2022年度河川技術に関するシンポジウム【R2-15】

奄美⼤島・役勝川で⾏った沖積砂礫河川の川（瀬・淵）づくりとその有効性

株式会社⻄⽇本科学技術研究所

福留康智・宮崎慈⼦・藤⽥真⼆

研究の背景と⽬的●既往研究と課題◇⼭地⽯礫河川の河床環境対策◇沖積砂礫河川の河床環境対策

分散型落差⼯（福留、2011）
・⼭地⽯礫河川の礫列構造から考案
・⾃然⽯の空積みによる横断構造物

置⽯⼯（福留ら、2021）仁淀川中流域
・⼤河川での瀬づくり対策⼯
・分散型落差⼯の考え⽅を適⽤
・仁淀川中流域で⻑期にわたって安定⇒河床低下対策かつ河床（瀬・淵）環境の改善に有効
交互砂州形態の中⼩河川にても活⽤※中下流域の河道幅の広い⼤河川では不適※河床復元や汎⽤性については今後の課題●本研究の⽬的
瀬・淵環境が喪失し河床が平坦化した中⼩河川での河床環境の⾯的改善⼿法の紹介と検証
2022年1月
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区間の概要◇奄美⼤島
・⾃然環境は⾼い固有性を持ち，多様な⽣物が⽣育・⽣息・集中豪⾬および台⾵の常襲地帯
・年間の降⽔量も⾮常に多く，島を流れる多くの河川で治⽔⾯の向上は必要であり，環境⾯との両⽴は⼤きな課題◇役勝川・リュウキュウアユ最⼤の⽣息地（河⼝から1.2〜1.9km 地点：産卵場を多数確認）
・1990年浸⽔被害を契機に，河道改修（超過確率1/30対応）を実施
河床幅19m→33m ，両岸1割勾配のCo護岸で直線的に整備・本来、交互砂州形態（Bb型）となるところが，⽔路が河床⼀杯に広がる様な単調な流れとなっていた
・2010年出⽔後の河床環境調査：より平坦化した（浅く遅くなった）河床を確認，
リュウキュウアユの産卵に必要な流量，流速の確保が困難と報告⇒治⽔⾯を確保の上で、リュウキュウアユの産卵場の創出を⽬指した川づくりを実施
・⾃然に近い河床地形（瀬・淵・砂州）を復元
・対策⼯にて，それを創出・維持し，特に産卵場として瀬の活性化を⽬指す
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設計⼿法●設計概要
・改修⼯事継続中のため、河道整備完成状態を想定して検討実施
・護岸⼯事完了地点（ 2013年度）下流の湾曲部に形成される淵とその下流の瀬・淵まで（1.29〜1.55km区間）を設計・施⼯区間と設定
設計・施工区間
水制工、根固工
水衝点

湾曲部に形成される淵根固工

置石工
Flow

河床形態（想定）：みお筋：淵：瀬：砂州

河道拡幅（将来形含む）した役勝川で想定した河床形態図（水路蛇行形態と瀬・淵・砂州の配置）と河床対策として設計・施工された対策工●設計思想
・⾃然河床を維持するため，⾃然の営⼒を最⼤限に有効活⽤する
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設計⼿法
●河床形状
流⽔が最も⾃然に流れる形状を基に⽔路形態を設定する⇒対象に近い条件を満たす蛇⾏形態である近傍上流域に残る⾃然河床を参考に⽔路幅約15m，⽔路半波⻑の延⻑を120〜160m程度と設定◇平⾯、縦断形状：福留（2011）の⽰した⾃然河床に近い形状の考え⽅を適⽤・平⾯形状1.512km左岸付近（⽔衝点）を基点に淵の1/400(瀬部)出来る区間と形状を作図した上で、⽔路蛇⾏形態を検討
・縦断形状
瀬の標⾼＝計画河床⾼、淵の最深部＝計画
河床⾼-1.2m（近傍上流域の最⼤⽔深値）としてスムーズに接続
1/500(淵部)◇横断形状想定した⾃然形状の維持を⽬的とし，出⽔時にも掃流⼒（流速）が急変する状況を作らないよう、みお筋部の河床⾼＝最深河床⾼として、砂州部も含めた船底型河道形状（浅野:施工前:施工直後(2013.10)
ら,2010）を設定
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設計⼿法●淵の創出・維持のための⽔制⼯
治⽔機能を有し，河床変動に対して淵の再創出や維持ができるような対策⼯（＝⽔制⼯）の設置を検討

構造図
平面図

横断図

⇒・先端部に流れを通⽔させ，護岸前⾯を滞留域とする・連続する偏倚流で⽔壁を創出し，その⽔壁に期待する洗掘深に合わせた⼒が作⽤する状態を作る＝河床⾼が徐々に変化していく⾃然に近いM型形状の淵の創出を⽬指す2013/12/17（施工直後）
出水状況

Flow

2015/04/21 （施工約3年後）
出水状況

水制工設置箇所拡大図

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設計⼿法
●瀬づくりの置⽯⼯
河床低下しない安定した状態とするだけでなく，リュウキュウアユの産卵場としての活⽤ができるような対策⼯の設置を検討

構造図
正面図

側面図

◇河床安定化のための検討
Flow
⽯材の安定計算による⼤きさの考え⽅（福留,2011 ）と⽯礫河川の河床変動における巨礫の重要性の指摘（福岡ら,2008）を適⽤⇒計算より⼤きな⼒⽯とそれを馴染ませるために連続性のある粒径変化を持たせながら礫を河床材料に合わせて⼩さくする・⼒⽯（直径0.6m ）単体ではなく，数⽯をまとめた設置範囲を広域に床掘し，周囲に馴染むように礫の粒径を徐々に⼩さくしながら埋め戻し◇リュウキュウアユの産卵場としての瀬づくりを⾏うための検討
径3〜15mmの砂利が集中して堆積する箇所が必要（四宮,1998）⇒⼒⽯から徐々に径が⼩さくなりながらある程度離れた箇所に産卵場が創出されると想定
・⼒⽯を数⽯配置して埋め戻した対策⼯の相互間に徐々に⼩さい⽯材が⾃然に堆積するよう対策⼯を点在させる・瀬肩は瀬・淵の境界として強固な構造が重要であるため，全域を床掘して⼒⽯を散在させた上で粗めの河床材にて埋め戻し6

施⼯⼿法
・リュウキュウアユの⽣活史に配慮し、2013年10⽉に実施
・設計⼿法に則った上で、現状に合わせた形状や床掘・埋戻し⾼を設定
・対策⼯は空⽯積みにて構築
水制工

Flow

リュウキュウアユの生活史と奄美大島での河川工事可能期間（2013年度当時）

置石工

Flow

日本古来の石組み方式を活用した施工

置石工

置石工
施工写真からも，単純に配石したのではなく，位置を定めて（左下写真のように丁張を打って），特に力石周辺は手作業で埋戻しを行っていることがわかる

Flow

上流からの流水で転倒しないよ
うに力を活用して、より安定するように石材を配置

Flow

7現状の評価・検証◇河床地形の変遷

施工前→河床が全体に浅く、平坦で、瀬や淵が不明瞭

施工後 約1ヶ月（台風28号直後）→明瞭な瀬、淵、砂州が復元

8現状の評価・検証◇出⽔履歴
・施⼯後，多くの出⽔を経験
・2017年8⽉台⾵5号では，50年に⼀度の⼤⾬が発⽣（時間⾬量77mm，⼀⽇⾬量714mm：住⽤村⾬量観測所）◇河床地形の変遷
・整備後，波⽴つ瀬と⽔⾯の静かな淵ができ，多様化した流れを確認
・対策⼯も維持2017/10/02
2013/2/22(工事前)2016/01/08(施工約2年後)(施工約4年後 台風5号後)

2019/11/05(施工約6年後)

2016/01/08(施工約2年後)

2017/10/02(施工約4年後 台風5号後)

2018/11/12(施工約5年後)

瀬部

2013/2/22(工事前)
淵部

9現状の評価・検証◇河床地形の変遷

無⼈航空機撮影，測量横断より以下を確認
瀬：置⽯⼯により河床⾼を維持
淵：⽔制⼯前⾯の⽔深および淵全体の維持※⽔裏側の堆積が進⾏し，今後，上流未施⼯区間の対策も含めた⼆極化対策が課題（現状では堆積は⾒られるが，⽔路と砂州の⽔際部はなだらかに接続し船底型河道の形状を維持している）
1/400(瀬部)

産卵場に集合した産卵親魚（2013.12）

1/500(淵部)
水深1.3m(2022.1):施工前:施工直後(2013.10):施工約8年後(2022.1)

10現状の評価・検証◇対策⼯（⽔制⼯）と河床環境

淵：安定・⽔制⼯の⽯組み緩みや基礎洗掘なし
・分級作⽤や滞留域の形成を確認
・縦断的にも⾃然形状のM型淵形成を確認

産卵場に集合した産卵親魚（2013.12）

11現状の評価・検証◇対策⼯（置⽯⼯）と河床環境

瀬：安定・置⽯⼯周辺への中礫堆積を確認
・早瀬-平瀬移⾏帯と浮⽯河床維持を確認
・施⼯直後にはリュウキュウアユ産卵場も確認（2013.12）

産卵場に集合した産卵親魚（2013.12）

産卵場に集合した産卵親魚（2013.12） 発眼したリュウキュウアユの卵（2013.12）12

河床環境が維持される理由◇河床形態が維持される理由
河床形態の分析による適切な対策工配置
淵：理論（千田， 1991）通りの範囲設定ができたこと
偏倚流の連続により形成した水壁により水衝部への流体力を受けて自然の営力で形成されたこと
砂州：移動の条件下における瀬・砂州の境界変化を考慮し，瀬に配置する置石工を砂州寄りに広めに配置したこと◇河床環境が維持される理由
明確な境界を作らず河床が徐々に遷移していくような地形形状の設定
瀬：産卵場の条件である早瀬から平瀬への移行帯が創出されたこと
浮石状の中礫の堆積域を創出するための置石工構造を決定したこと
生物生態面：生態サイクルに必要となる変化に富んだ瀬の存在や近隣に自然に近い多様な深さの淵が存すること等、本来の自然を意識した設計を
行ったこと
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まとめ
安定理由
・この区間における自然に近い河床形態を設定したこと・設定した河床形態の瀬・淵において，各々，自然に近い形状を自然の営力で創出，維持できる対策工を適所に設置したこと・その対策工を構築する材料に石材を選出し，さらに，流失や破損を防ぐために論理的な石組み技術による施工を行ったこと

有効性
・置石は簡易な対策工であり，河床形態の適切な配置，また治水機能を有しながら自然の淵を創出，維持できる水制工の設計の技術を習得することにより，治水と環境の両立を目指すべき川づくりの瀬・淵の創出，維持の段階に対して，十分，対応し得る技術である

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まとめ課題・自然に近い河床形態の設定
自然条件を十分見極めるために河川工学の観点からの事前調査や地域特性を見抜く現場での技術力が重要
・水制工
連続性で本来の機能を発揮する構造物であることを念頭に置き，自然の営力に委ねる割合をより多くできる設計を行うこと
・施工
安易な施工では簡単に流失し，そもそもの設定した河床形態がバランスを崩すことになるため，取り組むのであれば設計とは別物としないこと

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