15.5 河 道 形 成 機 構 の 解 明 と 流 木 による 橋 梁 閉 鎖 対 策 等 への 応 用 に 関 する 研 究 研 究 予 算 : 運 営 費 交 付 金 研 究 期 間 : 平 18~ 平 22 担 当 チーム: 寒 地 河 川 チーム 寒 地 技 術 推 進 室 研 究 担 当 者 : 赤 堀 良 介 村 上 泰 啓 永 多 朋 紀 唐 澤 圭 佐 藤 徳 人 野 村 栄 正 要 旨 急 流 河 川 の 多 い 日 本 では 洪 水 時 にしばしば 大 量 の 流 木 が 発 生 し 被 害 を 拡 大 させる 要 因 になっている 流 木 は 降 雨 によって 山 地 崩 壊 や 河 岸 決 壊 が 発 生 することによって 河 道 に 流 出 し 河 道 を 流 下 しながら 橋 梁 な どの 河 道 内 構 造 物 に 集 積 して 河 道 を 閉 塞 させるなどの 被 害 をもたらす また 海 域 まで 流 下 した 流 木 は 漁 業 被 害 や 航 行 被 害 を 引 き 起 こすため 流 木 が 被 害 をおよぼす 前 に 捕 捉 処 理 することは 河 川 管 理 および 河 道 設 計 において 重 要 な 事 柄 のひとつである 本 研 究 では 橋 脚 周 辺 の 流 木 集 積 機 構 の 解 明 を 目 的 として 橋 梁 周 辺 における 流 木 の 挙 動 監 視 調 査 を 行 った 結 果 出 水 時 に 水 位 がピークに 達 する 前 の 洪 水 初 期 に 最 も 流 木 の 流 下 量 が 多 くなる 傾 向 を 把 握 した また 河 畔 林 の 流 木 補 足 機 能 に 着 目 し 実 験 水 路 において 河 畔 林 粗 密 および 河 畔 林 設 置 個 所 の 違 いによる 流 木 流 下 実 験 を 行 った 結 果 粗 密 の 比 較 では 河 畔 林 が 密 な 場 合 に 最 も 流 木 堆 積 傾 向 が 強 まるが 河 畔 林 設 置 位 置 の 違 いからは 植 生 が 流 れ 場 に 及 ぼす 渦 度 の 分 布 の 変 化 が 流 木 の 集 中 箇 所 に 影 響 を 与 えることが 確 認 された また 流 木 の 流 下 機 構 や 治 水 計 画 に 大 きく 影 響 を 与 える 河 道 の 形 成 機 構 に 関 し 対 策 の 遅 れている 中 小 河 川 を 有 する 谷 底 平 野 の 地 形 的 な 成 り 立 ちと 近 年 問 題 化 している 流 路 固 定 を 引 き 起 こす 水 みちの 形 成 に 着 目 し それぞれ 地 形 情 報 に 対 する 2 重 フーリエ 解 析 や 室 内 実 験 を 用 いて 検 討 を 行 った この 結 果 谷 底 平 野 の 地 形 が 谷 全 体 に 広 がる 大 規 模 な 出 水 と 通 常 の 出 水 の 両 者 の 影 響 を 受 けて 形 成 されていること 水 みちの 形 成 にあたっては 洪 水 減 水 期 のハイドログラフの 形 状 が 大 きく 影 響 すること が 確 認 された キーワード: 流 木, 挙 動 監 視 砂 州 堆 積 水 路 実 験 PTV 谷 底 地 形 流 路 形 成 水 みち 1.はじめに 河 川 区 域 には 多 くの 樹 木 が 存 在 している これら 樹 木 は これまで 洪 水 の 流 下 を 阻 害 し 流 木 化 して 洪 水 被 害 を 拡 大 させるなどとして 治 水 上 問 題 視 されてきた が 近 年 では 生 態 的 機 能 景 観 的 機 能 の 有 効 性 からそ の 存 在 意 義 が 見 直 されている また 河 畔 林 による 流 木 の 捕 捉 機 能 や 超 過 洪 水 対 応 としての 水 防 林 など 治 水 上 の 機 能 の 有 効 性 も 示 唆 されている 1) 洪 水 時 の 流 木 被 害 については 橋 梁 などの 河 道 内 構 造 物 に 堆 積 することにより 河 道 を 閉 塞 させ 流 下 能 力 の 低 減 を 招 く 氾 濫 水 と 一 緒 に 流 下 し 被 害 を 拡 大 させる 河 床 に 堆 積 して 舟 運 の 妨 げになる 海 域 まで 流 下 し 漁 業 舟 運 の 障 害 となる などがあげられる 図 -15.5.1 は 胆 振 日 高 地 方 で 2003 年 9 月 に 起 きた 洪 水 で 沙 流 川 ダムに 流 入 し 集 積 した 流 木 の 様 子 である この 時 発 生 した 記 録 的 な 豪 雨 により 沙 流 川 ダムでは 通 常 1 年 間 に 処 理 する 流 木 の50 倍 に 相 当 する 約 5 万 m 3 もの 流 木 が 貯 水 池 内 に 滞 留 した また ダム 上 流 域 では 多 くの 橋 梁 が 被 災 した 2) 図 -15.5.2 は2003 年 9 月 洪 水 後 の 沙 流 川 の 支 川 額 平 川 の 貫 気 別 橋 の 被 災 状 況 である 多 量 の 流 木 が 集 積 し 橋 脚 が 傾 倒 していることが 解 る このような 事 例 から 流 木 の 流 下 を 抑 制 することは 洪 水 被 害 の 軽 減 に 大 きく 寄 与 す ることが 期 待 できる 洪 水 後 の 河 道 内 には 大 量 の 流 木 が 堆 積 している ダ ムや 橋 梁 などの 構 造 物 に 堆 積 したものは 収 集 処 分 され るが 砂 州 や 高 水 敷 上 低 水 路 内 に 堆 積 したものは 放 置 されるのがほとんどである 流 木 化 した 樹 木 の 多 く は 過 去 洪 水 で 発 生 したものが 再 流 木 化 したものであ るという 報 告 1) もあることから この 放 置 されている 流 木 を 撤 去 することで 流 木 被 害 を 軽 減 することができ ると 考 えられる また 河 口 域 まで 流 下 し 塩 分 を 含 ん だ 流 木 はチップ 等 に 再 利 用 することができず 焼 却 す るにもダイオキシンが 発 生 してしまうため 処 分 がよ り 困 難 になるという 報 告 もある 1) よって 下 流 まで 流 下 する 前 に 捕 捉 することも 重 要 である 以 上 のように 適 切 な 流 木 管 理 を 行 うためには ま - 1 -
ず 洪 水 時 の 流 木 の 挙 動 や 構 造 物 周 辺 および 砂 州 高 水 敷 上 への 流 木 堆 積 状 況 を 把 握 することが 重 要 である 本 研 究 では 橋 脚 への 流 木 集 積 機 構 を 解 明 することを 目 的 に 橋 脚 に 監 視 カメラを 設 置 し 出 水 時 の 橋 脚 周 辺 への 流 木 集 積 状 況 の 調 査 を 行 った また 流 木 を 効 率 よく 処 理 するためには 堆 積 箇 所 を 特 定 することが 必 要 である そこで 砂 州 や 高 水 敷 上 に 堆 積 した 流 木 に 着 目 し 流 木 を 捕 捉 しやすい 河 道 形 状 や 植 生 分 布 に ついて 検 討 した また 流 木 災 害 と 水 災 害 に 対 する 効 率 的 対 策 を 考 慮 する 際 には 流 木 の 挙 動 に 大 きく 影 響 を 与 える 河 道 の 成 り 立 ちについて その 形 成 機 構 を 把 握 する 必 要 があ る たとえば 近 年 多 発 する 局 地 的 な 豪 雨 により 日 本 の 各 地 の 谷 底 平 地 内 を 流 れる 河 川 で 狭 い 谷 底 面 全 体 を 水 没 させるような 状 況 が 各 地 で 起 こっている 谷 底 平 地 を 流 れる 中 小 河 川 の 多 くは 治 水 計 画 が 大 河 川 と 比 較 して 遅 れている そのため 治 水 対 策 減 災 対 策 ( 土 地 利 用 対 策 など)を 効 果 的 に 推 進 するためにも 地 形 形 成 のプロセスやメカニズムを 明 確 にすることが 求 め られる さらに 流 木 の 発 生 と 堆 積 に 大 きく 影 響 を 与 える 河 道 内 の 樹 林 化 については 水 みちと 砂 州 や 高 水 敷 との 比 高 差 が 生 じることにより 進 行 することが 示 されている が 1) その 要 因 となる 水 みちの 形 成 過 程 そのものに 関 しては 未 解 明 な 部 分 が 多 い この 点 に 関 し 災 害 の 対 策 にあたっては 現 象 の 詳 細 な 把 握 が 必 須 である この ような 問 題 に 対 し 本 研 究 では 厚 別 川 の 流 れる 谷 底 平 野 の 地 形 に 着 目 し 2 重 フーリエ 解 析 などを 行 うこ とで 河 道 を 形 成 してきた 要 因 を 探 り 洪 水 時 に 潜 在 的 な 危 険 性 を 有 する 箇 所 に 関 して 検 討 を 行 った また 洪 水 ピークからの 減 水 期 のハイドログラフを 水 理 実 験 により 複 数 パターンで 模 擬 することで 水 みちの 固 定 化 が 進 行 する 状 況 の 把 握 を 試 みた 以 上 より 本 研 究 の 目 的 を 以 下 にまとめる 1) 流 木 の 発 生 流 下 堆 積 のメカニズムを 把 握 し 河 道 内 構 造 物 のあり 方 や 堆 積 防 止 策 などの 河 道 内 構 造 物 の 管 理 手 法 を 検 討 する また 河 畔 林 の 流 失 防 止 河 畔 林 による 流 木 捕 捉 など 流 木 災 害 対 策 のための 河 畔 林 のあり 方 について 検 討 する 特 に 積 雪 寒 冷 地 に おける 河 畔 林 立 地 の 特 性 を 考 慮 して 河 畔 林 の 流 木 化 の 機 構 解 明 と 防 止 策 案 の 検 討 を 行 う 以 上 を 踏 まえて 現 地 への 適 用 性 を 検 討 する 図 -15.5.1 2003 年 8 月 沙 流 川 出 水 時 の 二 風 谷 ダム 図 -15.5.2 2003 年 8 月 沙 流 川 出 水 時 における 額 平 川 貫 気 別 橋 2) 既 往 の 土 砂 水 理 学 の 知 見 を 用 いて, 地 形 的 成 因 や 潜 在 的 な 水 害 の 危 険 性 などの 研 究 を 行 い, 現 在 の 地 形 の 成 り 立 ちと 洪 水 時 におけるその 地 形 の 特 性 を 把 握 す る 手 法 を 検 討 する. 2. 橋 梁 周 辺 における 流 木 の 挙 動 監 視 調 査 2.1 調 査 概 要 観 測 地 点 は 橋 脚 に 集 積 する 流 木 の 映 像 を 効 率 よく 収 録 するため 中 小 規 模 河 川 で 橋 脚 が 河 道 中 央 部 に 位 置 しており 過 去 の 洪 水 で 流 木 集 積 の 実 績 がある 箇 所 とした 調 査 は H17~H19 鵡 川 水 系 パンケシュル 川 更 生 橋 H19~H21 沙 流 川 平 和 橋 H21~H22 尻 別 川 留 産 橋 H22 額 平 川 のアブシトエナイ 橋 で 行 った 現 地 観 測 機 器 は パンケシュル 川 更 生 橋 沙 流 川 平 和 橋 尻 別 川 留 産 橋 の 観 測 において 図 -15.5.3 に 示 す 現 地 観 測 基 地 ( 監 視 カメラ 投 光 器 流 速 センサー 水 位 計 )と 遠 隔 監 視 用 の 札 幌 基 地 を インターネットを 介 してネ - 2 -
ットワーク 化 している これらの 機 器 で 得 られた 情 報 はウェブ 上 で 配 信 され 随 時 状 況 確 認 および 遠 隔 によ る 操 作 が 可 能 であり 出 水 時 には 遅 滞 なく 対 応 できる ようなシステムとなっている アブシトエナイ 橋 に 関 しては 商 用 電 源 の 確 保 が 困 難 であるなど 同 システム の 構 築 が 困 難 であったため スタンドアロン 的 な 運 用 が 可 能 な 可 搬 型 の 観 測 システムを 新 たに 構 築 した そ の 際 の 機 器 の 配 置 図 を 図 -15.5.4 に 示 す これは 金 属 製 の 架 台 に 監 視 カメラ 夜 間 撮 影 用 の 投 光 器 非 接 触 型 流 速 計 を 配 置 したものであり 機 器 類 は 車 両 内 に 設 置 された 移 動 基 地 に 接 続 され 観 測 情 報 の 集 積 を 行 う また 後 述 する 2010 年 8 月 の 出 水 に 関 しては 可 搬 型 システムの 準 備 期 間 であったため 便 宜 的 に 民 生 品 のビデオカメラを 利 用 した 機 器 配 置 で 観 測 を 行 った 2.2 調 査 結 果 出 水 時 の 流 木 流 下 状 況 については 監 視 カメラで 撮 影 された 画 像 から 目 視 により 流 下 する 流 木 本 数 を 観 測 した H18 年 度 の 結 果 に 関 しては 既 往 論 文 )に 詳 細 を 示 す 図 -15.5.3 尻 別 川 留 産 橋 におけるインターネット 型 常 時 観 測 システムの 機 器 設 置 状 況 H19 年 9 月 出 水 の 沙 流 川 平 和 橋 における 流 木 流 下 本 数 と 水 位 の 経 時 変 化 を 図 -15.5.5 に 示 す 監 視 カメラ は 各 調 査 地 点 に 2 台 設 置 されているが 撮 影 範 囲 の 違 いなどにより 観 察 できる 流 木 の 数 に 違 いが 見 られる 今 回 はより 多 くの 流 木 を 観 察 できた 監 視 カメラの 結 果 を 示 した 当 地 点 の 水 位 は H19 年 9 月 16 日 9 時 にピー クを 示 したが 流 木 流 下 本 数 のピークはその 前 の H19 年 9 月 16 日 5 時 にきていることがわかる これは 他 の 調 査 でも 同 様 の 傾 向 を 示 している 3) H19 年 5 月 の パンケシュル 川 更 生 橋 の 融 雪 出 水 時 においても 水 位 が H19 年 5 月 2 日 16 時 にピークを 示 しているが 流 木 流 下 本 数 はその 前 の H19 年 5 月 2 日 13 時 に 最 も 多 くな っている( 図 -15.5.6) H20 年 度 は 大 きな 出 水 が 無 く 良 好 な 観 測 結 果 を 得 ることができなかった H21 年 度 に 関 しては 平 和 橋 観 測 地 点 において 7 月 19 日 22 時 をピークとする 出 水 が 確 認 されている こ の 際 対 象 橋 梁 で 若 干 の 流 木 の 集 積 があったことが 確 認 されたことから 監 視 カメラによるモニタリングに 重 ねて 現 地 での 流 木 集 積 状 況 の 調 査 を 8 月 10 日 に 実 施 した 集 積 した 流 木 は 最 大 のもので 長 さ 12.2m 樹 径 0.45mの 根 がついていない 倒 木 で 梢 を 右 岸 側 に 向 け 橋 脚 の 上 流 端 を 支 点 としてバランスを 取 った 状 態 で 引 っかかり このほかの 集 積 流 木 は 長 さ 1mから 5 m 程 度 樹 径 0.1m 内 外 のものが 橋 脚 部 分 に 集 積 して いた 表 -15.5.1 に 現 地 での 計 測 結 果 を 示 し 図 -15.5.7 に 集 積 流 木 の 概 略 のレイアウトを 示 した 図 に 示 す1の 流 木 は 平 成 22 年 3 月 22 日 まで 確 認 されて おり 観 測 期 間 中 大 きな 出 水 が 無 かったこともある が 8 か 月 以 上 もの 長 期 にわたり 流 木 が 橋 脚 部 に 残 存 する 可 能 性 を 示 した 出 水 時 の 流 木 流 下 数 について は 監 視 カメラで 撮 影 された 画 像 から 目 視 により 流 下 する 流 木 の 本 数 長 さ 位 置 などを 計 測 した H21 年 7 月 出 水 の 沙 流 川 平 和 橋 における 流 木 流 下 本 数 と 水 位 の 経 時 変 化 を 図 -15.5.8 に 示 す 当 地 点 の 水 位 は H21 年 7 月 20 日 0 時 前 後 にピークを 示 したが 流 木 流 下 本 数 の ピークはその 数 時 間 前 に 到 達 していることがわかる このことから 流 木 は 洪 水 初 期 に 最 も 多 く 発 生 する 傾 向 があると 考 えられる これらの 流 木 は 河 岸 周 辺 に 堆 積 していたものが 水 位 上 昇 に 伴 って 洪 水 初 期 に 再 移 動 したものと 考 えられる 図 -15.5.4 額 平 川 アブシトエナイ 橋 における 簡 易 型 観 測 システムの 機 器 設 置 状 況 - 3 -
図 -15.5.5 2007 年 9 月 出 水 時 の 平 和 橋 における 水 位 変 化 及 び 流 木 流 下 数 変 化 図 -15.5.8 2009 年 7 月 出 水 時 の 平 和 橋 観 測 地 点 に おける 水 位 変 化 及 び 流 木 流 下 数 変 化 図 -15.5.6 2007 年 5 月 出 水 時 の 更 生 橋 における 水 位 変 化 及 び 流 木 流 下 数 変 化 表 -15.5.1 2009 年 7 月 出 水 時 の 平 和 橋 観 測 地 点 に おける 橋 脚 への 流 木 集 積 状 況 図 -15.5.7 2009 年 7 月 出 水 時 の 平 和 橋 観 測 地 点 に おける 橋 脚 への 流 木 集 積 状 況 略 図 H22 年 度 に 関 して 図 -15.5.9 と 図 -15.5.10 は 留 産 橋 観 測 地 点 での8 月 と12 月 の 観 測 時 における 流 木 流 下 数 の 時 間 帯 による 変 化 を 示 したもの 図 -15.5.11 と 図 -15.5.12 はアブシトエナイ 橋 観 測 地 点 での 8 月 と 9 月 の 観 測 時 における 流 木 流 下 数 変 化 を 示 したものであ る 図 -15.5.11 に 関 してはハンディのビデオカメラに よる 緊 急 の 撮 影 のため 十 分 な 照 明 が 用 意 出 来 ず 夜 間 の 撮 影 範 囲 が 昼 間 のものと 大 きく 異 なった このため ここでは 昼 間 部 の 結 果 のみ 示 している これらの 結 果 のうち 図 -15.5.9 図 -15.5.10 図 -15.5.11 は 水 防 団 待 機 水 位 以 上 の 出 水 時 のものであるのに 対 し 図 -15.5.12 は 平 水 時 と 水 位 が 大 きく 変 化 していない 状 況 での 結 果 となる 図 -15.5.9 と 図 -15.5.11 の 結 果 に 関 しては 水 位 のピークが 到 達 する 以 前 に 流 木 流 下 数 のピークが 生 じていることが 確 認 された また 図 -15.5.10 では 流 下 数 のピークは 水 位 のピークの 到 達 にわずかに 遅 れるが 水 位 ピーク 到 達 以 前 に 期 間 中 の 流 木 数 の 大 半 が 既 に 流 下 しているという 点 ではこれ までの 結 果 と 同 様 の 傾 向 を 示 している しかしながら, 例 えば 図 -15.5.9 において 0.5-1.0m の 長 さを 有 する 流 木 が 先 に 流 下 数 ピークを 迎 え 1.0-5.0m の 長 さを 有 する 流 木 のピークがその 後 を 追 うといった 傾 向 が 見 ら れるのに 対 し 図 -15.5.10 では 12 月 3 日 18:00 から 21:00 の 間 にどちらの 長 さの 流 木 も 急 激 に 最 大 値 を 迎 えるといった 相 違 が 見 られる 河 道 内 流 木 の 再 移 動 に 関 しては その 浮 遊 限 界 や 移 動 限 界 が 流 木 の 直 径 と 水 深 に 依 存 すると 考 えられ 4) 移 動 限 界 の 低 い 小 型 の 流 木 が 水 位 の 上 昇 に 応 じて 先 行 して 移 動 すると 考 えられ るが 図 -15.5.10 内 のピーク 時 間 帯 の 傾 向 はそれとは 異 なり 単 純 な 河 道 内 の 流 木 の 再 移 動 とは 異 なる 現 象 が 発 生 していたことが 推 測 される(なお 目 視 による 観 測 では 斜 面 崩 壊 による 流 木 化 のような 大 規 模 な 生 産 が 生 じた 様 子 は 見 られなかった) 例 えば 12 月 の 出 - 4 -
15.5 河道形成機構の解明と流木による橋梁閉鎖対策等への応用に関する研究 水では数年に一度の頻度でしか冠水しない箇所からの 流下させる流木の模型は比重が約 0.9 の材料を使用 流木の再移動等があったと考えられることから 洪水 し 長さ 40 φ1 に整形したものを実験対象砂州 5) 履歴の影響等も考慮の必要があると考えられる の上流から 1 本/秒の間隔で投入した 3 流木の堆積と河道形状に関する模型実験 縦断勾配に着目して設定した 砂州の上流側 1/4 の区 3 1 砂州および高水敷の形状と流木捕捉の関連に対する 間については上流から流下してくる流木が砂州上に乗 検討 り上げる部分となるため 各ケース同条件とした Case 3 1 1 実験概要 1 は砂州全体の縦断勾配を河床勾配と同勾配とし 実験ケースは 4 ケースとし(表-15.5.2) 主に砂州の 砂州や高水敷による流木の補足に着目し 実験水路 Case 2 は下流側 3/4 の区間をレベルとした さらに による流木流下模型実験を行った 実験は砂州の縦横 Case 3 は下流側を 1/200 の逆勾配としている また 断勾配を変化させ 通水後砂州上に堆積した流木の状 Case 4 は横断勾配ももたせている 実験に用いたハイ 況を観察した ドログラフを図-15.5.12 に示す 砂州や高水敷上に流 実験水路は延長 50m 水路幅 0.9m の直線水路である 木が堆積するのは水位が減衰していく過程であること から洪水後半の流況を再現して実験を行った 河道形状は複断面とし 線形は蛇行河川の平均的な形 状であるサインカーブとした 波長は当実験水路を使 3 1 2 実験結果 用して行った砂州形成実験で得られている安定した交 互砂州の平均的な波長である 6m とした また 低水路 図-15.5.13 に流木流下実験の結果を示す 河床コン 法面は 2 割とし 砂州上および低水路底面は木材を使 ター図に通水後砂州上に堆積した流木の位置を図示し 用し 法面はモルタルを使用して制作した ている 流木は 砂州上に散乱して堆積したものと 砂州と低水路の境界となる低水路肩の部分である水際 部への集積に分けられる 図-15.5.9 2010 年 8 月出水時の留産橋観測地点に 図-15.5.11 2010 年 8 月出水時のアブシトエナイ橋 おける水位変化及び流木流下数変化 観測地点における水位変化及び流木流下数変化 図-15.5.11 2010 年 9 月出水時のアブシトエナイ橋 観測地点における水位変化及び流木流下数変化 図-15.5.10 2010 年 12 月出水時の留産橋観測地点に おける水位変化及び流木流下数変化 -5-
表 -15.5.2 ケースごとの 改 造 状 況 15.5 河 道 形 成 機 構 の 解 明 と 流 木 による 橋 梁 閉 鎖 対 策 等 への 応 用 に 関 する 研 究 図 -15.5.12 実 験 時 流 入 流 量 ハイドログラフ Case 1 では 砂 州 縦 断 勾 配 を 河 床 勾 配 と 同 勾 配 としてい るが 砂 州 全 体 に 流 木 が 散 乱 していることが 解 る ま た Case 2 の 下 流 側 を level にした 場 合 上 流 側 で 若 干 砂 州 上 での 散 乱 が 見 られるが 多 くは 水 際 部 に 集 積 し ている 全 体 の 流 木 堆 積 本 数 は 今 回 のケース 中 最 も 多 かった Case 3 の 下 流 側 を 逆 勾 配 とした 場 合 砂 州 上 での 堆 積 は 見 られず 砂 州 中 央 部 から 上 流 の 水 際 部 のみ の 集 積 となった この 3 ケースの 実 験 結 果 は 流 木 が 砂 州 上 に 乗 り 上 げる 上 流 側 1/4 区 間 の 勾 配 を 同 勾 配 と しており これら 流 木 の 堆 積 状 況 の 相 違 は 下 流 側 の 砂 州 縦 断 勾 配 の 影 響 であると 言 える 順 勾 配 である Case 1 では 砂 州 の 下 流 まで 流 水 があるのに 対 し Case 2 Case 3 のように level 逆 勾 配 となると 砂 州 上 に 進 入 した 流 水 が 早 く 低 水 路 に 戻 ろうとするため 水 際 およ び 上 流 側 での 堆 積 となったことが 伺 える 今 後 さら に 詳 細 な 解 析 を 行 いこれらの 現 象 の 解 明 が 必 要 である また Case 4 の 横 断 勾 配 をもたせた 場 合 には 上 流 側 でのみ 堆 積 した これは 低 水 路 方 向 に 横 断 勾 配 を 持 た せることで 砂 州 から 低 水 路 への 流 水 の 戻 りが 促 進 され たことによると 推 察 できる 3.2 河 畔 林 植 生 密 度 と 流 木 捕 捉 関 連 の 関 連 に 対 する 検 討 3.2.1 実 験 概 要 流 木 流 下 実 験 は 砂 州 形 成 実 験 で 形 成 した 河 道 ( 固 定 化 )を 使 用 し 河 畔 林 の 樹 林 密 度 の 違 いによる 流 木 堆 積 を 比 較 する 目 的 で 行 った 図 -15.5.13 実 験 結 果 : 高 水 敷 勾 配 の 差 による 流 木 捕 捉 状 況 の 違 い 実 験 水 路 は 延 長 50m 水 路 幅 0.9m の 直 線 水 路 である 砂 州 形 成 実 験 と 同 様 に 時 間 ~ 流 量 ~バルブの 関 係 から スルースバルブを 開 閉 し 1 分 間 隔 で 流 量 制 御 を 行 った 砂 州 形 成 実 験 で 形 成 された 河 床 に 河 畔 林 を 設 置 し 流 木 実 験 河 道 を 製 作 した 流 木 長 や 河 畔 林 密 度 は 平 成 15 年 8 月 台 風 10 号 災 害 の 厚 別 川 流 域 での 調 査 結 果 から 比 重 が 約 0.9 の 材 料 を 使 用 し 長 さ 40 mm φ1 mmに 整 形 したものを 用 いた 調 査 河 川 の 河 道 形 状 および 実 験 水 路 形 状 から 縮 尺 を 1/125 と 想 定 し 実 際 の 流 木 長 は 調 査 結 果 が 5~10m で あったことから 実 験 水 路 形 状 を 勘 案 し 40mm とした 河 畔 林 密 度 は 調 査 結 果 から 1 本 /8.3m 2 であり 流 木 長 を 勘 案 し 樹 林 間 隔 を 24mm とした 樹 林 間 隔 24mm を 密 な 河 畔 林 とし 流 木 長 より 広 い 樹 林 間 隔 48mm を 疎 な 河 畔 林 および 河 畔 林 がない 場 合 の 3 ケースで 実 験 を 行 った 河 畔 林 は 太 さ 2mm の 針 金 により 必 要 量 製 作 し 固 化 した 河 床 に 穴 を 開 け 設 置 した 併 せて 流 木 判 読 の 視 認 性 を 高 くするため 河 床 を 墨 汁 により 塗 装 した 流 木 実 験 ハイドロは 流 木 が 河 岸 に 堆 積 する 現 象 を 見 るため 先 行 する 砂 州 形 成 実 験 で 用 いた 減 水 期 ハイド ロ Case 1( 図 -15.5.14)を 適 用 した 砂 州 や 河 畔 林 で の 流 木 が 堆 積 する 過 程 を 把 握 するため 60 本 / 分 の 間 隔 で 流 木 を 流 芯 から 投 入 し ビデオカメラを 用 いて 対 象 とする 砂 州 1 波 長 で 流 木 流 下 状 況 を 撮 影 した - 6 -
3.2.2 実 験 結 果 図 -15.5.15 に 流 木 流 下 実 験 の 流 木 堆 積 状 況 を 示 す 図 の 上 から 河 畔 林 なし 河 畔 林 有 ( 密 ) 河 畔 林 有 ( 粗 ) の 流 木 の 集 積 状 況 を 示 す 流 下 本 数 に 占 める 堆 積 本 数 の 割 合 は 以 下 の 通 りである 河 畔 林 なし : 6 / 2700 本 (0.2%) 河 畔 林 ( 密 ):342 / 2700 本 (12.7%) 河 畔 林 ( 疎 ): 28 / 2700 本 (1.0%) 河 畔 林 なしの 場 合 流 木 は 全 量 砂 州 上 を 通 過 してしま う 河 畔 林 ( 密 )の 場 合 通 水 開 始 時 から 上 流 側 で 捕 捉 する また 上 流 側 河 畔 林 を 通 過 した 場 合 でも 砂 州 上 を 流 下 し 下 流 側 河 畔 林 で 捕 捉 されていた 河 畔 林 ( 疎 ) の 場 合 河 畔 林 ( 密 )と 同 様 の 傾 向 であったが 下 流 側 河 畔 林 を 通 過 する 量 も 多 かった 図 -15.5.14 実 験 時 減 水 期 ハイドログラフ 3.3 河 道 内 の 流 れ 場 の 構 造 と 流 木 集 積 機 構 の 関 連 に 対 する 検 討 3.3.1 実 験 概 要 実 験 水 路 は 可 傾 斜 台 上 に 設 置 された 長 さ 30m 幅 1m の 直 線 水 路 である まず 準 備 として 河 床 に 粒 径 0.76mm の 砂 を 敷 き 詰 めて 蛇 行 した 低 水 路 を 事 前 に 形 成 した この 水 路 に 低 水 路 満 杯 流 量 での 予 備 通 水 ( 単 列 砂 州 の 形 成 を 目 的 とし 既 往 実 験 の 値 を 参 照 し 直 線 部 勾 配 1/150 に 設 定 )によって 河 床 に 砂 州 を 形 成 させ た この 河 床 表 面 をセメントにより 硬 化 させ 固 定 床 と し 本 実 験 を 行 った 低 水 路 からの 初 期 河 岸 高 は 15mm 低 水 路 幅 は 0.35m とし 平 面 形 状 に 関 しては 波 長 6m 振 幅 0.5m の sin-curve としている またいくつかのケ ースにおいて 高 水 敷 の 低 水 路 前 縁 に 直 径 1mm の 模 擬 植 生 を 24mm 間 隔 で 千 鳥 状 に 設 置 した( 表 -15.5.3) 植 生 帯 の 横 断 方 向 幅 は 0.16m 程 度 である この 際 ケース ごとに 植 生 の 設 置 位 置 を 変 えており 前 縁 全 体 にわた り 植 生 を 設 置 するケース(case2-1 case2-2) 上 流 側 のみ 設 置 するケース(case3-1) 下 流 側 のみ 設 置 す るケース(case4-1)としている 計 測 範 囲 は 下 流 端 か ら 12.7m 15.7m の 半 波 長 の 範 囲 とし レーザー 砂 面 計 による 河 床 高 と 水 面 高 の 測 定 および 後 述 する 流 況 撮 影 を 行 った なお 撮 影 範 囲 は 計 測 範 囲 の 上 下 流 に 0.5m ほど 余 裕 を 持 たせている 図 -15.5.16 に 予 備 通 水 後 の 測 定 範 囲 に 置 ける 河 床 形 状 を 示 す 流 況 および 流 木 流 下 状 況 の 解 析 には PTV 6) を 用 いた 水 面 流 況 を 代 表 させる 追 跡 粒 子 としては 直 径 3mm の 発 泡 スチロール 球 を 用 い 流 木 の 模 型 としては 直 径 1mm の 木 材 を 40mm の 長 さで 切 り 揃 えた 物 を 用 いた 粒 子 と 流 木 模 型 は 観 測 区 間 の 直 上 流 からランダムに 散 布 した 実 験 は 計 16 ケースを 行 った ここでは Froude 数 の 大 きいケース(Fr: 約 0.8 直 線 水 路 全 体 の 傾 き:1/230) の 水 理 量 等 の 設 定 を 表 -15.5.3 に 示 す 流 量 が 最 小 の ときに 低 水 路 満 杯 となり 最 大 の 時 に 高 水 敷 上 に 10mm 程 度 越 流 する PTV 解 析 には 市 販 のアプリケーション(Ditect 社 製 Dipp-Flow)を 用 いており 解 析 アルゴリズムとしては 2 値 化 相 関 解 析 を 用 いた) 図 -15.5.15 実 験 結 果 : 河 畔 林 植 生 密 度 の 違 いによる 流 木 捕 捉 状 況 の 差 ( 上 : 河 畔 林 なし 中 : 河 畔 林 植 生 密 下 : 河 畔 林 植 生 粗 ) 3.3.2 実 験 結 果 図 -15.5.17 は 各 ケースの 流 速 の 合 成 成 分 の 絶 対 値 をコンター 図 としたもの 図 -15.5.18 は 流 木 が 通 過 する 際 の 濃 度 ( 単 位 面 積 あたりの 流 木 本 数 の 移 動 平 均 に 関 し 各 時 刻 ごとデータが 存 在 する 領 域 のみ 積 算 し アンサンブル 平 均 としたもの)を 示 したものである - 7 -
15.5 河道形成機構の解明と流木による橋梁閉鎖対策等への応用に関する研究 している 表-15.5.3 実験ケース 図-15.5.16 予備通水後の河床形状 計測区間の抜 粋 実験時の流下状況を目視する限りでは 流木は流速が 最大となる領域をトレースするように集中しているよ う見受けられたが 図-15.5.17 と図-15.5.18 の比較で は 厳密には両者は一致しないことが分かる ここで 平均流速の分布から得られた渦度の分布を図-15.5.19 に示す この図-15.5.18 と図-15.5.19 の比較から 流 図-15.5.17 実験結果 観測対象領域内の 木の濃度が高い領域は 渦度の大きい領域と排他的に 流速の絶対値 (m/s) 存在しており 流木はせん断の強い領域を避けるよう に流路内で集中化していることが推測される 実際に 上流側の植生のために高水敷で一層の流速低下が生じ 主流域と強いせん断が生じている Case2-1 では 前縁 上流部の植生による水刎ねの影響を受けない領域でも 流木が低水路内に集中することで高水敷上にほとんど 流下しておらず 流木の捕捉を目的とした植生の存在 が 却って流木を捕捉域から遠ざける要因となってい るように見受けられる 表-15.5.4 に示す流木の捕捉 数で比較した場合も 植生が存在せず高水敷の地形的 要因のみに捕捉効果を依存している Case1-1 の捕捉数 に対し 植生を有する Case2-1 での捕捉数が同程度か 寧ろ悪化していることが分かる 唯一 植生を高水敷 の下流側にのみ設置した Case4-1 では 上流側での流 木の低水路内への集中化を免れており 捕捉域として の高水敷への流木の導入がスムーズに行われている 捕捉数で比較した場合も Case4-1 が最大の効果を示 -8-
15.5 河道形成機構の解明と流木による橋梁閉鎖対策等への応用に関する研究 図-15.5.18 実験結果 流木流下時の濃度 単位面積 図-15.5.19 実験結果 追跡粒子による PTV 計測結果 あたりの流木本数の移動平均に関し 各時刻ごとデー から得られた z 軸まわり渦度の分布 タが存在する領域のみ積算し アンサンブル平均とし 灰色部分は植生設置個所を示す たもの 灰色部分は植生設置個所を示す 表-15.5.4 植生設置位置の違いによる流木捕捉状況 -9-
15.5 河道形成機構の解明と流木による橋梁閉鎖対策等への応用に関する研究 図-15.5.20 渚滑川での出水時を参考として与えら れた 実験での流入ハイドログラフ 図-15.5.22 渚滑川模型での流木流下時の軌跡 図-15.5.21 渚滑川に対する内岸砂州側での 3 4 2 実験結果 土地改造案 現況河道および各改造案における ピーク時の流木 3 4 実河川をモデルとした模型河道を対象とした高水敷 挙動に関して代表的な軌跡図を図-15.5.22 に示す 表 上での流木流下に対する検討 示された範囲は改造案の砂州の存在域に相当する 直 3 4 1 実験概要 線的に配置され図示された短い直線群が 各流木の軌 実際に流木災害に見舞われた実河川での流木流下と 跡を示し 間隔が密となる軌跡線では 流速が低下し その堆積の状況 および蛇行部砂州に対する河道改造 ていることが推測され 流木の捕捉が期待できると予 案の流木集積に対する影響を確認するため 渚滑川の 測される 1/175 模型を作製し 流木流下実験を行った 模型は 現況河道では砂州を越流する流れの右岸近傍で流木 実験室内第 3 系統可傾斜水路に作成し 実際の洪水時 の速度低下が著しいほか 低水路左岸での流速低下も のハイドログラフを模擬した流量の非定常流量を通水 確認される 砂州標高を全体に切り下げる改造 1 案で する 図-15.5.20 河道改造案は図-15.5.21 に示し は右岸側の流測低下が抑制され 流木はスムーズに流 た 3 案とし 蛇行部内岸の砂州に対し 標高や勾配を 下することから 堆積による水位の上昇などは生じな 変化させるものとする い代わりに 捕捉の効果も期待できない 砂州部分で 実験時の流木流下状況は 水路上空に設置されたカ 河床勾配と同程度の 1/300 の勾配をつけた改造 2 案で メラにより動画として撮影された これを後処理する は 砂州部分に到達する上流側で流木の速度低下が確 ことで流木群の軌跡を可視化し 上記項目に対する定 認され 砂州上での流れそのものよりも 流木の流下 性的な検討を試みた 状況に影響を与えている 砂州部分の横断方向に勾配 - 10 -
を 与 えた 改 造 3 案 では 砂 州 部 分 に 越 粒 し 流 入 する 流 木 の 本 数 が 制 限 される 傾 向 に 見 受 けられ 砂 州 での 捕 捉 が 期 待 できないと 想 像 される 上 記 の 結 果 は 限 られた 流 木 数 から 得 られた 定 性 的 傾 向 であり 結 論 を 得 るにはさらなる 実 験 結 果 の 検 討 と 何 らかの 定 量 化 手 法 が 必 要 となるが 河 道 地 形 が 流 木 流 下 状 況 に 与 える 影 響 を 確 認 できたと 考 えられる 4. 谷 底 平 野 の 地 形 特 性 と 現 在 の 地 形 の 成 り 立 ち 4.1 研 究 概 要 厚 別 川 における 洪 水 氾 濫 と 地 形 の 特 徴 について 2 重 フーリエ 解 析 を 用 いた 検 討 を 行 う. 対 象 とした 北 海 道 の 厚 別 川 は, 流 域 面 積 291km 2, 河 道 長 45km で,2003 年 8 月 の 豪 雨 により, 既 往 最 大 規 模 の 約 2200m 3 /s という 河 道 の 流 下 能 力 1000m 3 /s を 大 幅 に 超 える 出 水 が 生 起 し, 洪 水 流 は 谷 幅 全 体 を 覆 うように 流 れた( 図 -15.5.23). 堤 内 地 も 含 めた 谷 地 形 を 対 象 とした 各 流 量 の 中 規 模 河 床 形 態 7) を 表 すと 図 -15.5.24 となる. 図 -15.5.24 か ら 1000m 3 /s 程 度 までは 単 列 砂 州 領 域 にあり, 1000m 3 /s を 超 えると 単 列 砂 州 領 域 から 複 列 砂 州 領 域 へ 遷 移 すると 判 断 される. 洪 水 時 のピーク 流 量 は, 2200m 3 /s であることから,その 時 の 氾 濫 流 の 水 理 条 件 は 複 列 砂 州 領 域 になっていたことがわかる. 図 -15.5.25 は 清 水 が 行 った 厚 別 川 の 洪 水 流 の 平 面 2 次 元 計 算 結 果 8) である.これからも 複 列 の 流 れが 生 じて いることが 読 み 取 れる. 図 -15.5.23 2003 年 出 水 時 の 厚 別 川 での 流 況 4.2 研 究 結 果 谷 全 体 が 過 去 幾 度 と 繰 り 返 された 洪 水 流 により 形 成 された 地 形 であるとの 仮 説 のもと,2 重 フーリエ 解 析 を 用 いて, 谷 地 形 の 形 状 解 析 を 行 った 9).つまり 谷 全 体 の 氾 濫 現 象 において 谷 壁 を 流 路 側 壁 と 考 えた 場 合 の 形 状 特 性 について, 実 現 象 と 実 験 結 果 との 比 較 を 行 う ものである. 図 -15.5.26 にその 結 果 を 示 す. 図 -15.5.27 はα22 /α11 の 値 について 先 行 実 験 の 結 果 と 厚 別 川 との 比 較 を 示 した.ここで 厚 別 川 は 谷 規 模 の 氾 濫 時 の 水 理 量, 谷 規 模 の 地 形 の 特 徴 を 示 している. つまり 実 験 で 小 流 量 時 (0.5 l/s)に 形 成 された 流 路 が 出 水 により 水 路 幅 いっぱいに 広 がった 状 態 との 比 較 が 必 要 である. 地 形 学 的 に 長 い 時 間 をかけて 形 成 された 厚 別 川 の 流 路 では, 短 時 間 の 洪 水 に 伴 う 変 形 が 比 較 的 小 さかったことから, 実 際 の 氾 濫 現 象 に 近 い 出 水 時 (1.5 l/s)の 水 面 幅, 水 深 時 についても 併 せて 比 較 した. 図 -15.5.24 厚 別 川 における 砂 州 形 状 領 域 区 分 図 の 変 遷 図 -15.5.25 清 水 らによる 厚 別 川 出 水 時 を 対 象 とし た 数 値 計 算 ( 白 い 線 は 仮 想 的 な 追 跡 粒 子 の 軌 跡 を 示 す) 図 -15.5.27 からは 長 谷 川 による 単 列 砂 州 の 実 験 や Case1 および Case3 のα22 /α11 が 0.1~0.4 と 小 さな 値 - 11 -
をとる 一 方,case2 のα22 /α11 が 3.4 と 大 きな 値 をとる 結 果 となった. 厚 別 川 のα22 /α11 は 0.5~1.4 であり, 単 列 砂 州 や 自 由 蛇 行 による 地 形 と 複 列 砂 州 による Case2 の 実 験 結 果 の 中 間 的 な 値 をとることがわかる. 以 上 から 厚 別 川 の 谷 底 平 地 の 地 形 は 谷 幅 を 基 準 として 単 列 と 複 列 の2つの 砂 州 成 分 から 成 り, 過 去 における 幾 度 かの 谷 幅 全 幅 を 覆 い 尽 くす 大 規 模 出 水 によって 形 成 された 単 列 砂 州 成 分 を 持 つ 複 列 砂 州 によって 形 作 ら れていると 判 断 される. 図 -15.5.26 厚 別 川 周 辺 の 谷 底 平 野 を 河 道 と 仮 定 し た 場 合 に 対 する2 重 フーリエ 解 析 結 果 図 -15.5.27 α22/α11 に 関 する 厚 別 川 と 既 往 実 験 との 比 較 5. 洪 水 減 水 期 ハイドログラフと 砂 州 および 水 みち 形 成 の 関 連 に 対 する 検 討 5.1 実 験 概 要 河 道 内 の 樹 林 化 については 水 みちと 砂 州 や 高 水 敷 との 比 高 差 が 生 じることにより 進 行 することが 示 され ているが 10) その 要 因 となる 水 みちの 形 成 過 程 そのも のに 関 しては 未 解 明 な 部 分 が 多 い 本 研 究 では 水 みち 形 成 機 構 の 解 明 を 目 的 とし 砂 州 が 形 成 された 河 道 に おいて 洪 水 減 水 期 にどの 様 に 水 みちが 形 成 されるの か ハイドロ 波 形 及 び 減 水 時 間 の 違 いに 着 目 した 水 理 実 験 を 行 い 水 みちの 発 達 状 況 について 検 討 した 実 験 は 延 長 50m 幅 0.9m の 直 線 水 路 を 使 用 して 行 った 河 床 勾 配 は 1/80 とし 河 床 材 料 は 4 号 硅 砂 (d=0.764 mm)と 7 号 硅 砂 (d=0.154 mm)の 割 合 を 5:1 とした 混 合 砂 を 用 いた 水 路 の 上 下 流 端 には 堰 を 設 置 しており 下 流 端 の 堰 からの 排 砂 量 を 定 期 的 に 計 測 し 同 量 を 上 流 端 から 給 砂 した 測 定 区 間 は 上 下 流 端 部 の 影 響 を 考 慮 し 下 流 側 より 12m から 27m の 水 路 中 央 部 15m 区 間 としている 実 験 に 用 いた 流 量 を 図 -15.5.28 に 示 す 初 期 流 量 (peakq)は 当 実 験 水 路 で 行 った 既 往 の 基 礎 実 験 11) に 基 づき 単 列 交 互 砂 州 が 形 成 される 規 模 とした 通 水 を 開 始 してから 形 成 される 砂 州 の 波 長 と 波 高 を 定 期 的 に 計 測 し 安 定 した 単 列 交 互 砂 州 が 形 成 された 段 階 (t1)で 減 水 を 開 始 した 減 水 終 了 後 の 小 流 量 (minimumq)は 初 期 流 量 の 1/25 程 度 とした 減 水 期 のハイドロ 波 形 は 以 下 の 3 ケースとし 減 水 時 間 は 45 分 間 (t1~t2)とし た case-1; 渡 邊 ら 12) により 示 されている 次 式 で 与 えら れる 波 形 を 基 本 とし 低 流 量 の 通 水 時 間 が 比 較 的 長 くなるパターン 2 δ ( τ + α ) D0 = γ 2 τ + β ここで D 0 : 初 期 水 深 h 0 で 無 次 元 化 した 水 深 (D 0 =h/h 0 ) τ:ハイドログラフの 継 続 時 間 T で 無 次 元 化 した 時 間 (τ=t/t) α β γ δ は 定 数 であ る case-2; 直 線 的 に 大 流 量 から 小 流 量 に 減 水 させたパ ターン case-3;case-1 に 対 して 点 対 象 に 反 転 した 波 形 であ り 大 流 量 の 通 水 時 間 が 比 較 的 長 くなるパタ ーン さらに 減 水 期 終 了 後 には 河 床 が 安 定 状 態 となるま で 小 流 量 を 継 続 して 120 分 間 通 水 した(t2~t3) 3 2-12 -
量 の 通 水 が 十 分 ではなかったことによると 推 察 される 図 -15.5.28 実 験 での 各 ケースのハイドログラフ 図 -15.5.29 実 験 結 果 : 時 刻 (t2)における 水 路 床 形 状 を 示 すコンター 図 5.2 実 験 結 果 図 -15.5.29 は 通 水 後 の 河 床 形 状 のコンター 図 を 示 している 減 水 開 始 初 期 河 床 は 大 流 量 を 通 水 した 後 (t1)の 単 列 交 互 砂 州 の 状 況 である 既 往 実 験 において 同 条 件 で 通 水 した 時 に 形 成 される 単 列 交 互 砂 州 の 平 均 的 な 値 である 波 長 約 6m 波 高 約 5 cmを 基 準 として 十 分 に 砂 州 が 発 達 したことを 確 認 している case-1 から case-3 の 図 は 減 水 期 終 了 後 (t2)の 河 床 形 状 を 示 した 減 水 開 始 初 期 河 床 では 砂 州 前 縁 に 深 掘 れ 部 が 交 互 に 見 られ 単 列 交 互 砂 州 が 形 成 されているが 明 確 な 水 み ちは 見 られない これに 対 し case-1 及 び case-2 では 深 掘 れ 部 は 浅 くなっているが 砂 州 の 前 縁 に 沿 って 深 掘 れ 部 と 深 掘 れ 部 の 間 に 水 みちが 形 成 されていること が 判 る 水 みちの 形 成 状 況 については case-1 と case-2 で 大 きな 差 異 は 見 受 けられなかった 今 回 の 実 験 では case-3 は case-1 case-2 と 同 様 砂 州 前 縁 部 の 深 掘 れ 部 は 浅 くなっているが 水 みちの 形 成 がほとんど 見 られなかった case-3 では 比 較 的 大 流 量 の 通 水 時 間 が 長 く 小 流 量 の 通 水 時 間 が 短 い 波 形 であることから 水 みちの 形 成 に 影 響 をおよぼす 小 流 6.まとめ 橋 梁 周 辺 における 流 木 の 挙 動 監 視 調 査 の 結 果 洪 水 時 に 流 下 する 流 木 は 水 位 がピークに 達 する 前 の 洪 水 初 期 に 最 も 多 くなる 傾 向 をみることができた 橋 脚 への 堆 積 機 構 の 直 接 的 な 観 測 は 実 施 期 間 中 に 結 果 が 得 ら れなかったが 観 測 に 際 してのノウハウの 蓄 積 が 得 ら れたことから 今 後 の 効 率 や 精 度 の 向 上 も 期 待 され 継 続 してモニタリングを 行 うことが 望 ましいと 考 えら れる 流 木 の 堆 積 と 河 畔 林 に 関 する 模 型 実 験 の 結 果 河 畔 林 が 密 な 場 合 に 最 も 流 木 を 捕 捉 し 流 下 本 数 の 10% 強 を 捕 捉 した 一 方 河 畔 林 が 粗 の 場 合 は1% 程 度 であ り 河 畔 林 の 粗 密 による 流 木 捕 捉 効 果 が 明 らかとなっ た また 河 畔 林 設 置 位 置 の 違 いによる 流 木 への 影 響 に 関 しては 植 生 の 存 在 が 流 れ 場 の 渦 度 を 強 くする 場 合 に 流 下 中 の 流 木 がそこから 離 れる 挙 動 を 示 すことが 確 認 された これらの 結 果 から 河 畔 林 の 伐 採 等 の 対 策 に 関 しては 流 木 が 捕 捉 域 となる 砂 州 や 植 生 上 にス ムーズに 導 入 されるように 分 布 や 密 度 に 注 意 して 行 う 必 要 があることが 示 唆 される 厚 別 川 を 例 とした 谷 底 平 野 の 地 形 の 成 り 立 ちに 関 し ての 解 析 結 果 からは 谷 底 平 野 とそこに 有 する 河 川 に 関 して 谷 全 体 に 広 がる 大 規 模 な 出 水 と 通 常 の 出 水 との 両 方 の 影 響 を 受 けた 地 形 が 存 在 することが 示 され た これは 大 規 模 出 水 時 の 河 川 が 通 常 の 流 路 と 大 き く 異 なる 流 路 を 取 り 得 ることを 示 すものであり 洪 水 対 策 に 対 する 重 要 な 知 見 となる 流 路 の 固 定 化 をもたらす 要 因 の 一 つである 水 みちの 形 成 過 程 に 関 しては 水 理 実 験 の 結 果 から 洪 水 時 の 減 衰 過 程 におけるハイドログラフの 形 状 が 重 要 な 影 響 をもたらし 小 流 量 での 通 水 時 間 が 長 い 場 合 に 水 みち の 形 成 が 見 られることが 確 認 された このことから 流 路 の 固 定 化 の 対 策 に 当 たっては 上 流 側 治 水 施 設 で の 出 水 時 のオペレーションが 重 要 な 役 割 を 果 たすこと が 示 唆 される 参 考 文 献 1) 財 団 法 人 河 川 環 境 管 理 財 団 : 河 川 整 備 基 金 自 主 研 究 事 業 流 木 災 害 軽 減 対 策 と 河 川 樹 木 管 理 に 関 する 総 合 的 研 究 2009.2 2) 阿 部 修 也 渡 邊 康 玄 長 谷 川 和 義 :2003 年 台 風 10 号 出 水 における 沙 流 川 での 橋 梁 被 害 河 川 技 術 論 文 集 第 - 13 -
11 巻 pp109-114 2005.6 3) 佐 藤 徳 人 渡 邊 康 玄 白 井 博 彰 : 橋 梁 周 辺 における 流 木 の 挙 動 監 視 調 査 河 川 技 術 論 文 集 第 13 巻 pp409-414 2007.6 4) Braudrick, C. A., Grant, G.E.: When do logs move in rivers?, Water Resources Research, Vol.36, No.2, pp.571-583, 2000. 5) Haga, H., Kumagai, T., Otsuki, K., Ogawa, S.: Transport and retention of coarse woody debris in mountain streams: An in situ field experiment of log transport and a field survey of coarse woody debris distribution, Water Resources Research, Vol.38, No.8, doi:10.1029/2001wr001123, 2002. 6) 植 村 知 正 山 本 富 士 夫 幸 川 光 雄 :2 値 化 相 関 法 - 粒 子 追 跡 法 の 高 速 画 像 解 析 アルゴリズム- 可 視 化 情 報 Vol.10 No.38 pp.58-64 1994. 7) 黒 木 幹 男 岸 力 : 中 規 模 河 床 形 態 の 領 域 区 分 に 関 する 理 論 的 研 究 土 木 学 会 論 文 報 告 集 342 号 pp87-96 1984. 8) 清 水 康 行 : 厚 別 川 における 洪 水 氾 濫 流 解 析 平 成 15 年 台 風 10 号 北 海 道 豪 雨 災 害 調 査 団 報 告 書 土 木 学 会 水 工 学 委 員 会 pp108-119 2004. 9) 渡 邊 康 玄 野 上 毅 安 田 浩 保 長 谷 川 和 義 : 谷 底 平 野 に おける 氾 濫 流 の 挙 動 を 規 定 する 地 形 の 成 因, 土 木 学 会 河 川 技 術 論 文 集 第 12 巻 pp.49-54 2006. 10) 清 水 義 彦 小 葉 竹 重 機 岡 田 理 志 :ハリエンジュ による 動 的 河 道 内 樹 林 化 について 水 工 学 論 文 集 第 45 巻 pp.1099-1104 2001. 11) 渡 邊 康 玄 桑 村 貴 志 : 複 列 砂 州 のモード 減 少 過 程 に 関 する 水 理 実 験 水 工 学 論 文 集 第 48 巻 pp.997-1002 2004. 12) 渡 邊 康 玄 Tubino.M Zelezzi.G: 掃 流 砂 により 形 成 される 交 互 砂 州 の 非 定 常 流 下 での 挙 動 北 海 道 開 発 土 木 研 究 所 月 報 576 pp.4-12 2001. - 14 -