令和6年度砂防学会研究発表会概要集

P-45

砂防堰堤損傷事例に基づく水叩き損傷事例の分析
国立研究開発法人土木研究所 〇山田拓※1，羽馬一希※2，伊藤 誠記
現所属※1 国土交通省※2 株式会社パスコ

1.はじめに砂防堰堤には土石流・流木捕捉などの機能があるが、基礎地盤の流失が進むと本堤部の沈下に至り機能を十分に発揮できなくなる恐れがある。基礎地盤流失に至るまでの過程の一つとして、礫等の衝突により、水叩き部に亀裂・摩耗ができ、やがて基礎地盤に河川水が流入し、基礎地盤流失に至るパターンが指摘されている 1)。
水叩き部の亀裂・摩耗が基礎部に達し、水叩き部が損傷した状態になると、基礎地盤の流失は急速に進む恐れがあるが、水叩き部の損傷がどのような場で発生しているかはよく分かっていない。優先的に補修が必要な箇所を明らかにするためには、水叩き部損傷のあった砂防堰堤の位置の特徴や設置年代を分析するなど、損傷の起こりやすい条件を明らかにしていくことが有効であると考える。そこで、本研究では土木研究所資料第 4425 号 2) (以下、土研資料)において収集された 1934～2018 年に発生した砂防堰堤の損傷 800 事例をもとに、堤高、流域面積、河床勾配、完成年と水叩き部の損傷との関係を分析した。

2.調査方法
土研資料 2) のうち、土石流・土砂流(洪水流含む)により被災したと考えられ、写真により損傷状況を確認できかつ水叩き部を有するコンクリート砂防堰堤 45 事例を対象とし、水叩き部が損傷した砂防堰堤の事例、並びに水叩き部は損傷せず他の部位に何らかの損傷がある砂防堰堤の事例に分類した。なお、水叩き部の破損が基礎部に及んでいるものを「水叩き部の損傷」とした。
水叩き部が損傷した砂防堰堤の事例、および水叩き部は損傷せず他の部位に何らかの損傷がある砂防堰堤の事例について、それぞれ堤高、流域面積、河床勾配および完成年の平均値および累積度数分布を作成し比較した。
流域面積、河床勾配は地理院地図を用い、砂防堰堤上流域の流域面積、砂防堰堤上下流 200m の平均河床勾配をそれぞれ計測し用いた。
なお、堤高、完成年が不明な砂防堰堤があったため、これらの堰堤については、不明な要素は分析の対象外とし、判明している要素（流域面積、河床勾配等）は分析の対象とした。

3．調査結果土研資料 2) より水叩き部が損傷した事例 7 事例（表-1）、水叩き部は損傷せず他の部位に何らかの損傷がある事
例 34 事例を抽出した。
表-2 平均値と t 検定(α=.05)結果
表-1 水叩き部損傷のあった砂防堰堤の調査結果
水叩き
堤高(m)
流域面積(㎢) 河床勾配(°) 完成年
平均値
p値
部損傷
➀
1235.91.74
1964
あり
8.00.02
堤高(m)➁1014.82
2.88
1958
*
(有意)
なし
11.3
➂
693.5
1.93
1951
32.6
流域面 あり0.11④621.460.26
1955
積(㎢) なし*(有意でない)12.0⑤631.561.73-⑥1020.662.931965⑦610.250.82

1952

河床勾配(°)

あり

調査年(2018)完成年

あり

なし

なし

1.75
*

5.7360*400.00
(有意)
0.00
(有意)

＊水叩き部は損傷せず他の部位に何らかの損傷がある砂防堰堤の事例

3.1.堤高水叩き部の損傷があった砂防堰堤 7 事例および水叩き部は損傷せず他の部位に何らかの損傷がある 31 事例を比較したところ、図-1 のとおり堤高が低い砂防堰堤に水叩き部の損傷が多く見られた。堤高の平均値はそれぞれ、8.0 m、11.3 m となった（表-2）。それぞれの平均値の差について t 検定を行ったところ、有意水準5％で有意に水叩き部の損傷があった砂防堰堤の堤高が低いことが示された。なおここでは、砂防堰堤底面と水通し高さの差を堤高と呼ぶ。
3.2．流域面積
水叩き部の損傷があった砂防堰堤 7 事例および水叩き部は損傷せず他の部位に何らかの損傷がある 34 事例を比較したところ、図-2 のとおり流域面積 10 ㎞ 2 以上の、上流域の面積が大きい堰堤に水叩き部の損傷が見られた。流域面積の平均値はそれぞれ、32.6 km 2、12.0 km 2 となった（表-2）。一方、それぞれの平均値の差- 425 -

累積相対度数

累積相対度数

100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%

水叩き部損傷あり(N=7)
水叩き部損傷*なし(N=31)
051520

図-3

水叩き部損傷あり(N=7)
水叩き部損傷*なし(N=31)0

堤高ごとの累積相対度数分布

図-2

累積相対度数

図-1

10
堤高(m)

100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%

河床勾配ごとの累積相対度数分布

100%90%80%70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
1950

図-4

510
堤高(m)

1520

流域面積ごとの累積相対度数分布

水叩き部損傷あり(N=6)*
水叩き部損傷なし(N=33)
1960

1970

1980
完成年

1990

2000

2010

完成年ごとの累積相対度数分布＊水叩き部は損傷せず他の部位に何らかの損傷がある砂防堰堤の事例について t 検定を行ったところ、有意水準 5％で水叩き部の損傷の有無による流域面積の平均値に有意差はなかった。
3.3．河床勾配
水叩き部の損傷があった堰堤 7 事例および水叩き部は損傷せず他の部位に何らかの損傷がある 34 事例を比較したところ、図-3 のとおり河床勾配が 3°以下の場所に所在する砂防堰堤に水叩き部の損傷が見られた。河
床勾配の平均値はそれぞれ、1.75°、5.73°となった（表-2）。それぞれの平均値の差について t 検定を行ったところ、有意水準 5％で有意に水叩き部の損傷があった砂防堰堤の河床勾配が小さいことが示された。
3.4．完成年
水叩き部の損傷があった堰堤 6 事例および水叩き部は損傷せず他の部位に何らかの損傷がある 33 事例を比較したところ、図-4 のとおり施工年が 1970 年代以前の砂防堰堤に水叩き部の損傷が見られた。2018 年の調査
年と施工年の差の平均値はそれぞれ、60 年、40 年となった（表-2）。それぞれの平均値の差について t 検定を行ったところ、有意水準 5％で有意に水叩き部の損傷があった砂防堰堤の施工年が古いことが示された。
4．まとめ
土木研究所において収集した砂防堰堤の損傷 800 事例をもとに、堤高、流域面積、河床勾配、完成年と水叩き部の損傷との関係を分析した結果、水叩きの損傷は、堤高が低い、河床勾配が小さい、1970 年代以前の完成年の箇所において頻繁に発生する傾向があった。
堤高の低さ、および河床勾配の小ささ、並びに有意水準 5％で統計的な有意差はなかったものの比較的大きな流域面積は、いずれも渓流や流域の下流域に位置する堰堤における特徴であることから、下流域の砂防堰堤における水叩き部の損傷の進行状況の把握やメカニズムの推定が今後の課題である。
また、1970 年代以前の砂防堰堤水叩き部の損傷が多く見られたことから、当時と現在のコンクリート施工技術の差や、コンクリート自体の経年劣化等の原因が考えられ、これらの検証についても今後の課題である。
参考文献
1) 三浦光太郎,山田拓,石田孝司(2023):事例調査による砂防堰堤の損傷に至る過程の推定,土木技術資料,Vol.65,No.2,pp12-15
2)石田孝司，山田拓，三浦光太郎，平田遼，武澤永純，石井靖雄(2022)：1934～2018 年度に発生した砂防堰堤の破損等事例調査，土木研究所資料，第 4425 号
3)国土交通省国土技術政策総合研究所:砂防基本計画策定指針(土石流・流木対策編)解説,国総研資料,No.904,2016- 426 -