土嚢の仕組み

2010年3月のある日曜日、ノースダコタ州ファーゴの市職員たちは、レッド川での勝利を祝うために葉巻に火をつけていた。住民たちは先週末、米陸軍工兵隊から褒められた、自分たちが設置した土のうや粘土の堤防が耐えられるかどうかを待っていた。彼らは、これらの防御が失敗した場合、雪解け水で増水した赤い川が家々に押し寄せることを知っていました。

ファーゴには、以前レッド川が氾濫した2009年の傷跡がまだ少し残っていた。数千人の住民が家を守るために慌てて行動し、多くの人が避難を余儀なくされた。翌年、何百万もの土嚢が準備され、幸運なことに川は沈下しました。ある住民はクリスチャン・サイエンス・モニターに対し、土嚢の壁が裏庭の安全を守ってくれていると知っていたため、リラックスしてNCAA男子ディビジョン1バスケットボール選手権（別名「マーチ・マッドネス」）を観戦することができたと語った[出典: ]。

ネブラスカ州ティルデンに住むジャニーン・ケルクマンさんとデニス・ケルクマンさんは、自分たちの家に20年間住んでいた。 2010 年 6 月、彼らは、家の周りにある要塞の土嚢が裏庭を流れ込む 4 フィート (1.2 メートル) の水の勢いを抑えることができるかどうか、息をひそめて確認していることに気づきました。ケルクマン夫妻はこれまで浸水のような事態を経験したことがなく、過去に最も近い洪水の危険は約400フィート（121メートル）離れたところにあった。その夏、彼らは保護のためにボランティアと土嚢に頼っていることに気づきました[出典: ]。

辞書で土のうを調べると、縫い目まで砂を詰めた袋のことを指す定義が見つかります。また、これらの頑丈なバッグが武器として機能したり、安定性を提供したり、おそらく恐怖に怯える住宅所有者にとって最も重要なのは、激流の川の影響から身を守ったりすることもできることも学びます。

シンプルな砂袋が、どのようにしてハリケーンや洪水から家を守る最善の方法の 1 つになったのでしょうか?次のセクションでは、土のうがどのようなものなのか、また土のうがなぜそのような働きをするのかについて説明します。

土のうの構造、一度に一粒ずつ

地元の遊び場の砂場からビニールの買い物袋に砂をすくい始める前に、土のうがどのように組み立てられるかについていくつか説明しておく必要があります。まず、土のうは時代とともに変化しています。かつては黄麻布がよく使われた素材でしたが、現在バッグに選ば​​れているのはポリプロピレンプラスチックです。この種類のプラスチックは、肥料袋に入っているものと似ています。ポリプロピレン製のバッグは、風雨にさらされても簡単には分解しないため、他の素材よりも優れています。

第二に、今日の土嚢の一般的なサイズは、幅 14 インチ x 長さ 26 インチ (36 センチメートル x 66 センチメートル)、13 インチ x 30 インチ (33 センチメートル x 76 センチメートル)、またはこれらの寸法に近いものです。よくイメージできない場合は、USA Today 新聞を折り畳むと、12 インチ x 22 インチ (30 センチメートル x 56 センチメートル) になります。他の寸法のバッグも使用できますが、大きすぎることは望ましくありません。最適に充填された土嚢の重さは約 40 ポンド (18 キログラム) になります。土嚢に詰めすぎでは十分な力が得られないため、土嚢の壁の隙間に土嚢を埋め込みたいとします。

場合によっては、砂を手に入れることができないこともあります。特に、あなたの町に住んでいる他の人々も砂を求めて争っている場合はそうです。川が氾濫して書斎をプールに変えてしまうような緊急事態では、粘土や砂利を使うこともできますが、これらの素材は好ましくありません。なぜ？ボランティアがこれらの袋をできるだけ早く詰めてくれるということを忘れないでください。粘土や砂利は操作や扱いが難しいため、ボランティアが仕事を遂行するのにさらに時間がかかります。川があなたのドアをノックしているとき、時間は確かに非常に重要です。

土のうがどのように機能するかについてさらに詳しく説明すると、なぜ砂がこれほど優れた効果を発揮するのかがわかるでしょう。

なぜ土嚢なのか?

人々は数百年にわたって土のうを使用してきました。その歴史は独立戦争にまで遡ります[出典: ]。科学が非常に多くの分野で進歩しているにもかかわらず、なぜ私たちは洪水を制御するためにまだこのローテクなソリューションを使用しているのでしょうか?簡単な理由を 3 つ挙げます。

まず、土のうは使いやすいです。土のうを準備するには、シャベルと手袋を持ち、安全対策に関するある程度の知識を持った数人のボランティアだけが必要です。洪水が差し迫っているときは、全員が急いで仕事をしなければならないため、専門家やエンジニアを招いて、顎を掻いて最善の策を考え出させる機会はありません。素早い行動が必要です。全員が協力し、必要な物資を簡単に入手できるようにしたいと考えています。土のうを作るのは大変な作業ですが、ロケット科学ではありません。

第二に、土のうは安価です。バッグや砂は安価で購入できるので、ほとんどの人が使用できます。実際のバッグは、1 箱あたり 10 個から数千個の範囲で購入できます。リビングルームで膝まで水に浸かりそうになっている一般の人は、事前に土のうを注文するなど考えもしないかもしれませんが、これは心配する必要はありません。このバッグは、ホームセンターまたは同様の種類の店で見つけることができます。たとえば、ホームセンターでは 500 個の土嚢を 179 ドル、つまり 1 袋あたり 36 セントで入手できます [出典: ]。砂を購入するときは、粒子が粗いタイプの砂を購入するのが理想的です。砂場や遊び場の砂は高品質だと考えて、そこからスケールダウンしてください。より適切なガイドラインが必要な場合は、これを試してください。土のうから出た未使用の砂は、土壌または盛り土として庭に捨てられます。冬には砂の凍った道路にそれを保存することもあります。それがあなたが探している種類の砂です。しかし、緊急時には砂は砂です。利用可能なものは使用してください。

第三に、土のうは機能します。何年も働いているのに、壊れていないのに直す必要はありません。土のうに頼る理由はわかりましたが、土のうはどのように機能するのでしょうか?

岩のようにしっかりしている

ビーチに行って、指の間から砂を一握り流したことがある人なら、おそらく、砂は風雨のおかげで時間の経過とともに分解されたたくさんの小さな石の破片で構成されていることに気づいたでしょう。複数のビーチに行ったことがある人は、それぞれのビーチで遭遇する砂が異なることに気付いたかもしれません。砂の組成が地理的地域によって異なることは驚くべきことではありませんが、非常に硬くて耐久性のある鉱物である石英など、ほとんどの砂に共通して含まれる鉱物がいくつかあります。

鉱物硬度は、モース硬度と呼ばれる標準によって測定されます。クォーツのモース評価は 7 で、1 が最も柔らかく、10 はダイヤモンドのような完全な硬度の鉱物です。クォーツは化学的に不活性です。つまり、元の形状を維持し、ほとんどの物質と反応しないため、時間の経過や風化（洪水の堰堤を含む）によってもほとんど変化しません。

多孔性も砂の重要な特性です。この特性は、光、空気、水を通過させる物質の能力を指します。多孔質であればあるほど、より多くの水が通過できます。砂はテクスチャーが粗い材料であり、材料のテクスチャーが粗いほど、多孔質が少なくなります。洪水を制御するために使用される素材について話しているのであれば、決して悪い品質ではありません。

土のうでは、砂自体は水をせき止めません。バッグの中や周りでは、さまざまなことが起こっています。シルトや粘土などの細かい粒子を含んだ洪水が土のうの中に流れ込んでいる。砂は基本的にこれらの粒子を「キャッチ」します。粘土とシルトは砂の隙間を埋め、実際に砂をより良いバリアにします。より多くの水が流れると、砂はどんどん濁っていきますが、これはバッグに浸透する水の量が減り、良いサイクルとなります。さらに、土のうはどんどん重くなっているので、適切な場所に設置すれば洪水で土のうが流されることはありません。

最初に私たちが土嚢を作成したのは偶然と利便性だったのかもしれませんが、組成と少しの地質学のおかげで、このツールは今でも使われ続けています。

砂遊び: Fill’er Up

洪水との戦いを始める準備はできていますか?まず、必要な土のうの数を把握する必要があります。アメリカ陸軍工兵隊によって設定された仕様を使用して、これを想像してください。高さ 4 フィート (1.2 メートル)、幅 10 フィート (3 メートル) の壁を構築するとします。壁はピラミッド型である必要があります。ピラミッドを構築する理由については次のセクションで説明します。ここで知っておくべき重要なことは、その壁の 1 フィートごとに 78 個の土嚢が必要になるということです [出典: ]。

さあ、お腹を満たしましょう。土のうは半分から 3 分の 2 だけ入れて、袋を縛ったり、上から折り畳んだりする余地を残してください。繰り返しますが、砂が動き回れる余裕があるように、バッグの重さは約 40 ポンド (18 kg) にする必要があります。バッグを横に置くときに、継ぎ目のない壁を作るためにこれが重要です。 2 ～ 3 人のボランティアのチームは、化学処理された袋を扱う際に手袋を着用するなどの簡単な安全対策を講じれば、簡単に土のうを埋めることができます。特に風の強い日には、ゴーグルも役立ちます。その後はごく常識です。1 人が袋を開けた状態で保持し、2 人目が袋に砂を加えます。チームに 3 人いる場合、3 人目が満杯の土嚢を積み上げることができます。

40ポンドの土嚢を作るのに何粒の砂が必要か疑問に思うかもしれません。砂が細かいか粗いかによって異なります。ただし、目安として、計量カップ 1 つには、多少の差はあれ、約 12.5 オンス (0.35 キログラム) の砂が入ります。バッグを満たすには、約 51 カップの砂をすくう必要があります。ありがたいことに、ボランティアは計量カップではなくシャベルを使用します。

手動で土嚢を埋めるのは最も簡単で低コストの方法ですが、最も時間がかかります。大量の土嚢を迅速に作成する必要がある場合には、自動化オプションが用意されています。バッグ保持ラック、ダンプ トラックの後部にある漏斗、その他の商用機器を使用すると、プロセスをスピードアップできます。この機器は、特に緊急事態や連絡が困難な地域では常に利用できるわけではありません。多くの会社があらかじめ充填された土のうを販売しており、洪水が発生しやすい地域に住んでおり、雨の日に備えて土のうを積み上げておきたい場合に備えて、オンラインで検索すると購入できる機会が複数見つかります。

砂の城の構築: バッグの配置

洪水に備えてハッチに当て木をすることを考えるとき、集めたばかりの土のうが家の前に山積みされている様子を想像するかもしれません。大きければ大きいほど良いのです。間違っている。壁が高すぎると、効果が失われ、水に耐えられなくなるため、望ましくありません。土嚢を設置するときに従う必要がある手順は次のとおりです。

家の戸口やその他の開口部にも土のうを使用する必要があることに注意してください。

完璧な人はいない

ほとんどのものと同様、土のうも完璧ではありません。すべての洪水状況であなたを救ってくれるわけではありません。溜まった水の中に土嚢を置くのは望ましくありません。そのため、地域がすでに浸水している場合、土のうを設置するには遅すぎます。代わりに、家族と自分の持ち物をより安全な場所に避難させることに集中してください。土嚢は、高さわずか数フィートの水から守る、いわゆる「低水流保護」を助けるために設置されています。それ以上のものには、より大規模でより洗練された形式の保護が必要です。進行中の洪水が問題である場合、土のう自体は分解するため、時間が経つと土のうを持ちこたえるのが難しくなります。土嚢は優れたツールですが、母なる自然を扱う場合、私たちのソリューションには限界があります。

深刻な洪水の状況では、脆弱な地域に何千もの土のう、時には数百万を超える土のうが並ぶことがあります。水がなくなったらどうしますか？土のうのもう 1 つの欠点は、廃棄のジレンマです。土嚢の撤去にはいくつかの理由から問題が生じます。洪水の水には不潔な物質が多く満たされているため、土のう袋には汚染された砂が含まれていることが多く、濡れたまま使用しても再利用できません。多くの場合、都市は住民が土のうを持ち込める配布場所を設置します。埋立地に土のうが多くのスペースを占めるため、処理会社は土のうを望まないことがよくあります[出典: サンタクララバレー水道地区]。未使用の土嚢を保管したり、砂場や遊び場を埋めるなどの日常的な用途に砂を使用したりできます。

5 月中旬から 11 月末まで、アレックス、グスタフ、カトリーナなどの名前が天気予報に表示され、人々は誰がビッグワンになるかを待ちわびています。米国海洋大気局（NOAA）は、米国の洪水が悪天候の最大の原因であると述べている。治水は世界中の人々の懸念となっており、土のうは不完全で労働集約的でローテクな選択肢ではありますが、時の試練に耐えてきました。人々は土のうの役割を担うさまざまな技術を開発してきましたが、土のうに代わるものはまだありませんし、おそらく今後も何もなくなるでしょう。

治水と災害管理に関するリンクをさらに読み続けてください。