河川技術論文集,第21巻,2015年6月

論文

黒部川の既設縦工群を活かした低水路交互砂州河道の是正に関する研究
IMPROVEMENT OF MAIN CHANNEL WITH ALTERNATE BARS
WHICH MAKE THE BEST OF LONGITUDINAL DIKES EXISTING FORBANK PROTECTIONS IN THE KUROBE RIVER

加藤翔吾1・石川伸2・後藤岳久3・福岡捷二4
Shogo KATO, Shin ISHIKAWA, Takahisa GOTOH and Shoji FUKUOKA
1学生会員 中央大学大学院 理工学研究科 都市環境学専攻 博士課程前期課程（〒112-8551 東京都文京区春日1-13-27）
2国土交通省北海道開発局札幌開発建設部 事業調整官（〒060-0002 北海道札幌市中央区北2条西19丁目），
前国土交通省北陸地方整備局黒部河川事務所 事務所長（〒938-0042 富山県黒部市天神新173）
3正会員 博士（工学） 中央大学研究開発機構 助教（〒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 教授（〒112-8551 東京都文京区春日1-13-27）

The Kurobe river forms alternate bars at downstream of the Aimoto weir. In this section, longitudinal
dikes have been installed for bank protections of the flood channel. In 1995, a large flood occurred.
Meandering pattern and flow attacking points of the main channel have been changed since 1995’s flood.
Therefore, most of the longitudinal dikes have become not to work against bank erosions by flood flows.
In this study, we considered that improvement of channels at downstream of the Aimoto weir wasaccomplished by recovering natural pattern of alternate bars. And, we carried out flood flow and river bed
variation analysis in gravel-bed rivers in order to investigate the stability of the predetermined channels.
As a result, it was confirmed that a proposed river improvement channel was useful and the existing
longitudinal dikes were able to work against flood flows.
Key Words : Kurobe river, alternate bars, meandering pattern, Natural sandbar with boulders,longitudinal dikes

１．序論
黒部川は，愛本地点（13.4km）を扇頂部として富山湾へ流入する日本屈指の急流扇状地河川である．愛本堰堤
地点は，図-1に示すような急縮部にあり，その下流に愛本床止めが設置されている．愛本床止めでは，洪水流から左岸堤防を護るために河道中心よりもやや右岸側へ向けて階段状の帯工で導流されている．河道への主流の流入方向は，安定な交互砂州を形成する上で，支配的な役割を果たすことを木下1)は見出している．このことは，愛本床止めの右岸側へ向かう流れが，愛本床止め下流に形成される交互砂州の蛇行振幅・蛇行パターンに重要な意味を持つことになる．黒部川では，低水路河岸の水衝部対策として平成3年から縦工群が設置されてきた．平
成7,8年と連続して起こった洪水では，既設縦工群が機能し，水衝部の河岸浸食を軽減した2)．しかし，愛本床止め直下流の低水路右岸が著しく河岸浸食され，また河床低下が生じた．そのため，被災した右岸に護岸を延伸した．その結果，その後の洪水では，この護岸に沿って主流が走るようになり，直線的で深い澪筋が形成され，下流の水衝部位置が移動した（図-2）．平成17年洪水では，縦工と縦工の間が浸食被災を受けた3)（図-6）．さらに，愛本床止め直下流での著しい河床低下のため，平成23年洪水で愛本床止め工が被災した3)．
これまで，黒部川の河道変化については，坂本ら4)は
愛本地点上流の出し平ダム・宇奈月ダムの連携排砂5)が砂州の樹林化に及ぼす影響について研究している．また，
原田・福岡ら6)は，ダムの排砂・砂利採取・河床高・出水等の経年データを用い，洪水流・河道改修・植生繁茂・排砂の相互の関係が河道変化・植生変化に及ばす影響を検討している．しかし，交互砂州河道区間に建設されてきた縦工群が適切に機能しなくなり，河道維持が困水で，設置された右岸護岸に沿って12.2km付近まで直線難になってきたことを踏まえ，既設縦工群を活かした望的な澪筋が発生し，下流の蛇行パターンが徐々に変化しましい河道の回復が喫緊の課題となっている．てきた（図-2,平成12年河道）．その結果，平成17年洪7)
長田・福岡 は，石礫の離脱・流下・堆積の過程を組水で水衝部位置の変化が顕著になり，図-6に示すようにみ込んだ石礫河川の二次元洪水流・河床変動解析法を構縦工の間が洗掘を受けた．図-7は，水面幅の縦断分布の築し，常願寺川8)や安倍川9)等石礫河川の洪水中の河床変
経年変化を示す．平成7年以降10.0km～12.0km区間の低動を説明してきた．この解析法は，常願寺川の低水路河水路幅が縮小し（図-7），植生範囲が拡大している（図道の設計8)や札内川の縦・横断面形状の検討10)に用いら-2）．このように，低水路の蛇行形態の変化によって，れており，黒部川の検討にも同様に用いることができる． 既設の縦工群が機能しなくなった．平成23年洪水では，本研究では，既設縦工群を活かした安定な低水路交互
愛本床止め下流での著しい河床低下により，再び愛本床砂州河道を再構築するために，まず黒部川河道の経年変止め工が被災した 3) ．また，護岸沿いの河床低下は化から交互砂州区間の問題点を抽出する．そして，長12.0km付近まで澪筋の直線化をもたらしている（図-2,田・福岡7)の石礫河川の2次元洪水流・河床変動解析法を平成25年河道）．このように護岸沿いの流れの発生によ用い，安定な交互砂州河道に回復するために低水路河道
り澪筋の直線化，河床低下が著しくなったため，下流河形状をどのように是正すべきかについて検討する．
道の交互砂州の振幅，蛇行パターンが大きく変化し，堤防被災の懸念が生じるようになった．これは常願寺川におけるコンクリート護岸前面の洗掘による危険な流れの２．黒部川の課題と低水路河道是正の考え方発生と同様の現象であり，常願寺川では対策がとられて(1)黒部川の河道変化とその課題
きた11)．
3
黒部川は，昭和44年の既往最大洪水（約5700m /s）によって破堤し，愛本堰堤は激しい被災を受けた．その後， (2)低水路河道是正の考え方
図-2が示すように平成元年河道は，河幅全体を使った
愛本堰堤は図-1に示す現在の位置へ移設され，跡地に愛本床止めが設置された．愛本床止め階段状の帯工は，河緩やかな蛇行形状を有していた．縦工群は，昭和60年河道の中心線よりもやや右岸側に向けて導流するように設道を対象に，土木研究所で行われた大型水理模型実験12)によって位置，構造等が決められ，平成3年から縦工群置されている．
図-2は，交互砂州区間（7.0km～13.4km）の河道状況， の設置が始まった．平成7年洪水では，既設縦工群が河縦工群・護岸の設置状況を経年的に示した航空写真であ平成 15 年
る．平成元年河道では，交互砂州は河幅全体に及び，流れは緩やかな蛇行を形成している．図-3は愛本地点の年最大流量を示し，図-4は平成7年7月洪水の流量ハイドログラフを示す．平成7年7月洪水は，ピーク流量（約2400m3/s）観測後も年平均最大流量（約970m3/s）を上回る流量が，数日に亘り続いた洪水であった．図-5は，愛愛本床止め
本床止め直下流12.6km地点の平成2年～平成24年の経年
流下方向
愛本堰堤
的な横断測量データを示す．平成7年洪水では，12.6km
低水路右岸で約40mの河岸浸食と大きな河床低下が生じた．このため，平成7年洪水後に12.4km～12.8kmの右岸に護岸が設置された（図-2）．その後，平成8～10年洪
図-1 愛本地点と下流河道
平成元年

9.0k
12.0k 護岸延伸
(H7)

平成 12 年
10.0k
愛本床止め
8.0k
平成 25 年 7.0k

縦工11.0k

図-2 河道の経年変化を示す航空写真

護岸13.0k年最大流量の推移（愛本地点）

流量(m3/s)
2500
2500
2000
2000

流量(m3/s)
2500
2500

流量（㎥/ S ）

年平均最大流量：約 970 ㎥/s(S38～H24)

1500
1500

1500
1500

1000
1000

1000
1000

500500H
23H24H23H
21H22H21H
19H20H19H
17H18H17H
15H16H15H
13H14H13H
11H12H9H
9H11H
7H10H8H7H
5H6H
3H5H4H3H
1H2500
500
H100

00128
128

標高（T.P.m）

124

河岸浸食
40m

H17H2412.6km 地点

H7 痕跡水位

120
120
116

300

400

112
11200

根継護岸設置
河床低下
（H7）
300
100
400
200
100
200
300
400
横断距離（m）

図-6 平成 17 年洪水による縦工間の洗掘状況 3)

図-5 愛本床止め直下流の横断測量データ
H1年
水面幅（m）

H1年
H1年
H7450

H7
H7年
河道改修
H1年

400

河道改修
H25年
H7H25年

H25年
設定河道河道改修

350

H25年

300

11111112250
12200
12150

13131377/1124 7/1248 7/1372 7/1496 7/151207/161447/171687/181927/192167/20240

H2H72000

図-4 平成 7 年洪水の流量ハイドログラフ(月/日)

図-3 年最大流量の時系列データ

100

年平均最大流量：約 970 ㎥/s(S38～H24)

2000
2000

8910

縦断距離（km）

111213ように設定する．巨石付き盛土砂州は，平成7年規模の洪水（約2400m3/s）までは河道中央に洪水流を導き，昭和44年規模の大洪水（約5700m3/s）では堤防が十分機能し，巨石付き盛土砂州は洪水で損傷しても良い構造とする．図-10は巨石付き盛土砂州を設置した12.6km地点の横断面形状を示す．巨石付き盛土砂州の高さは周囲の砂州と同じ高さとし，2基目の巨石付き盛土砂州も同様の構造とした．10.0km～12.0km区間の低水路幅は，平成7年以前の低水路幅を参考に砂州を掘削し，拡幅する．深
掘れの埋戻し材料は，掘削した土砂を用いる．

図-7 水面幅の縦断分布の変化
岸浸食を抑制する効果を発揮したが2)，愛本床止め下流の流れと河床の変化が主たる原因となって，今日の黒部川の河道管理上の問題を引き起こした．したがって，現
３．既設縦工群を活かした安定な交互砂州河道の況河道を平成元年頃の低水路河道に是正することによっ
回復て既設縦工群を活用し，安定な交互砂州河道の再形成を(1)解析方法と解析条件図る．
本章では，２(2)で設定した河道の安定性や巨石付き
図-8の航空写真は，平成元年と現況の河道状況を示す．
盛土砂州の効果について，長田・福岡7)の石礫河川の二
現況河道の低水路河道線形を平成元年のように回復させ次元洪水流・河床変動解析を用いて検討する．非定常二る上で重要なことは，愛本床止め下流の低水路右岸護岸
次元洪水流解析には一般座標系の連続式と運動方程式をに沿う流れを護岸から離すことである．そのために，巨用いている．石礫河川の河床変動解析では，大きな石の石付き盛土砂州13)を図-8に示す2箇所に設置し，蛇行パ遮蔽効果を考慮して離脱量を算定し，凹凸のある河床にターンを改善し，既設縦工群を水衝部とするように低水おける粒子の停止割合から堆積量を算定する．河床変動
路線形を是正する．
解析は離脱量，堆積量，流砂の収支から算定している．
２(1)で示したように平成23年洪水では，愛本床止め
3)
縦工群の縦断長は50mであり2)，縦工形状をメッシュに直下流の河床低下のため愛本床止め工が被災した ．そ取り入れ，洪水流解析には，愛本床止めの護床工・帯工，こで愛本床止め下流の河道の是正にあたっては，低水路水制の形状抵抗を考慮した14),15)．
幅を広げ，埋戻しにより河床高を回復し，巨石付き盛土解析対象区間は6.0km～14.0kmとした．上流端の境界砂州によって下流への洪水流を適切に誘導する．図-9は
条件は，黒部川河道の変化を引き起こした平成7年7月洪愛本床止め下流の最深河床高の経年的な縦断形変化を示
水における愛本地点観測流量を与えた（図-11）．平成7
す．平成24年の最深河床高は，愛本床止め下流の12.4km
年当時は，愛本地点より下流での水位・流量観測が行わ～13.2kmで，大きく低下している．そこで，新しい河道れていないため，下流端の境界条件は流速勾配と水深勾計画では，図-9に示すように13.2km地点の愛本床止めの配0を与え，流砂の境界条件は上流端での土砂移動が平敷高と，最深河床高が経年的に変化していない12.4km地衡状態にあるとした．また河床材料が愛本堰堤を境に異点の間を平成7年の最深河床高に近い形で緩やかに繋ぐ

平成元年

愛本床止め
１基目巨石付き
盛土砂州
50m
400m

平成 25 年（昭和 58 年，平成元年河道を参考にして作成した低水路河道形状）
低水路河道形状

122
120
124

２基目巨石付き
盛土砂州
90
1 m
設定した低水路河道形状
400m

1.2

縦工

図-80.8

124.0

H7120
120.0

H14118.0

116

H24116116.0

埋戻し後の新河道

114.0

100

114

80

112
112.0

112

110.0

標高（T.P.m）
愛本床止め

巨石付き
60 100盛土砂州 012.0 12.2 12.4 12.6 12.8 13.0
40 13.2 13.4
縦断距離(km)

108

200

108.0

1200.61180.4

116

0.2

114

0

112

0

106.0

1213.4

12.4

12.6

12.8

1313.2

13.414.0km 地点

2000

0.01

掘削

6.0km

50

100

6.8km

巨石付き8km埋戻し

盛土砂州

9km

150

200

10.6km

250

300

11km
図-10 巨石付き盛土砂州と横断形状
12km

10001500

痕跡水位(H7)

横断距離（m）

図-9 愛本床止め下流の最深河床高の縦断図
202500
流量（m3/s）

13.2

12.2

12.6km 地点

現況
解析前
設定河道

300

11000
500

100

通過百分率（％）

標高（T.P.m）

122

118

S60

122.0

13km
実測値

80

解析

60

10000
40
20
0002

4

6時間(h)

80.01

100.1

1

10

粒径(mm)

100

1000

図-11 上流端流量ハイドログラフ

図-12 解析で用いた粒度分布

なるが，十分な情報がないため交互砂州区間（7.0km～13.4km）の澪筋の表層の粒度分布を用いた（図-12）．
マニングの粗度係数は，石礫河川である常願寺川の実験の再現計算7)で用いられた0.03[m-1/3s]とし，河道内の樹木群による抵抗は，福岡ら16)が用いている樹木群透過係数の平均的な値である40[m/s]で評価した．尚，本検討では，黒部川の実績洪水を対象とした解析パラメーターの検証を行っていないため，上記の数値を用いている．今後水位等の詳細な観測を実施して検証を行う必要がある．

沖積地河川の安定な河道断面形の無次元流量と無次元河幅・水深関係は，式(1),(2)の福岡の式17)で概ね表現される．

(2)設定した河道の検証
図-13は現況河道と設定河道の流量ピーク時（約2400m3/s）の単位幅流量を示し，図-14は洪水後の河床変動のコンター図を示す．現況河道では主流が愛本床止めから12km地点付近まで低水路右岸に沿って流下し，10km付近では河道中央部を流下しており，縦工群が適切に機能していないことが分かる．一方，設定河道においては，2基の巨石付き盛土砂州によって洪水流が適切に跳ねられ，その結果，河幅全体を使った緩やかな洪水流となり，10km,11km付近の既設の縦工群は水衝部対策工として機能していることが分かる．

 Q 

2.80
 gId 5 r 
0.40

 Q B
 6.33
 gId 5 drr 

0.40(1)

 Q h 0.14
 gId 5 drr 

0.38(2)

ここに，Q：河道形成流量，B：水面幅，h：断面平均水深，I：エネルギー勾配，dr：代表粒径(=d60)，g：重力加速度である．図-15は，平成7年洪水に対する愛本床止め
下流の12.8km地点における現況河道と設定河道の無次元流量と無次元河幅・水深関係の時間変化を示す．現況河道では，無次元水面幅が無次元流量の増大と共に大きく変化しており，これは洪水中に著しい水理量の変化が起こっていることを示している．一方，設定河道ではこの傾向が改善され，無次元河幅の福岡の式の範囲内に収まり，流量の増加に伴い福岡の式の傾きに沿って上昇しており，水理量の急激な変化のない好ましい流れの条件17)を満たしていることが確認できる．
次に，愛本床止め直下流の流況について示す．図-16は愛本床止め直下流における右岸沿いの澪筋の水面形と平均河床高・最深河床高の縦断図を示す．年平均最大流カラーページ希望
現況河道（平成 24 年）
8.0k

縦工

12.0k
11.0k
9.0k

13.0k

10.0k

愛本床止め

設定河道

巨石付き
盛土砂州
単位幅流量(m2/s)

図-13 ピーク時の単位幅流量コンター
設定河道
7.0k

11.0k

8.0k

9.0k

12.0k
13.0k

10.0k
巨石付き
盛土砂州

等高線：2.5m

縦工

現況河道（平成 24 年）拡大図
12.0k

設定河道拡大図

12.0k
13.0k

13.0k

等高線：2.0m

洗掘

10000

1000

上限曲線式

1000

全体平均曲線式

100

100

10

上限曲線式

下限曲線式

全体平均曲線式

上限曲線式

下限曲線式

全体平均曲線式

上限曲線式

h 12.8km_現況

全体平均曲線式

B 12.8km_現況

h 12.8km_現況

h 12.8km_設定２

B 12.8km_現況

B 12.8km_設定２

h 12.8km_設定２

B 12.8km_設定２

101100000
1100000

河床変動量(m)堆積

等高線：2.0m

図-14 洪水後の河床変動コンターしたため，現況河道と比べて流れの集中が緩和されている．
上限曲線式
1.E+03平均曲線式
B
このように愛本床止めから巨石付き盛土砂州設置区間
下限曲線式
drの河幅を拡げ，護岸沿いの深掘れを埋める巨石付き盛土
1.E+02砂州を設置することで，既設の縦工群を活用した緩やか上限曲線式
な振幅，波長の交互砂州河道形状を再現できることを示
平均曲線式
h 1.E+01
した．今後，愛本堰堤上流の河床材料の粒度分布を考慮
dr
現況河道
設定河道
した土砂の移動，巨石付き盛土砂州下流の交互砂州河道(12.8km)(12.8km)
1.E+00の関係が長期に亘って縦工群と河道状態が安定的に維持Q
1.E+05
1.E+06
5できるかについて検討する．また，ここで議論した河道
gId r
計画に基づいて，現地で段階的に施工していくことにな
図-15 無次元流量と無次元河幅・水深の関係(12.8km)
るが，施工に合わせて調査解析を行い，治水上，環境上量時（約970m3/s）には，設定河道は巨石付き盛土砂州望ましい黒部川を実現していく．と低水路幅を広げたことによって，巨石付き盛土砂州前面から13.0kmまで，現況河道に比べて右岸水面形が緩や４．結論かになっていることが分かる．ピーク流量時（約2400m3/s）は年平均最大流量時（約970m3/s）よりも堰上本研究で得られた主な結論を以下に示す．
げ効果が小さいものの，巨石付き盛土砂州の設置と低水
1) 黒部川の交互砂州区間は，平成 7 年の洪水によっ路幅を広げたことにより，右岸水面形が緩やかになってて，愛本床止め直下流で河岸浸食，澪筋の河床低いる．図-17はピーク時（約2400m3/s）の愛本床止め下下が発生した．その後，続いて発生した洪水に流の改修前後の横断図を示す．設定河道では河幅を拡幅
1.E+04

10000

愛本床止め

1000000

1000000標高（T.P.m）

標高（T.P.m）

年平均最大流量時：約 970 ㎥/s

122118114

愛本床止め

11010612.2k

ピーク流量時：約 2400 ㎥/s

118114

愛本床止め

zs_28h_g
現況河道：水位zb_28h_g平均現況河道：平均河床高zb_28h_g
最深現況河道：最深河床高

巨石付き
盛土砂州
12.4k
12.6k
12.8k 13.0k
縦断距離（km）

122

zs_28h_s2
設定河道：水位110

zb_28h_s2
平均設定河道：平均河床高zb_28h_s2
最深設定河道：最深河床高

13.2k

106
12.2k

巨石付き
盛土砂州
12.4k
12.6k
12.8k 13.0k
縦断距離（km）

13.2k

図-16 愛本床止め直下流の右岸水面形と河床高の縦断図
766
775
664
553
4
100
150
200
250
423
横断距離（m）
312
設定河道
20
1200
300 10200
300 0200
300

5118116114
050124122

100120118

100100116

43

解析前

2水位(2380)

0ピーク時水位解析前
解析後水位(2380)
300 ピーク時
水位(2380)
流速分布(2380)
痕跡水位(H7)
流速分布
痕跡水位(H7)
痕跡水位(H7)
解析後543201502002507)6
流速分布(2380)

11006)

7
洪水後河床高解析後流速分布(2380)

112505)1
洪水前河床高痕跡水位(H7)
解析前

114

0

流速（m/s）

120

112

標高（T.P.m）

122
124
124
120122122118
120
120116118
118
114116116
112
114
114 0112
112 007現況河道122

流速（m/s）

124

標高（T.P.m）

1248)

9)

300

横断距離（m）

図-17 ピーク時の 12.8km 地点の水理量の横断図の比較
よって，延伸された右岸護岸に沿って流れの直進化が進行し，下流の交互砂州の蛇行振幅・蛇行線形が変化し，既設縦工群が有効に機能しなくなった．
2) 愛本床止め直下流では，巨石付き盛土砂州の設置と低水路幅の拡幅により，断面形状は，福岡の式の無次元流量と無次元河幅・水深の関係の望ましい範囲内に収まることを示した．
3) 澪筋の直進化が進行し，狭く深くなっている愛本
床止め下流の低水路を広げ，直進化した澪筋を埋め，巨石付き盛土砂州を 2 基設置することによって，平成元年頃の緩やかで広い水面幅を有し，既設縦工群が有効に機能し得る低水路蛇行形状となることを洪水流と土砂移動解析によって示した．

10)

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16)

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（2015.4.3受付）