第35回建設マネジメント問題に関する研究発表・討論会講演集 2017年12月（2）

ダム撤去におけるみお筋部開放後の河道管理に関する一考察
野間1正会員

2正会員

卓志1・小林熊本県企業局

熊本大学大学院一郎2・中本英利3・永村景子4

荒瀬ダム撤去室（〒862-8570 熊本市中央区水前寺6-18-1）
E-mail:noma-t@pref.kumamoto.lg.jp

特任教授 先端科学研究部（〒860-8555 熊本県熊本市中央区黒髪2-39-1）
E-mail: ponts@kumamoto-u.ac.jp

3正会員

株式会社東京建設コンサルタント 関西本社（〒530-0042 大阪市北区天満橋1-8-63）
E-mail:nakamoto-h@tokencon.co.jp

4正会員

日本大学生産工学部

助教 環境安全工学科（〒275-8575 千葉県習志野市泉町1-2-1）
E-mail:nagamura.keiko@nihon-u.ac.jp

中山間部の河道においては，出水による土砂の変動量が大きいことから，管理河床の定めが重要となる．
河川がもつ自然の流れでの河道を見極めたうえで，管理河床を設定し，異常値の判断をおこなうことが河道管理には大切である．ここでは日本初の本格的コンクリートダム撤去となる荒瀬ダム撤去を事例に，河道のモデル空間を作成し，撤去後の河道について検討をおこなった．みお筋部開放後に生じた急激な河床変動について，モニタリングカメラによる水位分析から，洪水途中の河床高の変化を把握した．さらに，航空写真からダム建設前の河道断面形状を計測し，元河床を推定した．これからの河道管理では，このような解析結果を河道モデルに取り込み，河床変化を空間的に把握しながら対応することが望まれる．

Key Words : dam removal, river channel management, CIM tool, monitoring camera

1. はじめに
平成24年度からConstruction Information Modeling（以降，“CIM”と略記）と称し，国土交通省の主導で設計や施工の見える化が進められている．筆者らはこれまでにICTを駆使し，様々な取り組みをおこなっている．単に図-1 荒瀬ダムモデル化するだけでなく，必要な空間を定義し，可視化することにより，最適解を導き出す研究をおこなってきた．その実証から，CIMはModelingである以上に事業全体のManagementの要素が大きいと提唱している．
本論の対象地は，一級河川球磨川水系球磨川の河口より約20kmに建設された荒瀬ダムである（図-1）．平成24
年度より6年間をかけて撤去をおこなっている．本格的コンクリートダムの撤去としては日本初であり，治水と環境に配慮しながら撤去を進めている．ダム撤去は自然

図-2 モデル空間の構成が相手となるため，不測の事態が生じやすい．よって図た．その後の出水により，ダム下流に堆砂が生じた．本-2に示すモデル空間を作成し，撤去計画や水中部の施工
1)等を可視化し，見直しをおこなった ．平成26年度みお論では撤去後の管理河床高について考察し，河道モデル筋部を開放し，約60年ぶりに河川が自然の流れで繋がっを用いた河道管理について提案をおこなう．
1-5-2. みお筋部開放後の河床
平成26年度の右岸みお筋部開放後，図-3に示す出水により，図-4の写真や図-5のグラフに示すとおり，ダム直下流に土砂が堆積した．その量はダム直下流域の約20万m3の堆砂に対し，ダム湖内の洗掘量は約11万m3であり，ダムよりさらに上流域から土砂供給があったと想定できる．出水直前のH27.4の測量結果（図-6 黒線）と出水後

図-6 平均河床高縦断図（実績・予測）のH28.8の測量結果（図-6 赤丸）を比較すると，ダム上流域で河床が低下し，ダム下流で河床が大きく上昇していることがわかる．図-3の出水波形をみると計6回の洪水波があることがわかる．H27.4の河床を初期値とし，それぞれの波形で河床がどのように変化していったか，推定した2)（図-6 洪水1～6後）．結果から，洪水1と洪水2の時点でほぼ堆積後の河床高になっていることがわかる．ダム撤去というインパクトにより，2,000m3/s程度の中規模出水で河床変動が起きている．ダム運用時は図-7の青矢印で示すように，ダムの上下流で高低差があった河床が，ダム撤去により赤矢印で示すように，平衡河床になったものと考えられる．
出水中の河床を実測することは困難であるが，土砂動態把握のために設置していたField Viewer（以降，“FV”

図-7 みお筋部開放前後の河床変化と略記）観測データの分析により，出水中の河床高変化の推定と，堆砂の補足として，建設前の河床高，つまり3. 実証事例

自然河道での河床の高さをステレオ画像解析により判読した．次章にまとめる．
2500

流量（流量（m3/s））

2000(1) FVデータ
データ活用
データ活用
ダム撤去事業では，土砂動態観測を目的に2 台のFV
洪水①：アウトプット時点

洪水② 洪水③1500を上下流の2 箇所に設置している（図-8）．取得したデ
洪水
④1000

洪水
⑤ータは無線LAN により，管理事務所の管理サーバへ自洪水⑥

動的に保存されるようシステムを構築した（図-9）．こ500
0H27/4

H27/5

H27/6

れにより，日々測量データ（点群）と写真データが時間H27/7軸で遡及可能な状態で蓄積されている．

図-3 みお筋部開放後の出水

図-8 FV設置位置

図-4 ダム下流堆積状況

図-9 データの蓄積
図-5 ダム直下流の土砂変動量2-6-

図-10 FVカメラ撮影時点（洪水1前後）

図-14 同じ流量規模の FV データ（写真・点群）

図-11 ダム下流の状況（洪水1前後）
図-15 定時観測水位と流況a) 写真データからの判読
洪水1を挟む図-10の時点で撮影したFV写真を図-11に図-12示す．洪水1前後のFV写真を比較すると，洪水後，同規FVカメラ撮影時点（洪水2前後・8月末）模流量時において水位が上昇しており，堆砂したことが推測できる．洪水2を挟む図-12の時点で撮影した図-13のFV写真を比較すると，低水護岸が浸かっており，水位の上昇が確認できる．さらに8月30日の写真を比較すると，水位は高いままであり，この間の洪水で堆砂はフラッシュされていないことがわかる．
b) 測量（点群データ）からの判読
FVに蓄積した点群データから堆砂の状況を数値的に読み解くことができる．水面はレーザで取得できないた
め，土砂や構造物を捉えた点群データの最小高さを水面とし，図-14のように出水前後で同じ流量規模の点群データから水位を算定した．一般的な水位計と異なるのは，一定の水面形が広範囲で判読でき，測量と同時に撮影された写真から流況把握が容易である点があげられる．
FVから得た水位と流況の重ね図を図-15に示す．出水の影響で水位は一時上昇するが，一定の期間を経て横ば図-13 ダム下流の状況（洪水2前後・8月末）いの水位になっていることがわかる．明らかに6月の出水前後で水位差が生じており，河床が上昇したことがわ

図-6の河床高変化をみると，最初の洪水である洪水1（6月3日：ピーク流量2,090m3/s）後に，ダム上流区間のかる．出水後の測量結果では，約2mの堆砂が確認でき河床低下，ダム直下への土砂堆積が生じる予測結果となた．出水中に河床の測量をおこなうことは困難であるが，っており，大きく河床高が変動している状況がわかる．
2回目の洪水2（6月11日：ピーク流量2,050m3/s）後の河床水位をとおして河床の変化を捉えることができたといえ高は，概ね8月の実績河床高と同じであり，その後の洪うなケースは稀であるが，横断測量の代わりに水位を監

水では，ほとんど土砂の移動（河床低下，堆積）はみら視することで，中期的に河道変化を捉えることは可能でれない．

あると考える．

る．ダム撤去のように短期的なインパクトで堆砂するよ

3-7-

(2) ステレオ画像解析
荒瀬ダム下流の横断測量は，ダム建設後約30年を経たS57が一番古く，建設時の河床地形データが存在していない．みお筋部開放で生じたダム下流の河道変化について，ダム建設前の状況と比較をおこなうため，S37の航空写真（図-16）をもとに，現在測量を実施している10
図-16 S37航空写真

断面について，航空写真から断面形状を計測した．写真

図-17 画像解析手順

から発電運用により河川水はダムで全量カットされているため，ダム下流に水の流れは無く，当時の河床が現れている状況であることがわかる．解析の手順を図-17に示す．断面高さの調整値は-0.12～-0.63mであり，公共測量作業規定4)で1.0mの高さ誤差が許容されていることから高いレベルで形状を捉えることができている．
2地点の横断結果を図-18に示す．黒線はS57，黄線はダム撤去（ゲート開放）時のH22，青線はみお筋部開放後のH27の横断測量結果である．これにステレオ解析で得たS37の結果を赤線で記載した．みお筋部開放後の河床は建設当時の河床高とほぼ変わらないことがわかる．
図-18 ステレオ画像解析結果

約60年間の発電運用でダム下流への細粒分の土砂供給が減り，アーマコート化による河床低下を起こしていたと視覚的に把握し，その結果から，掘削か水制工等の施設考えられる5)．ダム下流に堆積した土砂は，この河床低で対応すべきかを判断し，対策を講じることが中山間部下部に再堆積したものと考えられ，河床は平衡状態に戻の河道管理には必要であると考える．これからの河道管理には， CIM活用によるManagementが望まれる．

ったといえる．

謝辞：荒瀬ダムフォローアップ専門委員会の委員のご助

4. おわりに言をいただきました．ここに厚く御礼申しあげます．

ダム撤去という強烈なインパクトによる河床変化につ参考文献

いて，これまでみえなかった洪水時の河床上昇をFVで1)
2)捉えることができた．さらにステレオ画像解析を用い，元地形の河床高を判読した．CIMのモデル空間の作成には様々なデータ活用が考えられる．本論で活用したFVもCIMツールのひとつであり，得られた点群データから

3)河道内の堆積土砂を捉えることが可能である．地形によ4)5)って造られた自然の河道を捉え，管理河床を河道モデル内に設定し，出水で起きた河床変化が一時的なものかを

熊本県企業局 HP http://www.arasedamtekkyo.hinokuni-net.jp/
福岡捷二：土砂環境の変化に応じた洪水流と河床変動予
備技術－実務上の課題と調査・研究の方向性，河川技術
論文集，Vol.14，2008.
三菱電機 ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ(株)HPhttp://www.mee.co.jp/
国土地理院作業規定の準則,3 編,地形測量および写真測量
Gregory L.Morris，Jiahua Fan 著，角哲也，岡野眞久監修：貯水池土砂管理ﾊﾝﾄﾞﾌﾞｯｸ，技報堂出版，pp.506-511，2010.
(2017. 10.11 受付)

STUDY ON RIVER CHANNEL MANAGEMENT AFTER THE OPENING OF THE
WATER ROUTE IN THE REMOVAL OF DAMS
Takuji NOMA, Ichiro KOBAYASHI, Hidetoshi NAKAMOTO andKeiko NAGAMURA
It is important for riverbed control in mountainous area, because sediment fluctuate greatly by flood. Inriver management, it is necessary that assess the natural flow of rivers, set the bedform of river, and determine the abnormality. This paper describes a case of Arase dam which is concrete dam that was firstremoved in Japan. We made the model space of river channel, and examined the bedform of river after
removing the dam.

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