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令和４年度砂防学会研究発表会概要集

流砂観測データに基づいた透過型砂防堰堤の効果に関する考察
国土交通省 金沢河川国道事務所 福島将史（現・松本砂防事務所），杉﨑亮太
日本工営株式会社 ○松田悟，林聖也，木村詩穂
１．はじめに
2.2 堆砂敷きの状況
瀬戸砂防堰
堤の上流側は，河道が湾曲していることにより流路が偏っており，堆砂形状も左右岸で異なる。堰堤の直上部では，流路が左岸側に位置してお図- 4 流砂観測所位置
り，右岸側に土砂が堆積する形状となっている。
2.3 流砂観測項目
瀬戸砂防堰堤では，表-1 に示す通りパルス式ハイドロフ
ォン・掃流砂観測枡・圧力式水位計等による流水・流砂観測を実施しており，データは，1 分毎の計測値をデータロガーに記録している。パルス式ハイドロフォンで得られるパルス数からは，掃流砂観測枡の計測値と併せて掃流砂量を推定している。また，現地応答試験により確認した運動量に対するハイドロフォン出力電圧値の関係に基づいて2)（2019）年 12 月に右岸側の透過部に設置され，連続的な 粒径を推定 し，掃流砂量のデータと併せて粒径別流砂量を求めた。流量は，水位計のデータを基に既往の水理模型観測を実施している。
実験結果に基づく水位-流量の関係 3)から推定した。
手取川上流域の支川尾添川においては，既設の不透過型砂防堰堤のスリット化による“流す砂防”の取り組みが進められている。また，総合土砂管理に向けた取り組みの一つとして，ハイドロフォン等を用いた流砂観測の実施により，砂防領域から下流の河川領域への土砂の量と質の把握を進めている 1)。本発表では，手取川支川・尾添川の透過型砂防堰堤である瀬戸砂防堰堤でこれまで蓄積された流砂観測データから，出水時の土砂移動にかかる効果について考察を行った。
２．瀬戸砂防堰堤における流砂観測の状況
2.1 瀬戸砂防堰堤概要
瀬戸砂防堰堤は，手取川の支川・尾添川の下流域に位置しており，平成
25 年度に改築が完了し，2 門の透過部を有する部
分透過型のコンクリートスリット砂防堰堤となった。改築後の瀬戸砂防堰
堤における流砂観測は，
平成 30（2018）年 12 月に
図- 1 流砂観測所位置
左岸側の透過部，令和元

表-2 瀬戸砂防堰堤における流砂観測
観測地点

観測開始
（年.月）

左岸側透過部

2018.12右岸側透過部

2019.12

観測機器
パルス式ハイドロフォン，水位計，掃流砂観測枡，底面流速計，濁度計
パルス式ハイドロフォン，水位計，掃流砂観測枡，底面流速計

図- 2 流砂観測機器の配置平面図

図- 3 流砂観測機器の配置上流正面図
表-1 瀬戸砂防堰堤諸元
流域面積
（km2）
187

河床勾配
1/82

水通し幅（m）
49

透過部幅 透過部高さ 門数（m）
（m）
（門）
652

３．出水時の流砂観測データの考察
令和 3（2021）年 5 月 21 日から 25 日にかけての出水を例に，瀬戸砂防堰堤の左右岸の観測点における流量と粒径別流砂量の時系列データを図-5 および図-6 に示す。右岸側
透過部での掃流砂量が，左岸側に比べて多く，流量のピーク時にも一時的な土砂量のピークがあるが，その後の減水時にも概ね同程度の土砂量が流れている。移動する土砂の粒径を見ると流量のピーク時よりも減水時に大きな粒径が流れている時間帯があり，流れる土砂の粒径が流量に応じ出水の一方で左岸側は，減水時に土砂が流れており，流量のピーク時には，土砂の流下が見られない。
また，同じ出水を例に流量と掃流砂量の関係を増水時，流量ピーク時，減水時に凡例を分けて記載し図-7 および図-8 に示す。河床材料試験結果等の現場条件を基に平衡流砂－ 289 －3.0300

2.5250～0.852.0200

0.85～2.01.51501.01000.5

500.0

流量(m3/s)

粒径階（ｍｍ）

2.0～4.75
4.75～9.5
9.5～1919～26.5037.5～53
53～75
流量

3.0

300

2.5

250～0.85200

0.85～2.0

150

1.0

100

0.5

50

0.0

0

粒径階（ｍｍ）

流量(m3/s)

1.5

5/21 1:00
5/21 5:00
5/21 9:00
5/21 13:00
5/21 17:00
5/21 21:00
5/22 1:00
5/22 5:00
5/22 9:00
5/22 13:00
5/22 17:00
5/22 21:00
5/23 1:00
5/23 5:00
5/23 9:00
5/23 13:00
5/23 17:00
5/23 21:00
5/24 1:00
5/24 5:00
5/24 9:00
5/24 13:00
5/24 17:00
5/24 21:00
5/25 1:00
5/25 5:00
5/25 9:00
5/25 13:00
5/25 17:00
5/25 21:00

1時間毎の粒径別全幅掃流砂量（m3/hour）

図- 5 右岸側の粒径別流砂量（5 月 21 日から 25 日出水）

2.0

一方で左岸側は，流量のピーク時に掃流砂の移動は一時的に抑制されているものの，減水時に掃流砂を流下させ，流量のピークのピークと土砂のピークをずらず効果が示されている。
瀬戸砂防堰堤の左右岸で蓄積されたこれまでの観測デ

26.5～37.5

5/21 1:00
5/21 5:00
5/21 9:00
5/21 13:00
5/21 17:00
5/21 21:00
5/22 1:00
5/22 5:00
5/22 9:00
5/22 13:00
5/22 17:00
5/22 21:00
5/23 1:00
5/23 5:00
5/23 9:00
5/23 13:00
5/23 17:00
5/23 21:00
5/24 1:00
5/24 5:00
5/24 9:00
5/24 13:00
5/24 17:00
5/24 21:00
5/25 1:00
5/25 5:00
5/25 9:00
5/25 13:00
5/25 17:00
5/25 21:00

1時間毎の粒径別全幅掃流砂量（m3/hour）

量式を併せて記載している。右岸側は流量の増減があって に直上流まで到達している堆積土砂が移動するものの，コも右岸側の掃流砂量が概ね同程度であること，左岸側は減 ンクリートスリットによる堰上げの効果により，その量は水時に土砂量のピークが出現していることが確認できる。 減水時も概ね一定程度に保たれているものと考えられる。

2.0～4.75
4.75～9.5
9.5～1919～26.5
26.5～37.5

ータを基に，出水ごとの流域面積，期間内雨量，河床勾配を乗じた ARI（km2・mm）と出水時のピークの掃流砂量を流域面積で除した比流出土砂量（m3/km2）との関係を整理した結果を図-9 に示す。ARI は土砂輸送能力を表す指標である 5)。左右岸共に流砂量の少ない事例があるものの，流下する土砂量のピークは，土砂輸送能力が大きくなっても概ね一定となる傾向を示す。この結果から増水時の堰上げにより流下する土砂量の平準化が示唆される。

37.5～5353～75

1流量

瀬戸堰堤(右岸)

10右岸

比流出土砂量（ Qb / A ） ( m3 / km2 )図- 6 左岸側の粒径別流砂量（5 月 21 日から 25 日）出水
MPM式
(d=40mm)1

芦田・道上式(d=40mm)
増水時

掃流砂量 Qb（m3/s）

0.1
流量ピーク時0.01

1101001000

図- 7 流量と掃流砂量の関係（5 月 21 日から 25 日出水）
10MPM式(d=40mm)
1

掃流砂量 Qb（m3/s）

1

10100
1000
流域面積×期間内総雨量×勾配 (ARI) (km2・mm)

図- 9 土砂輸送能（ARI）と比流出土砂量の関係
流量Q（m3/s）

芦田・道上式(d=40mm)
増水時

0.1

流量ピーク時
0.01

減水時

0.001

0.00010.00001

0.001

0.00010.0001

左岸

0.01

減水時

0.001

0.00001

瀬戸堰堤(左岸)

0.1

1

10100

1000

流量Q（m3/s）

図- 8 流量と掃流砂量の関係（5 月 21 日から 25 日出水）
現地の堆砂敷きの状況から，河道の湾曲により右岸側に土砂の堆積があり，右岸側の透過部の直上流に堆砂肩が近づいている状況にある。一方で左岸側は，流路があり堆砂していない状況にある。このため，右岸側では流量増加時

４．おわりに手取川支川・尾添川の下流域に位置する瀬戸砂防堰堤での流砂観測データを基に，流量と流砂量の流出タイミングのズレや土砂輸送能に対して流下土砂量の平準化がなされていることが考察された。また，2 門ある透過部上流の堆砂肩の状況による土砂流出の違いからも透過型堰堤における出水時の土砂の動きに関して考察を加えることができた。今後は，堆砂敷きの地形形状や河床材料の変化等の情報をより詳細に確認して，透過型砂防堰堤の効果検証に資するデータの蓄積を進めていく予定である。
【参考文献】
1) 岡嶋康子・南憲長・松田悟・中西隆之介・古谷智彦・長山孝

彦・伊藤隆郭，令和 2 年度砂防学会研究発表会概要集, pp. 195196，2020．
（題目省略，以下同様）
2) 松田悟・長山孝彦・田方智・伊藤隆郭・藤田正治・水山高久，
平成 30 年度砂防学会研究発表会概要集, pp. 311-312，2018．
3) 二俣秀・森田賢治・宮本憲治・田方智・貝塚和彦・杉山実・伊藤隆郭，平成 23 年度砂防学会研究発表会概要集, pp. 338-339，2011．
4) 高橋至・千財利治・柴田恵子・田方智・長山孝彦・窪寺洋介・松田悟・中村詩穂・古谷智彦・伊藤隆郭，平成 28 年度砂防学会研究発表会概要集, pp. 484-485，2016．
5) 土木学会編：水理公式集（平成 11 年版），第 2 編 河川編，
1999

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