2022年度 河川技術に関するシンポジウム

6/17(金) R1-2

河川管理施設に着目した
２時期のALB計測データによる河道管理検討
RIVER MANEGEMENT BY ALB SURVEY DATA FOR TWO PERIODS

FOCUSED ON RIVER MANEGEMENT STRUCTURES

篠崎遼太1・藤代政弘1・山本一浩2
1 八千代エンジニヤリング株式会社 大阪支店河川・水工部
2 八千代エンジニヤリング株式会社 技術管理本部© YACHIYO Engineering Co., Ltd.

目次

R1-2

１．はじめに
２．河道管理検討用CIMモデルの作成
３．1時期のALB計測データを用いた現況把握手法
４．2時期のALB計測データを用いた低水護岸の予防保全型維持管理
５．まとめ
６．おわりに

図- 2時期のALB計測データによる堆積・洗堀状況の把握© YACHIYO Engineering Co., Ltd.

2

1．はじめにR1-2• 河川維持管理分野での3次元データ活用に関する近年の動向
近年，河道の3次元点群データの取得とその活用検討が進められ，CIM活用等による河川管理の効率化・高度化が進められている．
表- 河川維持管理分野に関係する3次元データ活用 年表

年月日

内容

H30.4

「河川定期縦横断測量業務 実施要領・同解説」に航空レーザ測量による点群取得の記載が追加

R2.2「河川管理用3次元データ活用マニュアル(案)」 の発行、河川管理への三次元データ活用方針を整理

R2.3「公共測量 作業規定の準則」に”三次元点群測量”の編が追加

R2.12「防災・減災、国土強靱化のための５か年加速化対策」に国管理の109水系で3次元管内図整備の記載

R3.6

荒川下流事務所 オンライン版 3次元管内図の一般公開（2021/6/28公開）

河川管理用3次元データ活用マニュアル(案), p.1-3© YACHIYO Engineering Co., Ltd.

Arakawa Digital Twin online － 荒川3D 河川管内図（ 下流域）

3

1．はじめに

R1-2• 検討目的
既往検討の多くは堤体の評価や，CIMモデル作成・利用に関する研究であり，水面下を対象としていない．本検討では，水面下を含む河道や河川管理施設に着目し，河川維持管理における定量的な評価を行うことを目的とした．
表- 既往検討事例

年

参考文献

主な内容

H31

河川 CIM モデルの構築による河川維持管理の効率化方策検討

九頭竜川上流のCIMモデル（Navisworksを使用）を作成し，基本情報やRiMaDIS記録を反映．堤体の状態把握を実施．

R2

河川堤防地形測量における3次元データの取得法とその活用に関する研究

MMS（車両走行型レーザ測量）による高密度点群を取得し，堤体法面の不陸を定量化．

R3.7

河川CIM標準化検討小委員会成果報告書

九州地方整備局における三次元管内図の取り組み，事例紹介

R4

3次元データを活用した河川維持管理の検討

揖保川を対象に，河道変化や樹木の消長，堤防防護ライン，二次元水理解析結果，環境基図を反映したモデルを作成．

H28，R2に九頭竜川上流域でALB計測実施※水面下の地形データも取得可能【検討概要】
 河川管理検討用のCIMモデルとして，既往図面やRiMaDIS記録等の複数データをモデルに反映
 2時期のALB計測データから面的に侵食・洗堀状況を把握
 河川管理施設の維持管理に着目

8) グリーンレーザ(ALB)を用いた河川測量の試み,
河川技術論文集,第23巻,2017年6月© YACHIYO Engineering Co., Ltd.

→ 側方侵食に対する安全性評価（護岸の必要性検討）
低水護岸基礎の安定検討 を実施．

4

2. 河道管理検討用CIMモデルの作成

R1-2（１）河川CIMモデルの構築，（２）属性情報の付与
ALB計測データをベースとした河道モデルに二次元図面等の情報を付与し、河道管理検討用CIMモデルを作成した．
14

表- 河川CIMモデルの諸条件

対象範囲
計測点密度（水域）

H28計測： 3 点/m2, R2計測： 4 点/m2

1989
2004
2020

1993
2009

8

内容

九頭竜川18.0k～31.2k（計測年：H28, R2）

1983
2001
2016

10

標高（T.P.m）

項目

1981
1997
2012

126420（陸域）

H28計測：45 点/m2, R2計測：16 点/m2

間引き格子幅0.5m立方（中央値を使用）

測地基準系

世界測地系2011/平面直角座標系Ⅵ系

使用ソフト

AutoCAD Civil 3D 2020（Autodesk）
TREND-POINT（福井コンピュータ（株））

CIMモデルに反映したデータa) 距離標杭, 構造物位置座標, H.W.L.
b) 堤防防護ラインc) 工事履歴（平面図）
d) 定期横断測量結果e) 変状位置（RiMaDIS記録）f) 計画河床高g) 低水護岸
© YACHIYO Engineering Co., Ltd.

-2a) H.W.L., f) 計画河床高-4-100-50

050100150200250300350

水平距離X(m) （X=0：左岸距離標杭位置）

d) 定期横断測量結果b) 堤防防護ラインe) 変状位置（RiMaDIS記録）c) 工事履歴g) 低水護岸図- CIMモデル元データ イメージ5

2. 河道管理検討用CIMモデルの作成

R1-2• 作成したCＩＭモデル（CIMモデル説明動画：約1分20秒）
CIMモデルに反映したデータa) 距離標杭座標
構造物位置座標
H.W.L.
b) 堤防防護ラインc) 工事履歴（平面図）
d) 定期横断測量結果a) 距離標杭，構造物，H.W.L.

d) 定期縦横断測量 重ね図b) 堤防防護ラインe)変状位置（RiMaDIS記録），f) 計画河床高c) 工事履歴（平面図）

g) 低水護岸e) 変状位置（RiMaDIS記録）f) 計画河床高g) 低水護岸© YACHIYO Engineering Co., Ltd.

図- 作成したCIMモデル

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3. 1時期のALB計測データを用いた現況把握手法

R1-2（１）洗堀・堆積箇所の把握
測量時水位（平水位相当）と地盤高の差分をコンター表示 →洗堀・堆積の傾向が明確に．
14.0
12.0

12.0
10.0

8.0

標高（T.P.m）

標高（T.P.m）

10.0

14.0，

6.0

4.0
2.0

0.0-2.0-4.0-100.0

8.0
6.0

4.0
2.0
0.0

最深部
0.0

最深部

-2.0
100.0

200.0

300.0

400.0

-4.0-100.0

0.0

100.0

200.0

300.0

400.0

図- 距離標断面ごとの横断図 例
最深河床高（T.P.m）

1.0-1.0-3.0-5.0
17.8k

18.0k

18.2k

18.4k

18.6k

18.8k

図- 水面比高図

19.0k

距離標

図- 最深河床高の縦断図 例※標高で着色すると上流～下流の標高差で河道の状況がわかりにくい▽ALB 計測時水位図- 標高コンター図

図- 最深河床高位置（澪筋）の平面図 例

2次元図面を用いた現況把握手法© YACHIYO Engineering Co., Ltd.

図- 水面比高図 横断イメージ図

CIMモデルを用いた手法（今回）7

3. 1時期のALB計測データを用いた現況把握手法

R1-2（２）側方侵食に対する安全性照査
高水敷幅について、局所的な不足や任意断面での確認が可能となる．本検討範囲では高水敷幅不足かつ既設低水護岸のない区間がないことを確認した．
測線の断面ごとに高水敷幅を測定・整理（不足箇所には低水護岸の整備が必要）

高水敷幅
不足区間

図- 堤防の侵食に対する安全性照査 模式図（出典：河川堤防構造検討の手引き）
図- 堤防防護ラインとの比較による現況高水敷幅の照査 例

100.0
高水敷幅

高水敷幅(m)80.0

堤防防護ライン：20m

80.3

77.2

59.8

60.081.5※ALBデータから抽出した20m間隔の高水敷幅を整理

56.445.340.535.540.0

20.09.3※距離標断面の高水敷幅を整理

1.40.0
17.8k

18.0k

18.2k

18.4k

18.6k

18.8k

19.0k

19.2k

19.4k

19.6k

距離標

図- 高水敷幅の縦断整理図 (200m間隔)

2次元図面を用いた手法(従来)© YACHIYO Engineering Co., Ltd.

図- 高水敷幅の縦断整理図（20m間隔）

CIMモデルを用いた手法

8

3. 1時期のALB計測データを用いた現況把握手法

R1-2（３）低水護岸基礎の根入れ概略照査
現況河床高と基礎天端高と計画河床高-1.0m地点※の標高比較関係から，概略的に根入れ不足範囲を把握した．「２.」で洗堀の進行性を考慮した検討を実施．
※従来の技術基準に基づき、九頭竜川上流では計画河床高-1.0mを計画河床高サーフェス

基礎天端高とした低水護岸工事実績が多く確認されている．
基礎工の天端は，一般に計画河床又は現況河床のいずれか低いものより0.5m～1.5m程度埋め込むものとする．ただし，水衝部，河床勾配の急な箇所等では，基礎の洗堀を考慮し，必要に応じてそれ以上確保するものとする．

建設省河川砂防技術基準(案) 設計編[Ⅰ]，p.11，昭和60年10月

従来は深浅測量結果から，基礎天端高と現況河床高を比較し，根入れ不足を確認

図- 根入れ不足箇所の抽出

図- 根入れ不足箇所 拡大計画河床高応急復旧として根固めブロックの設置を確認

1.0ｍ
基礎天端高
図- 九頭竜川上流 低水護岸工事図面 事例

2次元図面を用いた手法(従来)© YACHIYO Engineering Co., Ltd.

図- RiMaDIS記録（R4.1.27）

CIMモデルを用いた手法

9

4. 2時期のALB計測データを用いた低水護岸の予防保全型維持管理R1-2河床洗堀，河岸侵食の進行性に着目して，低水護岸を抽出・モデル化し，低水護岸基礎の根入れ深さの照査を行う．
現地状況等を踏まえた評価を行い，CIMモデルやRiMaDISを活用した予防保全型維持管理手法を提案する．
（１）検討対象護岸の抽出(1) 検討対象護岸の抽出
モデル化

・河床変動状況の把握
・低水護岸の設置範囲の確認＊河床が洗堀傾向にある地点の低水護岸を抽出、モデル化(2) 低水護岸の力学的照査（２）低水護岸の力学的照査

・基礎天端高さと護岸前面の現況河床高を比較(基礎高 河床高の場合，護岸の安定性を要確認)(3) RiMaDISの変状記録および現地状況を踏まえた評価
高水敷幅やRiMaDIS記録（現地状況）を踏まえ、予防保全対策や今後のモニタリングを検討（３）RiMaDISの変状記録および現地状況を踏まえた評価

図- 2時期のALB計測データを用いた低水護岸の予防保全型維持管理 検討フロー

CIMを用いることで，水面下＝不可視箇所の状況を把握し、変状発生前に「予防保全型」の維持管理を実施する。
© YACHIYO Engineering Co., Ltd.

図- 検討フロー イメージ10

4. 2時期のALB計測データを用いた低水護岸の予防保全型維持管理R1-2（１）河床変動状況を踏まえた照査対象護岸の抽出

低水護岸の法肩～基礎、根固め工の表面のみモデル化し、省力化を図った。

2時期の洗堀が顕著な範囲に設置された低水護岸を抽出した．
→ 本検討では2件の低水護岸を抽出 & モデル化

標準断面図
護岸(法線)
根固め工

平面図① 2時期のALB計測データの比較から顕著な洗堀箇所を抽出
根固め工設置範囲
縦断図
護岸の設置範囲
洗堀箇所② 洗堀箇所と護岸の設置範囲（工事履歴）を確認，護岸を抽出．
© YACHIYO Engineering Co., Ltd.

図- 抽出した低水護岸の工事図面

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4. 2時期のALB計測データを用いた護岸の予防保全型維持管理

R1-2（２）低水護岸基礎の安定性照査
照査対象護岸①，②とも基礎天端高より護岸前面の河床高から約3～4.5m低く、今後洗堀・侵食が進行した場合には護岸の安定性が懸念される．

H28ALB 計測データ

H28ALB 計測データ

R2ALB 計測データ
図- 照査対象護岸①周辺のCIMイメージ
H28からR2にかけて25.6mの侵食が進行

R2ALB 計測データ

図- 照査対象護岸②周辺のCIMイメージ
堤防防護ラインまで4.9mと接近している
H28からR2にかけて6.8mの侵食が進行

堤防防護ラインまで16.0m確保されている護岸基礎高より護岸前面の河床高が3.0m低い

図- CIMモデルから抽出した横断図①© YACHIYO Engineering Co., Ltd.

護岸基礎高より護岸前面の河床高が4.7m低い

図- CIMモデルから抽出した横断図②12

4. 2時期のALB計測データを用いた低水護岸の予防保全型維持管理R1-2（３）RiMaDISの変状記録および現地状況を踏まえた護岸の評価① 過去の洗堀を受け，護岸前面の対策により侵食の進行は抑制されている．
② 根固めブロックの沈下が生じているが、低水護岸は確認されない．

過去に同地点で洗堀の被害あり
写真- 照査対象護岸①：護岸前面洗堀時の状況（平成30年7月24日 RiMaDIS巡視記録）

写真- 照査対象護岸②：根固め工の沈下状況（令和2年9月8日 RiMaDIS巡視記録）

低水護岸に変状なし

対策（巨石連節ブロック）済み
写真- 照査対象護岸①：洗堀対策実施後の状況（令和1年8月27日 RiMaDIS巡視記録）© YACHIYO Engineering Co., Ltd.

写真- 照査対象護岸②：低水護岸の状況（令和3年1月27日 現地調査結果）

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4. 2時期のALB計測データを用いた低水護岸の予防保全型維持管理R1-2（３）RiMaDISの変状記録および現地状況を踏まえた護岸の評価① 対策済みかつ防護ラインまで余裕があるため，巡視・点検でモニタリングを継続する．
② 護岸は健全だが、現地状況より年数回のモニタリングや予防保全対策の検討が望ましい．

H28ALB 計測データ

H28ALB 計測データ

R2ALB 計測データ
図- 照査対象護岸①周辺のCIMイメージ

R2ALB 計測データ

図- 照査対象護岸②周辺のCIMイメージ
堤防防護ラインまで4.9mと接近している

H28からR2にかけて25.6mの侵食が進行

H28からR2にかけて6.8mの侵食が進行

巨石で対策済み

根固め工の沈下
護岸は健全

堤防防護ラインまで16.0m確保されている護岸基礎高より護岸前面の河床高が3.0m低い

図- CIMモデルから抽出した横断図①© YACHIYO Engineering Co., Ltd.

護岸基礎高より護岸前面の河床高が4.7m低い

図- CIMモデルから抽出した横断図②14

5. まとめ

R1-2

 目的：
水面下を含む河道や河川管理施設に着目した河川維持管理における定量的な評価を行う．
 実施内容：2次元図面等を併用したモデルの作成，CIMモデルによる現況把握手法の提案，2時期のALB計測データやRiMaDIS等を活用した低水護岸基礎の安定性照査を実施した．
 検討結果：CIMモデルを用いることで，巡視や点検時の目視では確認できない河床洗堀，河岸侵食に対する定量的な評価ができ，大規模な変状の発生前に補修などの対応の提案が可能となる．
→ 施設のライフサイクルコスト低減に向けた予防保全型維持管理の推進【作成したCIMモデルの活用事例】
河川維持管理分野においてもCIMモデルの活用が現地状況のイメージ共有や円滑な合意形成を図る上で有効な手段となる．

例：WEB会議形式で実施された横断的連絡調整
会議でのイメージ共有 など© YACHIYO Engineering Co., Ltd.

図- 横断的連絡調整会議(WEB)でのCIMモデル活用

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6．おわりにR1-2【CIMモデルを用いた河道管理運用時の留意点】①適切なCIMモデルの作成管理者や河川の規模等によって、基礎資料の所有状況や維持管理上の課題が異なるため、地域特性に応じた適切なモデルを作成する。

②CIMモデル更新の必要性
ALB計測データをベースとしているため、出水等で河道の変化が想定される場合にはUAV-ALB測量等を実施し、河道モデルを更新する。

③シームレスな環境構築
河道管理には多様な組織が関係するため、ソフトウェアの互換性等に配慮したデータ形式とし、利用制限を取り除いた環境を整備する。

【今後の展望】
・様々な河川管理施設や地域特性に応じたCIMによる河道管理手法の確立を進める．
・新技術との併用，連携による高度化・効率化を図る．
例：ドローンによる点群測量（ALBや写真）

水中ドローンによる深部の点群取得
スマートフォン（LiDER）による簡易測量
AIによる変状の自動判定 etc...
LiDERで取得した点群データ 例（川裏擁壁, 堤脚水路）© YACHIYO Engineering Co., Ltd.

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