リバーフロント研究所報告第18号

2007 年 9 月

真駒内川における礫河床の復元に関する実験的研究について（中間報告）
Experimental research on restoration of the gravel bed of the Makomanai River,Sapporo Hokkaido (interim report)

研究第四部

主任研究員

高橋浩揮

企

画部部長

丸岡昇

企

画部

参事

竹内亀代司

㈱北海道技術コンサルタント 渡辺恵三

真駒内川は、河床低下により岩盤が露出した河床（岩盤河床）が広域にみられる。これは、流域幅の狭い谷底地形、軟岩の地質に加え、昭和 50 年代に建設された砂防ダムによる土砂供給の減少、昭和 30 年代の河川改修によるみお筋の固定などの複合的な作用によるものと考えられる。河床低下による岩盤河床の河道には、礫（土砂）の運搬、洗掘－堆積によって形成される河川構造はなく、底生動物や魚類の生息環境に適した瀬や淵が形成されない。また、護岸基礎周辺の洗掘など治水上の問題も懸念される。
このため、真駒内川において岩盤河床の礫河床への復元に向けて、順応的管理（Adaptive Management）の考え方に基づき技術的な方策について検討しているところである。
本研究では、礫の堆積を促す施設の構造と配置に関する模型実験をおこない、その結果から実験施設の構造と配置を絞り込み、現地実験を実施した。そして、モニタリングをおこない検証し、岩盤河床の礫河床への復元に向けた方策を検討した。
キーワード：岩盤河床、礫河床、自然再生、実験的管理、モニタリング
The Makomanai River has many rock-bedded sections where the bedrock has been exposed as a result ofriverbed degradation. This is thought to have been caused by a combined effect of the narrow valley flat, softrock, decreases in sediment supply due to the check dams constructed in the 1980s, and the fixed water route of
the river due to the river improvement carried out in the 1960s. The rock-bedded river channel, lacks river
structures created by gravel (sediment) transport and scour–deposition processes and does not have shallows orpools suitable as habitat for benthos and fishes. Flood control problems caused by the scouring of revetment
foundations are another matter of concern.
This study is underway, therefore, on technical measures to restore the gravel bed of the Makomanai River
based on adaptive management approach.
In this study, a series of model experiments was conducted on various structures and configurations offacilities for accelerating gravel deposition, and, according to the experiment results, possible structures andconfigurations of experimental facilities were narrowed down and on-site experiments were conducted. Then,after monitoring-based verification, measures to be taken to restore the gravel bed of the Makomanai River wereidentified.
Key words : rock bed, gravel bed, nature restoration, experimental management, monitoring－1－

「自然をいかした川づくり」に関する研究報告

１．はじめに豊平川流入地点付近は扇状地を形成する沖積層であ

真駒内川は、昭和37年から河川改修工事が開始され、 るが、下流域の約 8km区間は、標高 150 ～ 250mの丘
その後、昭和 56 年の大水害を契機に計画流量の見直陵地に挟まれた谷底平野であり、流域幅が 1km程度しや自然環境に配慮した計画の策定を行い、3.6km区と狭く流入する支川はない。この谷底平野は更新世の間の整備が完了している。また、「魚がのぼりやすい支笏火山堆積物（溶結凝灰岩）により形成され、その川づくり推進モデル事業」により、落差工に魚道が設上部を河川堆積物（玉石混じり砂礫）が覆っている。

置された。これらの河川整備によって、サクラマスな中流から上流にかけての山地は「木の葉」状で山腹でど魚類の遡上などの効果を確認している。しかし、近は非常に急峻となる。

年、河床低下により岩盤が露出した河床（以下岩盤河床）が広域にみられるようになった。岩盤河床は、礫２－２

河川整備の変遷の間隙に生息する底生動物やハナカジカなどの魚類の下流域は、昭和 37 年から災害関連による河川改修

生息環境に適した礫で構成された瀬、サクラマスの産が開始された。その後、昭和 56 年の大水害を契機に卵環境に適した河床材料の瀬と淵の移行帯や幼魚の越計画流量が見直され、また、自然環境に配慮した河川冬に適した河岸地形が形成されないなどの環境上の問整備により平成 3 年から平成 11 年までに 3.6km区間の題が懸念される。また、護岸基礎周辺の洗掘など治水整備が完了している。さらに平成 12 年度から計画区上の問題も懸念される。

間が 2.7km延伸され、引き続き整備がおこなわれていこのため、平成 17 年度より岩盤河床における礫河る。上流域では、昭和 53 年から砂防事業が実施され、床の復元に向けた検討をおこなっている。ここでは、 8 基の砂防ダムと約 2.0kmの流路工が完成している。
岩盤河床において礫の捕捉・堆積を促がす実験的な取り組みについて報告する。

２－３

２．河川の概要と岩盤河床の形成要因の想定

扇状地河川（とくに扇頂部）で顕著にみられる。
これは、

２－１

地形・地質

岩盤河床の形成要因の検討

一般に、河床低下によって岩盤が露出した河床は、砂利採取による影響、貯水ダム、治山ダム及び砂防ダ

一 級 河 川 石 狩 川 水 系 真 駒 内 川 は、 空 沼 岳（ 標 高ムによる土砂の捕捉によるもの、並びに、みお筋固定1251m）に源を発し、札幌市郊外の住宅地を流れ豊平によるものと考えられる。改修によりみお筋を固定し、川に流入する流域面積 37.1km 、流路延長 20.8km、平さらに上流からの土砂供給が減って河床が低下しはじ

均河床勾配 1/60 の急流な河川である。

めれば、露岩する可能性は高い（中村 2006）。

2

図－ 1

真駒内川の地形地質－2－

リバーフロント研究所報告

真駒内川は、流域幅の狭い谷底地形、軟岩（溶結凝灰岩）の地質に加え、昭和 50 年代に建設された砂防ダ第18号

2007 年 9 月

４．目標設定４－１

長期目標

ムによる上流からの土砂供給の減少、昭和 30 年代の真駒内川における岩盤河床の礫河床への復元に関す河川改修による河岸からの土砂供給の減少とみお筋のる長期目標は、「礫河床の復元による河川構造の形成固定による複合的な作用よって岩盤河床がみられるよと維持にともなうサクラマスの生息環境の創出」としうになったと考えられる。なお、真駒内川周辺においた。つまり、岩盤河床に礫が堆積し、瀬－淵構造をもてこの溶結凝灰岩は石材（札幌軟石）として切り出さ

つ河川の階層構造が形成され、サクラマスの河川生活れていた時期があるが、河床の砂利採取の記録はない。 期（産卵、稚魚・幼魚および越冬）の生息環境を創出することを目標としている。

４－２

当面の目標

いったん岩盤が露出してしまうといくら上流から土砂が供給されても、礫河床に戻ることは困難である（中村 2006）。これは、低下したみお筋の水深の増加に伴う掃流力の増大と露岩した河床と掃流砂との間の摩擦力の低下によるものと考えられる。このため、岩盤河床の礫河床への復元に向けた第一段階として、「現況の岩盤河床における礫の捕捉」を当面の目標とした。

写真－ 1

長期目標

岩盤河床の現況

・礫河床の復元による河川構造の形成と維持→サクラマスの河川生活期における生息環境の創出

３．現状の把握岩盤河床が河川環境に与えている影響を把握するため、岩盤河床と礫河床において、魚類と底生動物の生当面の目標

息状況および河岸の植生の調査をおこなった。

・現況の岩盤河床における礫の捕捉

岩盤河床は礫河床と比較して、ハナカジカの生息数、底生動物の種組成、現存量ともに著しく少なかった。

図－ 2

また、岩盤の河岸と礫が堆積する河岸（礫河原）にお目標の設定

ける植物相の出現種をみると岩盤の河岸では岩盤の亀裂にわずかに生育しているのに対して、河原では多くの種を確認した。
表－ 1

５．実験的な取り組み
５－１

本研究では、順応的管理（Adaptive Management）

岩盤河床と礫河床の動植物の違い

礫河床

岩盤河床実験計画の考え方（例えば、中村 2001）により、技術的な方策の検討を行っている。

魚 類 〔個体数／（10m×5m）〕
ハナカジカ
443

底生動物 〔個体数／（25cm×25cm）〕
カワゲラ目
280い。このため、当面の目標に対して、礫の堆積を促す

岩盤河川に関する知見（例えば、池田 1998）や礫河原の復元の事例（例えば、藤本ら 2006）はあるものの、岩盤河床を礫河床へ復元する技術的な検討事例はな

カゲロウ目

1240

施設の構造と配置に関する模型実験をおこない、そのトビケラ目

904

結果から施設の構造と配置を絞り込み、現地実験を実

ユスリカ目

164141

河岸の植物相出現種数

307

植被率（%)

10%1%未満施した。そして、モニタリングをおこない検証し、岩盤河床の礫河床への復元に向けた方策を検討した。

－3－

「自然をいかした川づくり」に関する研究報告

５－２

屋外模型実験

工下流に生じる剥離流を考慮して施設の高さに対して現地実験に先立ち礫の堆積を促す施設の構造と配置10 倍とした。

を検討するため屋外模型実験をおこなった。ここで、 （２）ステップ礫段
水制や帯工、また、渓流にみられる河床地形を形成す礫段（ステップ・プール）構造を基本に、河岸を底る礫の構成（「ステップ・プール（礫段）」と「リブ（礫辺とする三角形のなかに矩形の格子をもつ構造によ列）」）の構造（長谷川・上林 1998）を基本とした不透り、ステップ礫列の内部および上流に礫を捕捉するこ

過性と透過性のいくつかのケースについて土砂の捕捉とを意図している。

状況を観察した。

（３）中島―礫列水制
現地の礫をネットで包んだ中島により河道内に狭窄現地踏査部をつくり収縮と拡散による分級作用と水制により礫・岩盤河床の現況把握
・実験地の選定の堆積を促すことを意図している。

↓
文献調査
・既存の研究報告，対策事例↓
模型実験・実験施設の構造と配置の検討
・透過性と不透過性・単粗度(単例)と桟粗度(複例)など（実験条件）
・模型縮尺：真駒内川の1/20（延長10m，水路幅0.4m，高さ0.2m，勾配1/100）
・粗度：n≒0.01，試料：φ＝10～30mm（d60=15.6㎜）
・流量：フルード則に基づく流量（射流）↓（1）6 列礫列

現地実験・実験施設の設置…透過性の礫列・礫段など3ケース↓
モニタリング（検証）・地形変化（洗掘と堆積）・物理環境（河床材料・水深・流速）・生物調査（魚類・サクラマスの産卵床・底生動物）↓
岩盤河床から礫河床へ復元に向けた検討
・礫の堆積を促す施設の改良の検討
・一般的な礫河床復元の設計論（2）ステップ礫段

図－ 3

５－３

実験計画フロー

現地実験

現地実験は延伸計画区間において岩盤河床化の著しい箇所とした。実験地の河床勾配は 1/70 ～ 1/100 で増水時には射流で流下する。礫の堆積を促す実験施設
は、屋外模型実験の結果を参考に次の 3 つのタイプとした。ここで、各施設ともに玉石を連結させたものなど透過性のある構造としている。これらの施設は、平成 17 年 11 月に設置した。

（3）中島－礫列水制（１）6 列礫列
礫列（リブ）構造を基本に、約 2mの開口部を設けた
帯工の 6 列配置により、礫列間および 6 列の上流側に堆積することを意図している。なお、配置間隔は、帯－4－

写真－ 2

実験施設

リバーフロント研究所報告

５－４

モニタリングの実施

第18号

2007 年 9 月

堆積域が形成され、元河床より 50cm程度上昇してい現地実験の効果を検証するため、河川水位を記録するところもみられた。また、ステップ礫段の内部とするとともに、地形変動調査（洗掘と堆積）、物理環境ぐ上流側にも堆積域が形成された。なお、礫が堆積し調査（水深、流速、河床材料）および魚類調査（魚類なかった岩盤河床では 30cm程度低下しているところの生息状況、サクラマスの産卵床の分布）をおこなっもみられた。

た。これらの調査は、平成 17 年 11 月の実験施設設置直後を含め約 1 年間に計 4 回実施した。この間に融雪

６－２

岩盤河床の減少時など 40m /s程度（計画流量 300m /s〔N=1/100〕）の実験施設の設置直後と設置から約 1 年後における河増水を経験している。なお、実験施設の流出はなかっ

床材料と礫河床の分布と割合を示した（図－ 4（2））。

た。

岩盤河床は、実験施設設置直後は河道内に広く分布し33ていたが、約 1 年後には減少した。特に、実験施設周６．現地実験の効果の検証
６－１辺における河床の割合をみると、6 列礫列と中島－礫礫の堆積

列水制では設置直後は約 70％を占めていた岩盤河床実験施設の設置直後から設置から約 1 年後におけるは、約1年後には40％程度にまで減少した。また、
ステッ河床の堆積傾向を示した（図－ 4（1））。この堆積傾向

プ礫段周辺の礫河床の割合は、設置直後の約 60％をは、平成18年の融雪増水後に強くみられた。堆積域は、 維持していた。
特に、6 列礫列の上流、中島－礫列水制の上流に広く(1)河床の堆積状況とサクラマスの産卵床実験約1年後(平成18年12月)

SP4000950

SP3SP4050(推定)凡例：0～10cm：10～30cm：30～50cm：50cm以上
：実験施設

SP410

0090

3SP

：サクラマスの産卵床（実験前 H17）
：サクラマスの産卵床（実験後 H18）(2)礫河床の復元状況

950

SP3

凡例

SP4000

実験直後(平成17年11月)：岩盤/コンクリート：礫：実験施設

SP405000

(未調査)

39SP

SP410

礫33% 岩盤
67%0

礫32% 岩盤
68%
950

SP3岩盤
礫 34%
66%

SP4000

実験約1年後(平成18年12月)
SP405000

中島-礫列水制

39SP

SP4100礫 岩盤
59% 41%
6列礫列

礫 岩盤
38%
62%

図－ 4

ステップ礫段

礫 岩盤
42%
58%

現地実験による堆積と礫河床の復元およびサクラマスの産卵床の分布－5－

「自然をいかした川づくり」に関する研究報告

６－３

７．岩盤河床の礫河床復元の対策（案）

ハナカジカの生息環境の創出

施設設置から約 1 年後におけるハナカジカの生息状

岩盤河床の要因とその対策について、流域スケール

況について、施設ごとにハナカジカの生息密度（10mの観点では、上流域から土砂供給されるよう砂防ダムあたりの生息数）を整理した。また、施設による生息や流路工の構造に関する検討が必要である。

2

環境の向上を示すため、岩盤河床のハナカジカの生息また、河道計画・設計で対象となるスケールでは、密度と比較した。各施設ともに岩盤河床に比べてハナみお筋が固定されることなく、流路が左右に振れる変カジカの生息密度は高く、施設の設置により堆積した動（蛇行）によって、河岸や砂州からの土砂供給がな礫によってハナカジカの生息環境が向上したことが考され、複列砂州を形成・維持できるような低水路幅のえらえる。

適正な拡幅について検討しなければならない。

ハナカジカの生息密度 （N/10m2）

また、狭窄部と拡幅部をつくることによって、狭窄
10部下流での分級作用よる砂州の形成を図る対策が考え8れてきた礫を捕捉できるような構造の施設が有効であられる。そして、本研究で実施してきたような掃流さり、これらの対策を複合した対策が望ましい。

6８．今後の予定

4

実験施設周辺の礫の捕捉は、粗度（損失）を増加させたことによる増水時の水面の上昇に伴い掃流力が低2下したため考えられる。今後は、増水時（洪水減水期0を含む）の水面形、流量等を調査し、岩盤河床における礫の堆積メカニズムを検証のうえ、一般的な礫河床復元の設計論にまで高めてゆきたい。あわせて粗度上昇に伴う、水位上昇の治水上の評価も行いたい。
また、礫の洗掘と堆積による河川構造の形成とサクラマ
図－ 5６－４スの生息環境の創出について検証していく予定である。

ハナカジカの生息状況

９．おわりにサクラマスの産卵環境の創出

最後に、本報告にあたって、実験前（平成 16 年、平実験施設周辺で確認したサクラマスの産卵床は、実験前（平成16年、平成17年）は1箇所確認されていたが、 成 17 年）のサクラマスの産卵床に関する情報は、札幌施設設置後（平成 18 年）には、12 箇所の産卵床を確認

市豊平川さけ科学館から提供いただいた。また、ご指した（図－ 4（1））。これらの産卵床がつくられていた

導・ご助言をいただいた北海道札幌土木現業所および個所は、実験施設周辺に形成された礫の堆積域であっ調査・実験に協力いただいたコンサルタントの関係各た。

位に対して深く感謝を申し上げます。
＜参考文献＞
1）中 村 太 士： 流 砂 系 か ら 考 え る 国 土 の 保 全
FRONT16 （2006）2）中村太士：実験的管理の構想と実践．河川 3 月号（2001）
3

池田宏：「軟岩と河川地形－デブリ ･ コントロールの見方」水辺環境の保全と地形学 日本地形学連合編（1998）

4）藤本真宗・五道仁実・内田誠治：多摩川における礫河原再生について

リバーフロント研究報告第17 号（2006）
5）長谷川和義・上林悟：渓流における瀬・淵（ステ写真－ 3ップ・プール）の形成機構とその設計指針

礫の堆積状況とサクラマスの産卵床学論文集－6－

第 40 巻（1998）

水工