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1 美 和 ダムにおける 流 入 土 砂 量 の 支 配 要 因 に 関 する 研 究 信 州 大 学 工 学 部 社 会 開 発 工 学 科 環 境 都 市 コース 富 所 研 究 室 学 籍 番 号 T321C 氏 名 原 宏 則 平 成 16 年 2 月

2 美 和 ダムにおける 流 入 土 砂 量 の 支 配 要 因 に 関 する 研 究 平 成 16 年 2 月 原 宏 則 要 旨 目 的 近 年, 堆 砂 によって 貯 水 容 量 が 減 少 し, 本 来 の 機 能 を 果 たせなくなっているダム が 多 く 存 在 する.このようなダム 堆 砂 による 問 題 を 繰 り 返 さないために, 土 砂 流 出 の 要 因 を 明 らかにし,それらによる 影 響 を 正 しく 評 価 することが 必 要 である. 本 研 究 では, 土 砂 流 出 の 主 な 要 因 とされる 降 雨 に 注 目 し,その 特 性 を 分 析 する. 方 法 長 野 県 の 天 竜 川 水 系 美 和 ダムにおける, 昭 和 39 年 から 平 成 11 年 の 流 域 内 8 ヵ 所 の 雨 量 観 測 所 雨 量 データと,ダムへの 年 間 流 入 土 砂 量 データを 用 いて, 相 関 関 係 を 調 べた.さらに, 得 られた 相 関 関 係 から, 地 形 的 要 因 について 考 察 を 行 った. 特 徴 総 雨 量 雨 量 強 度 降 雨 継 続 時 間 の 三 つの 基 準 による 雨 量 と 流 入 土 砂 量 の 相 関 を 調 べた. 特 に, 雨 量 強 度 降 雨 継 続 時 間 については 詳 細 に 分 類 し, 流 入 土 砂 量 と 相 関 の 強 い 降 雨 特 性 を 調 べた. 結 論 土 砂 の 流 出 は, 総 雨 量 ではなく, 集 中 的 連 続 的 な 雨 の 規 模 や 頻 度 に 関 係 してい る.しかし, 観 測 所 によって, 流 入 土 砂 量 と 相 関 の 強 い 降 雨 特 性 が 異 なる.また, 各 観 測 所 の 相 関 係 数 を 比 べると,その 値 に 差 があった.これらの 理 由 として, 小 流 域 ごとに 地 形 的 要 因 が 異 なることが 考 えられる.したがって,ダムへの 流 入 土 砂 量 の 推 定 を 行 うときは, 小 流 域 ごとに 検 討 することが 必 要 である. 指 導 教 官 富 所 五 郎 教 授

3 目 次 第 1 章 序 論 1 第 2 章 ダム 堆 砂 の 現 状 2-1 日 本 のダム 堆 砂 の 現 状 2 2-2 美 和 ダムの 堆 砂 の 現 状 3 2-3 ダムの 堆 砂 による 問 題 4 第 3 章 土 砂 流 出 の 支 配 因 子 3-1 地 形 的 要 因 3-1-1 起 伏 量 について 1 3-1-2 崩 壊 地 について 11 3-2 水 文 学 的 要 因 11 第 4 章 降 雨 と 流 入 土 砂 量 の 関 係 4-1 雨 量 観 測 所 別 の 各 種 雨 量 と 流 入 土 砂 量 の 関 係 4-1-1 総 雨 量 と 流 入 土 砂 量 の 関 係 14 4-1-2 雨 量 強 度 と 流 入 土 砂 量 の 関 係 15 4-1-3 降 雨 継 続 時 間 と 流 入 土 砂 量 の 関 係 15 4-1-4 雨 量 強 度 と 降 雨 継 続 時 間 についての 具 体 的 考 察 16 4-2 流 域 平 均 雨 量 と 流 入 土 砂 量 の 関 係 4-2-1 流 域 平 均 雨 量 を 用 いた 総 雨 量 と 流 入 土 砂 量 の 関 係 18 4-2-2 流 域 平 均 雨 量 を 用 いた 雨 量 強 度 と 流 入 土 砂 量 の 関 係 18 4-2-3 流 域 平 均 雨 量 を 用 いた 降 雨 継 続 時 間 と 流 入 土 砂 量 の 関 係 19 第 5 章 結 論 34 謝 辞 35 参 考 文 献 36

1 第 1 章 序 論 ダムは 治 水 利 水 の 面 から, 日 本 の 高 度 成 長 を 支 えてきた.ところが,ダム 建 設 当 時 で は 考 えられなかった 問 題 が 生 じている.ダムの 堆 砂 である. 中 部 地 方 をはじめ, 全 国 各 地 には 堆 砂 により 貯 水 能 力 が 減 少 し, 水 資 源 の 確 保, 洪 水 調 節 といった 本 来 の 機 能 が 果 たせ なくなっているダムが 存 在 する.ダム 下 流 域 では, 流 出 土 砂 の 減 少 により, 河 床 の 低 下 や 海 岸 線 の 後 退 といった 問 題 を 引 き 起 こすとともに, 生 態 系 にも 影 響 を 及 ぼすなど, 堆 砂 に よる 弊 害 が 指 摘 されている. 近 年 では, 巨 額 の 資 金 をかけ, 掘 削, 排 砂 トンネル, 排 砂 ゲ ート, 貯 砂 ダムなどの 排 砂 対 策 が 行 われている.しかし, 排 砂 によって 腐 敗 した 土 砂 が 流 され, 河 口 の 漁 業 に 被 害 が 発 生 した 例 も 報 告 されている.これらの 被 害 を 防 ぐためには, 土 砂 流 出 の 要 因 を 明 らかにし, 土 砂 流 出 に 対 する 効 果 的 計 画 的 な 対 策 を 行 うことが 必 要 である. 土 砂 流 出 には, 地 質 や 起 伏 量, 植 生 などの 素 因 と, 降 雨 や 洪 水 等 の 誘 因 が 複 雑 に 関 係 し ている. 特 に 降 雨 は, 土 砂 流 出 の 主 な 要 因 のひとつである.しかも, 雨 量 データは 多 くの 観 測 点 で 比 較 的 長 期 にわたり 存 在 する.ダム 流 域 はさまざまな 小 流 域 の 集 まりであり, 各 小 流 域 からはその 特 性 に 応 じた 土 砂 供 給 がなされると 考 えられる.これらの 点 から, 降 雨 による 土 砂 流 出 を 解 明 することは 有 用 である. そこで 本 研 究 では, 天 竜 川 水 系 美 和 ダムを 対 象 とし, 昭 和 39 年 から 平 成 11 年 における ダムの 堆 砂 量, 流 域 内 8 ヶ 所 における 雨 量 観 測 所 の 降 雨 量 データを 用 い, 堆 砂 に 影 響 のあ る 降 雨 特 性 と 地 形 的 特 性 について 考 察 する.さらに 流 域 平 均 雨 量 を 求 め, 観 測 所 別 に 求 め たものと 比 較 する. 最 後 に, 本 論 文 の 構 成 について 説 明 する. 第 2 章 では, 日 本 におけるダム 堆 砂 の 現 状 と 美 和 ダムの 堆 砂 の 現 状,ダムの 堆 砂 による 問 題 をまとめ, 堆 砂 問 題 の 重 要 性 を 述 べる. 第 3 章 では, 土 砂 の 流 出 を 支 配 する 因 子 につ いて 説 明 する. 第 4 章 では, 支 配 因 子 の 中 の 降 雨 に 注 目 し, 各 雨 量 観 測 所 における 降 雨 量 とダムへの 流 入 土 砂 量 の 関 係 を 調 べる.さらに, 流 域 平 均 降 雨 量 とダムの 流 入 土 砂 量 の 関 係 を 調 べ, 観 測 所 別 に 求 めた 降 雨 量 とダムへの 流 入 土 砂 量 の 関 係 との 比 較 を 行 う. 第 5 章 では, 結 論 および 今 後 の 課 題 を 述 べる.

2 第 2 章 ダム 堆 砂 の 現 状 2-1 日 本 のダム 堆 砂 の 現 状 1)2)3)4) 日 本 の 国 土 は,3 分 の 2 が 標 高 1m 以 上 であり,さらに 急 流 河 川 であるため, 洪 水 に よる 土 砂 の 流 出 は 非 常 に 多 い. 地 質 的 にみると, 日 本 の 地 質 は 新 しいものが 多 く, 新 生 代 ( 第 三 紀, 第 四 紀 )がその 大 部 分 を 占 め,これに 新 生 代 に 噴 出 した 新 火 山 岩 類 を 加 えると,その 総 面 積 は 日 本 の 国 土 の 約 6 割 に 達 する.また, 中 央 構 造 線 や 糸 魚 川 - 静 岡 構 造 線 のように 大 きな 断 層 や,その 他 にも 多 くの 断 層 があり, 地 盤 が 不 安 定 な 地 域 が 多 い. ダムの 堆 砂 率 は, 地 域 によって 差 がある. 表 2-1 は, 全 国 のダム 758 ヶ 所 について 堆 砂 状 況 を 地 方 別 に 見 たものであり, 最 下 段 に 本 研 究 で 対 象 とする 天 竜 川 水 系 の 値 もあわせて 示 している.なお,この 表 での 総 貯 水 容 量 と 堆 砂 量 は, 地 方 ごとのダムの 値 を 足 し 合 わせ たものである. これをみると, 堆 砂 率 は 地 域 差 が 大 きく,その 中 でも 中 部 地 方 におけるダムの 堆 砂 率 は 21.2%で 高 い 値 を 示 している. 特 に, 中 部 地 方 にある 天 竜 川 水 系 では 堆 砂 率 が 31.8%と 非 常 に 高 い 値 となっている. 図 2-1 は, 全 国 のダム 782 ヶ 所 における, 実 績 比 堆 砂 量 の 地 方 別 平 均 値 を 示 している. 実 績 比 堆 砂 量 (m 3 / 年 /km 2 )とは, 堆 砂 量 (m 3 )を 経 過 年 数 ( 年 ) 流 域 面 積 (km 2 )で 割 った 値 であ る.これは,1 年 間 の 1 km 2 当 たりからの 流 出 土 砂 量 を 表 すので, 堆 砂 速 度 の 比 較 を 行 う ために 用 いられる. ここでも 中 部 地 方 の 値 が 大 きくなっており, 次 いで 北 陸 地 方, 関 東 地 方, 近 畿 地 方 の 順 になっている. 表 2-2 は, 平 成 8 年 に 旧 建 設 省 地 方 整 備 局 ごとにまとめた 各 ダムの 実 績 比 堆 砂 量 である. 表 2-3 5) は,2 年 度 国 土 交 通 省 調 べによる, 全 国 各 地 における 堆 砂 率 の 高 いダムをま とめたものである. 表 2-2, 表 2-3 をみても, 中 部 地 方 のダムの 堆 砂 が 著 しいことがわかる. 特 に, 中 部 地 方 の 天 竜 川 水 系, 大 井 川 水 系 で 大 きな 値 を 示 している. 表 2-4 は, 実 績 堆 砂 の 有 効 貯 水 容 量 内 および 有 効 貯 水 容 量 外 への 分 布 状 況 を 示 している. 有 効 貯 水 容 量 とは, 総 貯 水 容 量 から 堆 砂 容 量 を 除 いたもので, 利 水 や 治 水 に 利 用 される 水 の 容 量 のことであり, 本 来 のダム 計 画 の 時 点 では, 土 砂 が 堆 積 しないとされている 部 分 で

3 ある. しかし, 全 国 的 に 見 て, 堆 砂 の 約 4 割 が 有 効 貯 水 容 量 内 に 堆 積 していることがわかる. このことは, 当 初 の 予 想 を 上 回 る 土 砂 が 貯 水 池 内 に 流 入 したということである.このよう なダムでは, 治 水 利 水 といったダムとしての 機 能 が 低 下 している. これまで 地 方 別 に 各 ダムを 比 較 してきたが,ダムの 堆 砂 は 地 方 によって 非 常 に 大 きな 差 があることがわかった.このことから,ダムの 堆 砂 には 地 形 や 地 質, 起 伏 量, 崩 壊 率 など の 流 域 特 性 的 要 因 と, 降 雨 量, 洪 水 流 量 などの 水 文 学 的 要 因 が 複 雑 に 絡 み 合 っており, 地 域 的 特 性 が 大 きく 関 係 することが 確 認 された. 2-2 美 和 ダムの 堆 砂 の 現 状 6) 美 和 ダムは, 長 野 県 の 天 竜 川 水 系 三 峰 川 に 昭 和 34 年 に 完 成 した 重 力 式 コンクリートダ ムで, 洪 水 調 節, 流 水 の 正 常 な 機 能 の 維 持 と 増 進, 灌 漑 用 水 の 確 保, 発 電 を 目 的 とした 多 目 的 ダムである. 三 峰 川 の 上 流 域 は, 南 アルプスの 西 斜 面 であり, 仙 丈 ケ 岳, 駒 ケ 岳 など,3m 級 の 山 々 が 連 なる.これらの 山 岳 地 帯 は, 大 規 模 な 崩 壊 地 も 多 く,きわめて 流 出 土 砂 量 が 多 いのが 特 徴 であり, 砂 防 事 業 も 数 多 く 実 施 されている. 美 和 ダムにおける 堆 砂 の 経 年 変 化 を 図 2-2 に 示 す. 美 和 ダムでは, 完 成 から 昭 和 36 年 までのわずか 3 年 間 で, 建 設 当 時 の 計 画 堆 砂 量 66 万 m 3 (4 年 間 分 )を 上 回 る 68 万 m 3 の 土 砂 が 堆 積 した. 特 に, 昭 和 36 年,47 年,57 年, 58 年 の 大 洪 水 により, 貯 水 池 内 に 大 量 の 土 砂 が 堆 積 し,ダムの 機 能 に 支 障 をきたす 状 況 と なっている. 完 成 からこれまでに 2 万 m 3 余 りの 土 砂 が 流 入 した. 次 に, 美 和 ダム 貯 水 池 の 縦 断 面 図 を 図 2-3 に 示 す. この 図 から, 年 々 堆 砂 が 進 んでいることがわかる. 特 に,ダム 本 体 近 くの 堆 砂 が 著 しい 様 子 がうかがえる. 美 和 ダムにおける 堆 砂 の 特 徴 は, 堆 積 土 砂 が 細 粒 分 を 多 く 含 んでいるということである. 全 堆 砂 量 のうち, 粒 径 74μm 以 下 のシルトおよび 粘 土 が 約 75%を 占 めている. 粗 い 粒 径 のものは,コンクリート 材 料 などに 利 用 できるが, 細 かいものは, 掘 削 しても 有 効 利 用 で きない.そこで, 現 在, 美 和 ダムにおいて 恒 久 堆 砂 対 策 が 行 われている. 恒 久 堆 砂 対 策 の 概 要 について, 図 2-4 に 示 す.

4 美 和 ダムに 流 入 する 土 砂 の 多 くは, 粒 径 が 細 かいものである.そこで,これらの 土 砂 を, 分 派 堰 と 洪 水 バイパストンネルによって, 洪 水 とともにダム 湖 を 迂 回 させてダム 下 流 に 流 すものである. 分 派 堰 と 上 流 の 貯 砂 ダムで 堰 き 止 めた 粗 い 土 砂 は, 運 び 出 してコンクリー ト 材 料 などに 利 用 する. 2-3 ダムの 堆 砂 による 問 題 5) 堆 砂 による 被 害 が 多 く 指 摘 されている.ダムの 堆 砂 による 主 な 被 害 として 1 堆 砂 による 貯 水 容 量 の 低 下 治 水 利 水 機 能 の 低 下 による 洪 水 被 害, 用 水 減 少 2 ダム 下 流 域 への 土 砂 流 出 量, 栄 養 塩 の 減 少 河 床 低 下, 砂 浜 の 減 少, 生 態 系 への 影 響 3 排 砂 ゲートによる 堆 積 土 の 排 砂 腐 敗 土 砂 の 流 出 による 下 流 域 の 生 態 系 への 影 響, 漁 業 被 害 が 挙 げられる.ダムの 堆 砂 が 特 に 著 しいのが, 中 部 山 岳 地 帯 の 天 竜, 大 井, 黒 部 川 水 系 で ある.これらの 水 系 での 現 状 を 説 明 しながら, 上 に 挙 げたダム 堆 砂 問 題 について 述 べる. 諏 訪 湖 から 河 口 の 遠 州 灘 までの 天 竜 川 の 本 流 213km の 間 には,1~2km ごとに 泰 阜, 平 岡, 佐 久 間, 秋 葉, 船 明 ダムの 五 つの 発 電 用 ダムがある. 泰 阜 ダム, 平 岡 ダムでは 総 貯 水 容 量 の 8 割 以 上 が 土 砂 で 埋 まっている. 佐 久 間 ダムは 総 貯 水 容 量 3 億 2 万 トンの 34.7%が 埋 まり, 堆 砂 量 は 日 本 最 大 である. 河 口 の 静 岡 県 竜 洋 町 などでは, 海 岸 線 が 後 退 し, 消 波 ブロックが 積 まれている.こうした 現 象 は, 大 井 川, 黒 部 川 でも 同 様 である.こ の 3 水 系 は, 地 質 的 に 見 ると 中 央 構 造 線 が 通 り, 侵 食 に 弱 い 花 こう 岩 地 帯 が 広 がるため, 土 砂 が 生 産 されやすいと 思 われる. ダムの 堆 砂 が 進 むと, 貯 水 容 量 の 減 少 により, 洪 水 流 量 の 調 節 が 効 かなくなる.さらに ダム 上 流 部 の 河 床 も 上 昇 し,バックウォーターと 呼 ばれる, 洪 水 時 にダムの 後 背 地 に 氾 濫 する 現 象 が 起 きる. 実 際, 長 野 県 飯 田 市 周 辺 は, 泰 阜 ダムが 完 成 して 以 来, 水 害 に 悩 まさ れている. そこで, 堆 積 土 砂 の 排 砂 も 行 われている. 富 山 県 の 黒 部 川 にある 出 し 平 ダムは, 排 砂 ゲ ートを 備 え 付 けたダムで,1985 年 に 完 成 した.しかし,1991 年 12 月 に 初 めて 排 砂 ゲー

5 トを 上 げて, 堆 積 土 砂 4 万 トン 余 りを 流 したところ, 腐 敗 土 砂 が 流 出 し, 下 流 の 富 山 湾 の 漁 業 に 被 害 が 出 た.また, 堆 積 土 砂 の 排 砂 には, 掘 削, 貯 砂 ダム, 排 砂 トンネルなどの 方 法 もあるが,これらの 事 業 には 巨 額 の 費 用 が 必 要 である. このように, 堆 砂 による 被 害 は 大 きく,その 対 策 に 対 する 費 用 も 甚 大 である. 堆 砂 問 題 を 繰 り 返 さないためにも, 土 砂 流 出 の 要 因 や 特 性 を 明 らかにし,ダムを 造 るべきか 否 かを 含 めた 検 討 が 必 要 である. 表 2-1 地 方 別 堆 砂 状 況 地 方 名 ダム 数 A. 総 貯 水 容 量 ( 百 万 m 3 ) B. 堆 砂 量 ( 百 万 m 3 ) B/A. 堆 砂 率 (%) 北 海 道 87 2131 87.2 4.1 東 北 96 251 85.9 4.2 北 陸 128 3915 234.1 6. 関 東 6 1532 87.9 5.7 中 部 74 1978 42.1 21.2 近 畿 63 1969 74.9 3.8 中 国 78 1355 31.2 2.3 四 国 51 1115 82.4 7.4 九 州 112 1456 11.5 7.6 沖 縄 9 113 1.1 1. 全 国 758 17615 1215 6.9 天 竜 川 水 系 14 624 198 31.8

6 実 績 比 堆 砂 量 (m 3 / 年 /km 2 ) 12. 1. 8. 6. 4. 2.. 北 海 道 東 北 北 陸 関 東 中 部 近 畿 中 国 四 国 九 州 図 2-1 地 方 別 の 実 績 比 堆 砂 量 表 2-2 各 ダムの 実 績 比 堆 砂 量 地 方 名 ダム 名 実 績 比 堆 砂 量 実 績 比 堆 砂 量 (m 3 / 年 /km 2 地 方 名 ダム 名 ) (m 3 / 年 /km 2 ) 北 海 道 桂 沢 324 関 東 矢 木 沢 39 金 山 48 二 瀬 749 東 北 木 地 山 238 中 部 矢 作 562 釜 房 735 宮 川 584 皆 瀬 21 美 和 1214 萩 形 311 小 渋 1672 森 吉 459 近 畿 真 名 川 15 湯 田 349 笹 生 川 855 花 山 221 中 国 厚 東 川 26 鳴 子 746 管 沢 159 岩 淵 47 小 瀬 川 58 田 瀬 45 河 本 184 四 十 四 311 四 国 野 村 215 北 陸 笠 堀 121 石 手 川 478 我 谷 437 九 州 松 原 258 犀 川 712 渡 川 145 裾 花 523 日 向 神 221 関 東 相 俣 271 立 花 427 品 木 1313 緑 川 442 藤 原 518 市 房 494

7 表 2-3 各 ダムの 堆 砂 率 (2 年 度 国 土 交 通 省 調 べ) 地 方 名 道 県 ダム 名 水 系 堆 砂 率 (%) 地 方 名 道 県 ダム 名 水 系 堆 砂 率 (%) 北 海 道 北 海 道 春 別 静 内 川 89.2 関 東 山 梨 雨 畑 富 士 川 8.8 岩 知 志 沙 流 川 8.7 栃 木 中 岩 利 根 川 76.5 芦 別 石 狩 川 79.8 群 馬 品 木 利 根 川 75.8 清 水 沢 石 狩 川 64.7 中 部 静 岡 千 頭 大 井 川 97.7 岩 松 十 勝 川 61.3 静 岡 大 間 大 井 川 88.8 東 北 山 形 梵 字 川 赤 川 94.5 長 野 平 岡 天 竜 川 84.5 山 形 赤 芝 荒 川 67.7 長 野 泰 阜 天 竜 川 78.9 福 島 旭 阿 賀 野 川 56.9 岐 阜 大 井 木 曽 川 74.7 北 陸 富 山 小 屋 平 黒 部 川 95. 長 野 山 口 木 曽 川 68.5 新 潟 黒 又 信 濃 川 89.3 岐 阜 新 猪 谷 神 通 川 63.4 福 井 雲 川 九 頭 竜 川 88.7 近 畿 奈 良 川 迫 新 宮 川 67.7 富 山 利 賀 庄 川 7.1 奈 良 丸 尾 新 宮 川 5. 新 潟 薮 神 信 濃 川 66.9 中 国 島 根 三 成 斐 伊 川 58.8 富 山 小 原 庄 川 63.7 九 州 宮 崎 戸 崎 小 丸 川 6.3 関 東 山 梨 西 山 富 士 川 88.6 宮 崎 岩 屋 戸 耳 川 54.7 栃 木 黒 部 利 根 川 81.7 宮 崎 川 原 小 丸 川 48.6 表 2-4 堆 砂 の 有 効 容 量 内 外 分 布 状 況 ( 平 成 8 年 ) 地 方 平 成 8 年 現 在 堆 砂 量 ( 千 m 3 ) 有 効 容 量 内 / 全 堆 砂 有 効 容 量 内 有 効 容 量 外 合 計 量 対 象 ダム 数 北 海 道 26, 53,81 79,81.33 77 東 北 23,35 5,36 73,71.32 8 北 陸 43,765 38,431 82,196.53 52 関 東 52,32 14,21 192,512.27 11 中 部 128,683 24,727 369,41.35 66 近 畿 3,111 47,97 78,18.39 66 中 国 13,945 14,99 28,44.5 83 四 国 42,852 4,541 83,393.51 52 九 州 41,251 71,624 112,875.37 19 沖 縄 469 784 1,253.37 9 全 国 42,613 697,44 1,1,53.37 695

8 5, 25, 4,5 年 間 流 入 土 砂 量 年 間 流 入 土 砂 量 (m 3 / 年 ) 年 最 大 流 入 量 (m 3 /s) 4, 3,5 3, 2,5 2, 1,5 年 最 大 流 入 量 堆 砂 量 堆 砂 量 + 掘 削 除 去 2, 15, 1, 堆 砂 量 ( 千 m 3 ) 1, 5, 5 図 2-2 美 和 ダムにおける 堆 砂 の 経 年 変 化 S.33 S.35 S.37 S.39 S.41 S.43 S.45 S.47 S.49 S.51 S.53 S.55 S.57 S.59 S.61 S.63 H. 2 H. 4 H. 6 H. 8 H. 1 図 2-2 美 和 ダムにおける 最 大 流 入 量 と 堆 砂 の 経 年 変 化 83 82 81 標 高 (m) 8 79 78 77 76 平 均 河 床 高 S31 測 量 S36.7 測 量 S52.11 測 量 S57.11 測 量 H1.11 測 量 1, 2, 3, 4, 5, 6, 美 和 ダムからの 距 離 (m) 図 2-3 美 和 ダム 貯 水 池 の 縦 断 面 図

図 2-4 美 和 ダムにおける 恒 久 堆 砂 対 策 の 概 要 9

1 第 3 章 土 砂 流 出 の 支 配 因 子 土 砂 の 流 出 には 多 くの 要 因 が 複 雑 に 関 係 している. 要 因 を 大 きく 分 けると, 流 域 の 地 質, 地 形, 植 生, 崩 壊 地 面 積, 河 床 勾 配 といった 地 形 的 要 因 と, 降 雨 量 や 洪 水 流 量 などの 水 文 学 的 要 因 に 分 けられる.この 二 つの 関 係 は, 素 因 と 誘 因 の 関 係 でもある.これらの 要 因 と 土 砂 流 出 の 関 係 について, 今 まで 多 くの 研 究 がなされてきた.しかし, 各 要 因 と 土 砂 流 出 の 関 係 は 認 められるが, 関 係 が 非 常 に 複 雑 であるため, 適 正 な 把 握 はできていない. 本 章 では, 既 存 の 研 究 結 果 から, 土 砂 の 流 出 に 特 に 影 響 していることがわかっている 主 な 因 子 について 説 明 する. 3-1 地 形 的 要 因 1) 3-1-1 起 伏 量 について 起 伏 量 は, 山 地 形 の 起 伏 を 表 す 指 標 としてよく 用 いられる. 起 伏 量 が 大 きいということ は, 勾 配 がきつく 急 峻 な 地 形 が 広 がっていることを 意 味 する. 起 伏 量 の 定 義 として, (ⅰ) およそ 4km 2 から 16km 2 内 の 最 高 点 と 最 低 点 の 高 度 差 (ⅱ) 隣 接 する 二 つの 地 形 要 素 間 の 高 度 差 (ⅲ) 切 峰 面 と 切 谷 面 の 高 度 差 の 三 つが 挙 げられている.このうち(ⅰ)は, 山 地 形 の 研 究 で 最 も 広 く 利 用 されている.(ⅱ) は, 段 丘 地 形 の 研 究 でしばしば 利 用 されているが, 山 地 形 の 研 究 ではあまり 利 用 されてい ない.(ⅲ) は,それぞれ 仮 定 の 地 形 面 を 復 元 して 求 められるものであるので, 手 間 がかか り,あまり 利 用 されていない.よって,ここでは(ⅰ)を 起 伏 量 の 定 義 として 説 明 する.ま ず, 対 象 流 域 を 図 3-1 のように 一 辺 2km~4km のメッシュに 区 切 り, 最 高 点 と 最 低 点 の 高 度 差 をもとめる. 流 域 内 の 起 伏 量 は, 各 メッシュにおける 高 度 差 X1-X2 の 合 計 をメッ シュ 数 で 割 ったものである. この 方 法 を 用 いて 各 ダム 流 域 内 の 起 伏 量 を 求 め,その 地 方 別 平 均 値 を 示 したのが 図 3-2 である.この 図 には, 実 績 比 堆 砂 量 もあわせて 示 してある. この 図 から, 急 峻 な 高 山 地 帯 を 持 つ 中 部, 関 東, 北 陸 地 方 は 起 伏 量 が 大 きく, 緩 やかな 隆 起 準 平 原 が 広 く 発 達 している 中 国 地 方 は, 起 伏 量 が 小 さいことがわかる.さらに 実 績 比 堆 砂 量 の 地 方 別 平 均 値 に 注 目 すると, 起 伏 量 の 大 きい 地 方 は 実 績 比 堆 砂 量 も 多 く, 起 伏 量

の 小 さい 地 方 は 実 績 比 堆 砂 量 も 少 ない 傾 向 が 見 られる.よって, 起 伏 量 と 土 砂 の 流 出 には, 関 係 があると 言 える. 11 3-1-2 崩 壊 地 について 崩 壊 地 は 主 な 土 砂 供 給 源 であり,その 面 積 が 流 出 土 砂 量 に 影 響 を 及 ぼす. 図 3-3 は, 崩 壊 地 面 積 を 流 域 面 積 で 割 った 値 ( 崩 壊 率 )と 実 績 比 堆 砂 量 の 地 方 別 平 均 値 である. この 図 から, 崩 壊 率 の 一 番 大 きい 地 方 が 関 東 地 方 であり, 次 に 中 部, 北 陸 地 方 の 順 とな っていることがわかる. 逆 に, 崩 壊 率 の 一 番 小 さい 地 方 が 北 海 道 地 方 であり, 以 下 近 畿, 四 国, 中 国 地 方 となっている. 実 績 比 堆 砂 量 の 地 方 別 平 均 値 と 比 較 すると, 崩 壊 率 の 大 き い 関 東, 中 部 地 方 は 実 績 比 堆 砂 量 も 多 く, 崩 壊 率 の 小 さい 中 国, 北 海 道 地 方 は 実 績 比 堆 砂 量 が 少 ない 傾 向 が 見 られる.しかし, 関 東 地 方 と 中 部 地 方 を 比 較 してみると, 関 東 地 方 は 中 部 地 方 より 崩 壊 率 が 大 きいが, 実 績 比 堆 砂 量 は 中 部 地 方 より 少 ない. 同 様 のことが 東 北 地 方 と 近 畿 地 方 を 比 較 しても 言 える.よって, 崩 壊 率 と 流 出 土 砂 量 には 関 係 があると 考 え られるが,そのばらつきは 大 きい.その 原 因 の 一 つとして, 崩 壊 地 面 積 を 求 めたデータ( 地 形 図, 航 空 写 真 等 )において 崩 壊 地 と 示 されていても,ダム 建 設 前 に 崩 壊 土 砂 が 流 出 して しまい, 崩 壊 地 が 存 在 しても 土 砂 の 流 出 しない 場 所 もあるということが 考 えられる. 3-2 水 文 学 的 要 因 降 雨 によって 流 域 の 山 地 崩 壊 や 土 砂 浸 食 が 発 生 し,それらによって 土 砂 が 流 出 すること を 考 えると, 降 雨 は 土 砂 の 流 出 を 引 き 起 こす 原 因 であるといえる.ある 流 域 において, 流 出 土 砂 量 に 影 響 を 及 ぼす 他 の 因 子 ( 起 伏 量, 崩 壊 地 面 積, 地 質, 植 生 など)が 土 砂 を 多 く 流 出 させる 特 性 を 持 っているとしても,その 流 域 にある 程 度 の 集 中 的 な 豪 雨 がなければ, ほとんど 土 砂 が 流 出 することはない.このことから, 降 雨 は 土 砂 流 出 の 誘 因 であり, 他 の 支 配 因 子 と 流 出 土 砂 量 の 関 係 をも 支 配 する, 特 に 重 要 な 土 砂 流 出 の 支 配 因 子 であると 考 え られる. ここで, 前 出 の 図 2-2 における 美 和 ダムの 実 績 堆 砂 量 と 年 最 大 流 入 量 の 関 係 を 見 ると, 年 最 大 流 量 の 値 が 大 きい 年 は, 堆 砂 量 も 大 きくなっていることがわかる. 年 最 大 流 量 の 値 が 大 きい 年 は, 集 中 的 な 豪 雨 が 発 生 した 年 でもある.これまで, 降 雨 と 土 砂 流 出 の 関 係 に ついて 多 くの 研 究 がなされており,それらによると, 一 般 に 降 雨 の 総 量 よりも 集 中 的 な 雨

12 量 のほうが, 土 砂 の 流 出 に 影 響 を 及 ぼすと 判 断 されている. このように, 土 砂 の 流 出 量 は 年 ごとの 変 動 がかなり 大 きい.また, 流 域 の 地 形 の 違 いに よって, 土 砂 が 流 出 しやすい 降 雨 特 性 が 異 なるはずである.そこで, 次 章 では, 美 和 ダム において 土 砂 が 流 出 しやすい 降 雨 特 性 を 解 明 していくことにする.

13 2km~4km 最 高 点 高 度 X 1 最 低 点 高 度 X 2 2km~4km 図 3-1 起 伏 量 の 求 め 方 起 伏 量 (m) 12 1 8 6 4 2 起 伏 量 (2km 2km) 起 伏 量 (4km 4km) 実 績 比 堆 砂 量 12 1 8 6 4 2 実 績 比 堆 砂 量 (m 3 / 年 /km 2 ) 北 海 道 東 北 北 陸 関 東 中 部 近 畿 中 国 四 国 九 州 図 3-2 起 伏 量 の 地 方 別 平 均 値 と 実 績 比 堆 砂 量 の 関 係 実 績 比 堆 砂 量 (m 3 / 年 /km 2 ) 12 1 8 6 4 2 実 績 比 堆 砂 量 崩 壊 率 3 25 2 15 1 5 崩 壊 率 ( 1-4 ) 北 海 道 東 北 北 陸 関 東 中 部 近 畿 中 国 四 国 九 州 図 3-3 崩 壊 率 の 地 方 別 平 均 値 と 実 績 比 堆 砂 量 の 関 係

14 第 4 章 降 雨 と 流 入 土 砂 量 の 関 係 これまで 述 べてきたように, 降 雨 は 土 砂 の 生 産 を 促 す 非 常 に 重 要 な 要 因 である.ダム 流 域 は,さまざまな 小 流 域 が 集 まって 成 り 立 っており, 小 流 域 ごとに 降 雨 特 性 や 地 形, 地 質 が 異 なっている.したがって,ダムにおけるより 正 確 な 土 砂 流 入 量 を 推 定 するには, 小 流 域 ごとの 検 討 が 必 要 である.そこで 本 章 では, 美 和 ダム 流 域 内 にある 雨 量 観 測 所 8 ヶ 所 の 雨 量 データを 用 い, 各 観 測 所 における 総 雨 量, 雨 量 強 度, 降 雨 継 続 時 間 とダムの 流 入 土 砂 量 の 相 関 関 係 を 調 べる.また, 流 域 平 均 雨 量 を 求 めて 同 様 の 検 討 を 行 う. 両 方 を 比 較 する ことで,どちらが 流 出 土 砂 の 特 性 を 表 すのに 適 切 かを 考 察 する. 流 域 内 の 雨 量 観 測 所 の 位 置 を 図 4-1 に 示 す.なお, 雨 量 データは 昭 和 39 年 から 平 成 11 年 の 36 年 間 ( 小 黒 観 測 所 は 昭 和 5 年 から 平 成 11 年 の 25 年 間 ),4 月 から 11 月 の 日 雨 量 年 表 7) を 用 いる. 流 入 土 砂 量 データは, 美 和 ダムにおける 昭 和 39 年 から 平 成 11 年 の 36 年 間 の 年 間 流 入 土 砂 量 データ を 用 いる.なお, 雨 量 データにおいては, 機 械 の 故 障 による 欠 測 や, 雨 量 の 観 測 開 始 日 終 了 日 が 観 測 所 によって 違 うことによる 誤 差, 流 入 土 砂 量 には 測 量 誤 差 が 含 まれることを 考 慮 していただきたい. 4-1 雨 量 観 測 所 別 の 各 種 雨 量 と 流 入 土 砂 量 の 関 係 8)9) 4-1-1 総 雨 量 と 流 入 土 砂 量 の 関 係 本 項 では, 美 和 ダムにおける 年 間 総 雨 量 と 年 間 流 入 土 砂 量 の 関 係 を 調 べる. 表 4-1 は, 各 観 測 所 における 年 間 総 雨 量 とダムへの 年 間 流 入 土 砂 量 の 経 年 変 化 データである.このデ ータを 用 いて 相 関 を 調 べた. 求 めた 相 関 係 数 を 表 4-2 に 示 す. 表 4-2 より, 年 間 総 雨 量 と 年 間 流 入 土 砂 量 の 間 にはあまり 相 関 がないことがわかる. 以 下,このことを 少 し 詳 しく 見 てみる. 図 4-2 は, 北 沢 観 測 所 の 年 間 総 雨 量 とダムの 年 間 流 入 土 砂 量 の 経 年 変 化 を 表 したグラフである.ここで, 雨 量 観 測 データの 欠 測 がない 年 間 総 雨 量 がほぼ 等 しいが, 年 間 流 入 土 砂 量 に 差 がある 年 比 較 する 年 の 間 隔 が 近 い という 条 件 を 満 たす, 昭 和 47 年,51 年,55 年 を 例 にとって 比 較 する.なお, 比 較 する 年 の 間 隔 を 近 くした 理 由 は, 土 地 利 用 状 況, 地 形 状 況 の 変 化 による 影 響 を 少 なくするためで ある.この 図 から, 年 間 総 雨 量 はほぼ 等 しいが, 年 間 流 入 土 砂 量 に 差 があることがわかる.

15 このことについては,4-1-4 で 詳 しく 考 察 する.また, 地 点 によって 相 関 係 数 の 値 にばら つきがある. 大 きく 分 けると, 非 持, 伊 那 里 観 測 所 は 相 関 が 弱 く,それ 以 外 の 観 測 所 は 前 述 の 観 測 所 より 相 関 が 強 い. 理 由 として, 非 持, 伊 那 里 観 測 所 付 近 は 三 峰 川 本 流 に 近 く, 住 宅 や 農 地 が 広 がっているので, 降 雨 があったとしても 流 出 土 砂 が 少 なく,ダムの 流 入 土 砂 量 にあまり 関 係 がないことが 考 えられる.また,それ 以 外 の 観 測 所 は, 山 岳 地 帯 に 設 置 されており, 起 伏 量 が 大 きく, 崩 壊 地 も 多 い.そのため,これらの 地 域 に 降 雨 があると 土 砂 が 流 出 しやすく,ダムの 流 入 土 砂 量 に 関 係 があると 考 えられる. 4-1-2 雨 量 強 度 と 流 入 土 砂 量 の 関 係 前 項 で, 総 雨 量 と 流 入 土 砂 量 の 相 関 は 弱 いことが 示 された.したがって, 土 砂 の 流 出 量 は 集 中 的 降 雨 の 規 模 と 頻 度 に 左 右 されると 思 われる.しかし, 流 域 の 地 形 や 地 質 等 によっ て, 土 砂 が 流 出 しやすい 降 雨 の 規 模, 継 続 時 間 は 異 なるはずである.したがって, 本 項 で は 雨 量 強 度 と 流 入 土 砂 量 の 関 係 について 調 べる.その 方 法 として, 各 年 における 日 雨 量 が 1(mm/ 日 ) 以 上 である 降 雨 の 雨 量 を 合 計 し, 観 測 所 ごとに 年 間 流 入 土 砂 量 との 相 関 を 調 べ ることとする. 以 下,2(mm/ 日 ) 以 上 合 計 から 1mmおきに 12(mm/ 日 ) 以 上 合 計 までを 同 様 に 調 べる. 表 4-3, 図 4-3 にその 結 果 を 示 す.なお, 表 4-3 の 上 段 は 相 関 係 数, 下 段 の 数 は(その 降 雨 が 観 測 された 年 数 / 観 測 年 数 )である. 表 4-3, 図 4-3 より, 雨 量 強 度 が 大 きくなるにつれて 相 関 が 強 くなる 傾 向 が 見 られる. しかし, 雨 量 強 度 が 大 きくなるほど,その 降 雨 の 頻 度 は 少 なくなる. 表 4-3 からもわかる ように, 例 えば 12(mm/ 日 )という 雨 は 数 年 に 一 回 程 度 であり,データ 数 が 少 ない.よっ て,このような 大 きな 降 雨 に 対 して, 相 関 関 係 があるかどうかの 正 確 な 判 断 はできないた め,ある 程 度 データ 数 がある 降 雨 強 度 までを 参 考 にしたほうがよいと 思 われる. 4-1-3 降 雨 継 続 時 間 と 流 入 土 砂 量 の 関 係 本 項 では, 降 雨 と 流 入 土 砂 量 の 関 係 を 時 間 的 側 面 から 調 べる. 方 法 として, 年 最 大 日 雨 量 と 年 間 流 入 土 砂 量 の 相 関, 年 1 位 2 位 合 計 日 雨 量 と 年 間 流 入 土 砂 量 の 相 関, 以 下 年 1 位 から 3 位 合 計,1 位 から 4 位 合 計,1 位 から 5 位 合 計 日 雨 量 において, 流 入 土 砂 量 との 相 関 を 調 べることとする.また,2 日 雨 量,3 日 雨 量 においても 同 様 の 検 討 を 行 う.この 方 法 を 用 いた 理 由 は, 土 砂 の 流 出 には 強 い 降 雨 が 影 響 すること,そして, 年 2 位 以 下 までを 含 めることによって,その 年 に 大 きな 洪 水 が 何 度 かあっても,それらを 考 慮 できるからで

16 ある. 表 4-4 に 求 めた 相 関 係 数 を 示 す. 表 4-4 で, 各 観 測 所 において, 一 番 相 関 の 高 かったものをあげると 非 持 :3 日 雨 量 年 1 位 2 位 合 計 伊 那 里 :3 日 雨 量 年 1 位 2 位 合 計 屋 敷 沢 :2 日 雨 量 年 1 位 2 位 合 計 塩 平 :3 日 雨 量 年 1 位 2 位 合 計 北 沢 :3 日 雨 量 年 1 位 2 位 合 計 小 瀬 戸 湯 :3 日 雨 量 年 1 位 2 位 合 計 小 黒 :2 日 雨 量 年 1 位 2 位 合 計 荒 川 :2 日 雨 量 年 1 位 2 位 合 計 となった.これらの 関 係 を 表 した 図 を 図 4-4 に 示 す. 観 測 所 によって 2 日 雨 量 または 3 日 雨 量 の 違 いがある. 既 存 の 研 究 では, 経 験 的 に 年 最 大 日 雨 量 や 年 最 大 2 日 雨 量 を 用 いるも のが 多 かった.しかし,この 結 果 から, 流 域 によって 土 砂 流 出 に 関 係 のある 降 雨 時 間 は 異 なることがわかった.また,すべての 観 測 所 において, 年 最 大 雨 量 よりも, 年 1 位 2 位 を 合 計 した 雨 量 の 方 の 相 関 が 強 かった. これまでの 結 果 をまとめると, 土 砂 の 流 出 には 総 雨 量 よりも, 雨 量 強 度, 降 雨 継 続 時 間 が 関 係 している. 雨 量 強 度 は, 強 度 が 大 きくなるほど 土 砂 の 流 出 との 相 関 が 高 くなる 傾 向 がある. 降 雨 継 続 時 間 は, 観 測 所 によって 相 関 の 高 い 時 間 が 異 なる.また, 総 雨 量, 雨 量 強 度, 降 雨 継 続 時 間 のそれぞれにおいて, 各 観 測 所 における 相 関 係 数 の 値 に 差 があった. これらの 理 由 として, 地 形 的 要 因 が 大 きく 関 与 していることが 考 えられる.したがって, 同 じダム 流 域 であっても, 小 流 域 ごとに 土 砂 の 流 出 特 性 を 把 握 することが 必 要 であると 思 われる. 4-1-4 雨 量 強 度 と 降 雨 継 続 時 間 についての 具 体 的 考 察 前 項 までで, 土 砂 の 流 出 には 総 雨 量 ではなく, 雨 量 強 度 と 降 雨 継 続 時 間 が 関 係 している ことが 示 された. 本 項 では,そのことについて 詳 しく 分 析 する.そこで, 総 雨 量 はほぼ 等 しいが, 流 入 土 砂 量 に 大 きな 違 いがある 年 について, 雨 量 強 度, 降 雨 継 続 時 間 を 比 較 する. 雨 量 強 度 に 関 しては, 各 観 測 所 の 各 年 における 雨 量 強 度 別 の 合 計 雨 量 と 頻 度 を 比 較 し, 降 雨 継 続 時 間 に 関 しては, 日 雨 量,2 日 雨 量,3 日 雨 量 の 年 1 位 から3 位 までの 雨 量 の 大 き さを 比 較 する. 用 いるデータは, 北 沢, 塩 平, 荒 川 観 測 所 における 昭 和 47 年, 昭 和 51 年, 昭 和 55 年 の 雨 量 データとダムの 年 間 流 入 土 砂 量 である.このデータを 用 いる 理 由 として, 上 記 三 つの 観 測 所 の 雨 量 は, 前 項 までの 考 察 において 流 入 土 砂 量 との 相 関 が 強 い 雨 量 データの 欠 測 がない

17 比 較 する 年 の 間 隔 が 近 い 土 地 利 用 状 況, 地 形 状 況 の 変 化 を 避 けるため 昭 和 51 年 と 昭 和 55 年 は, 年 間 総 雨 量 も 年 間 流 入 土 砂 量 もほぼ 等 しい 雨 量 強 度, 降 雨 継 続 時 間 の 影 響 を 正 しく 評 価 するため, 同 じ 総 雨 量, 流 入 土 砂 量 である 年 において, 雨 量 強 度 と 降 雨 継 続 時 間 の 比 較 が 必 要 であるため である. 以 下 に 結 果 を 示 す. A. 雨 量 強 度 別 の 合 計 雨 量 と 頻 度 各 年 の 雨 量 を (mm/ 日 )より 大 きく 2(mm/ 日 ) 未 満,2 (mm/ 日 ) 以 上 4(mm/ 日 ) 未 満, 4(mm/ 日 ) 以 上 6(mm/ 日 ) 未 満,6 (mm/ 日 ) 以 上 8(mm/ 日 ) 未 満,8(mm/ 日 ) 以 上 1(mm/ 日 ) 未 満,1(mm/ 日 ) 以 上 と 分 類 し,それぞれの 規 模 における 雨 量 を 足 し 合 わせる.それ をまとめたものを 表 4-5 に 示 す. 表 4-6 は,それぞれの 規 模 における 雨 量 の 観 測 回 数 を 足 し 合 わせたものである.これらの 表 から 得 られるグラフを 図 4-5 に 示 す. 図 4-5 より, 各 年 の 強 度 別 の 雨 量, 頻 度 の 明 確 な 違 いは 得 られなかった. 原 因 として, 土 砂 の 流 出 は 集 中 的 連 続 的 な 豪 雨 が 影 響 すると 考 えられるが,この 方 法 は 雨 の 強 さを 考 慮 しているだけであり, 雨 の 連 続 性, 不 連 続 性 は 考 慮 していないためと 思 われる. B. 連 続 降 雨 の 影 響 と 強 度 集 中 的 連 続 的 な 雨 の 影 響 を 比 較 するため, 各 年 における 日 雨 量,2 日 雨 量,3 日 雨 量 の 年 1 位 から 3 位 の 値 を 比 較 してみる. 結 果 を 表 4-7, 図 4-7, 図 4-8, 図 4-9 に 示 す. 図 4-7, 図 4-8, 図 4-9 より, 各 観 測 所 において, 年 間 流 入 土 砂 量 の 多 かった 昭 和 47 年 は, 日 雨 量,2 日 雨 量,3 日 雨 量 の 1 位 から 3 位 の 値 も 大 きいことがわかる. 特 に, 日 雨 量 よりも 2 日 雨 量,3 日 雨 量 の 方 が, 年 間 流 入 土 砂 量 に 対 する 影 響 がよく 表 れている. また, 観 測 所 別 にみると, 荒 川 における 各 日 雨 量 が, 流 入 土 砂 量 と 関 係 がよく, 次 いで 塩 平, 北 沢 の 順 に 関 係 がよい. 観 測 所 によって,このような 違 いが 表 れる 原 因 について 少 し 考 察 する. この 三 つの 観 測 所 は, 三 峰 川 沿 いにある 荒 川 観 測 所, 塩 平 観 測 所 と, 戸 台 川 (のちに 黒 川 ) 沿 いにある 北 沢 観 測 所 に 分 けられる( 図 4-1 参 照 ). 三 峰 川 は 仙 丈 ヶ 岳 の 西 側 斜 面 に 端 を 発 し, 東 側 に 伊 那 荒 倉 岳, 黒 槍 山 などの 高 山 が 連 なるところを 南 にいったん 流 れる.そして 荒 川 観 測 所 付 近 を 通 過 後, 北 に 流 れを 変 え, 蛇 行 を 繰 り 返 しながら 美 和 ダムへと 流 れる. 源 流 から 美 和 ダムまでの 距 離 は, 戸 台 川 に 比 べ 非 常 に 長 い. 一 方, 戸 台 川 は 仙 丈 ヶ 岳 の 北

18 側 斜 面 に 端 を 発 し, 美 和 ダムまでの 距 離 は 短 く, 河 床 勾 配 も 急 であり, 直 線 的 に 流 れる. 川 は 土 砂 を 運 ぶ 道 であり, 川 の 形 状 や 流 域 の 状 況 が,ダムへの 流 入 土 砂 量 に 影 響 すると 思 われる.さらに, 地 質, 崩 壊 地 面 積, 起 伏 量 などを 含 めた 地 形 的 要 因 の 違 いにより, 雨 量 と 流 入 土 砂 量 の 関 係 が, 観 測 地 によって 異 なる 原 因 になっていると 思 われる. 4-2 流 域 平 均 雨 量 と 流 入 土 砂 量 の 関 係 本 節 では, 流 域 平 均 雨 量 と 流 入 土 砂 量 の 関 係 を 調 べ,4-1 の 雨 量 観 測 所 別 に 求 めたもの と 比 較 する.なお, 小 黒 観 測 所 の 雨 量 データが 昭 和 5 年 以 降 のため, 用 いる 雨 量 データ と 流 入 土 砂 量 データは, 昭 和 5 年 から 平 成 11 年 のものとする. 流 域 平 均 雨 量 は,ティー セン 法 を 用 いて 求 めた. 表 4-8 に 各 観 測 所 の 支 配 面 積 と 重 みを 示 す. 4-2-1 流 域 平 均 雨 量 を 用 いた 総 雨 量 と 流 入 土 砂 量 の 関 係 4-1-1 と 同 様 に, 総 雨 量 と 流 入 土 砂 量 の 関 係 を 調 べる. 表 4-9 に 流 域 平 均 雨 量 を 用 いた 年 間 総 雨 量 と 年 間 流 入 土 砂 量 の 経 年 変 化 を 示 す.また, 総 雨 量 と 流 入 土 砂 量 の 散 布 図 を 図 4-1 に 示 す. 図 4-1 より, 相 関 係 数 R=.442 となった.この 値 は, 各 観 測 所 の 相 関 係 数 ( 表 4-2 参 照 ) よりも 大 きい 値 である.その 理 由 として, 流 域 平 均 雨 量 は, 流 域 全 体 を 代 表 する 値 であり, ダムへの 流 入 土 砂 量 は, 流 域 全 体 からの 流 入 土 砂 量 である.つまり, 流 域 全 体 の 雨 量 と 流 域 全 体 からの 流 入 土 砂 量 の 比 較 ができ, 良 い 相 関 が 得 られたと 思 われる.それに 対 して, 各 雨 量 観 測 所 の 雨 量 データとダムの 流 入 土 砂 量 の 関 係 は 部 分 の 雨 量 と 流 域 全 体 の 流 入 土 砂 量 の 比 較 であり, 部 分 の 雨 量 と 部 分 の 流 出 土 砂 量 の 比 較 ができてい ないため, 相 関 関 係 にずれが 生 じてしまったためと 考 えられる. 4-2-2 流 域 平 均 雨 量 を 用 いた 雨 量 強 度 と 流 入 土 砂 量 の 関 係 4-1-2 と 同 様 に, 雨 量 強 度 と 流 入 土 砂 量 の 関 係 を 調 べる. 表 4-1 に 流 域 平 均 雨 量 を 用 い た 雨 量 強 度 と 流 入 土 砂 量 の 相 関 係 数 を 示 す. 表 4-1 より,4-1-1 同 様, 雨 量 強 度 が 上 がるにつれて 相 関 が 強 くなる 傾 向 がわかる. 相 関 係 数 の 値 を 表 4-3 の 値 と 比 較 すると, 流 域 平 均 雨 量 による 相 関 は, 強 い 方 に 位 置 する. 理 由 としては,4-2-1 の 場 合 と 同 じことが 考 えられる.

19 4-2-3 流 域 平 均 雨 量 を 用 いた 降 雨 継 続 時 間 と 流 入 土 砂 量 の 関 係 4-1-3 と 同 様 に, 降 雨 継 続 時 間 と 流 入 土 砂 量 の 関 係 を 調 べる. 表 4-11 に 降 雨 継 続 時 間 と 年 間 流 入 土 砂 量 の 相 関 を 示 す. 表 4-11 より, 流 域 全 体 としては,2 日 雨 量 または 3 日 雨 量 の 年 1 位 2 位 合 計 と 相 関 がよ いと 判 断 できる.また, 表 4-4 の 値 と 比 べて, 流 域 平 均 雨 量 による 相 関 は 比 較 的 強 い. 理 由 として, 前 述 のように, 流 域 全 体 の 平 均 雨 量 と 流 域 全 体 からの 流 入 土 砂 量 で 相 関 をとる ことができているためと 思 われる. このように, 流 域 平 均 雨 量 による 相 関 では, 比 較 的 良 い 相 関 が 得 られた.しかし,4-1 の 各 結 果 からもわかるように, 観 測 所 によって 相 関 に 大 きな 差 がある.それは,ダムの 流 域 内 であっても, 降 雨 特 性 をはじめ, 起 伏 量, 崩 壊 地 面 積, 植 生, 地 質 などの 地 形 的 要 因 が 大 きく 異 なるためと 思 われる.したがって, 土 砂 流 出 の 要 因 を 詳 細 に 明 らかにする 場 合, これらの 支 配 因 子 を 流 域 平 均 として 扱 うことには 疑 問 が 残 る. 第 4 章 では, 降 雨 と 堆 砂 の 関 係 を 時 空 間 的 に 考 察 してきた. 降 雨 土 砂 の 生 産 河 道 へ の 流 出 流 下 ダムの 堆 砂 というダム 堆 砂 の 一 連 の 流 れを 考 えると, 多 くの 要 因 が 複 雑 に 絡 み 合 ってダムの 堆 砂 に 結 びついていることがわかる.さらに,ダム 流 域 はさまざまな 特 性 を 持 った 小 流 域 の 集 まりである. 本 章 においても, 各 雨 量 観 測 所 によって 土 砂 流 出 に 相 関 がある 降 雨 特 性 は 異 なった.また, 各 観 測 所 の 相 関 係 数 を 比 べると, 相 関 の 強 い 観 測 所, 弱 い 観 測 所 があることがわかった.よって,ダム 計 画 を 始 め, 土 砂 の 流 出 が 影 響 する 計 画 を 立 案 する 際, 流 域 にどのような 地 形 が 広 がり,どのような 降 雨 特 性 が 土 砂 流 出 に 影 響 を 及 ぼすのか,どの 小 流 域 がダムの 堆 砂 に 影 響 を 及 ぼしているのか 検 討 することが 必 要 であ ると 思 われる.そのためには, 各 観 測 所 の 支 配 流 域 から 流 出 する 土 砂 量 の 観 測 が 必 要 であ ると 考 えられる.

2 小 黒 非持(美和 ダム 非持 美和ダム 美和ダム) 美和ダム位置 小黒川 屋敷沢 北緯 35 度 48 分 47.47 秒 東経 138 度 4 分 54.9 秒 黒 川 戸台川 線内 美和ダム流域 北 沢 伊那里 塩 平 三峰川 小瀬戸湯 荒 川 N 5km 図 4-1 雨量観測所の位置

表 4-1 各 観 測 所 の 年 間 総 雨 量 と 美 和 ダムの 年 間 流 入 土 砂 量 年 間 総 雨 量 (mm) 年 間 流 入 土 砂 量 非 持 屋 敷 沢 北 沢 小 黒 伊 那 里 塩 平 小 瀬 戸 湯 荒 川 ( 千 m 3 / 年 ) S.39 968 561 1342-19 68 1394 1123 26 S.4 155 953 284-89 1248 1342 1349 524 S.41 981 683 213-947 196 1267 978 746 S.42 941 386 1238-68 84 1172 919 462 S.43 875 748 1839-88 1193 1319 1121 329 S.44 131 587 1711-93 117 1548 1237-311 S.45 982 84 184-116 1165 152 91 967 S.46 985 847 1674-1143 142 156 144-13 S.47 167 662 156-1199 187 1718 1332 195 S.48 987 779 1226-172 797 98 968 12 S.49 1424 12 917-1396 349 1615 1386-58 S.5 1233 91 1576 98 1433 11 1591 1288 557 S.51 1171 1155 1644 172 1313 1219 1544 1334 386 S.52 962 731 113 712 1277 995 15 16-47 S.53 849 71 1292 645 165 927 1236 13-82 S.54 166 14 1379 828 126 114 1153 1116 54 S.55 1168 1139 1618 113 1268 1198 1588 1157 41 S.56 186 125 1541 1138 1314 1362 1353 1191-627 S.57 1278 1454 215 1398 1411 1446 161 1666 4341 S.58 142 1588 249 151 1621 1643 1927 1813 1679 S.59 73 645 939 656 755 83 1129 925 661 S.6 1362 1338 1869 1224 1528 1657 1913 1558 339 S.61 873 759 133 835 992 18 1266 129-14 S.62 75 675 113 566 818 965 876 784 174 S.63 1185 1148 1854 176 136 1331 1355 1196 59 H.1 136 1226 1943 1423 1458 1342 1659 1594 75 H.2 869 773 1155 856 978 974 85 984 59 H.3 146 1232 267 1292 16 143 1533 157 281 H.4 913 416 71 917 16 11 121 631 42 H.5 1369 126 213 1453 1443 149 1882 1576 225 H.6 646 58 137 773 75 662 768 938-45 H.7 974 898 1134 119 995 123 1393 959-67 H.8 841 86 1482 879 916 885 14 1135 15 H.9 14 891 1319 894 181 99 1526 896 22 H.1 123 1139 1599 1368 1333 1238 1774 128 193 H.11 179 122 1459 1134 1265 1258 1725 1516 554 21 表 4-2 年 間 総 雨 量 と 年 間 流 入 土 砂 量 の 相 関 係 数 観 測 所 名 相 関 係 数 非 持.218 屋 敷 沢.33 北 沢.435 小 黒.388 伊 那 里.28 塩 平.378 小 瀬 戸 湯.275 荒 川.46

22 5, 4, 年 間 流 入 土 砂 量 年 間 総 雨 量 3 25 年 間 流 入 土 砂 量 ( 千 m 3 / 年 ) 3, 2, 1, -1, S39 S41 S43 S45 S47 S49 S51 S53 S55 S57 S59 S61 S63 H2 H4 H6 H8 H1 2 15 1 5 年 間 降 雨 量 (mm) 図 4-2 北 沢 観 測 所 における 総 雨 量 と 流 入 土 砂 量 の 経 年 変 化

23 表 4-3 雨 量 強 度 と 年 間 流 入 土 砂 量 の 相 関 係 数 観 測 所 1mm 以 上 合 計 2mm 以 上 合 計 3mm 以 上 合 計 4mm 以 上 合 計 5mm 以 上 合 計 6mm 以 上 合 計 非 持 屋 敷 沢 北 沢 小 黒 伊 那 里 塩 平 小 瀬 戸 湯 荒 川.224.33.416.414.27.386.28.393.147.355.412.362.189.39.29.42.225.42.434.443.212.396.368.438.184.478.45.467.218.359.38.411.239.552.459.529.33.49.444.52.37.519.441.574.274.496.49.543 25/25 25/25 25/25 34/36 25/25 32/36 34/36 25/25 34/36 29/36 28/36 22/25 32/36 35/36 観 測 所 7mm 以 上 合 計 8mm 以 上 合 計 9mm 以 上 合 計 1mm 以 上 合 計 11mm 以 上 合 計 12mm 以 上 合 計 非 持 屋 敷 沢 北 沢 小 黒 伊 那 里 塩 平 小 瀬 戸 湯 荒 川.42.637.526.686.328.462.389.554.432.655.521.751.48.533.449.575.575.715.542.788.416.64.441.55.591.745.557.792.391.693.478.615.359.733.566.744.458.62.496.666.5.7.572.775.457.52.66.694 23/36 24/36 21/25 21/36 29/36 34/36 33/36 18/36 18/36 35/36 16/25 2/36 23/36 31/36 3/36 13/36 13/36 32/36 12/25 12/36 2/36 29/36 26/36 6/36 1/36 32/36 12/2 5 9/36 14/36 19/36 18/36 4/36 6/36 31/36 8/25 5/36 5/36 15/36 12/36 4/36 5/36 25/36 6/25 4/36 4/36 1/36 8/36 ( 上 段 : 相 関 係 数 下 段 :その 降 雨 が 観 測 された 年 数 / 観 測 年 数 ).9.8 相 関 係 数 R.7.6.5.4.3.2 非 持 屋 敷 沢 北 沢 小 黒 伊 那 里 塩 平 小 瀬 戸 湯 荒 川.1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 雨 量 [(mm/ 日 ) 以 上 合 計 ] 図 4-3 雨 量 強 度 と 年 間 流 入 土 砂 量 の 相 関

24 表 4-4 降 雨 継 続 時 間 と 年 間 流 入 土 砂 量 の 相 関 係 数 R 観 測 所 日 数 年 1 位 雨 量 1 位 2 位 合 計 1 位 ~3 位 合 計 1 位 ~4 位 合 計 1 位 ~5 位 合 計 日 雨 量.457.445.467.429.4 非 持 2 日 雨 量.527.515.427.44.383 3 日 雨 量.496.53.46.416.396 日 雨 量.63.667.681.653.637 屋 敷 沢 2 日 雨 量.739.775.714.668.633 3 日 雨 量.715.738.662.612.563 日 雨 量.64.645.658.651.633 北 沢 2 日 雨 量.666.79.678.651.632 3 日 雨 量.79.723.79.69.672 日 雨 量.697.758.753.726.75 小 黒 2 日 雨 量.732.799.749.716.696 3 日 雨 量.783.78.715.683.652 日 雨 量.48.434.439.47.381 伊 那 里 2 日 雨 量.48.52.46.415.373 3 日 雨 量.59.52.453.45.39 日 雨 量.615.65.641.625.596 塩 平 2 日 雨 量.628.725.722.676.643 3 日 雨 量.638.85.796.763.737 日 雨 量.595.532.534.525.515 小 瀬 戸 湯 2 日 雨 量.592.665.626.587.561 3 日 雨 量.67.674.642.627.63 日 雨 量.527.595.65.643.628 荒 川 2 日 雨 量.61.752.715.688.669 3 日 雨 量.574.722.684.659.632

25 5, 5, 年 間 流 入 土 砂 量 ( 千 m 3 / 年 ) 4, 3, y = 6.1343x - 97.27 2, R 2 =.287 1, 5 1 15 2 25 3 35 4 45-1, 3 日 雨 量 年 1 位 2 位 合 計 (mm) 非 持 年 間 流 入 土 砂 量 ( 千 m 3 / 年 ) 4, 3, 2, 1, -1, 伊 那 里 y = 6.73x - 967.93 R 2 =.272 5 1 15 2 25 3 35 4 45 3 日 雨 量 1 位 2 位 合 計 (mm) 5, 5, 年 間 流 入 土 砂 量 ( 千 m 3 / 年 ) 4, 3, 2, 1, -1, 屋 敷 沢 y = 6.1195x - 868.53 R 2 =.5953 1 2 3 4 5 6 7 2 日 雨 量 年 1 位 2 位 合 計 (mm) 年 間 流 入 土 砂 量 ( 千 m 3 / 年 ) 4, 3, y = 8.41x - 1588.8 R 2 =.6473 2, 1, 1 2 3 4 5 6-1, 3 日 雨 量 1 位 2 位 合 計 (mm) 塩 平 5, 5, 年 間 流 入 土 砂 量 ( 千 m 3 / 年 ) 4, 3, y = 3.4159x - 982.93 R 2 =.5229 2, 1, 2 4 6 8 1 12-1, 3 日 雨 量 1 位 2 位 合 計 (mm) 年 間 流 入 土 砂 量 ( 千 m 3 / 年 ) 4, 3, 2, 1, -1, y = 5.4589x - 1257.9 R 2 =.4542 1 2 3 4 5 6 7 3 日 雨 量 1 位 2 位 合 計 (mm) 北 沢 小 瀬 戸 湯 5, 5, 年 間 流 入 土 砂 量 ( 千 m 3 / 年 ) 4, 3, 2, 1, -1, y = 6.2196x - 198.6 R 2 =.6648 1 2 3 4 5 6 7 8 2 日 雨 量 1 位 2 位 合 計 (mm) 年 間 流 入 土 砂 量 ( 千 m 3 / 年 ) 4, 3, y = 4.6666x - 875.21 R 2 =.3794 2, 1, 1 2 3 4 5 6 7-1, 2 日 雨 量 年 1 位 2 位 合 計 (mm) 小 黒 荒 川 図 4-4 各 雨 量 観 測 所 における 最 も 相 関 が 強 かった 雨 量 と 流 入 土 砂 量 の 関 係

26 表 4-5 強 度 別 の 雨 量 の 合 計 観 測 所 年 合 計 雨 量 (mm) -2mm 2-4mm 4-6mm 6-8mm 8-1mm 1mm 以 上 S.47 265 33 341 138 183 276 195 北 沢 S.51 359 486 523 276 386 S.55 385 473 256 72 282 15 41 S.47 34 354 94 197 12 195 塩 平 S.51 433 628 87 71 386 S.55 431 392 215 6 1 41 S.47 333 352 99 347 96 15 195 荒 川 S.51 345 428 492 69 386 S.55 414 345 21 197 41 年 間 流 入 土 砂 量 ( 千 m 3 / 年 ) 表 4-6 強 度 別 の 雨 量 の 発 生 回 数 合 計 回 数 ( 回 ) 年 間 流 入 土 砂 量 ( 千 m 3 / 年 ) 観 測 所 年 -2mm 2-4mm 4-6mm 6-8mm 8-1mm 1mm 以 上 S.47 49 11 7 2 2 2 195 北 沢 S.51 61 16 1 4 386 S.55 48 17 5 1 3 1 41 S.47 59 13 2 3 1 195 塩 平 S.51 65 22 2 1 386 S.55 69 15 5 1 1 41 S.47 53 12 2 5 1 1 195 荒 川 S.51 56 16 1 1 386 S.55 53 13 4 3 41

27 6 25 7 25 合 計 雨 量 (mm) 5 4 3 2 1 2 15 1 5-2mm 2-4mm 4-6mm 6-8mm 8-1mm 1mm 以 上 年 間 流 入 土 砂 量 合 計 回 数 ( 回 ) 6 5 4 3 2 1 2 15 1 5-2mm 2-4mm 4-6mm 6-8mm 8-1mm 1mm 以 上 年 間 流 入 土 砂 量 S47 S51 S55 S47 S51 S55 北 沢 7 25 8 25 合 計 雨 量 (mm) 6 5 4 3 2 1 2 15 1 5-2mm 2-4mm 4-6mm 6-8mm 8-1mm 1mm 以 上 年 間 流 入 土 砂 量 合 計 回 数 ( 回 ) 7 6 5 4 3 2 1 2 15 1 5-2mm 2-4mm 4-6mm 6-8mm 8-1mm 1mm 以 上 年 間 流 入 土 砂 量 S47 S51 S55 S47 S51 S55 塩 平 6 25 6 25 合 計 雨 量 (mm) 5 4 3 2 1 2 15 1 5-2mm 2-4mm 4-6mm 6-8mm 8-1mm 1mm 以 上 年 間 流 入 土 砂 量 合 計 回 数 ( 回 ) 5 4 3 2 1 2 15 1 5-2mm 2-4mm 4-6mm 6-8mm 8-1mm 1mm 以 上 年 間 流 入 土 砂 量 S47 S51 S55 S47 S51 S55 荒 川 図 4-5 強 度 別 雨 量 の 合 計 と 年 間 流 入 土 砂 量 ( 左 図 : 合 計 雨 量 右 図 : 合 計 回 数 )

28 表 4-7 連 続 日 数 別 雨 量 の 1 位 から 3 位 と 年 間 流 入 土 砂 量 観 測 所 年 日 雨 量 (mm) 2 日 雨 量 (mm) 3 日 雨 量 (mm) 1 位 2 位 3 位 1 位 2 位 3 位 1 位 2 位 3 位 S.47 161 115 98 2 163 148 269 17 168 195 北 沢 S.51 76 71 65 121 11 12 134 133 122 386 S.55 15 98 96 157 155 137 182 162 151 41 S.47 12 68 66 114 111 97 18 119 18 195 塩 平 S.51 71 44 43 19 7 66 116 83 77 386 S.55 1 6 49 13 11 69 128 11 89 41 S.47 15 96 73 16 14 127 19 147 134 195 荒 川 S.51 69 59 58 15 1 99 112 11 16 386 S.55 68 66 63 111 93 71 132 87 68 41 年 間 流 入 土 砂 量 ( 千 m 3 / 年 )

29 雨 量 (mm) 4 35 3 25 2 15 1 5 S47 S51 S55 25 2 15 1 5 年 間 流 入 土 砂 量 ( 千 m 3 / 年 ) 日 雨 量 3 位 日 雨 量 2 位 日 雨 量 1 位 年 間 流 入 土 砂 量 北 沢 雨 量 (mm) 25 2 15 1 5 25 2 15 1 5 年 間 流 入 土 砂 量 ( 千 m 3 / 年 ) 日 雨 量 3 位 日 雨 量 2 位 日 雨 量 1 位 年 間 流 入 土 砂 量 S47 S51 S55 塩 平 雨 量 (mm) 3 25 2 15 1 5 25 2 15 1 5 年 間 流 入 土 砂 量 ( 千 m 3 / 年 ) 日 雨 量 3 位 日 雨 量 2 位 日 雨 量 1 位 年 間 流 入 土 砂 量 S47 S51 S55 荒 川 図 4-6 日 雨 量 1 位 から 3 位 と 年 間 流 入 土 砂 量

3 6 25 雨 量 (mm) 5 4 3 2 1 2 15 1 5 年 間 流 入 土 砂 量 ( 千 m 3 / 年 ) 2 日 雨 量 3 位 2 日 雨 量 2 位 2 日 雨 量 1 位 年 間 流 入 土 砂 量 S47 S51 S55 北 沢 35 25 雨 量 (mm) 3 25 2 15 1 5 2 15 1 5 年 間 流 入 土 砂 量 ( 千 m 3 / 年 ) 2 日 雨 量 3 位 2 日 雨 量 2 位 2 日 雨 量 1 位 年 間 流 入 土 砂 量 S47 S51 S55 塩 平 雨 量 (mm) 45 4 35 3 25 2 15 1 5 S47 S51 S55 25 2 15 1 5 年 間 流 入 土 砂 量 ( 千 m 3 / 年 ) 2 日 雨 量 3 位 2 日 雨 量 2 位 2 日 雨 量 1 位 年 間 流 入 土 砂 量 荒 川 図 4-7 2 日 雨 量 1 位 から 3 位 と 年 間 流 入 土 砂 量

31 7 25 雨 量 (mm) 6 5 4 3 2 1 2 15 1 5 年 間 流 入 土 砂 量 ( 千 m 3 / 年 ) 3 日 雨 量 3 位 3 日 雨 量 2 位 3 日 雨 量 1 位 年 間 流 入 土 砂 量 S47 S51 S55 北 沢 雨 量 (mm) 45 4 35 3 25 2 15 1 5 S47 S51 S55 25 2 15 1 5 年 間 流 入 土 砂 量 ( 千 m 3 / 年 ) 3 日 雨 量 3 位 3 日 雨 量 2 位 3 日 雨 量 1 位 年 間 流 入 土 砂 量 塩 平 雨 量 (mm) 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 S47 S51 S55 25 2 15 1 5 年 間 流 入 土 砂 量 ( 千 m 3 / 年 ) 3 日 雨 量 3 位 3 日 雨 量 2 位 3 日 雨 量 1 位 年 間 流 入 土 砂 量 荒 川 図 4-8 3 日 雨 量 1 位 から 3 位 と 年 間 流 入 土 砂 量

32 表 4-8 各 観 測 所 の 支 配 面 積 と 重 み 観 測 所 支 配 面 積 (km 2 ) 重 み 非 持 13.1.421 屋 敷 沢 45.2.1453 北 沢 36.3.1167 小 黒 3.8.99 伊 那 里 33.6.18 塩 平 41.4.1331 小 瀬 戸 湯 4..1286 荒 川 7.7.2273 合 計 311.1 1 表 4-9 流 域 平 均 年 間 総 雨 量 と 年 間 流 入 土 砂 量 の 経 年 変 化 年 数 流 域 平 均 総 雨 量 (mm) 年 間 流 入 土 砂 量 ( 千 m 3 / 年 ) 年 数 流 域 平 均 総 雨 量 (mm) 年 間 流 入 土 砂 量 ( 千 m 3 / 年 ) S.5 1256.3 557 S.63 1311.4 59 S.51 1322.2 386 H.1 1515.9 75 S.52 983.7-47 H.2 931.6 59 S.53 979. -82 H.3 1513.9 281 S.54 1124.5 54 H.4 788.5 42 S.55 1277.3 41 H.5 1578.4 225 S.56 1282.1-627 H.6 786. -45 S.57 1585.7 4341 H.7 145.6-67 S.58 1776.2 1679 H.8 168.8 15 S.59 847.4 661 H.9 153.8 22 S.6 1578.6 339 H.1 1367.4 193 S.61 124.3-14 H.11 1348. 554 S.62 823.6 174 - - - 5, 年 間 流 入 土 砂 量 (m 3 / 年 ) 4, 3, 2, 1, -1, y = 1.4358x - 1345.3 R 2 =.1958 5 1 15 2 年 間 総 雨 量 (mm) 図 4-9 流 域 平 均 総 雨 量 と 年 間 流 入 土 砂 量 の 関 係

33 表 4-1 流 域 平 均 雨 量 における 雨 量 強 度 と 流 入 土 砂 量 の 相 関 相 関 係 数 R 雨 量 が 観 測 された 年 数 / 観 測 年 数 1mm 以 上 合 計.439 25/25 2mm 以 上 合 計.474 25/25 3mm 以 上 合 計.463 25/25 4mm 以 上 合 計.46 25/25 5mm 以 上 合 計.516 25/25 6mm 以 上 合 計.554 24/25 7mm 以 上 合 計.69 21/25 8mm 以 上 合 計.66 16/25 9mm 以 上 合 計.685 12/2 5 1mm 以 上 合 計.745 11/2 5 11mm 以 上 合 計.82 6/2 5 12mm 以 上 合 計.825 4/2 5 表 4-11 流 域 平 均 雨 量 を 用 いた 場 合 の 降 雨 継 続 時 間 と 流 入 土 砂 量 の 相 関 日 数 年 1 位 雨 量 1 位 2 位 合 計 1 位 ~3 位 合 計 1 位 ~4 位 合 計 1 位 ~5 位 合 計 日 雨 量.685.76.719.696.671 2 日 雨 量.746.792.737.75.68 3 日 雨 量.746.793.744.694.663

34 第 5 章 結 論 本 研 究 ではまず, 長 野 県 の 天 竜 川 水 系 三 峰 川 における 美 和 ダムのデータを 用 いて, 土 砂 の 流 出 に 関 係 のある 降 雨 特 性 を 調 べた. 次 に,ダム 流 域 内 に 8 ヶ 所 の 雨 量 観 測 所 があるこ とから,それぞれにおける 雨 量 データとダムの 流 入 土 砂 量 の 関 係 を 調 べた.さらに, 流 域 内 平 均 雨 量 とダムの 流 入 土 砂 量 の 関 係 を 調 べ, 観 測 所 別 に 調 べたものと 比 較 した. 以 下 に 本 研 究 の 結 論 を 示 す. 土 砂 の 流 出 には, 総 雨 量 よりも 強 い 雨 の 規 模 や 頻 度, 集 中 的 連 続 的 な 降 雨 の 規 模 や 頻 度 が 関 係 している.また,ダム 流 域 内 の 雨 量 観 測 所 ごとに, 相 関 の 強 い 雨 量 強 度, 降 雨 継 続 時 間 が 異 なる. 特 に 降 雨 継 続 時 間 において, 既 存 の 研 究 では 経 験 的 に 年 最 大 日 雨 量, 年 最 大 2 日 雨 量 と 土 砂 の 流 出 に 相 関 があるとされ, 流 出 土 砂 量 の 推 定 などが 行 われてきた.しかし, 本 研 究 ではいずれの 観 測 点 においても 2 日,3 日 雨 量 の,しかも 1 位 2 位 合 計 雨 量 の 相 関 が 良 かった. 各 種 雨 量 と 流 入 土 砂 量 の 相 関 を 調 べた 結 果, 相 関 の 強 い 観 測 所, 弱 い 観 測 所 がある ことがわかった. 降 雨 土 砂 の 生 産 河 道 への 土 砂 の 流 入 土 砂 の 流 下 堆 積 とい うダム 堆 砂 のプロセスを 考 えると, 降 雨 特 性 を 始 め, 流 域 の 地 質 や 地 形, 植 生 など の 地 形 的 要 因 が 観 測 所 によって 異 なるため, 相 関 の 差 が 表 れたと 思 われる. 流 域 平 均 雨 量 と 流 入 土 砂 量 の 相 関 は, 総 雨 量, 雨 量 強 度, 降 雨 継 続 時 間 とも 観 測 所 別 にもとめた 相 関 に 比 べて, 比 較 的 相 関 がよかった. 理 由 として, 流 域 平 均 雨 量 は 流 域 全 体 を 代 表 する 雨 量 であり, 流 域 全 体 からの 流 入 土 砂 量 であるダムへの 流 入 土 砂 量 に 対 応 した 相 関 であることが 考 えられる. 次 に, 今 後 の 課 題 を 示 す. 起 伏 量, 崩 壊 地 面 積, 地 質, 植 生 などの 地 形 状 況 を 調 べ, 降 雨 特 性 と 関 連 付 けなが ら,それらによる 影 響 を 評 価 する. 降 雨 や 洪 水 による 流 出 土 砂 の 量 や 粒 径 の 観 測 を 小 流 域 ごとに 行 う. 多 くのダムについて, 流 入 土 砂 の 支 配 要 因 についての 分 析 を 行 い, 影 響 の 評 価 の 精 度 を 上 げる.

35 謝 辞 本 研 究 を 進 めるにあたり, 終 始 適 切 なご 指 導,ご 助 言 を 賜 りました 富 所 五 郎 教 授 に 心 よ り 感 謝 します.そして, 研 究 に 限 らず, 常 に 親 身 になって 相 談 に 応 じてくれた 豊 田 政 史 助 手 には, 感 謝 の 気 持 ちでいっぱいです. また, 本 研 究 におけるさまざまな 資 料 を 提 供 してくださいました, 国 土 交 通 省 中 部 地 方 整 備 局 天 竜 川 ダム 統 合 管 理 事 務 所 美 和 ダム 管 理 支 所 の 北 原 久 人 氏, 本 研 究 に 取 り 入 れた 統 計 分 析 に 助 言 を 頂 いた 藤 井 良 夫 助 教 授 に 深 く 感 謝 の 意 を 表 します. 最 後 に,1 年 間 という 短 い 期 間 でしたが, 勉 学 に 限 らず,いろいろな 面 で 適 切 なアドバ イスを 下 さった 富 所 研 究 室 の 先 輩 方,そして 苦 楽 を 共 にした 同 学 年 の 浅 野 誠 一 郎 君, 岩 佐 隆 広 君 には 大 変 お 世 話 になりました. ここに 書 いた 方 々なしでは,この 論 文 は 出 来 上 がらなかったでしょう. 本 当 に 有 り 難 うございました. 平 成 16 年 2 月 原 宏 則

36 参 考 文 献 1) 竹 村 公 太 郎 鈴 木 徳 行 : 流 出 土 砂 量 の 要 因 と 予 測 に 関 する 研 究, 土 木 学 会 論 文 集, NO.621/Ⅱ-47,pp.11-19,1999. 2) 鈴 木 徳 行 : 日 本 の 貯 水 池 土 砂 管 理 の 現 状 について, 貯 水 池 土 砂 管 理 国 際 シンポジウム 講 演 集,pp5-8,2. 3) 高 野 安 二 : 多 目 的 ダム 再 開 発 における 洪 水 ( 排 砂 )バイパストンネルの 新 設 計 画, 貯 水 池 土 砂 管 理 国 際 シンポジウム 講 演 集,p.73,2. 4) 柏 井 条 介 :ダムの 堆 砂 と 排 砂,21 年 度 ( 第 37 回 ) 水 工 学 に 関 する 夏 期 研 修 会 講 義 集, A-5,pp.1-17,21. 5) asahi.com ホームページ(http://www.asahi.com/edu/nie/syasin/kiji115.html) 6) 宮 本 高 行 尾 中 宗 久 : 美 和 ダム 再 開 発 事 業 の 概 要,ダム 技 術,No.18,pp.35-43,1995. 7) 国 土 交 通 省 中 部 地 方 整 備 局 天 竜 川 ダム 統 合 管 理 事 務 所 美 和 ダム 管 理 支 所 : 美 和 ダム 流 域 雨 量 観 測 所 日 雨 量 年 表 8) 須 賀 堯 三 : 河 川 工 学, 土 木 工 学 ライブラリー,pp.11-14,pp.18-21,pp35-37,pp139-141, 21. 9) 宮 崎 洋 三 大 西 外 明 : 堆 砂 と 降 雨 の 関 係 についての 考 察, 土 木 学 会 論 文 集,NO.533/ Ⅱ-34,pp31-4,1996.