の基底流量を確保するため、年間最小放流量2億9960万m 3（24万2900エーカーフィート）が維持されています。この放流量の約3億8630万m 3（31万3200エーカーフィート）が水力発電に利用されています。[ 23 ]ダムの発電所は年間約2億キロワット時の電力を発電しており、台湾北部の電力網のピーク時の電力需要を満たす上で不可欠な役割を果たしている。 [ 11 ]水力発電の放出量は7月下旬から8月にかけてピークを迎えるが、これは主に台湾北部の都市でのエアコンの使用によるものである。[ 23 ]

桃園運河（左：桃園市内、右：石門余堤ダム取水口）

石門ダムは、台風発生時の洪水ピーク時の流量を緩和するために利用される淡水水系の主要貯水池の一つです。ダムからの放水は、東側の飛水ダムからの放水と連携して行われ、洪水の規模を軽減しています。 [ 24 ]しかし、貯水池に堆積物が蓄積したことで、大規模洪水時の効果は低下しています。その結果、「石門ダムの放水路への放水頻度は台湾の貯水池の中でトップクラスです。『石門ダムが洪水を放水している』という言葉は、『あなたのフライが開いている』という婉曲表現になっています。」[ 25 ]さらに、大規模洪水が発生すると、貯水池の濁度が平均の3,000倍以上に上昇し、当局は給水を停止せざるを得なくなります。[ 26 ]この問題は、石門水路の水のうち、住宅や工業用の水源に供給される割合が増加したことにより悪化している。これらの水源は、石門水路が当初供給することになっていた農業用の水源よりも、よりきれいな水を要求する。[ 27 ]

2017年6月の洪水放流

貯水容量の減少は、干ばつ時の石門ダムの給水能力にも影響を与えている。乾季には需要が石門ダムの貯水量を上回ることが多く、頻繁に給水停止を余儀なくされる。1994年には数週間にわたり、干ばつに見舞われた石門ダムの給水区域では、3日に1日しか給水できなかった。[ 25 ]地球規模の気候変動により台湾の雨季の長さが短縮し、一方で暴風雨が島を襲った際の降雨量は増加しており、この状況はさらに悪化している。2015年には、台湾は1947年以来の最低の冬季降雨量を記録し、石門ダムの水量は容量の24.5%という記録的な低水量にまで落ち込み、政府は再び水配給制を余儀なくされた。[ 28 ]

ダムと貯水池のもう一つの利点はレクリエーションです。毎年16万人以上の観光客がダムを訪れ、特に洪水放流時には盛況です。[ 14 ]貯水池、周辺のレクリエーションエリア、そして町々には、毎年170万人以上の人々が訪れます。[ 29 ]「1964年の一般公開以来、石門貯水池は台湾の観光名所のトップスポットの一つであり続けている」と言われています。[ 30 ]貯水池では、レクリエーションと商業の両方で年間約8万キログラム（18万ポンド）の魚が漁獲され、年間2,933万台湾ドルの収益を生み出しています。[ 30 ]

環境問題

石門貯水池

石門ダム集水域における不適切な土地利用と建設作業は、貯水池における深刻な堆積問題の一因となっている。この堆積物は主に、急勾配で起伏の多い流域における地滑りやその他の侵食関連の問題に起因しており、森林伐採、農業用地の開墾、山岳地帯への道路開通によってさらに悪化している。[ 25 ]貯水池は当初最大水深が100メートル（330フィート）以上であったが、現在では40メートル（130フィート）以下と推定されている。[ 25 ]ヒューバート・シャンソン著『開水路流水理学』という教科書では、このダムは「洪水調節や給水のための貯水池として機能するには不適切な貯水容量を持つ、巨大な堆積物溜まりとなっている」と記されている。[ 31 ]

1981年には、毎年290万トンの土砂が貯水池に流入すると推定され、流域の浸食率は1キロメートルあたり3,789トンでした。[ 12 ] 2017年の台北タイムズの報道によると、貯水池に流入する土​​砂の量は年間342万トンでした。約117万トンがダムの放水口から流され、さらに90万トンが掘削と浚渫によって除去されました。政府は、さらに64万トンが貯水池に流入するのを防ぐ土砂バイパストンネルの建設を提案しています。[ 32 ]この技術は、日本とスイスの貯水池で既に採用されており、台風後など土砂流出量が多い時期に河川水を貯水池に流入させるのではなく、迂回させることができます。[ 33 ]

土砂防止事業

破壊されたバリンダム。流域特有の深刻な河床侵食が見られる。

石門水庫に流入する土​​砂の量を減らすため、さまざまな対策が講じられてきた。数百の砂防ダムや堆砂ダムが建設されたため、大漢川とその支流の上流域は現在、台湾で最も大量に湛水されている河川システムの一つとなっており、本流だけで少なくとも123のそのようなダムがある。[ 25 ]最大の24の砂防ダムは合わせて約3,600万立方メートル（29,200エーカーフィート）の土砂が石門水庫に流入するのを防いだ。[ 34 ]唯一、中化ダムだけが現在も土砂を貯留しているが、その1,600万立方メートル（13,000エーカーフィート）の容量はほぼ満杯である。[ 13 ]これらの堆砂ダムも何度か決壊し、さらに多くの土砂やシルトが石門水庫に流入する原因となっている。その中には、台風ウィファ（2007年）の際にバリンダムが決壊し、1000万立方メートル（8,000エーカーフィート）の土砂が下流に流れ込み、バリン村を壊滅させた事件がある。[ 35 ]石門ダムの浚渫作業も部分的にしか成功していない。1985年以降、7つの浚渫会社が1000万立方メートル（8,000エーカーフィート）以上を除去したが、ダムは掘削できるよりも速いペースで土砂で埋まり続けた。1995年には沈泥処分場の容量が限界に達した。[ 25 ]土砂の流入を減らすために講じられた他の対策には、擁壁の建設や皆伐地の再植林などがある。

近年、台湾政府は、貯水能力を高め、沈泥を捕捉するために、大漢江にさらに巨大ダムを建設する構想を復活させている。先住民族の江石近くにある高台水庫は、高さ190メートル（620フィート）、貯水容量1億7100万立方メートル（139,000エーカーフィート）のダムとなる予定だ。このプロジェクトは比麟水庫（比麟水庫）と連携して建設される可能性があり、大漢水系の水を大安江に導水することで、新竹県の水供給量を増やすことができる。[ 36 ]これらのダム計画は、費用がかかり、問題解決には効果がほとんどなく、地域社会への影響も大きいとして、強く批判されている。[ 37 ]

水質

貯水池に流入する大量の堆積物は、異常に高い栄養塩濃度を引き起こし、夏季には富栄養化と藻類の大量発生を頻繁に引き起こしています。その結果、石門ダムは台湾の貯水池の中でも水質が最も悪いダムの一つとされています。 [ 25 ] 2005年頃に石門ダムの2地点に設置された大型水質監視システム「Vertical Profiling System」（YSI 6600EDS）は、水深5メートル（16フィート）間隔で水質の様々な要素を測定します。ダム内の濁度、クロロフィル含有量、pH値、溶存酸素濃度は、3時間ごとにダム管理者に送信されます。このシステムの将来的な計画では、藻類の増殖を記録し、水中の低酸素状態を防ぐための対策を講じることを目指しています。 [ 38 ] 2008年、台湾環境保護局は石門、翡翠、曽文、金門の各貯水池の富栄養化防止プロジェクトに2億台湾ドルを割り当てた。[ 39 ]

石門ダムの頂上から見た石門貯水池（右）と余水池（左）。

参照

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