Pa-88
流砂観測結果を用いた計画流下許容土砂量設定に関する一考察
国土交通省関東地方整備局日光砂防事務所
国土技術政策総合研究所
アジア航測株式会社1

三輪賢志 竹歳健治 熊木正
桜井亘 内田太郎○山形奈央 柏原佳明 吉野弘祐

はじめに計画流下許容土砂量は，河川砂防技術基準においては，河床上昇による氾濫被害等を引き起こす可能性は小さ「下流の河川に対して無害であり，かつ必要な土砂として流容土砂量の定義のうち，少なくとも「下流の河川に対して無送されるべき土砂量」と定義されている．これまでの砂防計害」な土砂量を満足すると考えることができる．そこで，本検画では，流砂量式や計画流出土砂量の比率などとして設討では実測により得られた流量と浮遊砂の関係から計画流定されることが多く，実測の観測データが用いられることは下許容土砂量を設定することを試みた．

いと考えられる．したがって，これらの土砂量は計画流下許少なかった．一方，流砂観測は以前より行われデータが蓄積されてきた．そこで，流砂観測結果を有効に活用することにより，計画流下許容土砂量の検討，設定を行うことが可能

2

計画流下許容土砂量の設定

2.1

対象流域

対象流域は，日光砂防事務所管内のうち，計画基準点下となることが期待される．そこで，本研究では，以下のような流に貯水ダムのない大谷川流域と鬼怒川流域藤原地区と仮定に基づき，流砂観測結果を活用した計画流下許容土した．

砂量の設定方法について検討し試行した．

2.2

出水時における流送土砂のうち，浮遊砂・ウォッシュロー

設定手法

流砂量の観測結果より作成された流砂量と流量の回帰式
5000

なく，多くが河床材料と交換せずに下流に流出する．この

40

2000

60

1000

800100藤原地区

図 2 大谷川計画基準点のハイドログラフ
5000

0流量（m3/s）

4000

稲荷川（⼟⽯流区間） ⻤怒川本川（掃流区間）

H27.9降雨波形
本川流量
支川流量

3000

2040

2000

60

1000

800100

雨量（mm/h）

藤原地区計画基準点
⼤⾕川計画基準点

⼤渡橋

稲荷橋

関の沢⼤橋

⼤⾕川（掃流区間）

⼩林橋

2015/9/9 1:00
2015/9/9 3:00
2015/9/9 5:00
2015/9/9 7:00
2015/9/9 9:00
2015/9/9 11:00
2015/9/9 13:00
2015/9/9 15:00
2015/9/9 17:00
2015/9/9 19:00
2015/9/9 21:00
2015/9/9 23:00
2015/9/10 1:00
2015/9/10 3:00
2015/9/10 5:00
2015/9/10 7:00
2015/9/10 9:00
2015/9/10 11:00
2015/9/10 13:00
2015/9/10 15:00
2015/9/10 17:00
2015/9/10 19:00
2015/9/10 21:00
2015/9/10 23:00
2015/9/11 1:00
2015/9/11 3:00
2015/9/11 5:00

神橋20

3000

2015/9/9 1:00
2015/9/9 3:00
2015/9/9 5:00
2015/9/9 7:00
2015/9/9 9:00
2015/9/9 11:00
2015/9/9 13:00
2015/9/9 15:00
2015/9/9 17:00
2015/9/9 19:00
2015/9/9 21:00
2015/9/9 23:00
2015/9/10 1:00
2015/9/10 3:00
2015/9/10 5:00
2015/9/10 7:00
2015/9/10 9:00
2015/9/10 11:00
2015/9/10 13:00
2015/9/10 15:00
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2015/9/10 23:00
2015/9/11 1:00
2015/9/11 3:00
2015/9/11 5:00

：観測地点（掃流区間）：観測地点（⼟⽯流区間）

流量（m3/s）

4000

ため，これらの流送形態をとる粒径の小さい土砂について

大谷川流域

0H27.9降雨波形
流量

雨量（mm/h）

ド成分（以下，浮遊砂とする）は，河床に堆積することは少図 3 藤原地区計画基準点のハイドログラフ
101010稲荷橋

横軸：流量

関の沢大橋
関の沢⼤橋

大渡橋
⼤渡橋
1110.10.1

H26H24H21H14H10H2S63S57
S550.010.001
浮遊砂＋ウォッシュロード
y = 4E-2．33x1．77
R2 = 0.3785

0.0001
110H25
H23
H19H13H3H1
S61
S56

1000.1y = 4E-06x1.4968
R² = 0.4566

0.010.01

H26

H26
H250.001

H250.001

H24
H23

H24
H23
H220.0001

H220.0001

H21H21

⼟⽯流区間

掃流区間0.00001
1000

縦軸：流砂量y = 2E-06x2.178
R² = 0.7181

110100

図 1 対象流域と使用した回帰式- 562 -

掃流区間

0.00001
1000

1

10

100

1000

4.5を算定した．なお，算出に当たって，土石流区間は「稲荷流砂量（m3/s）

橋」，掃流区間は「関の沢大橋」（大谷川流域）及び「大渡橋」（鬼怒川流域藤原地区）の回帰式を適用した（図 1）．
2.2.1

対象降雨及びハイドログラフ

平成 27 年 9 月関東・東北豪雨による降雨波形を計画規模（100 年超過確率 24 時間雨量）に引き伸ばし，貯留関数

180
160

3.5

140

3.0

120

2.5

100

2.0

80

1.5

60

1.0

40

0.5

200.001 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53
時間（h）

法によりハイドログラフを計算した．さらに，大谷川流域及

掃流砂量式（ATM式）

d=32mmd=0.45mm

び鬼怒川流域藤原地区の補助基準点ごとの流域面積で按分し，使用するハイドログラフを設定した（図 2，図 3）．
2.2.2

流砂量_累積4.0流量（m3/s）に，設定したハイドログラフを適用し計画流下許容土砂量

d=3.2mmd=0.2mm

掃流砂量式（ATM式）

浮遊砂量式（Lane‐Kalinske式：d=0.46mm）

浮遊砂観測結果（計画流下許容土砂量として設定）

流量

浮遊砂観測結果_累計（計画流下許容土砂量として設定）※粗度係数n=0.04，河床勾配1/12.5，川幅B=40m として計算

図 5 稲荷川における観測結果と流砂能力使用した回帰式

日光砂防事務所管内では，これまでに「稲荷橋」及び「神14（鬼怒川流域藤原地区）で，出水時の浮遊砂量の観測が実121200101000

8800

6600

4400

橋」では，平成21 年から平成26 年までの計6 年分につい2200て，出水時の流量と浮遊砂量の関係が整理されている 1) 2) 3)．

0

流砂量（m3/s）

施されている．
「稲荷橋」及び「神橋」では，昭和 55 年から平成 26 年までの計18年分について，「関の沢大橋」，「大渡橋」，「小林0
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53
時間（h）

本検討では，この観測結果から計画流下許容土砂量算出

d=32mmd=0.45mmに用いる回帰式を作成した．

2.3

1400

流量（m3/s）

流砂量_累積橋」（大谷川流域），「関の沢大橋」，「大渡橋」，「小林橋」

掃流砂量式（ATM式）

d=3.2mmd=0.2mm

掃流砂量式（ATM式）

浮遊砂量式（Lane‐Kalinske式：d=0.46mm）

浮遊砂観測結果（計画流下許容土砂量として設定）

流量

浮遊砂観測結果_累計（計画流下許容土砂量として設定）※粗度係数n=0.04，河床勾配1/100，川幅B=150m として計算

計画流下許容土砂量の算出結果と検証

本手法による算出結果を図 4 に示す．計画流下許容土

図 6 大谷川本川における観測結果と流砂能力砂量は，大谷川流域で676.8千m3，稲荷川で82.5千m3，3,171.9千m3 であり，本手法で設定した計画流下許容土砂藤原地区で 564.2 千 m3 となった．

量は，稲荷川では全流砂能力の 54%，大谷川本川では全流砂能力の 42%，藤原地区では全流砂能力の 18％であり，次に，本手法により算出される計画流下許容土砂量が，流砂能力に対してどの程度であるかを把握することを目的

理論上の矛盾は見られなかった．に，ATM 式（掃流砂量式），及び Lane-Kalinske 式（浮遊3砂量式）を用いて全流砂能力を算出し，本手法で求めた計画流下許容土砂量と比較した（図 4）．ここでは，土砂生産・まとめ
本検討では，流砂量の観測結果を活用し，計画流下許容土砂量の設定を試みた．

流出が活発な稲荷川と大谷川本川（計画基準点）の値を示

ただし，今回の検討ではあくまでも，「下流に対して無害す（図 5，図 6）．また，実際の現象は浮遊砂と掃流砂の中であると考えられる量」の算出にとどまっており，「下流に必間の遷移的な領域が存在しているが，ここでの算出結果は要な量」という観点での検討は行っていない．このため，基それぞれの流砂能力を単純に合計した．

準点下流の過去の河床の状況把握や今後の予測により下計画ハイドログラフに対する全流砂能力は，大谷川本川
で 1,262.4 千 m3，稲荷川で 361.1 千 m3，藤原地区で大谷川流域
稲荷川
計画流下許容土砂量（千m 3 ）（回帰式による算出結果）
流砂能力（千m 3 ）上段：掃流砂量
中断：浮遊砂量
下段：全流砂量※

ある．

鬼怒川流域
藤原地区

676.8

82.5

564.2

617.2256.7

1,615.2

645.2

104.4

1,556.7

1,262.4

361.1

3,171.9流に必要な量についても並行して検討を行っていく必要がまた，今回の検討では，近年最大豪雨として平成27 年9月関東・東北豪雨型の計画ハイドログラフを用いたが，ハイドログラフの形状により流砂量も規定されるため，計画ハイドログラフの波形に関しても検討を進めていく必要がある．
参考文献
1) 平成 26 年度日光砂防水理水文観測業務報告書
2) 平成 25 年度鬼怒川流域総合土砂モニタリング業務報告書
3) 平成 26 年度鬼怒川流域総合土砂モニタリング業務報告書※ ここでは掃流砂量と浮遊砂量の単純な合計としている

図 4 本検討と流砂能力との比較- 563 -