藤沼貯水池ダム決壊に関する調査速報 調査日 :2011.5.10 報告者 : 中央大学理工学部國生剛治 1949 年に完成した複数の均一型アースフィルダムからなる貯水容量 150 万トンの農水省管轄の潅漑用貯水池で, 福島県須賀川市江花の阿武隈川支流江花川の流域に位置する. 今回の地震で決壊した貯水池北側のダムは, 堤高 17.5m. 堤長 133m, 堤体積 9.9 万 m 3. 竣工以来, 堤体の漏水や浸食の問題が多かったため, 地震前に改良工事をしたとの石碑がダム左岸側の公園に建っている. 決壊した堤体は堤長右岸部が最も浸食されているが, 堤長全体がオーバーフローした水により激しく浸食され, 特に下流側斜面は黒っぽい泥岩質の基盤面が顕れるまで完全に浸食されている. 堤体の土質は砂質系風化土からなり, さらに残留した左岸側堤体斜面には 20~30cm の撒きだし厚さで締め固められた層構造が観察できる. この層構造は上流側では途切れており, そこを境に貯水池側に滑った滑り面のような境界が見られる. また, 右岸側堤体はほとんど流されているが, アバットの石張り部分にも貯水池側に滑った形跡が残されている. 深く浸食された右岸側にはダム直下から上流部に向かって黒色の有機質土 ( 元の田んぼの耕作土? それにしては固結度が高い ) のようなものが水平成層状に見えるが, 堤体材料の転圧層と混在しているようにも見られ, 元のダム基盤面を確認するにはさらに調査が必要である. 貯水池の東側にも主ダムより小規模なやはり均一型アースフィルの副ダムがあり, 地震によって貯水池側斜面が天端道路舗装版を巻き込んで滑り破壊し,100m 以上にわたって崩壊土が貯水池底面に流動的に広がっている. その破壊形態は 1971 年に米国で起きたサンフェルナンド地震の水締め工法で造られた サンフェルナンド下部ダム に似ており, 円弧滑り面が天端から堤体斜面下段まで連続しているように見える. この副ダムが主ダムと同じ撒きだし転圧工法で造られているかどうかは不明である 滑り最上端は下流側斜面に至っておらず, ダム天端の高さは辛うじて保持され, ここでのダム決壊には至っていない. この貯水池は春の田植えに備え冬場は満水位を維持するため, 地震発生時の貯水位はほぼ満水位であったとのことである. 揺れによる貯水の液面揺動が起きたか否かに関してであるが, 左岸側の地山にあったダムの洪水吐きを歩いてみたが, 大量の水が流れた形跡は読み取れなかった. ダムは 3 月 11 日 14 時 46 分頃の本震で決壊したと思われるが, 決壊開始の目撃者は今のところ存在せず, その原因は特定できていない. ただし, 地震からほぼ 20 分後に左岸側まで行き既に決壊ダムが始まった様子を見ていた方は存在した. その目撃談の要旨は以下のとおりである.
地震時の水位は満水位 -15cm くらいであった. 地震が発生してから直ちに帰ろうとした人から, ダムを渡る道路が通れなくなったとの話を聞いたため現場を見に行った. ダム左岸に着いたのは 15:08 頃であった. その時, ダムの天端は全長にわたり最高水位から 1~2m ガン と下がり, 貯水は海みたいに波立ち, ダムの上をうねって流れていた. ただし, この時点では右岸側の方が特に深く浸食されている様子はなかった. ダムから越流した水は滝壺のように唸り, 貯水池の上は霧が立ち込めたようになって, これはただごとではないと恐ろしくなった. ただし, 堤体は簡単に崩れる感じではなく, 流れに対して頑張っている印象だった. 堤体貯水池側に張ってあった石張りに 20m 程度ごとに入れてあった縦目地コンクリートビームが, 沈下した堤体上を越流する水流に洗われていた. ダム現場に来た時, 地震の揺れによる貯水の揺動が起きてダム近辺の道路面が水を被ったような形跡はなかった. この時, 副ダムが崩壊したことは全く気付かず, かなり後になって分かった. したがって主ダム崩壊との時間的関係は分からない. 1944 着工で 1949 年竣工. 近くの農家の義務人夫による建設で, 貯水池敷地はもともとは水田, ダム建設に伴い農家 2 軒が立ち退いた. ダムの盛立材料の土採り場は不明だが, 貯水池内から採った可能性がある. 堤体補強のためのグラウトを平成 4 年ころにやったらしい. 農水省のダムだが, 実際は地元の土地改良区事務所が管理している. ダムから下流の長沼地区までを踏査したが, まず気がつくことは堆積物の少なさと浸食の激しさである. 谷は数 m 以上掘り下げられ, 岩の露頭が連続して見られる. また, 途中ダムより 200m 程下流で, 道路が盛土により谷を渡っており, その下には水抜き管が設置されていたが, 右岸側の盛土が完全に流失していた. その道路盛土より上流側では砂や礫の堆積面が複数確認され, また, 左岸より寄り盛土道路上にオーバーフローの跡が読み取れ, この部分が決壊した水を一時的に貯留し, 次に盛土崩壊が起きたものと考えられる. 流出した土砂を含んだ水は 1km ほど下流の長沼地区滝で江花川支流に達した. 川には 60 度くらいの角度をもって流れ込み, 対岸にある 4 つの家屋を押し流して 8 人の命を奪い (1 人は未だ行方不明 ), 多くの床上浸水被害ももたらした. ここに居られた住民の方の証言では, 洪水は地震後間もなく発生し,2 回のピークがあったとのことである. また, 住民の方が撮っていた 16:06~16:54 の時間帯でのビデオ画像があるが, 後になるほど水流は激しさを増していることが分かる. 以上より判断すると, 主ダム決壊の原因としては, 堤体の揺れによる沈下とその後のオーバーフローが挙げられる. この沈下が起きた理由は, 貯水池側堤体斜面の滑りが考えられる. 決壊後の堤体に残された滑りの痕跡は貯水位の低下による Draw-down でも発生し得
るが, ダム天端が地震後間もなく沈下していたとの目撃談から考えて, 先に水位低下が起きたとは考えにくい. むしろ, 揺れにより堤体上流部の堤体材料または基盤材料の強度低下が生じ, 滑りが起きた可能性が高い. 堤体材料は丁寧に転圧されているように見えるが, ダム基盤層については今後詳細な調査が必要と思われる. ただし, 堤体残留部に残された滑り面の位置はかなり上流側に偏っているように見え, これが直接上方に向かって下流部にまで伸び 1-2m の天端沈下をもたらしたようには見えない. 主ダムの滑りメカニズムを推定する上で副ダムの滑り形態は大いに参考になるが, 副ダムの滑り線は天端道路をほとんど巻き込んでいるのに対し, 主ダムでは上流側に偏っていて直接天端全体を沈下させる位置関係になかったように見られる. むしろ, この最初の滑りが天端付近の崩壊 (2 次的滑りなど ) を誘発した可能性が高い. 滑りは堤長のほぼ全長にわたって発生し, 天端は 1-2m 沈下し全長にわたってオーバーフローが起きた. その後も堤体本体は水圧に対して抵抗力を残していたが時間とともに右岸天端が徐々に浸食され, やがて全貯水量が完全に流出する高さまで浸食が進んだと思われる. その間の経過時間は下流の滝集落でとられたビデオから判断して 16:54 以降の長時間 ( 地震発生から 2 時間以上 ) に及んでいることが分かる. 左岸の丘から見下ろした空の貯水池, 決壊した主ダムと遠方の決壊を免れた副ダム
藤沼貯水池 (Wikipedia) 貯水池北側の藤沼ダム (Wikipedia) 決壊したダムの左岸側に立つ説明看板図 決壊したダムの右岸からの見え方, 下流斜面は基盤まで洗われ松林が倒されている. 残留した左岸側堤体上流部に滑り面らしき撒きだし層の断絶境界が確認できる. 右岸側地山付近にも貯水池側への滑りの形跡が見られる.
堤体は 20~30cm の撒きだし厚で転圧されている. 左岸から右岸地山アバットを見る, 手前左の滑らかな面は左岸側残留堤体の滑り面らしく思える. 左岸側残留堤体上のコンクリート躯体 ( 手前は天端道路舗装の境界コンクリート, 左側に傾斜したの は貯水池内張ブロックの目地コンクリート ). 左岸側から見た残留堤体の眺め. 激しく浸食された右岸側ダム基盤付近. 黒っぽい有機質土の成層構造が見られる. どこまでが堤体 材料でどこから基盤かは不明.
決壊は免れた副ダムの滑り破壊 天端から見た副ダムの滑り破壊 長沼集落への出口付近流下した跡は激しく浸食されている. 途中で道路盛土が谷を渡っていた個所 左岸寄りに残った道路盛土と手前に堆積した砂層