R3-30
複断面型治山堰堤周辺の河道整備のその効果
The effect of river arrangement around check dam with compound cross section on flood control
日本大学理工学部土木工学科○安田陽一
北海道日高振興局産業振興部林務課 三澤直人
1．はじめに山間部の森林保全の一環として，渓畔林の保護，山脚固定，不安定土砂の抑制を目的に治山堰堤が整備されている．そのほとんどが不透過性堰堤であるが，森林率の増加 1)に伴い，土砂や砂礫の発生頻度，輸送土砂量が減少し，堰堤下流側の河床低下による岩盤の露出，河床の粗粒化に伴うアーマー化などが発生している．その結果，河川に生息する水生生物の生息，移動，産卵，避難環境の確保が厳しくなっている．これらの対策の一つとして，既設の堰堤のスリット化または複断面化が行われている．スリット化または複断面化を実施する
ときに，堰堤前後の河道の断面形状をスリットまたは複断面の開口形状に合わせて施工することが多い．このことによって，中小洪水によって，流れが拡散することなく，開削断面を集中して流れるため，掃流力が増大し，堰堤下流側で過剰な河床低下や露岩の形成が生じる．また，堰堤周辺で不安定な土砂を補足することなく，下流側に流出し，局部的な堆積による氾濫を招くことになる．さらには，不連続性が解消することなく平水時には水生生物の移動，生息，産卵の妨げにもつながる．
治山の機能を維持し，水生生物の移動を継続するためには，複断面またはスリット化前後の河床の整備が必要不可欠となる．
ここでは，複断面を有する治山堰堤を整備するときに同時に行われる河道整備による影響を示した．また，河道の拡幅および堰堤直下流の石組みによる帯工の整備によって，洪水時の流れの制御，河床低下の防止，および輸送土砂の補足が可能となることを示した．
2．複断面型治山堰堤周辺の河川整備
治山堰堤を整備したときの河道整備の一例を写真 1に示す．写真 1a)は河道幅を平水時程度の幅にした場合であり，写真 1b)は河道幅を平水時の 3 倍程度にした場合を示す．河道幅を平水時程度の幅にした場合，増水時に冠水幅が広がらず，輸送土砂および流水が集中して流れやすくなるため，河床低下の原因となる．写真 2 は複断面を有する治山堰堤の整備に伴い河道整備した後の河床状態を示す．写真 2 に示されるように，河道幅を平水時程度の幅にして整備が行われた結果，河床低下が見られる．その一方，写真 1b)に示されるように，河道幅を平水時の 3 倍程度にした場合，写真 3 に示されるように，河床低下は発生せず，河道が安定する．なお，
写真 2 に示される河床状態はその後，河道を拡幅し，巨石による帯工を設置して開削した砂礫を帯工間に堆積させて改善する方向(写真 4 参照)で進めている．
3．石組みによる帯工の設置
複断面を有する治山堰堤の場合，複断面となっているため，中小洪水時には通水断面の制約が大きいため増水時に洪水流および輸送される礫の集中が懸念される．そこで，写真 5 に示すように，堰堤直下流では掘り込み型の減勢池を設け，その下流側では石組みによる帯工を 4 列程度設ける．安田らによって，スリット化された治山堰堤を対象に，掘り込み型の減勢池を設け，その下流側で石組みによる帯工を設けることで洪水時の流れが制御され，スリットによって集中した流れが分散されやすいこと 2)，石組みの組み合わせによって安定が変わること 3)を実験的に明らかにしている．

a) 河道が狭い場合

b)河道が通常の 3 倍程度の場合

写真 1 堰堤前後の河道幅の違い

写真 2 河道を狭めたことによる河床低下

写真 3 河道を広げたことによる河道の安定

写真 4 写真 2 に示す河道改善状況

写真 5 石組みによる帯工の施工状況- 192 -

4．河道拡幅および石組み帯工の整備による効果
複断面を有する治山堰堤に掘り込み型減勢池を設けるために布団籠を用いたときの状態を写真 6 に示す．
この場合，布団籠下流側には石組みによる帯工を設置せず，写真 1 a)に示すような河道幅にして整備していた．その結果，わずか 1 年も経過せずに，小規模の出水によって河床低下が発生し，布団籠下流で落差が生じた．また，布団籠の隙間には水生生物が挟まれる状態となっているため，水生生物の移動環境を考えると，布団籠の使用には課題が残る．なお，この個所においても，河道幅を広げて，石組みによる帯工を設置した（写真 5の右下参照）．
写真 7～10 は掘り込み型減勢池および石組みによる帯工を設置した（施工）後の堰堤周辺の経過状況を示す．
掘り込み型減勢池の下流端は石組みの帯工によって施工され，輸送砂礫によって堆積する前の段階で流れの減勢をするためのものであり，堆積する前の初期段階として重要な機能を持っている．その後，掃流力を考えて，70 cm から 1 m 規模の巨石を用いて石組みの帯工を設置している．ここで使用した巨石は割石を使用している．帯工間の落差が 20 ㎝程度となるように，自然地形に合わせて間隔を定め，水通し幅に基づいて帯工が設置されている．このことによって，水生生物の移動の妨げにはならない 4)．また，石組みによって，横断方向に不規則な凹凸が得られるため，流れの強弱がつき，流量規模の変化にも対応できる．出水時では，石組みによって，中小洪水規模から水面に沿う流れが形成されやすく，河床保護につながる．その結果，2016 年，北海
道の日高周辺で台風が連続して通過し，大量の土砂（礫を含む）が流出したが，帯工間および堰堤上流側で補足することが可能となり（写真 9,10 参照），治山機能が発揮された．また，出水後，平水時の流量に回復し，巨礫の設置によって局所流が形成され，ヤマメの生息が確認できた．
6．まとめ
北海道庁水産林務部林務局治山課との共同研究の一環として，施工実績に基づき，複断面を有する治山堰堤を整備するときに同時に行われる河道整備による影響を示した．特に，河道幅の拡幅の重要性を示すことができた．また，日高振興局管轄のパンケ平取川に整備された複断面有する治山堰堤の整備事例に基づき，河道の拡幅，掘り込み型減勢池の確保，堰堤直下流の石組みによる帯工の整備によって，洪水時の流れの制御，河床低下の防止，および輸送土砂の補足が可能となることを示した．さらに，洪水流によって輸送された砂礫が補足された中でも，局所流の形成によって平水時の流量に回復した河道においてヤマメの生息が確認できた．

写真 6 河床低下に伴う布団籠下流側の洗掘

写真 7 施工後 1 年目の状態（左 7 月，右 12 月）

写真 8 施工後 2 年目の状態（6 月）

写真 9 施工後 3 年目の状態（2016 年 10 月）

参考文献
1) ２０１１国際森林年のねらい，林野庁
www.rinya.maff.go.jp/j/kaigai/2011iyf.html, (2017.03.2 閲覧).
2) 安田陽一,長沢研作,杉山公裕,スリットえん堤下流側の石組
み連続帯工による減勢機能,平成 27 年度砂防学会研究発表会,2015.6.16, B-224.
3) 安田陽一，宮田逸平, 河川環境改善に向けた石組みに関する検討，第 44 回土木学会関東支部技術研究発表会，第Ⅱ部門,2017,Ⅱ-31, CD-ROM.
4) 安田陽一, 生態系保全と治山・治水との調和のとれた河川
環境,フォレストコンサル,森林部門技術士会，No.138，2014，
pp. 7–22.

写真 10 写真 9 の下流側の状態（2016 年 10 月）- 193 -