2023年度河川技術に関するシンポジウム

九州北部豪⾬対応で⾏った
沖積砂礫河川の川づくりとその検証
株式会社⻄⽇本科学技術研究所〇福留康智・宮崎慈⼦

研究の背景と⽬的●既往研究と課題◇沖積砂礫河川の河床環境対策〇⾯的（広域）の瀬づくり対策【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→置⽯を⾯的に配置
・仁淀川中流域で⻑期にわたって安定⇒河床低下対策かつ〇瀬淵環境の創出と維持
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 【⽔制⼯、置⽯⼯（福留ら、2022）役勝川】
・⽔制⼯
洗掘対策と淵の安定※中下流域の河道幅の広い（瀬・淵・置⽯⼯が⾯的（広域）に交互に現れる）⼤河床低下対策と河川では不適
リュウキュウアユの産卵場の創出●本研究の⽬的・河床形態、河床環境が⻑期に渡って安定
豪⾬被害を受けた沖積砂礫河川における治⽔と環境の両⽴を⽬指した川づくりのモ
ニタリング調査による評価検証◇⼭地⽯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

1

区間の概要◇合志川
・⼀級河川菊池川の⼀次⽀川・本来，交互砂州形態（Bb型）となるところが，整備された護岸へのみお筋の擦り付き，河道中央での直進化など⽔路形態が固定化した状態となっていた
流程：約27.7km，流域⾯積：214km2
・九州北部豪⾬（平成24年7⽉11⽇〜14⽇）により，はん濫危険⽔位以上の⽔位が⻑時間続き，⾈島橋から⾼江橋区間で溢⽔が⽣じ，甚⼤な被害が発⽣
佐野橋⽔位流量観測所

流量：750m3/s超，⽔位：計画⾼⽔位T.P3.30mを超過，観測史上最⾼⽔位T.P4.92mを記録
直轄上流端
10.4k

10k9k8k7k6k
1k2k

3k4k5k：浸水区域 （内水含む）
出典：菊池川河川事務所

2

区間の概要（川づくり実施前：⽔路形態の固定化状況）

佐野橋

平井橋下流

上生川

伊知坊橋

山城堰

米塚橋

平島橋

夏目川

舟島橋上流

凡例
低水路堆積箇所

宝田橋上流

空中写真出典：菊池川河川事務所 3区間の概要（川づくり実施前：⽔路形態の固定化状況）
空中写真出典：菊池川河川事務所

聴聞橋

佐野橋

凡例
低水路堆積箇所

佐野橋上流

聴聞橋上流

高江橋

花房３号幹線水路
合志川水管橋

高江橋下流

4

区間の概要・緊急的応急対策⼯事による対応のほか，合志川における再度災害防⽌に向けて，災害対策等緊急事業にて河床掘削等を実施（コンセプト）合志川のもつ様々な課題を同時に解消することを考えて対策を⾏う
合志川の課題平成24年7⽉洪⽔と同規模の洪⽔から外⽔氾濫を防⽌する＝課題1「流下能⼒の確保」の上で，合志川の課題2〜4の解消を⽬指した河床形状とその対策を検討
課題2・3

課題2 「河床の⼆極化の抑制」
みお筋の護岸擦り付き，直進化による深掘れと砂州の⼟砂堆積の発達
課題3 「河床環境（瀬・淵）の再⽣・保全」
単調になった⽔路

課題4

課題4 「スレーキング現象の解消」
確認された軟岩露出部の，さらなる地盤の不安定化とそれによる河床低下の進⾏
5設計⼿法（治⽔と環境が安定する河床形状の設定）●河床形状
⾃然の営⼒を最⼤限に有効活⽤して，流⽔が最も⾃然に流れる形状を想定した⽔路
形態を設定◇平⾯形状：福留（2011）の⽰した⾃然河床に近い形状の考え⽅を適⽤・⽔路の蛇⾏形態
設計区間の河道形態に着⽬
蛇⾏河道が連続する区間：M型淵の概ねの箇所を特定し，淵と瀬を設定
直線河道を挟む区間：⽔路蛇⾏波⻑より淵を設定，砂州波⻑理論により確認
河床に変化を及ぼす要因（⽀川や構造物等）を反映，設定

8k000

設計平面図

河床形態（想定）：みお筋：瀬：淵：砂州

水制工

6

設計⼿法（治⽔と環境が安定する河床形状の設定）●河床形状

河床高（みお筋）◇縦断，横断形状
・縦断形状
瀬の標⾼：設計河床⾼（掘削量より設定）
淵の最深部：計画河床⾼-1.2m（近傍湾曲部の最⼤⽔深値）としてスムーズに接続

瀬

淵

瀬

下流

上流
水深1.2m
設計縦断図（7k400～7k600右岸）・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 ら,2010）を設定

H24.12
H24.12

掘削後：みお筋部から緩やかな勾配で両岸へ

7設計⼿法（設定した河床を創出・維持できる対策⼯）●対策⼯の設置
治⽔機能を有し，河床変動に対して再創出や維持ができるような対策⼯の設置を検討【⽔制⼯】
・蛇⾏河道が連続する区間（湾曲部，M型淵）に設置
・連続する偏倚流で創出した⽔壁に⾼速流があたり，せん断⼒が減勢・流下＝⾃然な深さの淵が護岸から離れて創出
・ ⽔制間を狭める，上流からの流れに対して上向きに設置＝確実に河⼼側へ流れを刎ね，岸へ到達する流れを遮断

水制工

水制工
写真出典：九州地方計画協会

8k000

設計平面図

河床形態（想定）
：みお筋
：瀬水制工

：淵：砂州
8

設計⼿法（設定した河床を創出・維持できる対策⼯）●対策⼯の設置
治⽔機能を有し，河床変動に対して再創出や維持ができるような対策⼯の設置を検討【リブ型⽯出し⼯】
・直線河道を挟む区間（⽔路外岸側の淵）に設置
・突起状に⽯材を配置＝岸から流れを離し，⽔路蛇⾏特性に応じて、下流の瀬へ⾄る流向，安定した河床を形成

リブ型石出し工
リブ型石出し工

写真出典：九州地方計画協会

8k000

設計平面図

河床形態（想定）
：みお筋
：瀬水制工

：淵：砂州
9

設計⼿法（設定した河床を創出・維持できる対策⼯）●対策⼯の設置

瀬づくり置石工

治⽔機能を有し，河床変動に対して再創出や維持ができるような対策⼯の設置を検討【瀬づくり置⽯⼯】
・礫による軟岩層の被覆＝露出による河床低下の防⽌・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・⼒⽯（直径0.5m ）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

瀬づくり置石工

出典：九州地方計画協会

8k000

設計平面図

河床形態（想定）
：みお筋
：瀬水制工

：淵：砂州
10地域との合意形成
勉強会（工事着手前）

出典：九州地方計画協会◇災害対応である上に，⽔制⼯など伝統⼯法を⽤いて各課題の解消を図る画期的な⼯事＝地域の合意形成を得ることは⾮常に重要⇒河川⼯事の内容，施⼯後に情報共有と意⾒交換を⾏う
ための勉強会を設置・開催
・地元住⺠代表者，漁業協同組合，堰管理者，関係⾃治体，川づくり専⾨家，施⼯業者の関係者参加
広報紙（出典：菊池川河川事務所）
・紙⾯だけでなく模型を使⽤した説明，施⼯中も広報紙の作成・回覧による現場の⾒える化を図るなど，イメージの共有を⼯夫◇⾃然素材のみで対策⼯を構築し，効果的に各課題の解消を図ることを⽬指すが，材料が⼀様でなく難解かつ⼯事が⻑区間・⻑期間に渡る＝地元施⼯業者が設計の意図を理解して⼯事に反映できること，河川内での安定した空⽯積み技術を⾝に着けることが重要⇒⼯事着⼿前に三者協議も開催
・発注者，設計コンサルタント，施⼯会社が参加
・⼯法が地域に根差すよう⼯夫

勉強会（工事着手時）

11現状の評価・検証
評価・検証区間（5k800～7k800）

経年変化：6k000
瀬づくり置⽯⼯設置箇所
8k000

工事前

経年変化：6k500 瀬づくり置⽯⼯設置箇所

工事前

2013.4

完成直後 2015.3

2013.4

完成8ヶ月後2015.11

完成3年7ヶ月後2018.10

完成1年8ヶ月後2015.11

完成4年6ヶ月後 2018.10

完成7年6か月後2022.10

完成7年4ヶ月後

2022.7

経年変化： 7k500 ⽔制⼯設置箇所

工事前

2013.4

完成直後 2014.4

完成8年4ヶ月後 2022.7

12現状の評価・検証◇出⽔履歴
・施⼯後，規模の⼤きな出⽔は経験なし（流量最⼤318m3/s，R2.7豪⾬）
・時間⾬量30mmを越えるいわゆる激しい⾬や近年の傾向である継続時間の⻑い
出⽔は経験
合志⾬量観測所：最⼤1時間⾬量59mm（H29.7豪⾬），24時間⾬量245mm （R3.7）◇物理環境⾯からの評価・検証●平⾯的評価・検証（無⼈航空機撮影より以下を確認）
・湾曲部2箇所（6k700左岸側，7k500右岸側）
他箇所に⽐しても⼤きく安定した淵が創出，⽔路の蛇⾏形態も設計図に近い経路を辿っている
評価・検証区間（5k800～7k800）
・6k200から下流
平島堰湛⽔区間のため，川幅全体に⽔路が広がり河床形態が維持されてい
8k000
ないと検証
6k700左岸⇒概ね平⾯的に⾒た河床形態は創出・維持ができていると判断

水制工13H23（2011）.1

現状の評価・検証◇物理環境⾯からの評価・検証●縦横断的評価・検証
・施⼯前：直線的で単調な⽔路→施⼯後：蛇⾏しながら静かな⽔⾯と波⽴つ
⽔⾯が繰り返される⽔路へと変化

R4（2022）.10

8k000

0.5

0.5

瀬0.3
0.1‐0.5‐1‐1.5⽔深ｍ（⽔⾯(0ｍ)）

0‐0.1
‐0.3
‐0.5
‐0.7
‐0.9
‐1.1
‐1.3

‐2‐2.5

400

350

300

250200

150

100

50

0300

250

200

150

縦断距離(ｍ)

100

⽔深ｍ（⽔⾯(0ｍ)）

・縦断図（簡易測量結果）にて，明確な淵評価・検証区間（5k800～7k800）（ 6k700左岸側， 7k500右岸側），その上下流に瀬が維持されていることを確認
・淵の深さに⽣じた差は、河道形状により想定との差異が⽣じるためと検証
水制工
7k500右岸側：湾曲部の⽔衝部
6k700左岸
6k700左岸側：直線河道で⽔路蛇⾏から
縦断図
瀬淵
瀬続く⽔衝部
瀬淵⇒上流からの流れが岸側に届くことなく，水深1.3m
水深2.1m
治⽔⾯での効果は果たしたうえでの差異
7k500右岸であることからも，縦断的に⾒た河床形態 6k700左岸
下流
下流
上流は創出・維持ができていると判断‐1.5500

上流

縦断距離(ｍ)・7k500地点の横断図より，深みと⽔路部から砂州への連続性が維持されていると判断

横断図（7k500右岸） 上流側：水路部から砂州部へとスムーズな河床材形状で連続性（勾配が大きく変わらず）を料もって、繋がっている14

現状の評価・検証◇従来の課題に対する評価・検証a) 流下能⼒の確保（課題1）・河床掘削形状：維持・対策⼯：概ね維持＝今後の維持も期待できる

6k200

瀬づくりの置石工も安定し瀬を形成・維持

7k800

UAV写真撮影日：2022年8月9日

H24
課題H24課題に対する検証
対策

１
流下能力の確保

・河床掘削（河積確保）

機能・効果（H24想定）に対する評価

評価

河積の確認

平成28年度～令和4年度にかけて変化少（93～103％）、河積確保◎

河床形状の確認

対策工の状態に破損、変化あるが、期待する機能は維持◎基準

15現状の評価・検証◇従来の課題に対する評価・検証b) 河床の⼆極化の抑制（課題2）・船底型河道：維持＝地形として，⼆極化が抑制できている・植⽣調査結果：ツルヨシ繁茂はしているが樹林化には⾄っていない⇒出⽔時のフラッシュを期待
樹⽊化が確認されており，固定化前に維持管理対策は必要

7k500右岸側

H24
課題

確認された樹木

6k700左岸側

H24課題に対する検証
対策

基準

２
・水路の瀬淵形状
物理環境状態河 川 環 境 （ 瀬 と の掘削淵）の再生・保全 ・対策工による創
出、維持
生物環境状態

機能・効果（H24想定）に対する評価

評価（湛水区間外）想定に近い形状で蛇行形態、
瀬・淵の河床形態が維持◎（湛水区間）蛇行形態、深浅は維持も、想定と異なる箇所あり△

魚介類の生息密度が上昇◎16

現状の評価・検証◇従来の課題に対する評価・検証c) 河床環境（瀬・淵）の再⽣・保全（課題3）
河床環境として機能しているか評価することが重要
・⿂類調査結果：施⼯前よりも種数が増加，⽣息適地（瀬・淵）での⽣息増加⇒河床環境としても良好
オイカワ

ギンブナ

イトモロコ

スゴモロコ類

カマツカ

カワムツ

整備前
H25

整備後
H28

本調査
R4

魚類

夏8

夏17

秋21

底生動物

夏26
冬25

夏50
冬48

秋86

魚種は整備前（H25）：8種 → R4：21種へと増加

その他

生息密度（尾/㎡）

4030

アリアケスジシマドジョウ

2010

ミナミメダカ0①排水路 ②植生

③淵

④排水路

⑤瀬

⑥淵

⑦排水路 ⑧支川
合流部

⑨瀬

⑩たまり

⑪瀬

⑫淵

⑬瀬

地点別の魚類生息密度
H24課題
３H24課題に対する検証
対策

基準

機能・効果（H24想定）に対する評価

形状は維持されている
船底型河道形状の状態 （出水が大きくなっても、陸部へは掃流力をもち河床の二極化対策 ・船底型河道形ながら水位上昇する形状）（砂州の堆積防止、 式による河床掘
削
瀬の状態
瀬とそれを安定させる置石工の状態が維持
植生繁茂の防止）・瀬の創出・維持
植生の状態
ツルヨシの繁茂はみられるが、樹林は少ない

評価
◎◎
〇17

現状の評価・検証◇従来の課題に対する評価・検証d) スレーキング現象の解消（課題4）・軟岩露出部（瀬づくり置⽯⼯設置箇所）を踏査：概ね砂礫が被覆した状態
・⿂類調査結果：造成した瀬に砂礫を好む⿂種（オイカワ等）が増加⇒軟岩露出の残存箇所の把握，局所洗掘に⾄らないよう経過観察が重要

河床材料

2022.82013.6
瀬と置き石工の状態確認（6k900付近）
H24
課題
４オイカワ
H24課題に対する検証

対策

基準

瀬と置石工の状態
・対策
工による
スレーキング現象 瀬の維持と礫床の解消
生物環境状態化

機能・効果（H24想定）に対する評価

評価

置石工は安定、瀬も礫床状◎

礫床に適した魚介類を多く確認◎18

まとめ概要災害対応で河床掘削を行う沖積砂礫河川で，近年指摘の多い課題の解消を目指した対策を併せて実施，その後の状態から検証・評価
対策手法
自然に近い河床形態を設定し，自然の営力で創出，維持できる対策工を設置

課題
・自然に近い河床形態の設定
河床状態が安定している箇所（湾曲部・水衝部）を十分見極めるために，地形の知識と現場を見る技術力が必要
・水制工
水衝部に発生する流況を操作できる水制工の技術を習得することが必要⇒確立出来れば，川づくりの中で安定したフィックスポイントを定めることが可能＝汎用性への一歩となる
19

まとめ
本事例の特筆すべきこと
・環境面をはじめとする課題を災害対応と同時に解決を図ったこと
浸水被害も発生している中，地元住民との合意形成は非常に大きな位置を占めており，様々なやり方でイメージの共有，現場の見える化を図りこの工事の意図をご理解いただいた・伝統工法の一つである水制の活用
河床への影響の不明点の多さや設計の困難さに対して，汎用性をあげるには現場での実績を増やすことが必要＝本事例のように，治水と環境の両面を期待される川づくりの中で対策工として使用できることは重要⇒水制の効用を的確に説明した関係者，合意した地元住民の方々の意思を受け取り，事後調査を今後の沖積砂礫河川の川づくりに反映していくことが重要20