ダム工学 15（3），200-215，2005

論 文

貯水池堆積土砂の掘削管理とその下流河川還元に関する研究
岡野

眞久1

菊井

幹男2

石田

裕哉3

角

哲也4

Study on Reservoir Sediment Excavation Management and Sediment
Replenishment to Downstream Rivers
Masahisa OKANO

Mikio KIKUIHiroya ISHIDA

Tetsuya SUMI

ダム貯水池堆砂の進行に伴い生ずる貯水池上流部河床の上昇などへの対応，さらには下流河川・海岸の環境保全などの面から総合的な流砂の管理が必要になっている。その手段の一つとしてダム貯水池に流入・堆積した土砂の一部を掘削後，ダム下流河道へ運搬・仮置し，再び洪水とともに河川を通じ海まで流下させる手法が試みられており，その手法の確立が急がれている。本論文
では，天竜川佐久間ダム貯水池の堆砂を掘削し，佐久間ダム下流の秋葉ダムおよび船明ダム下流
河川に還元することを想定し，これらによる河床変化等について論ずるものである。
キーワード：貯水池堆砂対策，河床変動シミュレーション，下流河川還元，モニタリング，合意形成

１. はじめにムである佐久間ダム（電源開発（株），1956 年竣工）

わが国では貯水池堆砂対策としては粗粒土砂の掘貯水池と，その約 23 km 下流に位置し，その逆調整機

削・浚渫による搬出とその有効利用が，取水口周辺や能をもつ秋葉ダム（電源開発（株），1958 年竣工）下貯水池上流河床上昇などに対する緊急避難的・局所的

流河川を事例に，貯水池堆積土砂の掘削とその下流河な対策として行われてきた。岡野ら1） は，流す堆砂対

川還元に関し考察する。

策の理念のもとにこの方法を「貯水池に捕捉された土ダムからの土砂の適切な供給は下流河川・海岸の土

砂を陸上掘削（もしくは浚渫）した後，ダム下流河道

砂環境ひいては生物生息環境の保全および回復の観点に運搬仮置きし，自然の洪水とともに下流河川に還元からも重要な意味があることが近年指摘されている。

する方法」として，貯水池堆砂対策の柱の一つに位置

本方策は関係者の合意が比較的得られやすい堆砂対策づけた。

の一つであり，いくつかの管理中のダムで既に取り組

この「河川還元」方式には，排砂時の貯水位低下やまれている。

土砂処分が不要であり，ダム下流域の環境状況に応じて還元土砂量や粒径，仮置場所を選択できる。また，

２. 佐久間ダム貯水池の堆砂とその掘削管理

大規模な設備が不要で堆砂の進行に応じた対応が可能

２.１ 堆砂の進行と堆砂対策である。

佐久間ダム貯水池内上流部の堆砂により洪水位が上

ここでは堆砂の進行が懸念されている図-1 に示す

昇し，1970 年頃には，設計洪水量（7,700 m3/s）に近

天竜川の河口から約 71 km の本川に設置された発電ダ

い大規模な洪水が発生した場合には第三者の土地が冠

1

財団法人ダム水源地環境整備センター 理事，工修

2

国土交通省 中部地方整備局企画部防災課（前3

株式会社建設技術研究所 東京本社ダム室，工修

4

京都大学 大学院工学研究科，博（工）浜松河川国道事務所）

貯水池堆積土砂の掘削管理と下流河川還元

201

ものが加わっている。
b） 湖内移送
ダム管理者が行う計画維持河床より上に堆積した土
砂を標高 220 m 以下の死水域へ移送することを湖内移送と呼んでいる。ダム上流約 12〜23 km において，2隻の浚渫船により吸引された土砂は浚渫船自体の船倉（800 m3）に積み込まれ水切りされる。浚渫船は 2 隻の押船に捨て土地点まで曳航された後，船底に設けられたバルブが開かれ土砂は投下される。1990 年から一部が開始され，1991 年から 2 船団で年間 40 万 m3 を目途に実施されている。
c） 湖内掃砂
近年では「流砂促進」と呼ばれ，非洪水期に貯水位を低下させて湖内上流部を河道状態とし，流水掃流力を増加させることにより堆積土砂を貯水池下流部の死水域へ侵食移動させるものである。具体的には，2 月中旬から 3 月下旬の 35 日程度，貯水位を通常よりも25〜30 m 低下させて発電利用水深 40 m を 15〜10 m（EL. 235〜230 m）に制限する。これにより年間 100 万〜
200 万 m3 程度の土砂が移動していることが堆砂測量
図-１ 流域の概要

結果から確認されている。
２.２ 近年の堆砂傾向と必要な対策

水する恐れが出てきた。このため洪水により冠水の恐a） 堆砂形状の変化と堆砂量れがある区域の用地を買取るなどの暫定措置をとりな

図-2 に 1956 年の佐久間ダム建設以降 2000 年までの2）

がら堆砂対策の検討が始められた 。ちょうどこの頃

貯水池縦断堆砂形状の変化を示す。1956 年以降現在（1971 年）から砂利採取による湖外搬出が始められた。

に至るまで流入土砂の大部分が貯水池に堆積し続けて

その後，1982 年の水利権更新に際し，湖内掃砂他におり，設置後 45 年を経た 2001 年には約 3.2 億 m3 余のよる計画維持河床（1970 年の河床）の復元・維持を基

総貯水容量に対して総堆砂量は 1.13 億 m3 余となり，本方針とすることになり，それまで続けられてきた湖

堆砂率は約 35％に達した。これは単純平均で約 250 万

外搬出に加え，湖内移送は 1990 年から，湖内掃砂は

m3/年の堆砂量になる。近年の実績は当初より減少し，1991 年から行われるようになった3）。

1991〜2000 年の平均堆砂量は湖外搬出量を戻して約

a） 湖外搬出
1995 年からは年間 40 万 m3 を目途に，コンクリート

130 万 m3/年となっている。
b） 堆砂の粒度構成

骨材・客土材として地元砂利採取業者により湖外搬出佐久間ダムでは管理者である電源開発（株）によりされている。これは 2 隻の浚渫船で主として粗砂をサ

1979〜2000 年にかけて，湖底表層試料採取による性状

ンドポンプにより船倉に積み込み，水切りして，ダム調査および堆砂の活用を目的にした湖底から約 5〜20地点上流約 5 km 右岸地点に設けられた揚砂場まで運m の深さまでのボーリングによる堆砂性状調査4）が行航・陸揚げし，それをトラック輸送によって搬出，販われた。粒度分析調査も同時に行われている。

売している。 1994 年からは，貯水池末端部で陸上掘図-3 には佐久間ダムの貯水池内で実施されたボー

削され同じくトラック輸送によって搬出，販売されるリング調査結果を用い，貯水池中，上流部の堆積土砂

202

ダム工学 Vol. 15, No. 3（2005）

図-２ 堆砂進行経年変化図

図-３ 土層区分図（頂部堆積層部）の土層区分を示した。これより，デルタ上流部では砂c） 頂部堆積層の堆砂の動向と追加対策

礫，粗砂が多く，下流になるに従い細砂が卓越し，堆，図-5 は頂部堆積層を下流部（No. 27〜44 : 6.7 km）

砂肩の先端ではシルトの割合が多くなっていることが中流部（No. 44〜63 : 7.7 km），上流部（No. 63〜100 : 7.3

わかる。土層区分ごとの平均粒度分布を図-4 に示す。

km）に区分し，それぞれデルタ下流部，デルタ中流部，さらに，これらの調査結果をもとに推測可能な範囲にデルタ上流部と名付け，1967 年以降のデルタ各部の元おける堆砂全体の粒度構成が推定されており5），これ河床からの変動量を区間ごとに平均した値により示しを図-4 に示す。これは概ね 1960 年代後半以降の堆砂たものである。1967 年以降で記述したのは，1967 年に部分に該当する。

それ以前の測量ピッチが変更されたためである。全般に堆砂の進行は鈍化しているが，これよりデルタ各部

貯水池堆積土砂の掘削管理と下流河川還元203

図-４ 土層区分ごとの平均粒径分布図

図-５ 堆砂デルタ各部の河床高経年変化図の変動状況の違いが読み取れる。

り，当面の堆砂対策として機械力による掘削・搬出をデルタ中流部では，湖外搬出が本格化した 1978 年以
降は堆砂の進行は鈍化した。また，デルタ下流部でも流砂促進が実施され始めた 1991 年以降は堆砂の進行が止まっているように見える。

追加することが現実的と考えられる。
２.３ 堆砂デルタ掘削による河床変動のシミュレー
ション
これまで行われてきた堆砂対策に追加して，貯水池

しかし，デルタ上流部では，これら湖外搬出，湖内

デルタ上流部に堆積する粗粒土砂を毎年，掘削・搬出移送および流砂促進が行われているにもかかわらず，

してデルタ上流部の河床上昇を回避する方策を検討す

河床が低下するには至っていない。このことより，デるため，表-1 に示す条件のもとに 1980〜1996 年の 17

ルタ上流部にはこれらの排砂対策の効果が十分及んで年間を計算対象期間とする貯水池内の一次元河床変動

おらず，言い換えれば，デルタ上流部に堆積する礫・計算を実施した。なお，掃流力が急減する貯水池内で粗砂主体の土砂は貯水位の低下やデルタ中・下流部では，浮遊砂の非平衡性が問題となるが，本研究はデルの浚渫や流砂促進によっても移動させることはなかな

タ部での土砂移動を主に議論するため，従来から行わ

6）

か困難であることがわかる。新庄ら も，このデルタ

れている河道部の河床変動計算（平衡状態の浮遊砂量

上流部での流水掃砂による粗粒化の進行を指摘してお式）を用いた。

204

ダム工学 Vol. 15, No. 3（2005）

表-１ 佐久間ダム貯水池堆砂モデルと秋葉ダム下流河床変動計算における検討条件
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図-６ 佐久間ダム貯水池デルタ
上流部（No. 63〜100）河床
変動量経年変化

デルタ上流部（図-5 と同じ設定）における 1980 年

まず , 佐久間ダムで実際に湖外搬出した量（No. 35〜の河床を初期河床とした河床変動量の経年変化に関す

57 で 17 カ年，年平均約 23 万 m3，および No. 58〜100

る計算結果を図-6 に示す。

で 1994 年から 3 カ年，年平均約 3 万 m3）と湖内移送

貯水池堆積土砂の掘削管理と下流河川還元205

分（No. 30〜60 で 1990 年から 7 カ年，年平均約 40 万 m3）た。これらより，デルタ上流部上流区間で毎年 10 万を考慮に入れた計算結果（◆）と実績の変動量（●）

m3 程度を追加掘削すれば 17 年サイクルで上流部の河とを比較すると，概ね実績値の再現はできているもの

床を維持することが可能になると考えられる。なお，と考えられる。

図-6 に示す対策なしと 3 対策との変動量と，3 対策と次に，これまで行われてきた湖外搬出および湖内移3 対策＋10 万 m3/年掘削との変動量を比べると，デルタ

送の 2 対策の効果を，実施した場合（◆）と実施しな上流部上流区間で 10 万 m3/年掘削する方が大きな値とかった場合（▲）の河床高の推算値で比較すれば，実なっている。これは，3 対策のうち，湖外搬出および施しなかった場合が約 0.5 m 高くなり，この差がこれ

湖内移送はともにデルタ中流部で主に実施されている

ら 2 対策の効果と考えられる。 1982 年と 1983 年に河のに対し，デルタ上流部上流区間での 10 万 m3/年の追床が他の年と比べ大きな変動量を示しているが，これ加掘削は，デルタ上流部での本格的な掘削に相当し，はこの両年に大規模出水があったためである。また，効果が高いためと考えられる。

1989〜1994 年にかけて実測値が大きく変動している

図-7 に，同じ河床変動モデルで推算した佐久間ダが，これは湖内掃砂が一因と考えられる。17 年間のシ

ム貯水池デルタ上流部上流区間（No. 87〜100 : 約 2.2

ミュレーションからデルタ上流部の河床上昇を抑えるkm）に堆積している土砂の代表粒径（d60）の経年変にはさらに追加的な対策が必要であることがわかる。

化を示す。これより，定性的には洪水による流入土砂

ここでは示していないが，デルタ上流部 , 中流部，は細粒化に作用し，湖内掃砂は粗粒化に働くことはあ

下流部でそれぞれ 10 万 m3/年を追加掘削したケースでる程度は説明できる。しかし，それらの量的な因果関比較すると，デルタ上流部の掘削がデルタ上流部河床係をこのモデルにより正確に推定するには限界があるの上昇を抑制する効果が大きい。さらにデルタ上流部

ものと考えられる。

を上流区間（No. 87〜100），中流区間（No. 77〜86），
下流区間（No. 63〜76）に細区分し，デルタ上流部の河床変動に与える影響度や施工性を比較考慮すると，デルタ上流部上流区間での掘削がより有効であると判断し，以降の検討を進めた。

３. 秋葉ダム下流河床の変動実態と土砂還元による河床変動
３.１ 天竜川下流河川の河床変動の実態
a） 天竜川下流部河道

3図-6 にはデルタ上流部上流区間で 10 万 m /年を追加

天竜川下流部 0〜25 km（河口から鹿島まで）区間の掘削する場合のデルタ上流部全体の変動状況を示し

1962 年（秋葉ダム竣工 1958 年）から 2000 年の 28 年

図-７ 佐久間ダム貯水池デルタ上流部上流区間（No. 87〜100）代表粒径（d60）経年変化

206

ダム工学 Vol. 15, No. 3（2005）

図-９ 佐久間ダム堆砂土砂，河道，海岸における土砂の粒度分布と粒径集団特性の模式図

図-８ 天竜川下流部の各区間の平均河床変動量の経年変化と砂利採取量

5 粒径 0.1 mm 以上の土砂をダムから放に流出する，○

流する場合には河道部での堆積状況をチェックする必要がある，と概略的な分析をしている。
間における平均河床の河床変動量と砂利採取実績をb） 秋葉ダム下流部と船明ダム貯水域

図-8 に示す。これより，3〜14 km および 25〜30 km のダム直下流の河川の状況はダム設置により変化して区間の河床の変動は，河道から採取された砂利の量のいると考えられるが，山間部であるのでその実態は必変化と関連が強い。一方，14〜25 km の区間は近年にずしも明らかにはなっていない。秋葉ダムの下流部と至っても砂利採取の継続等によりその低下傾向は止船明ダム貯水域でもダム建設前からの河床高観測記録

まっていない。今後ともそれらの動向には注意をしてはなく，設置後約 5 年を経た 1963 年以降のデータが存いく必要がある。

在するだけである。1963 年までの変化は不明である

また，岡野ら5）は佐久間ダム貯水池堆砂，河道部および海岸部の土砂の粒度分布を図-9 のように比較しが，1963 年から 2003 年までの同区間（河口から 30〜
47 km）の最深河床高の経年変化を図-10 に示す。

1 粒た。これより天竜川下流部の土砂動態の特性を，○1963 年から 2003 年までの間，秋葉ダム直下流約 5

径 0.1 mm 以下の土砂は河道および海岸にはほとんど

km 区間（河口から 42〜47 km）は 3〜5 m の激しい最2 粒径 0.1〜1.0 mm の土砂が海岸砂浜を存在しない，○

深河床の低下が読み取れる。これよりさらに下流約 63 粒形成するが，河道にはほとんど堆積していない，○

km の区間（36〜42 km）では上流にダムのない支川気

径 0.1〜200 mm の土砂が河道に堆積して河床を形成す

田川が合流し，また，砂利採取も行われているが，最るが，0.2 mm 以下の土砂は 10％以下を占めるにすぎ

深河床の大きな低下が認められる。これに対し，船明

4 佐久間ダムに堆積する粒径 0.1 mm 以下ないとし，○

ダム貯水域上流部約 3 km（33〜36 km）では最深河床の土砂（約 50％を占める）をダムから放流または通過は上昇しており，貯水域下流部約 3 km の区間（30〜33

させても河道で堆積することなくほとんどの量は沖合

km）は大きな変化はなく，船明ダム下流の河床低下部

貯水池堆積土砂の掘削管理と下流河川還元

207

図-１
０ 天竜川船明ダム〜秋葉ダム河道最深河床縦断図

分に続く。船明ダムから鹿島間約 5 km の区間（25〜30km）においても，3〜8 m 程度の最深河床の低下が読み取れる。
一方，秋葉ダム直下流から支川気田川合流点まで約7 km 区間（40〜47 km）における河床表層と下層（表面マイナス 1 m）の 60％粒径の縦断変化を図-11 に示す。
これより地点 2 の表層の 60％粒径が他の地点に比べ大きな値を示し，秋葉ダムから下流に行くほどその値

図-１
１ 木田川合流点〜秋葉ダムの代表粒径（60％粒径）の縦断変化は小さくなる傾向が認められる。
また，地点 9 は大規模貯水池を有さず，かつ土砂生（粗砂，砂礫，図-4 参照）を与えることとした。仮置産が活発な支川気田川合流点よりも下流であり，60％

き土砂量は秋葉ダム直下流に毎年 3 万 m3，船明ダム直粒径は表層と下層とで相対的に近い値を示す。表層と下流に 7 万 m3 とし，63 年間続ける。砂利採取は現状

下層では粒度分布調査方法が異なるため一概にはいえのまま継続するケースと全く採取しないケースを想定

ないが，これらから，秋葉ダム設置に起因すると思わした。

れる河床材料の粗粒化が考えられる。

b） シミュレーション結果

３.２ 土砂還元による下流河床変動のシミュレーショ

図-12 は，表-1 に示す条件で一次元河床変動計算をン実施した結果と実績値とを比較したものである。秋葉a） シミュレーションの条件等

ダムから河口までを 1959〜1999 年の間の変動を表現

図-9 より，天竜川下流の場合，粒径 0.2 mm 以下のしつつ，1979〜1999 年の変動をとり出しているため船細粒土砂を供給すれば河道に堆積することなく海まで

明ダム〜鹿島間は実績の傾向と一致させ得ないが，そ流下すると考えられるが，粒径 0.8 mm 以上の土砂をれ以外の区間では実績の傾向と計算結果は概ね一致し供給した場合，上流から河床を高めながら流下するとている。なお，船明ダム〜鹿島区間は，船明ダムおよ考えられる。これらを確認するため表-1 に示す条件

び鹿島地点で河道が狭くなりその間の河道は広い形状による一次元河床変動計算を行った。仮置き土砂にはを示している。今回の一次元河床変動計算では表現し佐久間ダム堆積土砂を用いることを想定し，佐久間ダ

きれていない，砂利採取などの影響や河床低下の要因

ムデルタ上流部上流区間（No. 87〜100）の粒度構成があるものと考えられる。

208

ダム工学 Vol. 15, No. 3（2005）

図-１
２ 秋葉ダム下流各区間の河床変動量（1979 年〜1999 年）（実積値と計算値の比較）

図-１
３ 秋葉ダム下流各区間の河床変動量の堆算（最高河床との比較）

図-13 は，初期河床と土砂還元（毎年秋葉ダム直下
3

3

か，63 年の計算期間中は一貫して河床は上昇すること

流 3 万 m ，船明ダム直下流 7 万 m ）を 63 年間続けてになる。したがって，秋葉ダム直下に土砂還元を行っ平衡状態になった後の河床高との差を区間平均で示した場合，この区間の河床高の管理が土砂還元の際の制たものである。なお，図-14 に「置土あり，砂利採取

約条件になると考えられる。

あり」のケースの河床変動の過程を示した。この両図

船明ダム貯水池下流部は洪水時のゲート引き上げに

では，区間ごとの河床変動特性を把握するため，下流より河道状態になるため，河床上昇の程度は小さい。

河道を秋葉ダム〜気田川合流点（約 7 km），気田川合流

船明ダム〜鹿島も河床上昇区間であり , 土砂還元によ点〜船明ダム貯水上流端（約 4 km），船明ダム貯水域上る上昇量も大きい。 これら 3 区間はいずれも現状の流部（約 3.5 km），船明ダム貯水域下流部（約 2.5 km），

砂利採取が続けば土砂還元をしても河床高は 1963 年

船明ダム〜鹿島（約 5 km），鹿島〜河口（約 25 km）

以降の最高河床高を上回ることはない。

の 6 区分で示している。
これらより秋葉ダム〜気田川合流点の区間は，土砂還元すると河床は上昇するが , 砂利採取の有無にかか

鹿島〜河口区間は，このまま砂利採取が続けられれば河床は大きく低下する。この規模の土砂還元では，わずかに河床低下量を減ずるのみである。

わらず 1963 年以降の最高河床を大きく下回る範囲に

図-15, 図-16 は，土砂還元による河床の粒度分布の留まる。一方 , 船明ダム貯水池上流部は貯水の影響

変化を示したものである。ここに示す初期値は，1966

貯水池堆積土砂の掘削管理と下流河川還元

209

図-１
４ 天竜川秋葉ダム下流各区間の河床変動量経年変化

図-１５ 河床材料粒度分布（秋葉ダム〜気田川合流点）

図-１
６ 河床材料粒度分布（船明ダム〜鹿島）

年の河床材料調査の実績値であり，各ケースの値は 63をもとに，現在実施されている他ダムの事例を合わせ年後の計算結果（交換層の値）である。河床変動が小て表-2，図-17 および図-18 にまとめた。以下に，こさい秋葉ダム〜気田川合流点では，粒度分布がわずかれら事例と比較しながら天竜川の下流土砂還元試験にに細粒化する傾向が認められる程度である。また，還ついて考察する。

元土砂量が大きくなる船明ダム下流では，細粒化の傾

４.２ 土砂還元試験の実施方法

向がより顕著に表われている。なお，河床低下傾向を

a） 土砂還元試験の実施体制

示す鹿島〜河口では，この規模の土砂還元では当該区

天竜川では土砂供給試験にあたって河川管理を担当

間の河床材料の粗粒化傾向を緩和するには至らない計する国の出先事務所が事務局となり，学識経験者（河算結果であった。

川工学と生物生態学），河川管理者，ダム管理者，沿川
自治体，漁業団体および砂利採取業組合からなる天竜

４. 天竜川における下流土砂還元試験と他ダムの事例

川土砂供給試験検討協議会が設置され，試験に関する

４.１ 土砂還元試験の実施概要

情報交換と関係者の合意形成が図られた12）。土砂の浚

天竜川では 1998 年から 2001 年まで電源開発（株）

渫・運搬・仮置きはダム管理者が実施し，下流河川のが管理する船明ダムおよび秋葉ダム下流で土砂供給試

環境変化は河川管理者が中心になって監視・観測した。

験が行われた。その概要と筆者らが提供を受けた資料

この体制は土砂供給を中断した 2002 年以降も現況調

210

ダム工学 Vol. 15, No. 3（2005）

表-２ 下流河川還元試験の主な実施例
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1998
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226
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㨪2003 ԙਅᵹߩ☻☸ൻ㒐ᱛ
1998,
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2000, Ԙ㝼㘃↢ᕷⅣႺᡷༀ
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6.0㨪6.7

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3, 8.8, 13101

3.0㨪12.9

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3, 8

20, 25243㧖3

8.2㨪10.3

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144

0.7㨪4.9

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1.0㨪3.5

10, 20(2 ࿾ὐ)

1, 1.4764

0.1㨪0.2

12

1

241

0.4

流（約 23 km）および秋葉ダム直下流（約 5 km）まで運搬された。
各試験ダムにおける貯砂ダム堆積土の掘削は，バッ
クホウを使用した陸上掘削が主体であり，貯砂ダムの位置する貯水池上流端から還元位置である堤体直下流付近までの運搬は，ダンプトラックによることが一般的である。なお，三春ダムでは前貯水池から一度処分
地（ストックヤード）に搬出したものをさらに下流に仮置きしている。
秋葉ダムにおける試験では約 2 万 m3 の土砂が一度に仮置きされた。秋葉ダムの年平均堆砂量に年間砂利図-１７ 年平均堆積土砂量と還元土砂量の関係

採取量を戻した量の 6〜7％にあたる。60％粒径は 10
数 mm である。他ダムの事例では，還元土砂量は年間300〜25,000 m3 であり，ダムの年平均堆砂量に対して査を継続している。
下流河川還元を試みている他のダムではこれほど組

0.1〜10％の範囲となっている（図-17）。還元土砂の粒織的な協議体制はとられていないようである。なお，

度分布は，砂〜礫分が主体である。三春ダムではシル

本格的なフラッシング排砂が行われている黒部川では

ト分を含む土砂を用い，また数 cm の礫を含む場合も

これまでの経緯から , さらに徹底した関係者の合意形見られる（図-18）。

13）

成組織が確立されている 。
b）還元土砂の採取と運搬およびその土量と粒度
分布c） 仮置き方法とその流下状況
秋葉ダム下流への供給試験では，ダム直下流左岸発電放水路設置に伴う河床保護工（鉄筋コンクリート構

秋葉ダムにおける試験では，貯水池内でクラブ浚渫

造）の天端が使われた。ここでは仮置き盛土の幅は上船により採取し，11 t ダンプトラックで船明ダム直下

記護床工の構造から概ね 28 m であった。一方，盛土

211

貯水池堆積土砂の掘削管理と下流河川還元

図-１８ 還元土砂の粒度分布

表-３ 秋葉ダムにおける還元土砂の流下状況ᐕኻ⽎಴᳓

1998 ᐕ

6.19㨪 7. 4
8.26㨪 9. 4
9.16㨪 9.20
9.21㨪10.30

⦁᣿࠳ࡓਅᵹ߳
⚂ 1 ਁ m3 ઒⟎߈

図-１
９ 河川還元概念図の長さは，山本14）による自然河川における河川の浸食
幅と河床勾配の関係および河岸浸食長（上下流方向の長さ）と側方侵食幅の関係などを参考に約 130 m とされた。
また，仮置き土砂が浸水し始める流量は約 400 m3/s
であり，盛土天端標高は，仮置き土砂を確実に流下さዊ⸘
1999 ᐕ



5.27㨪 5.29
6.24㨪 7.19⑺⪲࠳ࡓਅᵹ߳
9.15㨪 9.17
⚂ 2 ਁ m3 ઒⟎߈
9.21㨪 9.30
2000 ᐕ
6. 9㨪 6.12⑺⪲࠳ࡓਅᵹ߳
6.25㨪 7. 2
⚂ 2 ਁ m3 ઒⟎߈ 9.11㨪 9.25
2001 ᐕ
6.19㨪
8.21㨪 8.22⑺⪲࠳ࡓਅᵹ߳
9.10㨪 9.11
⚂ 2 ਁ m3 ઒⟎߈
10. 1㨪10. 2
ዊ ⸘

ว ⸘


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㧔m3/s㧕
2,261
515
1,045
3,078

929
4,455
1,466
1,484
577
1,152
3,366
1,303
1,411
1,511
996



ᵹਅ࿯⍾㊂
㧔m3㧕
2,500
7,500
10,0003,800
7,700
10,000
1,200
2,200
8,400
12,0001,800
10,0003,200
3,000
63,30073,300

せることを目標に 3 回/年程度の流量（約 1,500 m3/s）
で仮置き土砂が水没するように設定され , 約 2.8 m の盛土高となった。ここに仮置きされた土砂が流下するムを利用し，さらには年数回の洪水により完全水没流と追加仮置きされる。仮置き開始時期は各年とも 3 月

れになるような仮置き土砂天端標高として，全ての土であり，他ダムの事例でも非洪水期の末期の場合が多砂を下流に流下させるものである（図-19 参照）。

い。

秋葉ダムにおける流下状況を，写真撮影と簡易測量

河道に仮置きした土砂は通常の水量で流下するのでにより整理した結果を表-3 に示す。これより，還元はなく，洪水により川の水が濁り始めてから流下する

土砂は年数回程度発生する 1,500 m3/s 程度の洪水で全ように仮置きされる例が多い。すなわち，平常時は仮量が流下していることがわかる。他ダムの試験事例で置き土砂が浸水して，濁水発生源にならないような標も年数回程度起こる出水により，法面が洗われ流失し高に敷土し，流量の増加に伴い河岸浸食するメカニズていく場合もあるが，完全に水没して流失する場合は

212

ダム工学 Vol. 15, No. 3（2005）

表-４ 影響調査項目および調査結果（天竜川土砂供給試験検討協議会

資料）ਥ ߥ ⺞ ᩏ 㗄 ⋡1998 ᐕ ᳓⾰⺞ᩏ 3 ࿾ὐ㧔಴᳓ᤨ㧕㧔⦁᣿࠳ࡓ㨪ដႦᯅ㧕
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1999 ᐕ ᳓⾰⺞ᩏ 4 ࿾ὐ㧔಴᳓ᤨ㧕㧔⑺⪲࠳ࡓḓ㨪ដႦᯅ㧕
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3
࿯⍾⚂ 10,000 m ߪᵹ಴ߒ㧘ߤߎ߹ߢ೔⌕ߒߚ߆ߪਇ᣿㧚₹⍹ߩ㑆ߦ⍾߇⹣߹ࠅ㞜ߩ↢⢒╬ߦᓇ㗀߇޽ߞߚߣߩᜰ៰޽ࠅ㧚⦁᣿࠳ࡓߩၸ⍾᷹㊂ߩ⚿ᨐ߆ࠄ㧘285,000 m3 ߩၸⓍ޽ࠅ㧚ߘߩ߶ߣࠎߤ
ߪ㧘⦁᣿࠳ࡓߩᱫ᳓ኈ㊂ౝߢ޽ߞߚ㧚᳇↰Ꮉ߆ࠄߩᵹ౉࿯⍾㊂ߪਇ᣿㧚߁ߥ߉ߩߔߺ߆ߦ⍾߇⹣߹ࠅᓇ㗀߇಴ߡ޿ࠆߣߩṪද߆ࠄߩᜰ៰޽ࠅ㧚
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ᵹ⍹⺞ᩏ޿㧚
2001 ᐕ ᳓⾰⺞ᩏ 4 ࿾ὐ㧔಴᳓ᤨ㧕㧔⑺⪲࠳ࡓḓ㨪㔕ฬᯅ㧕
ᮮᢿ᷹㊂ߩ⚿ᨐߣߒߡߪ㧘಴᳓ߏߣߦᢿ㕙ᒻ⁁ߪᄌࠊߞߡ޿ࠆ㧚ᐩ↢േ‛⺞ᩏ㨯ઃ⌕⮺㘃⺞ᩏߢߪ㧘಴᳓ߦࠃࠆ୘૕ᢙߩᷫዋ߇⷗ࠄࠇߚ㧚ᮮᢿ᷹㊂㧘ᴡᐥ᧚ᢱ⺞ᩏ㧘㝼㘃⺞ᩏ㧘ᐩ↢േ‛⺞ᩏ㧘ઃ⌕⮺㘃⺞ᩏ㧦ฦ 9 ࿾ὐ㧔⑺⪲࠳ࡓ㨪᳇↰Ꮉวᵹὐ㧕㝼㘃⺞ᩏ╬ߩⅣႺ⺞ᩏ߇ਇචಽߢ޽ߞߚ㧚
2002 ᐕ ᳓⾰⺞ᩏ 4 ࿾ὐ㧔಴᳓ᤨ㧕㧔⑺⪲࠳ࡓ㨪㣮ፉᯅ㧕Ộ᳓ߩଏ⛎Ḯ߇ⶄᢙ޽ࠅ㧘㧔ᵹ಴ߦ㧕ᤨ㑆⊛ߥ࠭࡟߇↢ߓߡ޿ࠆ㧚ᮮᢿ᷹㊂㧘ᴡᐥ᧚ᢱ⺞ᩏ㧦ฦ 4 ࿾ὐ㧔⑺⪲࠳ࡓ㨪㔕ฬᯅ㧕㧘 ᐩ↢േ‛⺞ᩏ㨯ઃ⌕⮺㘃⺞ᩏߢߪ㧘ห৻ߩ඙㑆ߢ߽᳓ᷓߩᄢዊᵹㅦߩᄢዊ
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2002㨪 ᳓⾰⺞ᩏ 7 ࿾ὐ㧔಴᳓ᤨ㧕㧔૒ਭ㑆ḓ㨪ដႦᯅ㧕ਛ㑆ႎ๔㧦┥ጊᄢᯅߢߪ᡼ᵹ㝼એᄖߩ㝼ᢙ߇ઁ࿾ὐߣᲧߴዋߥ޿
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表-５ 各ダムの下流還元実験におけるモニタリング
項目

量や質を選別することが可能であり，負の影響につい

ੑ㘑⼱

⬒

㐳ፉ

ᶆጊ

ੑἑ

ਃᤐ

⑺⪲

ਅ ਭ଻

ては計画段階の検討により，ある程度回避や制御が可能である。また，下流河川の環境改善を目的とした還元試験では，環境改善の確認に調査の重点を置くこと઒⟎߈࿯⍾ߩᵹਅ⁁ᴫᮮᢿ᷹㊂ᴡᐥᒻ⁁ ἑ࡮ᷗ⺞ᩏ⥄ὼ⵻࿾ಽᏓ⺞ᩏ☸ᐲಽᏓᴡᐥ᧚ᢱ ࠻࡟࡯ࠨ࡯⺞ᩏᴡᐥ᭴ᚑ᧚ᢱ⺞ᩏỘᐲSSDO
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٤
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もできる。
表-5 に各ダムで行われたモニタリング項目を示す。
秋葉ダムでは 2000 年，2001 年と環境調査の焦点が絞られてきたが，影響の評価は難しく，2002 年以降は，比較のためのデータを得るために供給なしの状態についての基礎調査が行われている。秋葉ダムにおける土砂供給試験は，河川環境に負の影響を与えないように配慮されたこと，主として仮置き土砂の流下の確認を目標とするものであったことから，この試験の範囲では，有意な影響を見出すことはできていない。他のダムでも同様に土砂還元の効果を分離するのは難しい。
b） 仮置き土砂流下に伴う河床の変化

概ね全量が流下している。

年 1 回の縦横断測量結果からは，土砂還元による下

４.３ 下流河川環境の影響調査

流河道の河床変化を分離把握するのは困難である。河

a） モニタリング概要

床の変動は河川の最大流量との関係によるものが大き

秋葉ダム下流土砂還元試験における下流河川でのモい。秋葉ダムでは放流量が大きい 1999 年は船明貯水ニタリング項目とその結果は表-4 のとおりである。

池では堆積傾向，放流量がやや小さい 2000 年は船明貯一般に排砂に伴う下流河川への影響は，排砂時の濁り

水池では侵食傾向という結果であった（表-4）。結局，や DO などの水質の短期的変化が生物群集に及ぼす短数十年にわたる河床変動シミュレーションの土砂供給

期的な影響と，物理環境や生物環境の変化に現れる中の有無による差をもって影響もしくは効果と見る他は長期的な影響に分けられる。 後者には長期間のモニ

なく，モニタリングも年ごとの流況の変動や土砂供給

タリングが必要である。

の有無を併せたもので見て行くことになる。

河川還元方式による排砂では，予め還元する土砂のまた，河川を一次元的な河床変動で見ていくだけで貯水池堆積土砂の掘削管理と下流河川還元

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は下流還元の効果を表現するのに十分ではない。土砂の高さより高くなり，周辺の土地利用等に大きな影響

供給は砂州表層の更新や砂州の発達等とも関係があるを及ぼさないよう，適切な洪水位に収まるよう河床高と見られており，フレッシュな砂州の維持，河道の単を制御する必要がある。一方，細粒土砂の還元はス

列化や河道内の樹林化の進行を防ぐ効果が考えられ

ムーズな流下は可能であるが，高濃度濁水の発生の可る。それを明らかにするための計測も検討していく必

能性があり，それを回避するため何らかの対策が重要

要がある。

となる。

一方，三春ダムでは河床表層構成材料の粒度構成に
15）

また，これらの還元土砂はその量と粒径の大きさに細粒化の傾向が確認されている 。また , 下久保ダム

よって，河口から周辺海岸へ土砂を流送することによ

では土砂還元によりダム下流約 3.8 km 区間の国の名る海岸浸食の緩和や河道砂州の形態を維持しコアジサ

勝および天然記念物「三波石峡」に指定されている四シの集団営巣の場として保存することなど河川管理上

十八の各名石が研磨されて白色になり，景観復元に効の目標にそって行われることになろう。土砂の量と質果をあげた16）。

をめぐり貯水池堆砂管理と下流河川管理の一体的推進c） 水質調査体制を構築することが必要である。

一般に濁度および SS 濃度は，出水時の流量の増加

５.２ 輸送コストの低下

とともに大きくなり，流量の減少とともに低下していダム機能を維持するための土砂還元は半永久的に実る。長島ダムでは仮置位置の上下流で SS 濃度が計測施しなければならないことになる。河川還元方式を堆比較されたが， 明らかな差は生じていない11）。また魚

砂対策の一手法として位置づけて行くためには，コス類の生息に重要な意味をもつ DO 値をチェックする

トの低減が重要な課題となる。トラックの輸送によるケースもある。

土砂還元費用（掘削，運搬および敷き均しのトータル

仮置きによる土砂還元では，本格的なフラッシング費用）は，10 km で 2,500 円/m3 程度と見られる。運搬排砂と異なり , 河道への供給土砂量およびその粒径が距離が長くなるほど，費用も大きくなる。このため，限定されており，SS 濃度や DO 値などの水質に対する輸送コストを低減させることが，土砂還元に係る費用

影響は限定されるものと考えられる。

を低減することにつながる。このことより，貯水池内d） 生物調査での水上輸送など輸送の合理化をはかる技術開発が必

魚類への影響については，秋葉ダムでは当初，漁業要である。

団体から問題の指摘があったものの，場所，被害の程

また，今回の検討では，船明ダム貯水池上流部の河度等具体的な状況は不明であった。三春ダム，二瀬ダ

床上昇が制約条件となると考えて，秋葉ダム直下流にムなどでは漁業団体は土砂還元試験を魚類の成育に毎年 3 万 m3，船明ダム直下流に毎年 7 万 m3 を還元す

とってプラス要因が大きいと好意的に見ているようでる計画案とした。今後，この区間の河床上昇の原因をある。

明らかにし，河床の整正等により，秋葉ダム直下流の付着藻類や底生生物では，出水による一時的な種類

還元土砂量を増加させることができれば，運搬距離をと個体数の減少とその後の回復という傾向はみること

減じ輸送コストの低下につなげることができる。

ができたが，土砂還元との関連は明確ではない。

５.３ 下流河川環境モニタリングと社会の受容
河川還元方式が現在，数ダムにおいて試験として実

５. 河川還元方式の課題

施されているが，河川海岸域の生物等への影響につい５.１ 河川還元と河川管理の目標ては十分な知見が蓄積されていない。したがって，還粗粒土砂を還元する場合，現在と同じ河床高と河床元試験を長期にわたって実施しつつ，モニタリング調

勾配ではなく，ある程度上流から河床を高め，勾配を査により，土砂還元に伴う下流河川の物理環境の変化

大きくしながら河床材料を動かし，交換しつつ流下すと，それが生物へ与える影響についての調査研究を進るものと考えられる。この場合，河川の洪水位が所定めていく以外にその解明の方法はないと考えられる。

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ダム工学 Vol. 15, No. 3（2005）

この方式は順応的管理，すなわち「試験しながら，（6） 4 年にわたって行われた秋葉ダム下流等への土検証し，技術的発展を遂げる」という考え方17）に基づ

砂供給試験では，ダム直下流河川を中心に各種調いている。こうした管理方針が支持されるには計画立査が試みられたが，還元土砂量が限定されてお案から現地での検証までの過程が透明で妥当性が高い

り，現時点では正負の両面からの影響評価は困難ものでなくてはならない。このため，学識経験者はもである。

とより，同じ河川流域の漁業従事者団体や環境保全団（7） 今後，適正な量と質の土砂供給であれば，流砂環

体等関係者と開かれた場で情報を共有し，本方式が社境の回復が下流河川の河床変動や生物生息環境に会に受容されるように努めていくことが重要である。

大きな影響を与えず，かつ，その改善に役立つことを明らかにする必要があり，制御しやすい土砂

６. 結

論

本研究の結論を以下のとおりまとめることができる。

供給試験によりそれを実証的に明らかにしていくことが重要である。
（8） その際，ダムから河川を通じて海岸に至る流域（1） 佐久間ダム貯水池デルタ上流部には相対的に粗関係者が開かれた場で情報を共有しつつ河川還元

粒径の土砂が分級されて堆積しており，さらに流の影響・効果を確認していくことが社会的な認知

水掃砂による粗粒化も指摘されている。この部分をうけるために不可欠なプロセスである。

の堆砂を除去する方法は掘削・運搬による他は有効な方法はない。

なお，本研究では，土砂還元に伴う河床変動計算では検討の考え方を示すために河床変動を区間平均で表（2） 現在，行われている 3 つの対策に加え，貯水池上すなど，簡略的に扱っている部分がある。今後，還元流部で毎年 10 万 m3 程度を掘削除去すれば，17 年

土砂量および質の決定には，さらに詳細な検討が必要

間のシミュレーションでは，ほぼデルタ上流部のである。

河床高の上昇を抑えることは可能のようである。
（3） 秋葉ダム下流河道は佐久間ダム等による流砂の遮断と現在も続く砂利採取による影響で河床は大

本論文は，参考文献に記したもの以外に，各ダム管理所から提供頂いた資料をもとにまとめたものであり，ここに感謝の意を表します。

きく低下している。低下の動向は砂利採取の動向に深く関係し，ダムは河床材料の粗粒化に影響していると見られる。
（4） 佐久間ダム貯水池内のデルタ上流部に堆積した土砂を何らかの方法で運搬し，下流河道に土砂還元する場合，下流河道の 63 年間の河床変動計算結果より，1963〜2000 年の最高河床高を上回らないという条件で秋葉ダム直下流に毎年 3 万 m3，船明
ダム直下流に毎年 7 万 m3 を還元することが可能と見られる。
（5）同じ河床変動計算結果からは，下流河川還元により，還元土砂量が大きく，還元地点に近い船明ダムから鹿島では，河床材料の細粒化が認められるが，一方，河床変動が小さい秋葉ダム〜気田川合
流点や，河床低下傾向を示す鹿島〜河口では，この規模の土砂還元では河床材料の粗粒化傾向を緩和するまでには至らない。

参考文献
1）岡野眞久，梅田 信，田中則和，横森源治：洪水時
におけるダム貯水池流入微細粒土砂の挙動把握と貯水池堆砂管理への応用，土木学会河川技術論文
集，9，73-78，2003
2）岡田 剛，馬場恭平：佐久間貯水池堆砂とその排除計画について，大ダム，No. 102，103 合併号，8493，1982-12・1983-33）竹橋勝博，佐藤浩明，湯川正嗣：天竜川水系ダム群の堆砂対策，電力土木，No. 238，55-63，1992
4）菊池浩一郎，村永峰男，板楠勝国：佐久間ダムの堆堆砂状況と対策，電力土木，No. 291，41-45，2001
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貯水池堆積土砂の掘削管理と下流河川還元

8）土木学会：水理公式集（平成 11 年版），丸善，p. 175，
2000
9）前出 8）：p. 163
10）芦田和男・高橋保・道上正規：河川の土砂災害と対策，森北出版，pp. 36-39，1983
11）岡野眞久，仁木兼二，松井初男，藤井隆弘：貯水池
堆砂をダム下流河川に還元する排砂方式の導入，第6 回水資源に関するシンポジウム論文集，pp. 201206，2002
12）岡野眞久，菊井幹男，石田裕哉，角 哲也：ダム貯水池堆砂とその下流河川還元についての研究，土木学会河川技術論文集，10，191-196，2004

13）進藤裕之：黒部川におけるダム排砂，第 3 回世界水フォーラム流域一貫の土砂管理論文集，pp. 75-85，
200314）山本晃一：沖積河川学，山海堂，pp. 173-182，1994
15）伊藤尚敬：三春ダム下流河川における土砂供給試
験，ダム技術，No. 193，64-69，2002
16）下久保ダム HP，2004
17）中村太士：ダム影響評価の背景と課題―特集を編集するにあたって―，応用生態工学，2（2），101-102，
1999（2005 年 5 月 10 日受理）

Comprehensive sediment management in reservoirs is required to preserve the capabilities ofwater resources facilities and to conserve the environment in rivers and coastal areas downstreamof the reservoir. As one means of achieving the goals, ‘sediment replenishment’ has been carriedout to excavate some of the sediment deposited in reservoirs, transport it to downstream of thedam, and discharge it into downstream rivers and finally into the sea with floodwater. This paper
identifies the characteristics of sediment deposited in the Sakuma Dam reservoir in the Tenryu
River and discusses the effects of ‘sediment replenishment’ on river bed changes. One dimensional numerical simulation shows that appropriate sediment excavation from the upper part of
the Sakuma Dam reservoir and sediment supply to downstream rivers will contribute to maintaining both reservoir and river bed levels, and mitigating the armoring of river bed materials inrivers downstream of the Akiha and Funagira Dams. Consensus building among several stakeholders should be necessary to continue sediment replenishment for a long time successfully.
Key words: reservoir sedimentation management, one dimensional numerical simulation, sediment replenishment, consensus building