ISSN 1346-7328
国総研資料 第1079号
令 和 元 年 7 月

国土技術政策総合研究所資料
TECHNICAL NOTE of
National Institute for Land and Infrastructure Management

No. 1079

July 2019

ICT浚渫工の導入に伴う浮泥堆積域におけるマルチビーム測深の効率化に関する検討

坂田憲治・井山繁

A Study on Efficient Sounding Method of Multibeam Echo Sounder in the Fluid Mud Area
at ICT Dredging

Kenji SAKATA, Shigeru IYAMA

国土交通省

国土技術政策総合研究所

National Institute for Land and Infrastructure Management
Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism, Japan

国土技術政策総合研究所資料
No. 1079

2019 年 7 月(YSK-N-414)

ICT浚渫工の導入に伴う浮泥堆積域におけるマルチビーム測深の効率化に関する検討坂田憲治✻・井山 繁✻✻

要旨

将来の担い手不足の課題等に対応するため，国土交通省では，2015年度よりあらゆる建設生産プロセスにおいて生産性を向上させる取組であるi-Construction施策を実施している．港湾分野においても，必要な基準を整備した上で，2017年度よりマルチビーム測深による3次元データを活用したICT 浚渫工を開始している．
しかし，海底面に堆積する泥のうち，浮遊状態から堆積状態にある浮泥が堆積する海域でマルチビー
ムやシングルビームの音響測深を実施する場合，音波の周波数を高く設定するほど，音波が浮泥層上面で反射され浅く計測されてしまう場合がある．ICT浚渫工の導入に伴い，従来のシングルビーム測深から
マルチビーム測深に変更され，測深精度の向上等の観点から周波数も200kHzから400kHzに変更される．
そのことにより，浮泥が堆積する海域では，音響測深による海底面が浅く観測され，必要水深の見かけ上の不足やそれに伴う浚渫の新たな必要性の問題が生じる恐れがある．
周波数400kHzのマルチビーム測深により，従来の周波数200kHzのシングルビーム測深による海底面の推計が可能となれば，上記問題は生じないが，現在そのような手法は確立されておらず，また，浮泥層厚の増加に伴う周波数200kHzと400kHzにより観測される海底面の差の変化についても，十分把握されていない．
そこで，本研究では，ICT浚渫工の導入に伴う浮泥堆積域におけるマルチビーム測深の効率化を目的とし，ICT浚渫工における浮泥の影響がもたらす問題点を把握すると共に，浮泥が十分堆積する海域事例として東京湾を選定し現地観測を行い，周波数200kHzと400kHzによる観測海底面の違いを把握した．その結果，底泥密度1,200kg/m3以下の浮泥が30cm程度生じる内湾海域で深浅測量を実施する場合，周波数200kHzと400kHzによる観測海底面の具体的な差は10cm程度しか生じないことから，マルチビームのみによる測深で対応可能であることを提案した．

キーワード：ICT浚渫工，浮泥，マルチビーム，周波数，観測海底面，東京湾✻

港湾研究部主任研究官
港湾研究部港湾施工システム・保全研究室長✻✻〒239­0826 横須賀市長瀬3-1-1 国土交通省国土技術政策総合研究所
電話：046­844­5019 Fax：046­842-9265
e-mail: ysk.nil-kikaku@ml.mlit.go.jpiTechnical Note of NILIM
No.1079
July 2019(YSK-N-414)

A Study on Efficient Sounding Methodology of a Multibeam EchoSounder in Fluid Mud Area Undergoing ICT Dredging

Kenji SAKATA ✻Shigeru IYAMA ✻ ✻SynopsisStarted by the Ministry of Land, Infrastructure and Transport in fiscal 2015, “i-Construction” aims to
improve productivity in all construction processes and to resolve the labor shortage. “ICT dredging” (harbor
construction) in the port and harbor field, ongoing since fiscal 2017, aims to improve productivity by utilizing
the 3D data of multibeam echo sounding.
But the seabed surface observed by a multibeam echo sounder may not be the same seabed surface observed by asinglebeam echo sounder but rather the top of the fluid mud. There also may be other new problems, such as theapparent lack of water depth and the additional need of dredging with the change of the sounding frequency from the
200kHz of a singlebeam echo sounder to the 400kHz of a multibeam echo sounder.
Such problems might not occur if the seabed surface observed by a single beam echo sounder is also predictedby a multibeam echo sounder. The sounding methodology is not yet established and the change in the seabedsurface observed by echo sounder with the increase of fluid mud is not clearly grasped.
In this study, we grasped the specific problems caused by fluid mud and the change in the seabed surface
observed by echo sounder with the change of sounding frequency from 200kHz to 400kHz in the fluid mud
area undergoing ICT dredging through field measurements in Tokyo Bay. As a result, we proposed that thesounding method in the inner bay in which fluid mud with a density 1,200kg/m3 or less deposits about 30cm
is adequate with a multibeam echo sounder.
Key Words : ICT dredging，fluid mud，multibeam echo sounder，frequency，seabed surface，Tokyo Bay✻

Senior Researcher, Port and Harbor Department
Head of Port Construction Systems and Management Division, Port and Harbor Department✻✻

National Institute for Land and Infrastructure Management
Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism
3-1-1 Nagase, Yokosuka, 239-0826 Japan
Phone：+81-46-844-5019 Fax：+81-46-842-9265 e-mail：ysk.nil-kikaku@ml.mlit.go.jp

ii

目

次

1．はじめに ........................................................................ 1
2．ICT 浚渫工におけるマルチビーム測深の導入 ......................................... 2
2.1

ICT 浚渫工におけるマルチビーム測深の導入 ...................................... 2

2.2

マルチビーム測深における測深性能及び周波数 ................................... 3

2.3

ICT 浚渫工におけるマルチビーム測深の導入効果に関するアンケート分析 ............. 42.4

水路測量における音響測深 ..................................................... 5

3．浮泥堆積域における浮泥の影響がもたらす問題点 ..................................... 6
3.1

浮泥の概要 .................................................................. 6

3.2

浮泥堆積域における音響測深の周波数による観測海底面の違い ...................... 63.3

船舶の航行上支障が生じる水深と音響測深による観測海底面との関係 ................ 6

3.4

アンケート調査による ICT 浚渫工における浮泥の影響がもたらす問題点の把握 ........ 74．東京湾における現地観測及び考察 .................................................. 94.1

現地観測の概要 .............................................................. 94.2

観測海底面差に関する現地観測結果の分析 ...................................... 104.3

浮泥堆積域におけるマルチビーム測深の効率化 .................................. 14

5．まとめ ......................................................................... 14
6．あとがき ....................................................................... 14
謝辞 ............................................................................. 15
参考文献 .......................................................................... 15
付録 A

マルチビーム測深機による測深手法に関する検討会 開催概要及び関係者一覧 ....... 16

付録 B

ICT 浚渫工等における浮泥の影響がもたらす問題点に関するアンケート調査票及び集計 .................................................. 17

付録 C

柱状採泥結果 .............................................................. 21

付録 D

航走観測結果（測線 NS-2，NS-3，EW-1，EW-2） ................................ 23

iii

iv

国総研資料 No.1079

1. はじめに船舶の航行上支障が生じる水深との不一致については，
現在，我が国では海上保安庁告示及び水路測量業務準則

建設業においては，他産業に比べ技能労働者の高齢化に基づき，原則，水深は音響測深を使用して測定した水が著しく，担い手不足が喫緊の課題1)となっており，また深であることから，音響測深による海底面（以下「観測依然として労働災害が多いことなどから，国土交通省で海底面」という．）が，航行上支障が生じる水深より浅は，それら課題に対応するため，2015年度より，調査・く観測されてしまうと，当該観測海底面がさらに設計水測量から設計，施工，検査，維持管理・更新までのあら深も満たさない場合には，航行上支障がないにも関わらゆる建設生産プロセスにおいて生産性を向上させる取組

ず，設計水深を確保するための浚渫を実施せざるを得なであるi-Construction施策を実施している2)．

い可能性が生じる．そのため，例えば，船舶の航行上支港湾分野においても，2017年度より，ICTを活用するICT

障が生じる水深位置を海底面と定義され，音響測深によ浚渫工（港湾）（以下「ICT浚渫工」という．）を実施しる当該海底面を計測あるいは推計することが可能となれている3) ．施工プロセスの①3次元起工測量，②3次元数ば，浮泥の船舶航行への影響を考慮した合理的な浚渫等，

量計算，③3次元出来形測量，④3次元データの納品の各より効率的な水深管理が可能となる．しかし，そのため段階においてICT を活用し，2018年度からはさらに⑤ICTには現在，密度計による物性値測定を別途実施する必要を活用した施工を追加し実施している．また，ICT浚渫工があり，作業コストの増大等につながるところである．

を実施する上で基準類が未整備だったため，モデル工事

したがって，より効率的な水深管理に向け，音響測深にの検証結果を踏まえ，国土交通省港湾局において，「マよる船舶の航行上支障が生じる水深を推計可能とする測

ルチビームを用いた深浅測量マニュアル(浚渫工編)」（以

深手法の構築が今後望まれる．

下「深浅測量マニュアル」という．）等の6つの基準類とまた，音響測深の周波数の変更に伴い観測海底面が浅積算基準 4)を2017年3月に策定した．ICT浚渫工に用いるく観測されることについては，ICT浚渫工におけるマルチ

マルチビーム音響測深機（以下「マルチビーム」という．）

ビーム測深の導入に伴い，まさに生じる事象である．周の基本性能（周波数，測深ビーム幅など）は， 上記深浅

波数が従来の200kHzから400kHzへ変更されることに伴い，測量マニュアルの2017年度改定時に一旦規定されたが，浮泥が堆積する海域では，観測海底面が浅く観測され，港湾におけるICT導入検討委員会（以下「ICT導入検討会」

これまで必要水深を満たしていた海域でも，場合によっという．）での議論を踏まえ，2018年度改定時には，「使ては必要水深よりも浅く計測されてしまい，従来不要で用するマルチビームは，浚渫結果を適切に表現できる性あった浚渫が新たに必要となる問題が生じる恐れがある

能を保有する機器とする」と必要な性能の規定に改めら（図－1.2）．

れた5)．ただし，現在，マルチビームを用いて測深する際

周波数 400kHz のマルチビームを用いて，従来の周波数の音波の周波数は400kHzが多く用いられており，そのた

200kHz のシングルビーム測深による観測海底面を推計

め，ICT浚渫工の導入に伴い，周波数は従来のシングルビ

することが可能であれば，上記問題は生じないところでーム音響測深機（以下「シングルビーム」という．）であるが，現在，そのような手法は確立されていない．ま多用されていた200kHzから400kHzに変更されることとな

た，浮泥層厚の増加に伴い，周波数 200kHz と 400kHz にる．

よる観測海底面差がどれくらい拡大するかも不明である．

一方，浮泥が堆積する海域でマルチビームやシングル

そこで，本研究では，上記課題のうち，現在国土交通

ビームによる音響測深を実施する場合，周波数を高く設

省で取り組んでいるi-Construction施策を推進する上で定するほど，音響ビームが浮泥層上面で反射され，浅く計測されてしまい（図－1.1），併せて船舶の航行上支障
⾳響測深機が生じる水深と一致しない場合がある．なお，ここでは，海底に堆積する底泥のうち，浮遊状態から堆積状態にあるものを浮泥6)と呼び，また，船舶の航行上支障が生じる
水深とは，航行上支障が生じる，底泥の湿潤密度（以下

⾼周波数
の⾳波

「底泥密度」という．）の限界値（PIANC，2014）を示す
水深のことであり，我が国ではまだ設定されていないが，低周波数の⾳波
浮泥層

ベルギー等では模型実験結果を踏まえ，底泥密度
1,200kg/m3と設定されている．

図－1.1

-1-

音波の周波数の違いによる観測海底面の違い

ICT 浚渫工の導入に伴う浮泥堆積域におけるマルチビーム測深の効率化に関する検討／坂田憲治・井山繁

生じうる課題の早期解決に資することを目的とし，音響の周波数200kHzのシングルビーム測深による観測海底面

測深の周波数の変更に伴う課題を今回の検討対象とし，を把握するための実務的な対応策について検討した．検ICT浚渫工における浮泥の影響がもたらす問題点を把握討にあたっては，2018年度に設置したマルチビーム測深すると共に，東京湾東航路周辺の海域をケーススタディ機による測深手法に関する検討会（以下「マルチビーム対象とした現地観測を通じて，浮泥が十分堆積する海域検討会」という．）により収集されたデータや現地観測における周波数の違いによる観測海底面の差を具体的に結果を活用した．マルチビーム検討会の委員は，浮泥層

把握し，周波数400kHzのマルチビーム測深を用いて従来におけるデータ分析やi-Construction施策との連係等を図る観点から，九州大学中川教授や東京工業大学岩波教【ICT浚渫工】【従来の浚渫工】

授を始めとする学識者等の関係各位により構成されている．マルチビーム検討会の開催概要並びに関係者一覧は200kHz

浮泥層

必要
水深

観測海底面

付録A に示す.

400kHz
観測海底面
浚渫必要

必要
水深

本研究の構成は次のとおりであり，2章では，ICT浚渫
工におけるマルチビーム測深の導入について，3章では，浮泥堆積域における浮泥の影響がもたらす問題点を，ICT

浮泥層

浚渫工受注者を対象としたアンケート調査結果と共に述べ，4章では，東京湾における現地観測を通じて，周波数

図－1.2

音波の周波数の変更に伴う問題のイメージの違いによる観測海底面の差に関する分析を行い，そして，5章でまとめを示している（図-1.3）．

1章
はじめに

2. ICT浚渫工におけるマルチビーム測深の導入
2章
ICT浚渫工におけるマルチビーム測深の導入
・マルチビーム測深における測深性能及び周波数・ICT浚渫工におけるマルチビーム測深の導入
効果に関するアンケート分析
・水路測量における音響測深

2.1

ICT浚渫工におけるマルチビーム測深の導入

マルチビーム測深は，船の進行と共に多数の音響ビー
ムを海底に扇状に照射する測深システムであり，これまで一般的に用いられてきたシングルビーム測深が送受波器直下の水深情報を線で測深しているのに対し，面的に詳細な海底地形を測深可能なため，全域を対象とする深3章
浮泥堆積域における浮泥の影響がもたらす問題点
・浮泥の概要・浮泥堆積域における音響測深の周波数による観測海底面の違い
・船舶の航行上支障が生じる水深と音響測深による観測海底面との関係
・アンケート調査によるICT浚渫工における浮泥の影響がもたらす問題点の把握

浅測量が可能となる（図-2.1）．

4章
東京湾における現地観測と考察
・現地観測の概要
・観測海底面差に関する現地観測結果の分析
・浮泥堆積域におけるマルチビーム測深の
効率化

5章
まとめ

図-2.1 シングルビーム測深とマルチビーム測深のイメージ図5)

図-1.3 本検討の構成-2-

国総研資料 No.1079

2.2

マルチビーム測深によって取得された 3 次元データを

マルチビーム測深における測深性能及び周波数

設計・施工計画，施工，検査，維持管理の各段階で活用

深浅測量マニュアルにおいて，マルチビーム測深に関することにより，作業の効率化や品質，安全性の向上にする測深性能や測深精度が規定されている．2016年度につながる（図-2.2）．マルチビーム測深などによる 3 次策定された後，2017年度にICT浚渫工試行工事等を踏まえ

元データの活用により期待される具体的な効果を表-2.1

一部改定され，2018年度にもICT浚渫工試行工事や港湾にに示す．

おけるICT導入検討会での議論を踏まえ，再び改定され，現在，上記測深性能等は表-2.2の通り規定されている．
なお，測深性能の達成率（例えば，99％以上）とは，1.0m
平面格子当たり点群が3点以上取得された格子数（図-2.3）の全体格子数に対して占める割合を意味する．
表-2.2

マルチビーム測深の測深性能と測深精度 5)2016 年度初版
測深性能（取得点密度）Ⅰ.0.5m 平面格子に 3 点以上
Ⅱ.達成率 90％以上
Ⅲ.未達成平面格子の連続不可
ⅰ.±10cm

測深精度2017 年度改定版
測深性能
Ⅰ.1.0m 平面格子に 3 点以上（取得点密度） Ⅱ.達成率 90％以上
Ⅲ.未達成平面格子の連続不可
測深精度
ⅰ.±10cm
ⅱ.達成率 90％2018 年度改定版
測深性能
Ⅰ.1.0m 平面格子に 3 点以上（取得点密度） Ⅱ.達成率 99％以上
測深精度
ⅰ.平成 14 年度海上保安庁告示第102 号で定められた通りとする．


図-2.2 ICT浚渫工における各段階のICTの活用7)
表-2.1

3 次元データの活用により期待される具体的な効果

設計・施工計画段階
 現況地形の 3 次元データから施工数量を自動算出
施工段階 8)
 水中施工箇所の可視化による施工の効率化，品質の向上
 危険箇所の可視化による安全性向上
 作業方法の標準化，作業効率の改善による工期の短縮（費用の低減，人員の削減）
 工期短縮による作業船の効率的使用
 潜水士の危険作業減少による災害リスクの低減等
検査段階
 3 次元データを活用した電子検査
 完成状況の可視化
維持管理段階 経年変化等の確認に活用
 埋没経過状況の把握

図-2.3 取得点密度の確認5)
また，平成 14 年度海上保安庁告示第 102 号で定められた測深精度とは，当該告示の別表第二 9)に海域に応じて記載されている算定式によるものであり，下記（式 2.1）～（式 2.3）で表される．（式 2.1）は，特級水域である
東京湾中央水域，備讃瀬戸水域，関門水域において適用され，（式 2.2）は，1a 級水域と呼ばれる，特級水域を除く殆どの港湾，あるいは 1b 級水域と呼ばれる，特級水域又は 1a 級水域を除く水深 100m 以浅の水域を対象に適用され，（式 2.3）は 2 級水域と呼ばれる，水深 100m 以-3-ICT 浚渫工の導入に伴う浮泥堆積域におけるマルチビーム測深の効率化に関する検討／坂田憲治・井山繁深の水域を対象に適用されるものである．

アンケート調査結果として，まず，施工者希望型においてICT活用工事を選択した理由として，「施工品質の向0.25

0.0075𝑑［m］

上」，「情報化施工の経験・人材育成」，「総合評価での（式 2.1）d：水深 [m]加点」及び「工事成績評定での加点」が数多く挙げられ，マルチビーム測深の導入効果についても，同様に「施工0.013𝑑0.5［m］

品質の向上」，「情報化施工の経験・人材育成」及び「情（式 2.2）d：水深 [m]報の共有化」等の意見が挙げられていた（図-2.4，図-2.5）．
なお，施工者希望型とは，受注者の希望によってICT活用

10.023𝑑［m］

工事を実施するものであり，総合評価落札方式において，（式 2.3）d：水深 [m]ICT活用の計画について評価する．発注者指定型とは，発注者の指定によってICT活用工事を実施するものである．

また，マルチビームの基本性能については，2017年度

しかし，従来方式であるシングルビーム測深との作業

改定版の深浅測量マニュアルでは周波数（400kHz以上）

効率に関する比較分析については，現時点で(1) 時間，

や測深ビーム幅（1.0°×1.0°以下）等の具体的な機器(2) 人数，(3) 人工数の殆どいずれの項目においても，の仕様が規定されていたが，その後のICT導入検討会にお平均値は増加している結果となった（図-2.6～図-2.8）．

ける議論を踏まえ，2018年度改定時に「使用するマルチ

例えば，平均作業時間については，⑦３次元設計データ

ビームについては，浚渫結果を適切に表現できる性能をの作成（+22.8h） や⑪水路測量の資料作成（+13.9h）の保有する機器とする」と必要な性能の規定に改められた．

増加時間が多くなっており，その理由として，⑦３次元

ただし，現在マルチビームの周波数は浮泥の堆積の有無

設計データの作成では「従来方式にない作業」，⑪水路に関わらず，400kHzが一般的である．

測量の資料作成では「資料作成にかかる手間（データ・検証項目の増加）」が挙げられていた．一方，④計測（-

2.3

ICT浚渫工におけるマルチビーム測深の導入効果に

3.6h）と⑨出来形管理図表の作成（-0.1h）の項目におい関するアンケート分析て時間が減少しており，その理由として，④計測では「測マルチビーム測深を導入したことによる効果について，

線間隔の拡大（測線減）」，⑨出来形管理図表の作成で2018年度に国土交通省港湾局がICT浚渫工試行工事44件

は「断面図の作成がない」「ソフトの活用」が挙げられの受注者を対象として，アンケート調査を実施しているていた．

（表-2.3）．

2018年度，当該課題を踏まえ，ICT浚渫工の生産性向上に寄与するため，取得点密度の適正化を検討し，表-2.2

表-2.3 マルチビーム測深導入効果等に関するアンケート調査に示す2018年度改定がなされたところである．

3)

アンケート対象工事：
 2018年度に実施中または実施済のICT活用試行工事（44件）
アンケート対象者：
 ICT浚渫工試行工事の受注者
アンケート調査項目（一部抜粋）：
 工事の発注方式（発注者指定型，施工者希望型）
 施工者希望型の選択理由
 マルチビーム測深の導入効果(1) 機器の調達方法，(2) 機器の名称・型式，(3) 施工規模，(4) 導入効果
 従来方式（シングルビーム）との作業効率の比較(1) 時間，(2) 人数，(3) 費用（人工数）
図-2.4 施工者希望型の選択理由3)-4-

国総研資料 No.1079

域）よりも時間を要し，ICT浚渫工におけるマルチビーム
測深の導入による周波数の変更（200kHzから400kHzへ）に伴い，浮泥の影響範囲が増加するため，さらに④計測と⑥データ解析が増加することが想定される．
当該アンケートでは，浮泥に関する調査は実施していないため，本研究において，浮泥堆積域での浮泥の影響がもたらす問題点を具体的に別途アンケート調査で把握することとした．
2.4

水路測量における音響測深水路測量業務準則施行細則 10)において，「スワス音響
図-2.5 マルチビーム測深の導入効果3)測深機を使用する場合で，次の海域（例えば，1a 級以上の水域など）においては，原則としてシングルビーム音響測深機を併用するものとする」と規定されている．マルチビーム測深は，スワス音響測深機を使用した測深方法の 1 つであり，上記より，港湾の海域において，マルチビーム測深を実施する場合にも，原則シングルビームを併用することが必要となる．当該併用が規定されている理由の１つとして，デジタルデータを出力するマルチビーム測深に対して，アナログデータを出力するシング
ルビーム測深は，測深記録が積算効果により連続した線

図-2.6 ｼﾝｸﾞﾙﾋﾞｰﾑ測深との作業効率の比較（時間）3)のような形となり，浮遊物や魚群あるいは海底の鉄パイ
プ等と，水深の判別が容易 11)であることが挙げられる．
しかし，少なくとも浚渫直後の海域では，海底面が明らかに平坦であり，鉄パイプなどの突起物が埋没している可能性はほとんど考えられないため，当該海域における測深はマルチビームによるもののみとし，シングルビーム測深の併用の解消が望まれる．
ICT 浚渫工では，従前の浚渫工において竣工検査と水路測量用に重複取得していた測深データをマルチビームの測深データに統一し，海図補正にも同データを使用す

図-2.7 ｼﾝｸﾞﾙﾋﾞｰﾑ測深との作業効率の比較（人数）

3)

ることを可能とすることにより，作業の効率化を目指している．したがって，ICT 浚渫工における生産性向上のためにも，少なくとも浚渫直後の海域においては，当該シングルビームの併用の解消が望ましい．

図-2.8 ｼﾝｸﾞﾙﾋﾞｰﾑ測深との作業効率の比較（人工数）3)
一方，浮泥が堆積する海域では，3.4で後述するように④計測と⑥データ解析が一般海域（浮泥が堆積しない海-5-

ICT 浚渫工の導入に伴う浮泥堆積域におけるマルチビーム測深の効率化に関する検討／坂田憲治・井山繁

3. 浮泥堆積域における浮泥の影響がもたらす問題点
3.1

減少してしまうためと思われる．今後，ICT 浚渫工が進められ，従来よりも周波数が高いマルチビーム測深が導入されることに伴い，さらに観測海底面が浅くなることが浮泥の概要想定され，浮泥の輸送特性による問題が生じやすくなる

浮泥の主な輸送特性として，堆積の他，波浪等の外力と考えられる．

による巻き上げや水平移流が挙げられる（図-3.1）．こしかし，これまで周波数の違いにより観測海底面の差れまで，底泥の輸送特性に関する研究は複数なされておが生じることは把握されているが，浮泥の層厚が増加す

り，例えば，中川ら12) 13)は東京湾奥部や有明海を対象とることに伴い，上記観測海底面差がどれだけ変化するのした現地データの解析を通じた，高波浪による底泥の濁かについては十分把握されていない．

度上昇への影響や大潮期における底泥の巻き上げの把握，

周波数 400kHz のマルチビーム測深を用いて，従来の周さらには，航路域への土砂侵入過程における底泥の移流

波数 200kHz のシングルビーム測深による観測海底面を現象の重要性を信濃川河口の新潟港で河口からの土砂の把握するにあたっては，まず上記関係を把握することが堆積特性の実態把握を通じて把握している．

必要である．

本研究では，ICT浚渫工におけるマルチビーム測深の導入に伴い音波の周波数が従来の200kHzから400kHzに変更

3.3 船舶の航行上支障が生じる水深と音響測深による観され，観測海底面が浅くなることにより，より一層生じ

測海底面との関係

うる浮泥の輸送特性がもたらす具体的な問題点を，3.4の船舶の航行上支障が生じる水深とは，航行上支障が生

ICT浚渫工試行工事の受注者へのアンケート調査を通じじる底泥密度の限界値（PIANC，2014）を示す水深のこて把握することとした．

とであり，例えば，ベルギー等では模型実験結果を踏まえ底泥密度1,200kg/m3と設定されている（表-3.1）．底泥の密度分布は海域に応じて異なり，当該水深を音響測堆積

深機によって測深することは現在困難であることから，巻き上げ密度計による物性値測定を別途実施する必要があり，作業コストの増大につながる．したがって，船舶の航行上

⽔平移流
浮泥層

図-3.1
3.2

支障が生じる水深を効率的に把握するためには，今後，当該水深を推計可能な音響測深手法の構築が望まれ，今浮泥の輸送特性後の課題である．
また，浮泥堆積域におけるマルチビーム（400kHz），

浮泥堆積域における音響測深の周波数によるシングルビーム（200kHz）による観測海底面と船舶の航観測海底面の違い

行上支障が生じる水深の相対関係は，既存知見6)，15)な

浮泥堆積域における音響測深の周波数による観測海底どを踏まえると，測深誤差±10cmの範囲でばらつきはあ面の違いについては，これまで数多くの現地観測調査がるものの，基本的にマルチビーム（400kHz）による観測実施されており，例えば，古くは1960年代に木原ら14)が海底面，シングルビーム（200kHz）による観測海底面，複数の周波数による観測海底面の違いを現地調査から把底泥密度1,200kg/m3の水深位置（図-3.2）の順に深くな握しており，また近年でも森ら15)がマルチビーム音響測

ると考えられる．水路測量業務準則施行細則10)におい深機の周波数200kHzと400kHzの違いにより観測海底面差て，水深に応じて表-3.2，表-3.3のようにマルチビーム

差10cm 程 度 ， ま た 周 波 数 10kHz と 200kHz の 違 い によ りとシングルビームの周波数が規定されており，200kHzと30cm程度の観測海底面差が生じることを示している．な

400kHzは同規定内であることからも，船舶航行の安全性

お，周波数10kHzと200kHzの違いによる観測海底面差を上の観点からも，マルチビーム（400kHz）とシングルビー

記既往文献では，浮泥層厚としている．

ム（200kHz）による観測海底面が底泥密度1,200kg/m3のいずれの現地観測においても，音響測深の周波数が高水深位置より浅くなる関係は成立すると考えられる．しくなるほど，観測海底面は浅く計測される結果となってたがって，マルチビーム測深の導入に伴い，観測海底面

いる．周波数に応じて観測海底面に違いが生じるのは，が変化したとしても，マルチビーム（400kHz）とシング

周波数が高いほど，粒子に反射しやすく,また浮泥層内にルビーム（200kHz）のいずれの観測海底面も，船舶が航おいて音響ビームのエネルギーが減衰され，反射距離が行する上で支障が生じる事は想定されないと思われる．

-6-

国総研資料 No.1079

表-3.1 海外における船舶の航行上支障が生じる水深表-3.4 ICT浚渫工等における浮泥の影響がもたらす（PIANC Report No,121(2014) より）問題点に関するアンケート調査

船舶の航行上支障が生じる水深の定義

アンケート対象工事：
 2018年度実施中または実施済のICT活用試行工事

フランス

底泥密度1,200kg/㎥を航海上の海底面と
する．
同上．

オランダ

同上．

ドイツ

剪断強度10Paを航海上の海底面とする．
当該海底面は，底泥密度1,100～1,250kg/㎥に相当する．
特に基準等はない．

ベルギー

アメリカ

アンケート対象者：
 ICT浚渫工試行工事の受注者
アンケート調査項目（一部抜粋）：
 ICT浚渫工試行工事における浮泥の有無，
 浮泥による工事への影響，
 浮泥の具体的な確認方法，
 ICT浚渫工試行工事以外の過去工事も含めた浮泥の影響がもたらす問題点(2) アンケート結果
a) ICT 浚渫工試行工事における浮泥の有無，浮泥による工事への影響，浮泥の確認方法
今回浮泥が確認されたのは，34 件中 4 件（図-3.3）であった．また，4 件で浮泥が工事に大きく影響したという
図-3.2

200kHz，400kHzによる観測海底面と底泥密度回答であり，残りの 30 件は，浮泥が確認できない（161,200 kg/m3位置の相対的関係性

件），または不明（14 件）という回答であった．
また，浮泥の具体的な確認方法（複数回答可）につい

表-3.2 シングルビームの基本性能（周波数）深度
水深31m未満
水深31m～100m未満
水深100m以上

10)ては，マルチビームによる観測海底面とレッド測深（紐周波数90～230kHz．
30～230kHz．
10～230kHz．

をつけた鉛塊を投下して測深する方法）の停止位置との比較や潜水士による潜水目視，またその他回答として浚渫土砂の性状（ヘドロ状）から判断している事例や，測深結果と過去の測深実績との比較から判断している事例
等が挙げられた（図-3.4）．水路測量業務準則施行細則

表-3.3 マルチビームの基本性能（周波数）10)
深度
水深31m未満
水深31m～100m未満
水深100m以上
3.4

10)

周波数
70～455kHz．
26～455kHz．
10～455kHz．

において，浮泥の調査方法は音響測深機及びレッドを用いて，またはその他の方法により行うものとするとされているが，今回調査ではその他の方法により調査されている事例が多い結果となった．

アンケート調査によるICT浚渫工における浮泥の影b)

響がもたらす問題点の把握

浮泥の影響がもたらす問題点

浮泥の影響がもたらす具体的な問題点について， ICT(1) アンケート調査の概要

浚渫工試行工事以外の過去工事も含めて確認すると，表ICT浚渫工におけるマルチビームの導入に伴い，より-3.5 及び表-3.6 に示すとおり，測量段階と施工段階の各一層生じうる浮泥の影響がもたらす具体的な問題点を把段階における複数の意見が挙げられた．なお，その他意握するため，アンケート調査を実施した．2019年2月に見も含め，詳細なアンケートの集計結果は付録 B に示す．

2018年度ICT浚渫工試行工事における受注者を対象に，まず，測量段階においては，浮泥の影響により測深作

メールでアンケート調査票を配布し，ICT浚渫工試行工

業自体，測深結果の解析に時間を要する旨の意見が挙げ事等における浮泥の影響がもたらす問題点等について質られた．工事完了直後に測深すると浅い水深を取得して問を実施した（表-3.4）．ICT浚渫工試行工事のうち回しまうため，浮泥が着底するまで待機する必要がある，答があった34件について分析した．具体的なアンケート

あるいは，浮泥表層で観測されるデータと表層より深い

票は付録Bに示す．

地点で観測されるデータが混在するため解析に時間を要するというものであった．当該問題点は，3.1 の輸送特性-7-

ICT 浚渫工の導入に伴う浮泥堆積域におけるマルチビーム測深の効率化に関する検討／坂田憲治・井山繁のうち，堆積，巻き上げ，水平移流のいずれにも起因す
表-3.5

るものであり，また，音響測深の周波数により観測海底
面が異なることにも起因するものであった．

1

また，施工段階においては，石材の追加投入や余掘，
浚渫区域周辺の浚渫の追加工事を余儀なくされた旨の意

2

見と共に，浮泥が舞い上がらないよう低速による曳航を

測量段階における浮泥の影響による問題点

浮泥の影響がもたらす具体的な問題点
· 工事完了直後の測深は困難なため，浮泥が沈静化するまで時間が必要である．
· 海底面の判定が困難なため，測深結果の解析に影響が出る．

余儀なくされたり，施工区域外からの浮泥の流れ込みにより水深確保が困難であったなどの意見が挙げられた．

表-3.6

後者の意見については，3.1 の輸送特性のうち，巻き上げ
1及び水平移流に大きく起因するものであった．
これらアンケート結果から，浚渫工における浮泥の巻

2

き上げや水平移流等の輸送特性が測深や水深確保等の困難さにつながっており，今後 ICT 浚渫工におけるマルチ3ビーム測深の導入に伴う周波数の変更により，観測海底
4面の浅く計測された場合には，浚渫時に上記問題点がより一層生じることが想定される．したがって，浚渫工に5おける生産性向上に資するため，浮泥による船舶航行や浚渫土量への影響を考慮した，より効率的な水深管理の必要性があると考える．

浮泥とみられる堆積物を確認
浮泥とみられる堆積物を確認不能
不明

14件
41%

図-3.3

4件
12%
16件
47%

2018 年度 ICT 浚渫工試行工事における浮泥の有無
マルチビームとレッド測深結果の比較
潜水目視
その他

1件,
10%
6件,
60%

図-3.4

3件,
30%

浮泥の確認方法（複数回答可）-8-

施工段階における浮泥の影響による問題点

浮泥の影響がもたらす具体的な問題点
· 捨石投入時，想定以上に沈み込みが生じたた
め，石材の追加投入を余儀なくされた．
· 掘り残しと判断されないよう，余掘りを行った．
· 浚渫区域周辺の水深が 10cm～20cm 高くなっていたため，掘りに行くことになった．
· 浚渫土砂の運搬時に，浮泥が舞い上がらない
よう低速でえい航した．
· 施工区域内を掘削しても，区域外から浮泥が流れ込み，水深の確保が困難な事例があった．

国総研資料 No.1079

4. 東京湾における現地観測及び考察
4.1

現地観測の概要(1) 観測対象海域の選定
ICT浚渫工におけるマルチビーム測深の導入に伴い，音波の周波数が従来の200kHzから400kHzへ変更されることに伴う観測海底面の具体的な差を把握し，マルチビー
ム測深による従来のシングルビーム測深の観測海底面を把握する実務的な対応策を検討するため，既存知見を踏
まえ，浮泥が十分堆積していると想定される海域事例として，東京湾の東京東航路周辺海域（図-4.1）を観測対
象海域として選定した．
既存文献15)において，10kHz-200kHzによる観測海底面の差を浮泥層厚と定義しており,当該海域は，1990～
1991年に実施された既存調査15)において10kHz-200kHzによる観測海底面差が最大2.0m生じている海域であり（図-4.2），既存の観測海域（例えば，森ら15)は10kHz200kHzによる観測海底面差が30cm前後生じている地点で

図-4.2

観測，海洋調査協会16)は当該差が60cm程度生じている地

既存調査結果 15)を用いた，観測対象海域における 10kHz-200kHz による観測海底面の差点で観測）よりも差が大きく，浮泥が十分厚く堆積していることが想定される．

図-4.3

現地式密度計（右写真）とマルチビーム（左写真）を航行させながら観測する（以下「航走観測」という．）
と共に，浚渫された航路内に位置する St.C，St.D を含む
図-4.1

計 4 点で船舶を停止させた状態で観測した（以下「停船観測対象海域（(a)東京湾内での観測海域，(b)

観測」という．）．

航走観測測線及び停船観測地点）

航走観測では，マルチビーム（周波数：400kHz，図-4.3）
及びシングルビーム（周波数：200kHz と 10kHz）による(2) 観測方法

音響測深を行った．航走観測及び停船観測共に，音響ビ

2018 年 11 月 5 日～7 日の 3 日間に，東京湾の東京東ームの干渉を防ぐため，同時観測は実施せず，シングル

航路周辺海域において，浮泥が十分堆積する海域におけビーム測深を実施した後にマルチビーム測深を実施した．

る周波数の違いによる観測海底面の差を具体的に把握す

なお，測定位置の水平位置は，深浅測量マニュアルの測るため，図-4.1 に示す 500m×1,000m の計 6 測線を船舶-9-ICT 浚渫工の導入に伴う浮泥堆積域におけるマルチビーム測深の効率化に関する検討／坂田憲治・井山繁

定誤差内のため，同位置とみなした．また，周波数は，差が生じた場合には，柱状採泥の値を採用した．なお，今後の実務的な運用を想定し，現在，比較的一般的に使当該水深設定や密度設定は，マルチビーム検討会で同様用されている周波数（10kHz，200kHz，400kHz）を設定し，の考え方で整理されている．

マルチビームによる測深データは，測深位置の直下の値を使用した．

4.2

また，停船観測では図-4.4 に示すように，上記音響測6)

観測海底面差に関する現地観測結果の分析(1) 航走観測結果（図-4.3）と柱状採泥器によるマルチビーム測深（400kHz），シングルビーム測深

底泥密度の鉛直分布測定及びレッド（底面反力：（200kHz），シングルビーム測深（10kHz）による測線NS-

0.0187kg/cm2）による測深を行った．レッド測深は，錘測1と測線EW-3の航走観測結果を，それぞれ点線，実線，二とも呼ばれ，鉛の重り（レッド）に索を結んだものを用

重線で図-4.5，図-4.6に示す．その他測線の航走観測結いて水深を測るものであり，今回水路測量業務準則施行

果は付録Dに示す．

深の他，現地式密度計

細則に規定されている円盤レッドを用いた．また，現地

周波数が10kHz，200kHz，400kHzと高くなるほど，既往

式密度計は，振動子センサーの振動数変化から周辺媒体

観測結果と同様に観測海底面が浅く計測される結果となの密度を推計するもので，密度と水深を約 1 秒間隔で同った．また，ICT浚渫工におけるマルチビーム測深の導入時に測定・記録することが可能である．また，密度の測に伴い，従前のシングルビーム測深（200kHz）とマルチ

3

3

定範囲と測定精度は各々900～1,500kg/m 及び 1kg/m でビーム測深（400kHz）による観測海底面に一定程度の差ある．今回，当該密度計を船上から海底付近まで徐々にが生じると想定していたが，両観測海底面の具体的な差降下させ，密度計の自重ではそれ以上沈降不可な地点までの密度を測定した．さらに，柱状採泥器は，長尺の円筒形の採泥管を船上から自由落下させ，貫入可能な深度までの底泥を採取，分析するものであり，今回，外径 9cm
×長さ 1m の自重落下式コアランプラーを用いて採取した試料を持ち帰り，目視から明らかに浮泥と思われる表層部については 0.5cm～1.5cm で分画し，それ以降の下層は，5cm ピッチで分画した上で密度や性状について分析した．なお，試料の具体的な分析結果や写真は，付録 C に示す．また,柱状採泥の各試料の水深位置は，既往調査結図-4.4

果 17)をもとに，目視による浮泥層下面がシングルビーム

停船観測のイメージ（①マルチビーム測深，による観測海底面と並ぶように配置した．同一水深にお②③シングルビーム測深（10kHz,200kHz）

ける現地式密度計による密度と柱状採泥器による密度に④現地式密度計，⑤レッド測深）

測線NS‐1
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5
12.0

1000

950

900

850

800

750

700

650

600

550

500

450

400

350

300

250

200

150

100

50

0

⽔深(m)

400kHz(NMB‐400)
200kHz(NMB‐200)
200kHz(SB‐200)
10kHz(SH20‐10)

(m)

図-4.5

航走観測結果（測線 NS-1）- 10 -

国総研資料 No.1079

測線EW‐3
8.0
9.0
11.0
12.0
13.0

図-4.6

350

300

250

200

150

100

50

0

16.0

500

15.0

450

400kHz(NMB‐400)
200kHz(NMB‐200)
200kHz(SB‐200)
10kHz(SH20‐10)

14.0

400

⽔深(m)

10.0

(m)

航走観測結果（測線 EW-3）

は10cm程度であった．音響測深機自体の測深精度が，±（400kHz）の観測結果に近づく不安定な観測結果となっ10cmを限界値とすることを踏まえると，測深精度の範囲

た．そのため，今回，シングルビーム測深の代替の可能内に収まる差異しか生じない結果となった．

性について言及するまでには至らなかった．

また，測線EW-3上を航走観測した際の10kHzと200kHz
による各観測海底面の具体的な差は，航路外で50cm程(2) 停船観測結果

度，航路内で100cm程度であった（図-4.6）．10kHzとマルチビーム測深（400kHz及び200kHz），シングルビ

200kHzの観測海底面差について，航路外より航路内の方

ーム測深（200kHz）シングルビーム測深（10kHz）によが大きくなったのは，航路内の海底では過去に行われた

る停船観測結果をそれぞれ点線，破線，実線，二重線

浚渫後に底泥が再度堆積したが、今回の10kHzの音響ビーで，また現地式密度計及び柱状採泥器により計測した底ムは過去の浚渫面付近まで到達したためと考えられる．

泥密度結果を黒丸，白丸で停船観測地点毎に図-4.7～図

なお，測線EW-3に平行する測線EW-1及び測線EW-2上の航-4.10に示す．

走観測でも，一部原地盤のままと思われる海底面を除き，似たような航路内外による観測海底面差が生じていた．

St.A

また，測線EW-3と直交する測線NS-1上の航走観測では，観測地点による10kHzと200kHzの観測海底面差の違いは

底泥密度(kg/m3)

1000

1100

1200

1300

1400

‐10

30

70

110

150

‐10.0

殆ど生じていなかった．当該測線は航路外であり，浚渫
による原地盤の高低差が生じていないため，違いが生じ‐10.5ていないと考えられる ．な お，図-4.2に 示す10kHzと200kHzの観測海底面差と異なる結果になったのは，両観‐11.0

測時（1990～1991年と2018年）の間に底泥の輸送特性や水深(m)浚渫により海底面に変化が生じたためと考えられる．実際，現地観測時，観測地点北方で浚渫が実施されていた．

‐11.5

シングルビーム測深（200kHz）の代替可能性を検討す

NMB(400kHz)

るため，マルチビーム（400kHz）及びシングルビーム

NMB(200kHz)‐12.0

SB(200kHz)（200kHz，10kHz）以外にも，マルチビーム（200kHz）

SH‐20(10kHz)による航走観測も実施した．しかし，図-4.5と図-4.6の

円盤レッド
‐12.5

柱状採泥

破線で示すとおり，当該観測結果は，航走時の船舶の揺現地式密度計れの影響などもあり，シングルビーム（200kHz）より浅

密度分布
‐13.0

く観測される箇所も一部生じ，また観測地点によってシングルビーム（200kHz）ではなく,マルチビーム

図-4.7- 11 -

停船観測結果（St.A）ICT 浚渫工の導入に伴う浮泥堆積域におけるマルチビーム測深の効率化に関する検討／坂田憲治・井山繁

底泥密度(kg/m3)

St.D

底泥密度(kg/m3)

1000

1100

1200

1300

1400

1000

1100

1200

1300

1400

‐10

30

70

110

150

‐10

30

70

110

150

‐9.0

‐11.5

‐9.5

‐12.0

‐10.0

‐12.5

水深(m)

水深(m)

St.B

‐10.5

‐13.0

NMB(400kHz)

NMB(400kHz)

NMB(200kHz)‐11.0

NMB(200kHz)‐13.5

SB(200kHz)

SB(200kHz)

SH‐20(10kHz)

SH‐20(10kHz)

円盤レッド
‐11.5

円盤レッド
‐14.0

柱状採泥

柱状採泥

現地式密度計

現地式密度計

密度分布

密度分布
‐14.5

‐12.0

図-4.8

図-4.10

停船観測結果（St.B）

St.C
1000

1100

1200

‐10

30

70

想定していたが，両観測海底面の具体的な差は，いずれ

底泥密度(kg/m3)
1300
1400
110

停船観測結果（St.D）の観測地点においても，10cm程度であった．また，レッ

150

‐11.0

ドの停止位置はいずれの観測地点においても，10kHzと200kHzの間の水深で計測された．当該位置関係は，既往
研究15)においても同様の傾向を示しており，汎用性の高‐11.5

い結果ではないかと考える．さらに，10kHzの観測海底
面は，航路外（St.AとSt.B）と航路内（St.CとSt.D）

‐12.0

水深(m)

では異なる結果となり，航路外で50cm程度，航路内で100cm程度であった．航走観測時と同様に，浚渫後に再‐12.5堆積したであろう底泥が影響しているものと思われる．
NMB(400kHz)

なお，航走観測時と同様にマルチビーム（200kHz）に

NMB(200kHz)‐13.0

よる停船観測も実施したが，当該観測結果は不安定な観SB(200kHz)‐13.5

SH‐20(10kHz)

測結果となったため，シングルビーム測深の代替の可能

円盤レッド性については言及するには至らなかった．

柱状採泥
現地式密度計(3) 底泥の密度勾配と観測海底面差の関係

密度分布
‐14.0

音波は，媒質の境界面で反射する際，音響インピーダ
図-4.9

停船観測結果（St.C）

ンス（媒質の密度と伝搬速度の積で表される）の差が大きいほど，反射係数が大きく，つまり反射されやすくな

航走観測結果と同様に，いずれの観測地点においても周る．当該原理を踏まえると，異なる周波数の音響測深に波数が10kHz，200kHz，400kHzと高くなるほど，観測海

よる観測海底面差は，密度勾配が緩やかなほど，大きく

底面が浅く計測される結果となった．また，航走観測時なる傾向にあると考えられる．

と同様に，マルチビーム測深の導入に伴い，従前のシン

そこで，上記傾向を観測結果から把握するため，底泥グルビーム測深（200kHz）とマルチビーム測深

密度1,200kg/m3以下の浮泥層厚の密度勾配と，200kHzと（400kHz）による観測海底面に一定程度の差が生じると- 12 -

国総研資料 No.1079

400kHzによる両観測海底面差の関係について分析するこ(4) 低周波数（10kHz）と高周波数（200kHz，400kHz）

3ととした．なお，底泥密度1,200kg/m 以下の浮泥層厚との観測海底面差による流動泥の把握

3

既存調査16)において，10kHzによる観測海底面は流動

は，底泥密度分布が海水密度1,027 kg/m から上昇を開3

始し，1,200kg/m に至るまでの距離のことを表し，泥の下端で反射する試験結果が確認されている．なお，

St.A，St.B，St.C，St.Dで，40cm，25cm，23cm，19cm

ここで，底泥密度1,200kg/m3以下の浮泥のうち，図-確認されている．密度勾配は，浮泥表層から1,200kg/m3

4.11に示す通り，非ニュートン流体的な挙動を示す浮泥

3に至る密度の増加分を，底泥密度1,200kg/m 以下の浮泥のことを流動泥と表し，ニュートン流体的な挙動を示す

層厚で除算して算出するものとする．

浮泥のことを浮遊泥と表す．非ニュートン流体とは，剪

密度勾配について，St.B（692.00 kg/m4）とSt.C
4

断応力が剪断変形速度に比例しない流体のことである．

4（752.17 kg/m ）の方が，St.D（910.52kg/m ）よりも本観測においても,上記と同様の観測結果が生じるか，

緩く，観測海底面差は，St.B（0.07m）とSt.C

シングルビーム測深（10kHz）とシングルビーム測深（0.08m）の方が，St.D（0.04m）よりも大きな値となっ（200kHz）あるいはマルチビーム測深（400kHz）を用い3

た（表-4.1）．このことから，底泥密度1,200kg/m 以下て検討することとした．

の浮泥層厚の密度勾配が緩やかなほど(St.B，St.C＜

しかし，図-4.7～図-4.10 に示す通り，10kHz による観St.D)，200kHz と400kHzの観測海底面差が比較的大き

測海底面は，現地式密度計による St.B の計測結果を除いくなる傾向になることが確認された．なお，観測海底面て，いずれも底泥密度 1,200kg/m3 より深い地点に位置し差が音響測深の測深誤差の範囲のため，当該傾向もほとており，すなわち流動泥の下端で反射していないことがんど同一値とみなすことも可能であるが，上記原理と合わかった．上記理由としては，音響ビームのエネルギー

致することから，1つの傾向として言及しても問題ないの減衰が反射地点の密度のみに依存するのではなく，伝と考える．また，St.Aの密度勾配は，他地点と比べて密達距離や密度勾配などに起因しているためと考えられる．

度観測値の未取得（水深10.5m前後の約0.3m区間で未取

このことから，底泥密度に応じた水深を音響測深のみで得）の影響が大きいため，参考値とする．

計測することは困難であることが改めてわかり，船舶の航行上支障が生じる水深を推計するためには，複数の測表-4.1

200kHz と 400kHz の観測海底面差と底泥密度 1,200kg/m3 以下の浮泥の密度勾配

200kHz の観測海底面(m)400kHz の観測海底面(m)左記観測
海底面差(m)

浮泥表面(1,027 kg/m3)の水深(m)

底泥密度1,200kg/m3 の
水深(m)

密度勾配
(kg/m4)

10.75

10.67

0.08

10.35

10.75

432.50

St.B

9.78

9.71

0.07

9.51

9.76

692.00

St.C

12.15

12.07

0.08

11.89

12.12

752.17

St.D

12.57

12.53

0.04

12.31

12.50

910.52

St.A（参考値）

図-4.11

湿潤密度，SS 濃度，含水比による泥の分類 14)- 13 -ICT 浚渫工の導入に伴う浮泥堆積域におけるマルチビーム測深の効率化に関する検討／坂田憲治・井山繁

深結果を活用するか，レッド測深の結果を併用するなど

更により，さらに浅く観測された際，浚渫時に上記問題の工夫が必要であることが示唆された．

点がより一層生じることが想定され，ICT 浚渫工における生産性向上に資するためには，少なくとも従来の周波

4.3

浮泥堆積域におけるマルチビーム測深の効率化

数 200kHz のシングルビーム測深による観測海底面に基上記 4.2(1)～(2)から，今回現地観測を実施した東京

づく効率的な水深管理が必要であり，また将来的には，

3

湾の東京東航路周辺海域は，底泥密度 1,200kg/m 以下の浮泥の船舶航行や浚渫土量への影響を考慮した，より効

浮泥層厚が 30cm 程度，10kHz と 200kHz による観測海底

率的な水深管理の必要性があると認識された．

面差が 100cm 程度生じる海域であったが,マルチビーム

次に，東京湾の東京東航路周辺海域における現地観測

測深（400kHz）とシングルビーム測深（200kHz）による結果を通じて，下記のことがわかった．

観測海底面差は，航走観測，停船観測いずれにおいて・航走観測，停船観測時共に，周波数が 10kHz，200kHz，も,10cm 程度しか生じない結果であった．

400kHz と高くなるほど，既往観測結果と同様に観測海

ICT 浚渫工によるマルチビーム測深の導入に伴い，従底面が浅く計測された．

前のシングルビーム測深（200kHz）とマルチビーム測深

・しかし，底泥密度 1,200kg/m3 以下の浮泥が 30cm 程度（400kHz）による観測海底面に浮泥層厚に応じた一定程堆積する内湾海域において，シングルビーム測深

度の差が生じると想定していた。しかし,音響測深機自体（200kHz）とマルチビーム測深（400kHz）による両観測の測深精度が±10cm を限界値とすることを踏まえると，

海底面の具体的な差は 10cm 程度であった．

今回の観測海底面差は誤差範囲であり，ICT 浚渫工の生・底泥密度 1,200kg/m3 以下の浮泥層厚の密度勾配が緩や産性向上を進める観点からはほぼ同一と解釈して問題なかなほど(St.B，St.C＜St.D)，200kHz と 400kHz によ

いと考えられる．

る観測海底面差が比較的大きくなる傾向であった．
3

したがって，底泥密度 1,200kg/m 以下の浮泥が 30cm

上記結果から，浮泥堆積域における ICT 浚渫工の生産程度堆積する内湾における深浅測量では，ICT 浚渫工の性向上に資するためには，下記測深方法により対応可能

導入時の経過措置としてのみならず,恒常的にマルチビであると考える．

ーム測深（400kHz）による測深で対応可能と考える．

・底泥密度 1,200kg/m3 以下の浮泥が 30cm 程度，10kHz とまた併せて，2.4 で言及したシングルビームの併用解200kHz による観測海底面差が 100cm 程度生じる内湾海消に関しても，上記浮泥堆積域でさえ，マルチビーム測域において，深浅測量を実施する場合，マルチビームの深のみによる測深が可能であることを踏まえると，浚渫

みによる測深で対応可能である．

直後の海域では，いずれの海域でもシングルビーム測深・浚渫直後の海域においては，いずれの海域でもシング（200kHz）の併用は尚のこと解消可能であると考え，マルビーム測深（200kHz）を併用する必要はなく，マルチ

ルチビーム測深のみによる測深を実施することで，測量ビームのみによる測深で対応可能である．

段階における生産性向上への寄与が期待できると考える．

6. あとがき

5. まとめ

本研究と同環境の浮泥堆積域において，深浅測量を実まず，ICT 浚渫工試行工事の受注者へのアンケート調施する場合には．マルチビーム測深のみで対応可能と考査結果を通じて，浚渫工における浮泥の影響がもたらすえるが，一方で，今回の結果が必ずしも全海域を網羅し問題点を把握した．具体的には，ているわけではないので，その点については留意する必・測量段階においては，浮泥の影響により測深作業自体，要がある．例えば，出水等の影響を強く受ける河口港や測深結果の解析に時間を要する．

干潟等の海域など，浮泥の堆積状況によっては，・施工段階においては，浮泥が舞い上がらないよう低速

200kHz(シングルビーム測深)と 400kHz(マルチビーム測による曳航の必要性や施工区域外からの浮泥の流れ込深)の観測海底面の差が大きく生じる可能性は依然としみにより水深確保が困難である．

て残されている．そのため，ヒアリングや現地観測等をなどの問題点が挙げられ，浮泥の輸送特性である，堆積，通じて，引き続き情報を蓄積する必要がある．

巻き上げ及び水平移流や，音響測深の周波数による観測

また，音響測深の観測海底面と船舶の航行上支障が生海底面の違いに起因するものであることが確認された．

じる水深の不一致については，今回問題点について言及

今後，ICT 浚渫工の導入に伴う音響測深の周波数の変したのみである．より効率的な水深管理を可能とするた- 14 -

国総研資料 No.1079

1224632.pdf＞．

めには，音響測深による船舶の航行上支障が生じる水深8) 吉田英治，井山繁，鈴木啓介：港湾分野における i-が推計可能な手法を構築することが今後，望まれる．

Construction 推進のための 3 次元データ等の活用に（2019 年 5 月 30 日受付）

関する検討，国土技術政策総合研究所資料，No.1024,
pp15-16, 2018.

謝9) 海上保安庁：海上保安庁告示第 102 号，＜https://

辞

www1.kaiho.mlit.go.jp/GIJUTSUKOKUSAI/SHIDOW/si

本資料をとりまとめるにあたり，マルチビーム測深機

te0013/_userdata/annex2.pdf＞．

による測深手法に関する検討会にご出席いただき，多様な観点からご意見等を頂戴した委員の方々に感謝いたし

10) 海上保安庁：水路測量業務準則施行細則，＜https://

ます．また，ICT 浚渫工等における浮泥の影響がもたら

www1.kaiho.mlit.go.jp/GIJUTSUKOKUSAI/SHIDOW/si

す問題点の把握等に関するアンケート調査にご協力頂い

te0013/_userdata/saisoku.pdf＞．
11) 一般財団法人日本水路協会：水路測量技術テキスト水た ICT 浚渫工試行工事の受注者各位，現地式密度計を貸路測量，第 1 巻，2014，p161．

与頂いた港空研沿岸土砂管理研究グループ関係各位に深12) 中川康之：有明海における底泥輸送現象のモデル化，

く感謝いたします．

港湾空港技術研究所報告，第 42 巻第 4 号，2003．
13) 中川康之，篠澤巧，高嶋紀子，渡邉理之，清水雄太：

参考文献
1) i-Construction 委員会：i-Construction ～建設現場

河口港における底泥堆積特性の把握に関する現地調の生産性革命～（報告書概要），2016 年，pp.5-6，＜

査，土木学会論文集 B2（海岸工学），Vol.71，No.2，

http://www.mlit.go.jp/common/001137123.pdf＞．

I_571-I_576，2015.

2) i-Construction 委員会：i-Construction ～建設現場

14) 木原純孝：5.音響測深機に関する研究－超音波放射との生産性革命～，2016 年，＜http://www.mlit.go.jp

反響記録特性－，港湾技術研究所報告，第 8 巻，第 1/common//001127288.pdf＞．

号，1969，pp.143-144.

3) 港湾における ICT 導入検討委員会：第 7 回委員会資15) 森洋，林健次，宇都宮好博，大西健二：東京湾の海底料，2019 年，＜http://www.mlit.go.jp/common/00

面判読に関する一考察，土木学会論文集 B3（海洋開1274017.pdf＞．

発），Vol.69，No.2，2013，pp.Ⅰ_1156-Ⅰ_1161.

4) ICT 導入協議会：第 5 回協議会資料（参考資料-1），

16) 一般社団法人海洋調査協会，三洋テクノマリン他：平2017，＜http://www.mlit.go.jp/common/001198224.

成 29 年度国土交通省関東地方整備局実海域実験場のpdf＞．

提供制度による実験結果，2017．

5) 国土交通省港湾局：マルチビームを用いた深浅測量マ17) 中川康之，有路隆一，松坂省一，諸星一信，八木宏，ニュアル(浚渫工編)，2018 年，＜http://www.mlit.go.

灘岡和夫，古殿太郎，大野幸正，島崎哲也：多摩川河

jp/common/001228009.pdf＞．

口沿岸域における底泥の堆積分布特性の把握に関す

6) 中川康之，渡邊和重，谷川晴一，黒田祐一：海底面近る現地調査，海岸工学論文集，第 54 巻，pp.1031-1035，

傍における底泥密度の鉛直分布特性の把握，海岸工学

2007.

論文集，第 51 巻，pp.986-990，2004.
7) 港湾における ICT 導入検討委員会：第 5 回委員会資料，2018 年，＜http://www.mlit.go.jp/common/00- 15 -ICT 浚渫工の導入に伴う浮泥堆積域におけるマルチビーム測深の効率化に関する検討／坂田憲治・井山繁

付録 A

マルチビーム測深機による測深手法に関する検討会

開催概要及び関係者一覧＜開催概要＞〇第 1 回マルチビーム測深機による測深手法に関する検討会：【日時】平成 30 年 10 月 4 日(木)【設置目的】今後の我が国の水域施設を主とする港湾施設の調査・設計，施工，維持管理等に用いられる
マルチビーム測深機による測深に関して，浮泥層の影響を受ける海域において，合理的かつ効率的な測深手法の検討を行い，もって生産性の向上に資することを目的として設置するものである．
【主な議題】
1) 検討会の概要
2) 国内外の海底面判定手法について
3) 現地試験（試験計画）について【主な意見等】·

浮泥の存在する海域と存在しない海域で切り分けて整理すること．

·

また，今後の追加調査の実施も含め検討すること．

·

事例収集は，港空研での羽田空港沖，熊本港，新潟西港での現地試験事例等も実施すること．

〇第 2 回マルチビーム測深機による測深手法に関する検討会：【日時】平成 30 年 12 月 14 日(金)【主な議題】
1) 第１回検討会における主な意見と対応
2) 現地試験結果について
3) 浮泥堆積域における測深手法と効率化の検討【主な意見】
·

浮泥堆積層が存在する海域を実工事で把握することは重要．

·

深浅測量の目的を考えた上で今回の現地試験結果を評価すべき．

·マルチビーム 200kHz によるシングルビーム 200kHz の代用へ向けての検討は引き続き必要．

·

今回の現地試験のような海域であれば，マルチビーム 400kHz とシングルビーム 200kHz での測深結果に 10cm 程度の差しか生じず，マルチビーム 400kHz の１機種での対応が可能という結果となった．しかし，全国には浮遊泥の多い海域もあり，河口港や干潟など今回と条件の異なる海域では測深機器や周波数等の違いによる測深差が一定程度生じる可能性もあることから，引き続き現地試験等による事例収集が必要．

＜関係者一覧（マルチビーム検討会の開催時点）＞
座 長： 九州大学大学院 工学研究院 海域港湾環境防災共同研究部門 教授
委 員： 北海道大学 北極域研究センター 国際連携研究教育局 教授
東京工業大学大学院 理工学研究科土木工学専攻 教授
一般社団法人 海洋調査協会 専務理事
港湾局技術企画課 港湾保全政策室長
国土技術政策総合研究所 港湾研究部長
事務局： 国土技術政策総合研究所 港湾研究部 港湾施工システム・保全研究室
一般財団法人 港湾空港総合技術センター- 16 -

中川
安部
岩波
伊藤
藤田
藤井

康之
智久
光保
直和
亨
敦

国総研資料 No.1079

付録 B

ICT 浚渫工等における浮泥の影響がもたらす問題点に関するアンケート調査票及び集計（１）アンケート調査票（2018 年度 ICT 浚渫工試行工事の受注者へ配布したアンケート調査票）- 17 -ICT 浚渫工の導入に伴う浮泥堆積域におけるマルチビーム測深の効率化に関する検討／坂田憲治・井山繁（２）アンケート調査票の回答・集計（記述式の回答については，基本的に記載のまま転記）
Q1-1．調査対象工事において，浮泥とみられる堆積物が確認されましたか．該当するものに「✓」を選択して下さい．
①浮泥とみられる堆積物を確認出来た．②浮泥とみられる堆積物を確認出来なかった．③不明である．

浮泥とみられる堆積物を確認
浮泥とみられる堆積物を確認不能
不明

14件
41%

4件
12%
16件
47%

Q1-2．調査対象工事における浮泥の確認方法，おおよその堆積厚についてお答え下さい．

マルチビームとレッド測深結果の比較
潜水目視
その他

1件,
10%
6件,
60%

3件,
30%

Q2-1．調査対象工事において，浮泥による工事への影響はありましたか．該当するものに「✓」を選択して下さい．

- 18 -

国総研資料 No.1079① 工事に大きく影響した．②工事にあまり影響しなかった．③不明である．④その他
工事に大きく影響した．
工事にあまり影響しなかった．
不明
その他

1件,
2件, 6% 4件,
13%
25%
9件,
56%
Q2-2．(1) 調査対象工事以外に，浮泥が工事へ影響が生じた過去事例等（海域，浮泥の層厚，影響内容等）
があれば記入して下さい．
 浮泥があれば音波が地表より深く入ってしまい，実際の地表面がわかりにくくなりマルチビームの解析時に影響が出る場合がある．(岩盤や砂とは違い地表がやわらかい為，実際に表面で取れるデー
タと深く入ってしまうデータが混在する)
 施工区域内外含め広範囲にわたり，浮泥の堆積がある箇所では，施工区域内を掘削しても，区域外から浮泥が流れ込んで，水深の確保が困難な過去事例があった．該当工事は暫定工事であったた
め，施工完了後に速やかに施工状況検査を行い対応した．
 護岸工事の捨石投入時，想定以上に沈み込みがあり石材の追加を余儀なくされた．
 A 港における仮設航路浚渫にて，浚渫が４年に掛けての工事であったため，前年の浚渫作業によると思われる浮泥が 20 ㎝以上堆積している箇所もあったため，浚渫土砂運搬時に浮泥が舞い上がらな
いよう低速でえい航した．また，浚渫終点側に浮泥が堆積し，掘り残しと判断されないよう余掘りを１ｍ，幅 10ｍ行い対策を行った．
 隣接工事も同様の現象が発生していた．
 浮泥の薄層 30 ㎝浚渫工事で土運船の水抜き穴からの排水が影響した事例があった．対応としては排水を全面に禁止し，軽荷ではあるが土運船の運搬を増やし対応した 浚渫区域周辺の水深が 10cm～20cm 高くなっていたため，掘りに行くことになった．
 マルチビームを使用する限りについては，400kHZ の高周波数帯を主に使用しているため，仮に浮泥が存在しても気がつかずに海底記録として判別していると考える．
 B 防波堤埋立地周辺，浮泥厚 1.0m 程度，浚渫であれば土量に影響し跡坪測量の成果にも大きな影響が出る，石入れであれば石のボリュームに大きい影響がある．
 浮泥により解釈する水深に影響が想定される工事において，事前に浮泥厚調査を実施し，誤まった
解釈につながることを回避した例がある．
Q2-2．(2) 浮泥堆積域における NMB 測深に関する意見等がありましたら，記入して下さい．









浮泥堆積域におけるマルチビーム測深については，工事完了後速やかに測深は困難であると思われ(浅い水深を取得し，誤差が大きくなるため)，浮泥が着底するまでの日程を考慮してほしい．
マルチビーム測量にて浮泥らしき海底記録が観測されても，海底として取り扱わざるを得ないのが現状．自主管理段階でシングルビーム測深等により浮泥の存在が確認出来た場合，深堀りによりマルチビーム測深に対応するか，工事工程上困難かもしれないが，浮泥の落ち着くまで工事完了から測量までに時間を開ける事が必要かと考える．
マルチビーム測深機の特性上，高周波を使用しているため，浮泥層の圧密・厚さがどの程度かにもよるが，浮泥の下を計測する可能性が高いと考えられる．但し，出来形測量時には水路測量の規則により，シングルビームと同時計測をする事から，シングルの記録には，浮泥をとらえる可能性がある．
大型船舶が通過する度に浮泥が巻き上がるような現場もありえるので，管理するものとしてはその辺も考慮すべきと考える．
浮泥堆積域である事が事前にわかるのであれば，マルチビーム測深とレッド測深結果の比較が必要だと考える．
浮泥層に基礎石等の石材を投入した場合，割増率が増加して材料費が高額になる可能性がある．事- 19 -ICT 浚渫工の導入に伴う浮泥堆積域におけるマルチビーム測深の効率化に関する検討／坂田憲治・井山繁








前に発注者立会のもと，浮泥層厚の確認及び割増率の協議変更が必要となる．
浮泥か否かの判別が現状マルチビーム測深のみでは困難である認識であり，潜水目視が一番有力であるが，全国各地の事例の共有が今後の基準の確立の為に必要かと思われる．
浮泥浮遊物が多い海域において，マルチビーム測深を行う場合，詳細なデータを取得するためデー
タ処理および浚渫手直し作業が膨大になる．
浮泥堆積域と事前に把握できれば，オペレーターの方で機器操作・データ量(ラップ率)の調整が出来るので，データの欠損による再測を少なく出来ると思われる．
浮泥厚を機械だけで正確に測ることは密度の違いなどもあり難しく，浮泥のある可能性のあるエリ
アでは，旧来の円盤レッドなど，感触の分かる方法での調査を併用するのが正確性を高める調査方法であると思われる．
浮泥堆積域などでは，レッドの着底水深と音響の反射水深の差異を多点において把握する必要があり，従来の多素子，単素子と同様，マルチビームにおいても同様と考える．浮泥存在域において，200kHz 程度が海底面と定義づけられる場合はシングル等の併用．

- 20 -

国総研資料 No.1079

付録 C

柱状採泥結果- 21 -ICT 浚渫工の導入に伴う浮泥堆積域におけるマルチビーム測深の効率化に関する検討／坂田憲治・井山繁- 22 -

国総研資料 No.1079

付録 D

航走観測結果（測線 NS-2，NS-3，EW-1，EW-2）

測線NS‐28.0

400kHz(NMB‐400)
200kHz(NMB‐200)
200kHz(SB‐200)
10kHz(SH20‐10)

9.0

⽔深(m)

10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
15.0

図-D.1

1000

950

900

(m)

航走観測結果（測線 NS-2）

測線NS‐38.0

400kHz(NMB‐400)
200kHz(NMB‐200)
200kHz(SB‐200)
10kHz(SH20‐10)

9.0
10.0
⽔深(m)

850

800

750

700

650

600

550

500

450

400

350

300

250

200

150

100

50

0

16.0

11.0
12.0
13.0
14.0
15.0

図-D.2

1000

(m)

950

900

850

800

750

700

650

600

550

500

450

400

350

300

250

200

150

100

50

0

16.0

航走観測結果（測線 NS-3）

測線EW‐1
8.0
9.0

⽔深(m)

10.0
11.0
12.0

400kHz(NMB‐400)
200kHz(NMB‐200)
200kHz(SB‐200)
10kHz(SH20‐10)

13.0
14.0
15.0
16.0
0

50

100

150

200

250

図-D.3

航走観測結果（測線 EW-1）- 23 -

300

350

400

450

500
(m)

ICT 浚渫工の導入に伴う浮泥堆積域におけるマルチビーム測深の効率化に関する検討／坂田憲治・井山繁

測線EW‐2

8.0
9.0

⽔深(m)

10.0
11.0
12.0
13.0

400kHz(NMB‐400)
200kHz(NMB‐200)
200kHz(SB‐200)
10kHz(SH20‐10)

14.0
15.0
16.0
0

50

100

150
図-D.4

200

250

300

航走観測結果（測線 EW-2）- 24 -

350

400

450

500

(m)

国土技術政策総合研究所資料
TECHNICAL NOTE of N I L I M
No. 1079
編集・発行

July 2019©国土技術政策総合研究所

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