技術資料

豊平川における魚類産卵環境に配慮した河道維持管理について
野上

毅

布川

雅典

巖倉

啓子

１．はじめにᑐ㇟༊㛫

近年、河道内の樹林化などに伴い、流下能力の維持・向上のための対策が待ったなしの課題となっている1）。また、砂州上の樹林化の進行などから、陸域と水域の高低差が拡大するといった現象（2極化）が顕著になると、浅瀬の消失により、例えばサケの産卵環境の悪化など、魚類生息環境への影響も懸念される2），3）。

図－1

豊平川の河床縦断図

流下能力向上のための対策として、樹木伐採や河道掘削の実施が挙げられる。しかしながら、掘削により河道を拡幅する場合は、その後の出水による河道変化

図－1は扇状地を流れる豊平川の河床縦断図を示において川幅が維持できなければ、長期的な対策の効す。石狩川合流点より約10km上流に河床勾配の変化

果は期待できない。礫床河川における安定な断面形状

点を持ち、その付近にサケ産卵床がみられる。勾配変は、流量、河床勾配や河床材料などによって規定され化点の上流側は、急流河川としての特徴を持ち、下流4）ることが知られており 、効率的な維持管理の観点か

側は緩流河川としての特徴を持っている。

らも、長期的に維持可能で適切な掘削断面の設定が求本検討で対象とした区間KP11.6～KP14.1の航空写真められる。また、同時に再樹林化の抑制も維持管理上を写真－1に示す。当該区間の平均河床勾配は1/500前後の重要な観点となる。

である。また扇状地上の急勾配河道区間の最下流に位5）

野上ら は、北海道札幌市を流れる豊平川におい

置し、下流側の緩流部（河床勾配1/1,000～1/10,000）て、サケ産卵環境に配慮した河道掘削（砂州切り下と接する区間でもある。そのため、既往の河床変動のげ）の検討と、PHABSIMによる環境評価について示

予測結果6）からも、中長期的に土砂堆積傾向のある区した。本稿では、河道掘削後、約1年間のモニタリン間である。また写真－1上の点線で囲った4箇所が2020

グ調査結果と掘削の有無による河床変動予測の比較な

年9月に樹林化抑制が可能な敷高まで砂州を切り下げ

どから、砂州の固定化、2極化および河床微地形の特られた掘削箇所である。

徴などを明らかにして、河道維持管理について考察を行う。

３．掘削後の砂州の変化と流況

２．対象河川の特徴

３．１

砂州の変化

写真－2、3は、掘削直後および掘削1年後の河道の2

豊平川は、流域面積902km 、流路長72.5kmの190万状況である。掘削から1年間では、250～450m3/sec規都市・札幌の中心部を流れる河川であり、普段は市民模の出水が4回および約2か月程度の融雪出水（50～の貴重な憩いの場であるとともに、鳥や魚の生息場所

150m3/sec規模）が生起している。

として重要な連続性を持つ空間である。また、大都市

JR橋下流、平和大橋上流、東橋上流、一条大橋下を流れる急勾配な河川であり、昭和25年から昭和48年

流の4地点の掘削箇所（写真－1）における砂州の変形にかけては、河道の安定のために床止工の設置、昭和の特徴は、砂州上流側が対岸に突き出す形での変形が40年代から50年代にかけて、堤防の保護などを目的見られた（写真－3）。また掘削箇所①、②、④（写に、高水敷の造成、低水護岸工が行われた。

真－1）では、砂州前縁部（本稿では、以下、平水時の瀬～淵頭の微地形を指す）に浮州の形成が見られ22

寒地土木研究所月報№828

2022年３月

᥀๐⟠ᡤձ

᥀๐⟠ᡤղ

᥀๐⟠ᡤմ

᥀๐⟠ᡤճ

写真－1

解析対象区間（豊平川KP11.6～KP14.1、2018年撮影）

写真－2

掘削直後の状況（2020年）

写真－3

掘削1年後の状況（2021年）

表－1


   P

箇所別の掘削1年間の河道変化Ἑ㐨ࡢ ᪩℩఩⨨ ◁ᕞ࡬ ๓ ⦕ 㒊 ࡬ ࡢ≉ᚩࡢ๓㐍 ࡢෙỈ ᾋᕞᙧᡂ
㢖ᗘ⟠ᡤձ ‴᭤

᭷

ᑡ

Ѝ

-5㕲㐨ᶫୗὶ

⣙P

写真－4⟠ᡤղ ┤⥺↓ᑡЍ㹼

ᖹ࿴኱ᶫୖὶ⟠ᡤճ ┤⥺

↓

ᚤᑡ

Ѝ

ᮾᶫୖὶ

⟠ᡤմ ‴᭤

↓

ከ

Ѝ

୍᮲኱ᶫୗὶ

1次掘削後の河道状況（JR橋下流、R2年4月）

箇所②～④では、ほとんど早瀬の移動は見られなかった。
以上について、表－1にまとめた。
３．２

微地形と砂州の冠水

図－2は、2極化の進行の有無での流量別の砂州への冠水頻度について示した模式図である。ここで掘削に
写真－5

2次掘削1年後の河道状況（JR橋下流、R3年7月）

より砂州を切り下げた個所は、掘削直後は、河道Bに該当する。
写真－6、7は、掘削箇所④（写真－1）の河道状況た。また掘削箇所④においては、冠水頻度が多くなで、融雪出水時に右側の切り下げられた砂州上が冠水り、平水時も砂州上流側が冠水するようになった。

し、その後、砂州上の副流路が形成されている。これまた掘削箇所①では、直上流の早瀬が200m程度、は砂州の上流側の瀬にあたる箇所の微地形変化によ下流へ移動していた（写真－4、5参照）。一方、掘削り、砂州上の冠水が促されたケースである。今回の4

寒地土木研究所月報№828

2022年３月 23

つの掘削地点間で冠水状況などには差異がある（表－1参照）ことなどから、交互砂州の卓越する豊平川中流部の場合、必ずしも掘削敷高のみで冠水頻度が決まるわけでないと考えられる。
４．河道の変化予測と河道掘削による維持管理技術
４．１

計算条件

文献5）における河道断面設定時に用いた予測計算と同一の条件を用いて、計算ハイドロの修正および対象期間を延長し、低水路河道掘削による河道維持管理

写真－6 一条大橋下流の砂州の冠水状況（R2年9月砂州切下げ、撮影R3年5月（上））

技術の検証を目的に数値実験を行った。
現況河道（Case0、掘削なし）と掘削河道（Case1）の2つのケースについて平面二次元河床変動計算を実施し、流況および河道変化の予測を行った。計算条件
を表－2に示す。計算には、2005年～2019年の間の年最大流量の平均ハイドロを200m3/sec以上のハイドロ（図－3、4）とした。200m3/sec以下は流量規模に応じた流況確認のため階段状とした。この流量ハイドロを適用し、40回繰り返して40年間の計算とした。また
初期流量として200m3/secを1.4hr与えることにより、分級させ、平面的に均一な粒径初期条件を緩和させた。なお対象区間における平均粒径50mmが移動しな
い流量は320m3/s前後である。

写真－7

一条大橋下流の砂州の冠水状況（撮影R3年6月（下））

砂州切り下げにより砂州上の冠水が多くなり、副流路が自然形成されている。

ࡢᶵ఍

Ἑ㐨 $

Ἑ㐨 %

Ἑ㐨 $

Ἑ㐨 %

୰

୰

ᑠ

ᑠ

◁ᕞ࡬

◁ᕞ࡬

ࡢෙỈ

ࡢෙỈ

࡞ࡋ

࠶ࡾ

኱

ᑠ

Ў

Ў

ᑠ

኱

ᑠ

ᑠ

ᑠ

኱

኱







኱ࡁ࠸

ᑠࡉ࠸

኱

ͤ

୰

図－2

◁ᕞ࡬ࡢ✀Ꮚᐃ╔

%K

ὶ㔞

砂礫河川における河道地形の違いと流況変化2極化が進んでいない方が、中規模出水時の砂州上の冠水による微地形変化が起きやすい。
※豊平川（本稿対象区間）の場合、40～80m3/s程度

24

寒地土木研究所月報№828

2022年３月

また河床変動加速係数を10としている。ここで10の表－2

場合は継続時間が2hrであれば、10倍の20時間相当ゎᯒࣔࢹࣝ

（参考値）である。予備計算で河床変動加速係数の適

ィ⟬༊㛫
໙㓄

用および初期流量200m3/secの継続時間による分級の程度を確認した上で計算流量を設定した。

図－3

図－4

４．２

計算条件一覧表L5,&9HU㇏ᖹᕝ .3㹼.3

⦪ᶓ᩿᪉ྥࡢ᱁Ꮚࢧ࢖ࢬ㸸㹼Pィ⟬᱁Ꮚ᱁Ꮚᩘ㸸⦪᩿᪉ྥ 㸪ᶓ᩿᪉ྥ పỈ㊰⢒ᗘಀᩘ㸸㹼
⢒ᗘಀᩘ㧗Ỉᩜ⢒ᗘಀᩘ㸸
ᶞᮌ
ᶞᮌ࡞ࡋ
ὶ㔞
15 ᖺ㛫ࡢᖺ᭱኱ὶ㔞ࡢᖹᆒ࠿ࡽసᡂ40 ᖺ
㉳⟬Ỉ఩
➼ὶỈ఩
Ἑᗋᮦᩱ
ΰྜ⢏ᚄ + Ἑᗋᮦᩱㄪᰝ ୖὶ➃ቃ⏺ືⓗᖹ⾮1 ྕᗋṆࡵ(KP13.5)㸪
ᅛᐃⅬ
3 ྕᗋṆࡵ(KP14.5)㸪㧗ỈᩜἙᗋኚືຍ㏿ಀᩘ 

計算流量

計算流量（図－3の拡大図）

る。20年目～40年目にかけては砂州の移動が緩慢とな

河道変化の予測計算

初期河床を現況河道（掘削なし）としたCase0、おり、また時間の経過とともに350m3/s時の水深の浅い

よび初期河床を掘削河道としたCase1について、それ箇所の面積が増加傾向にあることなどからも浮州固定

3

ぞれの0～40年後の水深分布（Q＝350m /s時、減水化と2極化が進むことが予測される。しかしながら低3時）と流速分布（Q＝20m /s時）を図－5と図－6に示

水時の流速分布を見ると、20年目～40年目にかけてもす。

分流が維持されることなど掘削箇所②から掘削箇所③

図－5の薄青で囲んだエリア（掘削箇所②）に着目すると現況河道では、砂州の移動がみられず、固定砂の範囲での掘削による水域を広げる効果の持続が見られる。

州（Point Bars）と化している。一方でCase1（図－一方で河道湾曲部に位置している掘削箇所①および

5）では掘削箇所②から掘削箇所③の範囲で湾曲が緩掘削箇所④は、Case0、Case1とも、固定砂州から大やかな河道における交互砂州（Alternate Bars）の特きな変化が見られなかったものの、掘削箇所④で、増徴の1つ、下流への移動が20年目までは見られる。

水時には、内岸側に副流路が形成され、Case0よりも

特に図－5の矢印で示した掘削箇所②の上流側にできた深掘部（淵）が下流側に移動することで、掘削箇所2の多くが水域へと変化するとの予測が確認でき
寒地土木研究所月報№828

2022年３月 Case1の方がより水面幅の広い副流路が形成されており、掘削の影響と考える。
また掘削箇所①（KP11.8）と掘削箇所④（KP13.8）25᥀๐⟠ᡤղ
Case0 ࡛ࡣ᥀๐࡞ࡋ

᥀๐⟠ᡤձ

図－5

数値計算結果（水深分布）

図－6

数値計算結果（流速分布）

᥀๐⟠ᡤղ

᥀๐⟠ᡤմ

の間の砂州は、17年後までCase1では、掘削前と同じ向が確認できる。このようにCase0では、砂州の固定5個（L＝2λ＝2×2000/（5+1）＝667m）である一方化および砂州波長の伸張がCase1より早く進み、一層で、Case0の4年目以降では、薄青の掘削箇所③付近の2極化（陸域と水域の比高の増加）につながり、河で3個の砂州が1つに変化することで調査区間内の平均

道管理上、および魚類等の生息環境や産卵環境とし砂州波長がL＝2×2000/（3+1）＝1000mと伸張する傾て、Case1と比べて劣化傾向（微地形環境の単調化）

26

寒地土木研究所月報№828

2022年３月

を予測できる。
流路内に形成される単列交互砂州の波長を示す理論
式（交互砂州の線形不安定性理論7））（1）を用いて、B＝80mで一定とした場合の砂州波長L＝2λと形成流量との関係を図－7に示す。計算に用いたハ
イドロのピーク流量450m 3/sの時、式（1）で求めた
波長は738mとなる。
図－8は掘削箇所②の横断変化である。掘削なし（Case0）の場合、年数の経過と共に深掘れが進展
し、砂州高との比高が大きくなることが予測される。
一方で掘削河道（Case1）の場合、20年目までは深掘れの進展もなく、掘削の効果が持続することがわかる。
図－9は交互砂州の地形と平水時の平面，縦断模式図である。平水時は、砂州前縁線に沿う形で澪筋が形成されると考えられる。この中規模河床形態の波長や波高などの基本的な特徴を踏まえた上で、砂州の変化予測について、図化して検討する。
図－10は計算河床高（比高）の経年変化を示す。ここで示した河床高は低水路の中心から右岸側および左岸側それぞれの平均河床高についてCase0の0年時の平均河床高を基準とした比高の縦断分布である。平面
分布図（図－5）とこの図から、砂州地形の予測変化

図－8

掘削箇所②の横断形状の変化予測（100m3/s時）の特徴を把握できる。

図－7形成流量と砂州波長理論値（式（1））
図－9

寒地土木研究所月報№828

2022年３月 

交互砂州と平水時の澪筋の平面、縦断（文献8）より引用）

27

図－10 掘削の有無による河床高の経年変化
Case0 0年時の平均河床高を基準とする比高、黄横線は掘削区間

図－11

掘削の有無による左右岸の比高（平均河床高）の経年変化

図－11は左右岸それぞれの平均河床高の差の経年変化を示す。ここで縦軸は、図－10の左右岸それぞれの河床高の差についての全区間の平均値を示す。図－12は、図－11同様であるが掘削区間毎の左右岸の比高差の経年変化を示す。2極化は、陸域と水域の高低差の拡大を意味して用いられるが、ここでは低水路左右それぞれの平均河床高の差を用いることで、2極化の進行の目安としての簡便な指標として試算したものである。
掘削箇所③については掘削区間の延長が短いことなどが影響して掘削の有無による差は大きくなかったが、他の掘削箇所では、掘削により、2極化の抑制が図られるという予測結果が得られた。
４．３

予測計算補足（掘削断面について）

本稿では詳細について割愛するが、掘削土量を同じにして、掘削箇所を低水護岸側にしたケース（図－13右）も数値実験上、比較確認している。結果としては中長期的な河道変化や傾向としては、Case1とほぼ同
28

図－12

各掘削箇所の左右岸の比高（平均河床高）の経年変化
寒地土木研究所月報№828

2022年３月

様であった。それゆえ数値計算上は、ほぼ同様な掘削効果が期待できること、また前述した図－2の模式図のように砂州面の冠水頻度が高まり、植生の侵入が遅れる効果3）、サケの産卵床として有利な分流環境9），10），11）などを考え併せれば、そのような選択肢も含めて掘削
断面、掘削敷高を微調整していくことが肝要と考え

図－13 低水路掘削のパターン
左：実際の掘削断面（Case1）
右：参考断面る。
５．豊平川の河床微地形の特徴と河道の維持管理
本章では、豊平川の扇端付近（KP12前後）における河道微地形の特徴について例示する。
かつては複列砂州形状を呈していた豊平川は、現在、典型的な単列砂州形状が卓越する急流河川である1）。
前述したように砂州の前縁線に沿う深掘部（淵）の上

写真－8

JR橋下流の砂州前縁部（R3年6月）

流側に、サケ産卵床が多く見られる。図－14は2011年の豊平川の砂州前縁部の地形とサケ産卵床の位置を示す図（矢野ら12）より引用）であるが、直上流側の砂州
頂部（瀬）などで伏流し、前縁部で湧出するため、サケ産卵環境として好適な生息場の1つである。図－15
は、文献13）の数値実験において、直線水路内の単列砂
州を初期河床として減水後の低水時の流速分布図であるが、図－14右図と対比した時、砂州前縁部の浮州などの特徴が類似していることがわかる。

写真－9

平和大橋下流の砂州前縁部（R3年6月）

写真－10

東橋下流の砂州前縁部（R3年4月下旬）
融雪出水時

写真－8のJR橋下流側における砂州前縁部に筋状の澪筋となっている浮州が観察された。一方、図－15の薄青で囲んだ箇所に注目すると同様に砂州前縁部の筋状の微地形が確認できる。
また、写真－8の砂州前縁部の上流側（写真で右奥）には、もともと浮州だったものが陸化し河畔林植
生の島となったことが推測される。さらに、JR橋の上流側左岸には、alcove状地形が形成されている。な
お矢野ら14）は、数値実験により確認されたalcove状地
形の形成機構について、「蛇行部の下流への移動に伴う、内岸の砂州下流部の堆積により、河岸の深掘れ部が取り残された部分」と説明しており、片岡ら15）は、
実験水路幅の部分拡幅条件とalcove状地形の形成について示している。
写真－9～13も、砂州前縁部に形成された浮州が確認できる。
図－16は、河道の長寿命化対策について、図－17を参考に作成した模式図である。堆積傾向のある扇端部（扇状地端部）河道において、陸域と水域の高低差が拡大するといった現象（2極化）および礫河原の樹林化が進み、流下能力が低下することを抑えていくため
寒地土木研究所月報№828

2022年３月 

写真－11

東橋上流の砂州前縁部（R3年6月）

29

写真－12

南大橋上流の中島合流部（R3年6月）

図－14

図－15

写真－13

南大橋上流の中島合流部（R3年5月）融雪出水時

砂州前縁部における地形、流速分布と産卵床（矢野ら12）より引用）平和大橋下流

直線水路内単列砂州における減水後の流速分布例（文献13）の数値実験データより）に、定期的な河道掘削等が必要な区間についてのライ重要と考える。

フサイクルを示す模式図である。例えば裸地から数年対象区間においては、特に砂州上流側の敷高や、分経過し、定着したヤナギ林は、冠水時に流下土砂の堆流部呑口形状などは、砂州の冠水頻度や分流の流量を積を促し、2極化の進行を速めるとともに成長に伴い左右し、生物環境の基礎的条件となることから、定期除根などに必要なコストも増加する。このことから適的なメンテナンス（微調整）が1つの課題と考える。

切な管理水準を設定し、メンテナンスサイクルを改善

維持管理という視点から一般化するためには、侵食堆

していくことが求められている。同時に掘削と産卵床

積傾向、縦断形など場所の条件によって掘削断面設の保全を両立できるよう、評価とモニタリングを継続

定、掘削ボリューム、掘削頻度など、多岐な絞り込みしながら、河道の維持管理
30

16），17），18）をしていくことがが求められるが、本論では、場所的にも限定された区
寒地土木研究所月報№828

2022年３月

参考文献
1） 北海道開発局河川計画課、河川工事課、河川管理課、各開発建設部、寒地土木研究所：北海道の急流河川における河川整備に関する研究（第2報）、
平成27年度北海道開発技術研究発表会、2016.
2） 寒地土木研究所水環境保全チーム：冷水性魚類の図－16

扇端部河道におけるライフサイクル模式図

産卵床を考慮した自律的河道整備に関する研究、
平成27年度プロジェクト研究、土木研究所HP
3） 国土交通省北海道開発局・（独）土木研究所寒地土木研究所：樹林化抑制を考慮した河岸形状設定のガイドライン（案）、p.51、2011.
4）（財）国土技術研究センター：河道計画検討の手引き、山海堂、p.64、2002.
5） 野上毅、川村里実、伊藤禎朗：サケ産卵環境に配慮した河道掘削の検討と評価、令和2年度北海道
開発技術研究発表会、環境11、2021.

図－17

長寿命化対策によるライフサイクルコストの縮減イメージ（H22国土交通白書から抜粋）

6） 白戸暢彦、田代隆志、奥山昌幸：豊平川の河道変化に対する対策工の検討について、平成27年度北海道開発技術研究発表会、技43、2016.

間での事例であることを付言する。

7） 池田駿介、Gary Parker、澤井健二：河川の蛇行に関する統一見解、土木学会、水理講演会論文集、第24巻、pp.339-349、1980.

６．まとめ

8） 野上毅、渡邊康玄：急流河川におけるハビタット
本研究では、北海道札幌市を流れる豊平川において、サケ産卵環境に配慮した河道掘削後、約1年間のモニタリング調査結果と、掘削の有無による河床変動予測の比較などから、中長期的な掘削の効果や影響、の定量的区分、第46回北海道開発技術研究発表
会、河-5、2003.
9） 札幌市さけ科学館：https://salmon-museum.jp/（2021年12月1日確認）

砂州の固定化、2極化および河床微地形の特徴などを

10）片岡朋子、布川雅典、有賀望：豊平川におけるサ把握した。その結果、堆積傾向のある扇端部（扇状地ケ自然産卵場再生試験、平成30年度北海道開発技

端部）河道において、交互砂州の特徴を踏まえた適切術研究発表会、環17、2019.

な河道掘削は、陸域と水域の高低差の拡大を抑制し、

11）有賀望、森田健太郎、片岡朋子、植田和俊、向井

サケ産卵環境も含めた河道維持管理に有効であり、河徹、藤井和也、布川雅典、有賀誠、丸山緑、渡辺

道モニタリングを継続しながら敷高や掘削頻度などの恵三、佐藤信洋、中村慎吾、西谷航平、岡本康

微調整、メンテナンスが肝要である点を示した。

寿、大熊一正：豊平川における2018年サケ産卵環

流水の力を活用して、より豊かな河道微地形の形成を促す技術の進展のため、産卵環境保全と治水維持管理の両立する河道管理技術について、引き続きモニタリング等により検証していきたい。

境改善工事 －湧水産卵場の復元－、札幌市豊平
川サケ科学館研究報告、2019.
12）矢野雅昭、矢部浩規、林田寿文：砂州地形とシロサケの産卵環境について、寒地土木研究所月報、
No.710、pp.23-27、2012.

謝辞：本研究の遂行にあたり国土交通省北海道開発局

13）野上毅：数値計算による魚類生息場の維持に関連

札幌開発建設部札幌河川事務所の関係各位にご協力をする河道微地形変化について、寒地土木研究所月賜った。また数値実験等については当所寒地河川チー

報、No.815、pp51-56、2021.

ムの関係各位からご助言を頂いた。ここに謝意を記す。

14）矢野雅昭、布川雅典、谷瀬敦：中規模河床波発生領域によるalcove形成条件に関する数値計算、土寒地土木研究所月報№828

2022年３月 31

木学会北海道支部論文報告集、Vol.73、pp.B-38_
1-4、2017.

17）内田有吏子、岩崎理樹、山口里実、鈴木英一、清水康行：急流都市河川豊平川における河道内構造

15）片岡朋子、布川雅典、矢野雅昭、井上卓也、山口

物の維持管理および植生管理に関する検討 －平里実、渡邊康玄：水路幅の部分拡幅に伴う砂州形

成23年9月出水を受けて－、土木学会、河川技術

状の変化、土木学会論文集Ｂ1（水工学）、74（5）、論文集、第18巻、pp.203-208、2012.

pp.I_1261-I_1266、2018.

18）国土交通省河川環境課：大河川における多自然川

16）（財）河川財団：河川研究セミナー講演録、河川づくり、Q&A形式で理解を深める、2019.

維持管理、2015.

32

野上 毅
NOGAMI Takeshi

布川 雅典
NUNOKAWA Masanori

巖倉 啓子
IWAKURA Keiko

寒地土木研究所
寒地水圏研究グループ
水環境保全チーム
総括主任研究員
博士（工学）

寒地土木研究所
寒地水圏研究グループ
水環境保全チーム
研究員
博士
（農学）

寒地土木研究所
寒地水圏研究グループ
水環境保全チーム
上席研究員
技術士（建設部門、
総合技術監理部門）

寒地土木研究所月報№828

2022年３月