土木学会論文集B1(水工学) Vol.77, No.2, I_631-I_636, 2021.

山地河川における洪水観測水面形と詳細地形測量結果に基づく非静水圧準三次元解析(Q3DFEBS)を用いた巨石群の移動解析
大野純暉 1・山下 篤志 2・竹村吉晴 3・福岡捷二 4

1 学生会員中央大学大学院 理工学研究科 (〒112-8551 東京都文京区春日 1-13-27）
E-mail: a12.fd7b@g.chuo-u.ac.jp (Corresponding Author)
2 正会員 国土交通省中国地方整備局 太田川河川事務所（〒770-0013 広島市中区八丁堀 3-20）
3 正会員 博士（工学） 中央大学研究開発機構（〒112-8551 東京都文京区春日 1-13-27）
4 フェロー 工博 Ph.D. 中央大学研究開発機構（同上）E-mail: sfuku@tamacc.chuo-u.ac.jp

山地河川の河床材料は幅広い粒径で構成され，大きさ 1m 程度の巨石群の移動は，流れの抵抗・土砂移動に大きく影響を及ぼす．また巨石の移動は，山地河川で形成されている瀬・淵等の安定を評価する際にも重要となる．本研究では，滝山川温井ダム上流河道における洪水前後の巨石，砂礫の存在状況を観測データに基づき分析し，洪水流による巨石の移動を検討している．さらに，この観測結果に対して，詳細地形測量データと観測水面形に基づく Q3D-FEBS による準三次元洪水流解析を用いて，移動した巨石に作用した流体力等の解析結果と現地データを比較し，巨石の移動の解析法について考察し，課題を示している．

Key Words: observed water surface profiles, detailed riverbed observation data, Q3D-FEBS,
entrainment of boulders

1. 研究背景・目的

床固め下流のバッフルピア群に働く流体力や水位・流速分布を求め，実測値をよく再現できることを示している．

山地河川の河床材料は巨岩・巨石から砂まで粒度分布

山地河川に点在する巨石に働く流体力の問題は，バッフの幅が広く存在し，特に巨岩・巨石は流れ構造や土砂移ルピア群に働く流体力の問題と同様と考えられることか動に大きな影響を及ぼす．このため，山地河川の洪水流

ら，著者ら 5)は巨岩・巨石のある滝山川において，洪水と巨石の移動を含む土砂移動現象を説明する適切な評価

観測水面形の時系列データに基づいたQ3D-FEBSによる法を開発する必要がある．
Smith1)らは，洪水前後で山地河川の step-pool を構成す洪水流解析を行なった．著者らはさらに，平面二次元解る巨石の移動を調査し，川幅，水深，巨石の置かれてい析法との比較検討を行い，その適用性を調べた．Q3DFEBS 法は，巨岩・巨石の形状を含む詳細な地形を取りる状況が移動の主な要因であること，無次元掃流力では巨石の移動を説明できないことを示した．Zhang and込むことで，圧力抵抗が解析でき，粗度係数は時空間的Wang は，山地河川の step 部の keystone に作用したモー巨石の移動形態や移動の解析手法は未解明のままである．
本研究では，滝山川の瀬を構成する大きさ 1m 程度の

2)

メントを無次元化した指標 M*を巨石に作用した抗力，摩擦力，重力を考慮した形で定義し，Recking ら 3)によるstep 部の破壊状況と観測最大流量，keystone の大きさ等の調査結果に M*を適用したところ，値の正・負で steppool の安定性を概ね評価できることを示した．に一定値で高精度に洪水流解析を可能とした．しかし，巨石の洪水による移動に着目し，観測水面形に基づく
Q3D-FEBS による洪水流解析から得られた無次元外力を用いた巨石の移動解析の可能性ついて論じ，その結果から今後の研究課題を示している．

竹村 らは，大河津分水路第二床固め下流部の複雑な4)

水面・底面境界となる洪水流について，非静水圧準三次元解析法(Q3D-FEBS)を開発し，この解析法を用いて第二2. R1 年 7 月，R2 年 7 月洪水における巨石の移動

I_631

状況の把握ーン撮影した写真を示している． 図-2，3(a)中の赤丸はR1 年 7 月洪水，青丸は R2 年 7 月洪水で移動した巨石を(1) 対象とする洪水と調査の概要示している．

本研究では，写真-1 に示す滝山川温井ダム上流部にお表-1 はサイトⅠで移動した巨石の大きさ分布を示し，ける 6.3km (黒滝観測所)～4.58km 区間を検討対象とする． R1 年 7 月洪水では河道中央部にある巨石群を含む計 6検討区間には，水位計が縦断的に設置されており，洪水個，R2 年 7 月洪水では河道中央部から左岸寄りにある巨中の水面形を知ることが出来る．写真-1 中の黒丸に示す石が多くある箇所のうち計 26 個の巨石が流出した．各場所に瀬が形成され，各々の瀬には 1m を超える巨石が洪水で移動した巨石の大きさは平均 1.2m 程度であった．

多く見られる．本検討では，瀬にあたるサイトⅠ，ⅡをサイトⅡでは，図-3 に示すように， R2 年 7 月洪水後対象に，R1 年 7 月洪水（ピーク流量：390m³/s），R2 年においても巨石は 2 個しか移動しなかったが，河床表層7 月洪水（ピーク流量：710m³/s）の前と後の河床の状況にあった砂礫の流出等によって表層の粗粒化が見られた．

を調査した．滝山川温井ダム上流部における既往最大洪図-2 中の黒矢印は，R2 年 7 月洪水で移動した巨石の水時の流量は 880m³/s であり，R2 年 7 月洪水はそれに匹移動先を示しており，その移動距離は最大 3m 程度であ敵する大きな洪水である．図-1 は対象とする 2 つの洪水った．サイトⅠ，Ⅱともに洪水で移動した巨石はあったと，その前後で行った現地観測を時系列で示している．

ものの，比較的大きな規模の洪水を受けても巨石の移動

現地調査では巨石の大きさの計測，ドローン撮影を行い，は瀬の中に収まっており，瀬の構造はほとんど変化しな巨石の位置の変化や瀬の形状の変化を分析した．

かった．
次章では詳細な地形測量データと洪水観測水面形を用(2) 観測結果に基づく洪水前後における巨石の移動状
況
研究対象とする巨石の大きさは 1～1.4m であり，図-1に示す各現地調査時に撮影した洪水前後の写真と現地調査結果から，巨石の移動状況を調べた．図-2，3(a)はサイトⅠ，Ⅱにおける R1 年 7 月洪水前（巨石が移動する前の H31 年 1～2 月に撮影），図-2，3 (b)は R2 年 7 月
洪水後（巨石が移動した後の R3 年 4 月に撮影）にドロflow
黒滝観測所(6.3km)
6.2km

サイトⅡ
5.8km

6.0km

(a) R1 年 7 月洪水前(b) R2 年 7 月洪水後
図-2 R1 年 7 月,R2 年 7 月洪水後におけるサイトⅠの航空写真

5.8km

4.58km
4.6km

5.6km

サイトⅠ
5.46km

4.8km

5.0km

巨石移動前

河床表層の粗粒化が顕著であった箇所

巨岩背後にあった砂が流出した箇所

巨石移動後

水位・流量観測所
水位計設定位置

5.2km

4.9km

R2年洪水で流出した巨石瀬の位置

5.4km

写真-1 滝山川温井ダム上流部の航空写真
時系列

H31年1～2月

既往最大洪水：880m³/s

R1年12月

R1年7月

R3年4月

R2年7月

現在イベント

現地観測①
洪水：ダム流入量・写真測量による地
備考(310m³/s)
形データの取得
サイトⅠ，Ⅱにおける航空写真データを取得

現地観測②

洪水：ダム流現地観測③

入量
・R2年7月洪水で巨石・R1年7月洪水で巨 (720m³/s)
した移動状況の確認
石した移動状況のサイトⅠ，Ⅱにおける確認
航空写真データを取得
図2-(b)，図3-(b)図2-(a)，図3-(a)図-1 対象とする洪水イベントと現地観測時期の時系列
表-1 サイトⅠで調査した移動した巨石の平均直径
巨石の大きさ(b) R2年7月洪水後(a) R1 年 7 月洪水前
図-3 R1 年 7 月,R2 年 7 月洪水後におけるサイトⅡの航空写真と流出した巨石の大きさ

0.9-1 1-1.1 1.1-1.2 1.2-1.3 1.3-1.4 1.4- 計

R1洪水2220006R2洪水37625326I_632

𝑝′：水位z𝜌=′1 𝑝𝑏

2 𝜌+112𝑈𝑖 ℎ

計算格子点x静水圧

計算上の底面せん断力𝜏̂𝑏𝑖 = 𝜌𝜈𝑡𝑏

U ：水深平均流速

U：水表面流速

流体力:：底面流速

非静水圧

巨石

河床面

計算上の底面圧力

(6)

𝜕𝑢𝑖
𝜕𝑧(7)

𝐶0 = √𝑔𝑛2 ⁄ℎ1⁄3(8)速，𝑊：鉛直方向の水深平均流速，𝑢𝑠𝑖 ：𝑥𝑖 方向の水面流

河床面

計算格子

𝜕𝑥𝑖

ここで，𝑖=1,2 (𝑥1 =𝑥，𝑥2 =𝑦)， 𝑈𝑖 ：𝑥𝑖 方向の水深平均流図-4 Q3D-FEBS の概要と巨石に作用する流体力の算定法
詳細地形測量結果

𝐶0√1 + 𝑐𝑧𝑏 ,1 − 2𝐶0 ⁄𝜅

𝑐𝑏 =：計算上の底面𝜕(𝑤𝑆 −𝑤𝑏 )1m

速，𝑢𝑏𝑖 ：𝑥𝑖 方向の底面流速，𝑤𝑠 ：鉛直方向の水面流速，地盤高(T.P.m)

𝑤𝑏：鉛直方向の底面流速，ℎ：水深，𝑧𝑠：水面，𝑧𝑏：底面，
𝜌：水の密度，𝑔：重力加速度，𝜅：カルマン定数(0.41)，
𝑢𝑖′：𝑥𝑖 方向流速成分， 𝜏̂𝑏𝑖 :𝑥𝑖 方向の底面せん断応力，𝜏̂𝑏𝑧 :鉛直方向の底面せん断応力，𝑛 :粗度係数，𝑆̂ =[1 +(𝜕𝑧𝑏 ⁄𝜕𝑥𝑖 )2 ]0.5 ，𝛿𝑧𝑏 (= 0.03ℎ)：底面と河床面の距離である．下付きの添え字𝑠と𝑏は水面と底面における値，上付き－は水深平均値を表す． Q3D-FEBS では，水平方向流速の鉛直分布を 3 次式で表現することで， (1)，(2)図-5 詳細地形測量結果，計算格子データに基づく三次元地盤高コンター図の比較に示す水深積分の連続式と運動方程式，式(3)，(4)の水面いた Q3D-FEBS による洪水流解析結果の分析と，移動しおよび底面上の運動方程式から，非静水圧下での流速た巨石に作用した流体力を検討する．

鉛直分布を求めることができる. 水深平均した鉛直方向流速は連続式と水平方向の流速鉛直分布を用いて評価した．底面せん断応力は，図-4 に示すような斜面勾配を考慮して計算する．個々の巨石に作用した流体力は3. 洪水中に巨石に作用した流体力の算出

下記の式(9)で算出する．
(1) Q3D-FEBS の基礎方程式の概要 4)

𝑓𝑖 = ∫ (𝑝𝑏 ・𝑛𝑖 + 𝜏𝑏𝑖 )𝑑𝑆 = ∫ −両洪水ともに，観測水面形の時系列データを得ている

𝑆（写真-1，図-6）．本研究では，詳細地形測量データと観測水面形に基づき巨岩・巨石周りの流速・圧力分布が解析可能な Q3D-FEBS4)を用いて洪水流解析を行った．
下記に Q3D-FEBS の主要な式を示す．
𝜕ℎ 𝜕𝑈𝑖 ℎ+=0
𝜕𝑡𝜕𝑥𝑖+ ∫ (𝑝𝑏 ′ ・𝑛𝑖 + 𝜏𝑏𝑖 )𝑑𝑆𝑉𝑠

𝜕{𝜌𝑔(𝑧𝑠 − 𝑧)}
𝑑𝑉𝑠
𝜕𝑥𝑖
(9)

𝑆

ここに，𝑖=1~3 (𝑥, 𝑦, 𝑧方向)，𝑆：巨石の投影面積，𝑝′𝑏 ：巨石表面（計算上の底面）に作用する非静水圧，𝜏𝑏𝑖：巨(1)石表面（計算上の底面）に作用するせん断力，𝑛𝑖：i 方向の単位法線ベクトルである．巨石の体積𝑉𝑠 は，地形測量結果からでは図-4 に示す計算上の底面より下層の巨石𝜕𝑈𝑖 ℎ 𝜕𝑈𝑗 𝑈𝑖 ℎ𝜕 1 2+=−( 𝑔ℎ + ℎ𝑝̅′ )𝜕𝑡𝜕𝑥𝑗
𝜕𝑥𝑖 2の形状は把握できない為，現地観測②，③で得られた巨石の長径，中径，短径を用いて評価し，巨石をこれと同− (𝑔ℎ +𝑝𝑏′ 𝜕𝑧𝑏 𝜕ℎ𝑢𝑖′ 𝑢𝑗′ 𝜕ℎ𝜏̅𝑖𝑗𝜏̂𝑏𝑖)−+− 𝑆̂𝜌 𝜕𝑥𝑖
𝜕𝑥𝑗
𝜕𝑥𝑗
𝜌

体積の球に置き換えた．巨石表面に作用した圧力𝑝𝑏 の分(2)布は，𝑝𝑏 = 𝜌𝑔(𝑧𝑠 − 𝑧) + 𝑝′𝑏 として，計算上の底面より下層は，せん断力，圧力の非静水圧成分は働かないものとした．

′𝜕𝑢𝑠𝑖
𝜕𝑢𝑠𝑖
𝜕𝑧𝑠 1 𝜕𝑝 𝜕𝑧𝑠 1 𝜕𝜏𝑧𝑖+ 𝑢𝑠𝑗= −𝑔+|+|𝜕𝑡𝜕𝑥𝑗
𝜕𝑥𝑖 𝜌 𝜕𝑧 𝑠 𝜕𝑥𝑖 𝜌 𝜕𝑧 𝑠(3)(2) R1 年 7 月，R2 年 7 月洪水の計算条件と再現計算

𝜕𝑢𝑏𝑖
𝜕𝑢𝑏𝑖
𝜕𝑧𝑠 1 𝜕𝑝𝑏′+ 𝑢𝑏𝑗= −𝑔−𝜕𝑡𝜕𝑥𝑗
𝜕𝑥𝑖 𝜌 𝜕𝑥𝑖+

両洪水の境界条件には，上流端に黒滝観測所，下流端

1 𝜏̂𝑏𝑖 − 𝜌𝑐𝑏2 𝑢𝑏𝑖 |𝒖𝒃 |′1 𝜕𝑝 𝜕𝑧𝑏 𝜕𝜏𝑖𝑗𝑏|++𝜌 𝜕𝑧 𝑏 𝜕𝑥𝑖
𝜕𝑥𝑗
𝜌′𝑝𝑏

𝜌

= 𝑈𝑖 ℎ𝜕𝑊𝜕𝑥𝑖

𝛿𝑧𝑏𝜏̂+ 𝑆̂ 𝑏𝑧
𝜌(4)(5)に4.58kmで観測された水位ハイドログラフを与えた．図-5は，現地調査実施区間における詳細地形測量結果と本研究で用いた計算格子データによる地盤高を3次元表示したコンター図の比較を示す．大きさ1～1.4m程度の巨石の表面形状を図-5に示す0.5m程度の計算

I_633

392

2020/7/13 22:00 (解析値)2020/7/14 3:00 (解析値)2020/7/13 22:00 (観測値)2020/7/14 3:00 (観測値)

R1年7月洪水で流出した巨石

2020/7/14 1:00
(解析値)
2020/7/14 4:00(ピーク) (解析値)2020/7/14 1:00
(観測値)
2020/7/14 4:00(ピーク) (観測値)

R1年洪水(390m³/s)

R2年7月洪水で流出した巨石

R2年洪水(710m³/s)

水深平均流速(m/s)

黒滝(上流端)387

標高(T.Pm)

382
377
372
367
362

R1,2年洪水前の測量データ

4.58km
(下流端)

357
352

サイトⅠ

347
4.64.85.05.25.4

5.6

縦断距離(km)サイトⅡ
5.86.06.26.4800

図-8 サイトⅠにおける R1 年 7 月，R2 年 7 月洪水時における水深平均流速コンター図と移動した巨石の分布

温井ダム流入量

図-3で示した巨岩

解析流量(6.3km)

700

R2年7月洪水で流出した巨石

R1年洪水(390m³/s)

600

流量(m³/s)

flow

flow

図-6 R2 年洪水時における観測水面形と解析水面形の比較と写真測量結果(H31 年観測)による河床高の縦断分布

R2年洪水(710m³/s)

500

水深平均流速(m/s)

400
300
200
100
0
7/13 21:00

7/14 0:00

7/14 3:00

7/14 6:00

7/14 9:00

7/14 12:00

時間

図-7 R2 年洪水時におけるダム流入量ハイドログラ
フと解析流量ハイドログラフの比較

flow

flow図-9 サイトⅡにおける R1 年 7 月，R2 年 7 月洪水時における水深平均流速ベクトルと移動した巨石の分布格子幅で再現し，剥離等の巨石まわりの流れ場の特徴をできる限り計算可能となるようにした．その他
区間は1.0m の縦断幅の計 算格子 ( 横断幅は全区 間(3) サイトⅠ，Ⅱで得られた巨石の移動に関する調査結0.5m)を用いて洪水流解析を行った．本研究で用いた果の考察

計算格子幅は後述する解析結果から判断して，巨石図-8はサイトⅠにおけるR1年7月，R2年7月洪水のピの大きさに対して解像度が粗いと思われる．観測デーク流量時における水深平均流速のコンター図を，ータと計算格子の精度向上は今後の課題である．また詳細な地形測量は，H31年1～2月（R1年7月洪水前）のプロットは洪水で移動した巨石の分布を示している．

み実施されており，R2年7月洪水の再現計算では，図2で明らかとなったR1年7月洪水で移動した巨石を取石の位置では，概ね水深平均流速が5.0m/s以上となっていた．また，R2年7月洪水で移動した巨石の位置でり除いた地形データを与え，解析を行った．

は，R1年7月洪水時には5.0m/s以下の水深平均流速と図-6はR2年7月洪水時における観測水面形と解析

図-8より，R1年7月洪水，R2年7月洪水で移動した巨なっていた．

水面形時系列の比較を示しており，図-7は黒滝観測

図-9はサイトⅡにおけるR1年7月，R2年7月洪水のピ所における解析流量ハイドログラフとダム流入量ハーク流量時における水深平均流速のコンター図,プイドログラフを示す．巨岩・巨石の形状を含む詳細

ロットはR2年7月洪水で移動した巨石の分布を示しな地形データを取り込み，観測水面形に基づくQ3DFEBSによる洪水流解析を行うことで，時空間的に一ている．サイトⅡでは水深平均流速が6.0m/s以上とな定の粗度係数(n=0.032)を用いて洪水水面形，流量ハイドログラフを説明できている．ここで粗度係数は，以上より，水深平均流速が5~6m/s以上となる箇所では，1～1.4m程度の大きさの巨石が移動することが分巨石等による圧力差に起因する抵抗を除く，本来のかった．

る箇所で，巨石2つが流出していたことが分かった．

粗度の意味に近い底面の摩擦抵抗に起因する値として算出されている．
R1年7月洪水も同様に再現しており，図面は紙面の(4) 粗粒化が見られた箇所における底面流速分布の考察
図-10はR1年7月，R2年7月洪水ピーク時におけるサイ制約上省略する．

トⅡの底面流速ベクトルとそのコンター図を示している．

I_634

R1年洪水(390m³/s)

R2年洪水(710m³/s)

図-3で示した巨岩式(9)全流体力

底面流速(m/s)

静水圧成分による流体力

非静水圧成分による流体力

底面せん断力による流体力*図中の番号は図-2(a)で示した移動した巨石の番号と対応
全流体力
静水圧による流体力
非静水圧による流体力
底面せん断力による流体力

底面圧力 (m)(水頭換算値)R2年洪水で移動した巨石
R2年洪水で移動しなかった巨石2

図-10 サイトⅡにおける R1 年 7 月，R2 年 7 月洪水時における底面流速ベクトル

4

3

1

R1年7月洪水時は，黒丸で示す巨岩の影響を強く受け，巨岩前面では底面流速が減速し，その背後に形成される後流域も大きくなっている．一方，R2年7月洪水時は，巨岩2mを乗り越える，または回り込む流れが卓越することで，

図-11 サイトⅠにおける R2 年 7 月洪水時に巨石に作用した流体力ベクトル

巨岩前面でも高流速域が形成されている．また巨岩背後の後流域も小さくなっている．このことが，図-3で示した巨岩前面の河床の粗粒化，巨岩背後に貯まっていた砂の流出につながったものと考えられる．このように，本解析法では巨岩・巨石周辺の3次元流れの特徴を表現可能である．
(5) 巨石に作用した流体力の考察
図-11は，R2年洪水時におけるサイトⅠでの移動した巨石，移動しなかった巨石に作用した流体力ベクトルを示す．黒矢印で全流体力，赤，青，紫色の矢印
で静水圧，非静水圧，底面せん断力成分による流体力ベクトルを示し，コンターは底面の非静水圧成分の水頭換算値を示す．流体力は式(9)に基づき，抗力，揚力を含む形で算出した．移動した巨石，移動しなかった巨石ともに，巨石の前後では非静水圧の増減が顕著となっており，巨石に作用した全流体力は非静水圧成分が大きい．また各巨石に作用したせん断力は，どの巨石も極めて小さい．このことは，巨石の移動を底面せん断力で評価することには無理があり，Q3D-FEBS法のように三次元流れを解析し，流体力を評価する必要があることを示している．静水圧成分による力が負の向きとなっている巨石は，下流側にある巨石によって圧力が高まっている為と考えられる．
本章での知見をより一般化するため，次章では巨石の移動を説明する無次元パラメータについて考察する．

*等高線は0.3m毎の地盤高を示すより得られた流速場に基づき，洪水時の巨石に作用した主流方向と横断方向流速を合成した水深平均流速を用い計算した運動量と，式(9)に基づいて流体力を算出し，巨石の移動解析の可能性について考察する．
図-12 はサイトⅠ，Ⅱにおいて R1 年 7 月洪水，R2 年 7月洪水で移動した巨石，移動しなかった巨石について巨石前面に作用する流れの運動量と水中重量の比と巨石上の水深に対する巨石の大きさの比(h/d)の関係を示している．図-13 はサイトⅠ，Ⅱにおいて R1 年 7 月洪水，R2年 7 月洪水で移動した巨石，移動しなかった巨石に対して式（9）を用いて流体力を求め，巨石に作用した流体力と水中重量の比と h/d の関係を示している．尚，図-13 は現地観測②，③で巨石の長径・中径・短径が得られている巨石のみプロットしている．図-12，図-13 より，洪水によって移動した巨石は h/d が 4.0 以上，運動量と水中重量の比が 1.0 以上，無次元流体力は 0.1 以上となっている．これらの条件を超えると 1m 程度の大きさの巨石が移動する可能性があることを示しているが，データは大きくばらついている．本判定法では，実際の巨石の置かれている状況を正しく表現した巨石の移動解析にはなっていないために，巨石に作用した流体力に対する抵抗力について議論出来ていない．今後は，調査法の改善，観測データの充実と共に，巨石と他の石礫との接触力を評価可能な個別要素法とQ3D-FEBS法をカップリングして検討し，巨石の移動メカニズムや移動判定法を明らかにすることが必要である．

4. 巨石の移動解析に関する考察

5. 結論と今後の課題

前章で示したように，移動した巨石の多くは洪水流の主流部に位置していた．このことから，Q3D-FEBS 法にI_635

本研究では滝山川温井ダム上流部の山地河川において，3.0

R1年7月洪水で移動しなかった巨石
R1年7月洪水で移動した巨石
R2年7月洪水で移動しなかった巨石
R2年7月洪水で移動した巨石

2.5
2.0

1.5
1.00.5

運動量/水中重量

運動量/水中重量

3.02.5

R1年7月洪水で移動しなかった巨石

2.0

R2年7月洪水で移動しなかった巨石

1.5

R2年7月洪水で移動した巨石

1.0
0.5
0.0

0.0
1.5

2.5

3.5

4.5

5.5

相対水深

6.5

7.5

1.5

8.5

2.5

3.5

4.5

5.5

6.5

7.5

8.5

相対水深(b) サイトⅡ(a) サイトⅠ
図-12 R1 年 7 月洪水，R2 年 7 月洪水で移動した巨石と移動しなかった巨石の相対水深，運動量/水中重量の関係図
0.40.3

R1年7月洪水で移動しなかった巨石

0.2

R1年7月洪水で移動した巨石

流体力/水中重量流体力/水中重量0.4

R2年7月洪水で移動しなかった巨石
R2年7月洪水で移動した巨石

0.1
0.0
1.5

2.5

3.5

4.5

5.5

6.5

7.50.2

R1年7月洪水で移動しなかった巨石
R2年7月洪水で移動しなかった巨石

0.1

R2年7月洪水で移動した巨石

0.3

0.0

1.5

8.5

2.5

3.5

4.5

5.5

6.5

7.58.5相対水深

相対水深(b) サイトⅡ(a) サイトⅠ図-13 R1 年 7 月洪水，R2 年 7 月洪水で移動した巨石と移動しなかった巨石の相対水深，流体力/水中重量の関係図

洪水時における大きさ 1～1.4m 程度の巨石の移動状況を調べ，その挙動を分析した． Q3D-FEBS で求めた水理データを用いて，洪水で移動した巨石，移動しなかった巨2)

石の相対水深と巨石に作用した運動量，流体力と水中重量の比の関係を整理した．その結果，滝山川のサイトⅠ，Ⅱでは，相対水深や運動量，流体力と水中重量の比がある

3)

一定以上となると，1m 程度の巨石が移動する可能性を示唆したが，今なおデータはばらついており，精度向上が必要であることが明らかとなった．本判定法における4)

今後の課題は，移動巨石の観測データと巨石に作用した流体力の精度向上と共に，巨石の流体力に対する抵抗力の評価が重要である．このため，Q3D-FEBS 法と個別要5)pool river: San Clemente Reroute and Dam Removal Project,
Carmel River, California, USA. Earth Surface Processes andLandforms, 2020.
Zhang, C.D. and Wang, Z.L.: A physically-based model ofindividual step-pool stability in a mountain streams, 13thInternational Symposium on River Sedimentation, 2016.
Recking, A., Leduc, P., Liébault, F. and Church, M.: A field
investigation of the influence of sediment supply on steppool morphology and stability, Geomorphorogy, Vol.139140, pp.53-66, 2012.
竹村吉晴，福岡捷二：波状跳水・完全跳水及びその減勢区間における境界面（水面・底面）上の流れの方程式を用いた非静水圧準三次元解析（Q3D-FEBS），土木学会論文集
B1(水工学)，Vol.75，No.1，pp.61-80，2019.
竹村吉晴，児子真也，大野純暉，福岡捷二：巨岩・巨石が素法を用いた巨石の移動判定の評価法を検討し，山地河点在する山地河川に対する平面二次元解析法の課題と新川における河床変動解析法の構築を目指す．

しい解析法の提案，河川技術論文集，第25巻，pp.267-272，2019．

参考文献1)

Smith, D. P., Kortman, S. R., Caudillo, A. M., Kwan-Davis, R.
L., Wandke, J. J., Klein, J. W. and Gennaro, M.C.: Controls onlarge boulder mobility in an ‘auto-naturalized’ constructed step-(Received June 30, 2021)(Accepted September 3,2021)

CONSIDERATION OF MOVEMENT OF BOULDERS USING QUASI-THREEDIMENSIONAL ANALYSIS BASED ON FLOOD WATER SURFACE PLOFILES AND
DETAILED RIVERBED OBSERVATION DATA
Jyunki OHNO, Atsushi YAMASHITA, Yoshiharu TAKEMURA and Shoji FUKUOKA
Mountain rivers are composed of a wide range of particle sizes. In particular, the movement of boulders
with a size of about 1.0m has an effect on flow resistance and sediment transport. In this study, we surveyed
the existence and loss of boulders and gravels, and investigated the judgement method of boulder movement
due to the flood flow in the Takiyama River. Using quasi-three-dimensional flood flow analysis by Q3DFEBS based on the observed water surface profiles and detailed topographic survey data, we attempted toevaluate the movement of boulders by flood flows. The future issues on this matter are discussed.

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