2023年度河川技術に関するシンポジウム

細粒土砂捕捉に配慮した河道内沈砂地の設置の効用と地域に果たした役割

株式会社 北海道水工コンサルタンツ：佐々木真株式会社 西日本科学技術研究所：福留康智
北海道オホーツク総合振興局網走建設管理部：早坂尚史、阿戸理樹

１．はじめに背景
我が国では，各地で，湖沼の水質・底質等の環境悪化が問題となり，国や地方自治体をはじめ，関係各機関や企業などによる改善に向けた対策，技術開発が進められている．湖沼の底質環境に影響する細粒な土砂（主に浮遊砂）に関しては，発生や流出メカニズムに関する様々な研究及び対策が行われているが，細粒な土砂が通過し易い河道内に着目されることは少ない状況である．

報告内容
本報告は，地域の課題を協働で取組を行うため，河川管理者が，これまでの実践的な河川技術を基に河道内での細粒な土砂を捕捉する施設を設置した効用を報告する．

2

２．藻琴湖における現状と課題
藻琴川流域について
位置 ：北海道東部に位置
源流 ：屈斜路火山外輪山北側（標高500ｍ）に連なる成層火山藻琴山（標高999.6ｍ）
延長 ：流路延長Ｌ＝29.8ｋｍ
面積 ：A=184.1ｋ㎡
人口 ：約3，000人
関係市町 ：網走市，大空町
法区分 ：二級河川

流域の基幹産業
農業 ：生産性の高い畑作地帯
主な作物はビート,小麦,馬鈴薯
漁業 ：藻琴湖でヤマトシジミ貝，ワカサギ，ニシン，カキ貝等
特にヤマトシジミ（寒シジミ）、カキ貝は，知名度が高い

網走国定公園オホーツク海
対象箇所
大空町

藻琴湖
網走市

小清水町
美幌町

屈斜路湖

流域の特長・課題
特徴 ：河口部の藻琴川は豊かな自然が残されており，網走国定公園に指定：地質の大部分が軽しょうな火山性土壌で起伏が大きい
図-1 藻琴川流域と藻琴湖位置図
課題 ：降雨・融雪時には農地等からの細粒な土砂の流出が多い：流出した土砂は藻琴湖に堆積し湖水面積が減少して，自然環境及び漁業への影響が懸念

3

２．藻琴湖における現状と課題
流域の特長

流域全体
19%

25%

25%
31%

0°～3°3°～8°

傾斜地（3°以上）が流域の75％を占める。

8°～15°

傾斜区分流域図

15°以上

凡 例
：市街地
：農 地
：森 林
：その他

傾斜区分流域図

裸地の状況が考えられる森林以外の割合が50％（農地44％）4

２．藻琴湖における現状と課題
藻琴湖の堆積状況◎藻琴湖の堆積状況
平成3年から平成23年の深浅測量結果
堆 積 量： 8.5万m3
年平均堆積量 ： 4,200m3/年◎傾向
湖心付近の水深は浅化傾向
細粒な土砂が堆積し泥化

図-2

藻琴湖面積変化5

２．藻琴湖における現状と課題
藻琴湖を含む流域の粒度組成◎流域の粒度組成
藻琴湖
・中央部に細粒な土砂が堆積
藻琴湖直上流沈砂地
・大部分が粗粒土砂
藻琴川
・主に粗粒土砂で構成
・細粒土砂が10%程度
背後地
・細粒土砂と粗粒土砂割合は半々・浮遊土砂の約90%が0.075mm
以下のシルト成分
図-3

藻琴川流域土砂粒度粒度分布図◎粒度組成から，下記のような状況と推察
浮遊土砂（細粒な土砂）：
藻琴湖直上流沈砂地で捕捉した土砂 ：大部分は直接藻琴湖に流下している
粗粒な土砂割合が多く，細粒土砂の割合が2割程度
藻琴湖の環境変化の課題である細粒土砂の捕捉に対し効果が少ない

以下、細粒な土砂の粒度組成0.075mm 以下のシルト成分を「細粒土砂」と示す

6

２．藻琴湖における現状と課題
藻琴川環境保全対策連絡協議会
目的 ：総合的な環境保全対策及び藻琴湖の環境保全を図り，北海道・網走市・大空町・農業・漁業関係者が一体となって諸対策を協働で実施する土砂対策の課題 ：流域における土砂流出対策の効果が現れるには長期間かかると想定
藻琴湖直上流の沈砂地は，浚渫費用及び細粒土砂捕捉率に課題

土砂対策の内容：

7

２．藻琴湖における現状と課題
藻琴川技術検討会の設置と取り組み
設置目的：河道内での効果的な細粒土砂の捕捉
取り組み方針： ・河川や環境の専門家及び地域の関係者が協働で実施
・藻琴川環境保全対策連絡協議会と連携し総合的な環境保全対策
及び藻琴湖の環境保全を行う

網走建設管理部
流域関係機関藻琴川環境保全
連絡協議会の取り組み

藻琴川技術検討会

連絡協議会

河川・⼟砂形態の把握

環境保全計画沈砂地の設計計画実施

沈砂地の設置モニタリング・評価

モニタリング・評価

計画改善

施設改善・補修

図-4（河川事業）

網⾛建設管理部

藻琴川環境変化対策図

情報の共有･提供

提言

技術検討会(土砂対策)「平成17年8月 藻琴川環境ビジョン（藻琴川環境保全対策連絡協議会）」より
8

３．沈砂地の設計（1）設置目的◎ 河道内を流下する細粒土砂を捕捉し湖に流入する土砂を軽減

沈砂地
設置箇所

藻琴湖

◎ 多自然川づくり等土木技術を十分に活用し，地域に貢献（2）設計上の留意点a) 設置箇所の現状
・一次改修により低水路が直線化
・川幅70mで高水敷幅が狭い
・細粒土砂が通過し易い箇所c) 河川の流況等諸元表-1

河道諸元一覧表b) 技術的な留意点
・沈砂地内に流水を引き込み，流速を低減・滞留・多自然川づくりに配慮
・低コストで維持可能な施設

9

３．沈砂地の設計(3) 設置位置
条件① 低水路法線設定の考え方
低水路法線は，既存知見（千田による簡易作図法） から，河道内の「水と土砂の動き」を想定し低水路の蛇行化を図るよう設定

10

３．沈砂地の設計(3) 設置位置
条件② 瀬・淵・砂州が維持可能な線形設定の考え方
低水路法線は、既存知見（砂レキ堆の位置が安定化する流路形状） から，瀬・淵・砂州が維持可能となるよう設定

11

３．沈砂地の設計(3) 設置位置a) 低水路法線
R/B＝60m/12m＝5
湾曲角度θ＝50°b) 設置位置及び沈砂地形状
設置位置 ： 湾曲部左岸の高水敷
沈砂地上流端は淵終点から瀬の区間
沈砂地の形状 ： 流水の流入角度を考慮
高水敷幅10m確保

図-5

河道法線及び沈砂地平面図

12

３．沈砂地の設計(4) 対象流量及び沈砂施設設置高◎ 沈砂施設の対象流量
藻琴川流量－濁度関係図

細粒土砂が多く流下する流量 ：豊水流量から低水路満杯の平均年最大流量

豊⽔流量 6m³/s◎ 沈砂施設設置高
細粒土砂を効果的に捕捉する施工高
沈砂地底面高融雪期
約2ヶ⽉

豊水流量時水位

融雪期平均流量時 水深 0.5m
融雪期最大流量時 水深 1.0m（水制工天端高）
平均年最大流量

水深 2.0m（高水敷高）

横断図

図-7

沈砂地部水制工配置概要図及び藻琴川流量－濁度関係図

13

３．沈砂地の設計(5) 水制工の設置◎ 工法選定の考え方
多自然川づくり等土木技術を十分に活用
環境の多様性創出，河岸や堤防の保護，土砂収支に関する問題への対応かつ低コスト◎ 選定工法沈砂地流入部の流速を低減させ、効果的に細粒土砂を捕捉する2つの水制の組み合わせ
流入部 ： 流速を低減させる「透過水制」
流出部 ： 流水を滞留させる「不透過水制」a) 不透過水制◎ 目的 ： 沈砂地に流入した流水を滞留させ，土砂を沈下◎ 工法 ： 現地発生材を使用した連柴柵工◎ 設置範囲 ： 滞留効果が期待できる流水の急縮（26°）範囲となる長さ
平面図

図-8
図-7

沈砂地部水制工配置概要図

水制工標準図14

３．沈砂地の設計(5) 水制工の設置
b) 透過水制◎ 目的 ： 沈砂地内の流速を低減させ，細粒土砂を捕捉◎ 工法 ： ハイドロバリヤー水制（イヴァン・ニキティン：水制の理論と計算）◎ 設置間隔及び配置 ： 減勢効果を考慮
木杭を1.2m間隔（スリット幅1.0m）で配置
水制長3.0m（水制間隔の3倍）

平面図

図-7

沈砂地部水制工配置概要図

図-8

水制工標準図15

４．沈砂地の効果及び管理(1)平成23年から令和1年の効果及び管理◎ 設置沈砂地
平成22年に左岸高水敷を掘削し透過水制，不透過水制を配置◎ 捕捉土砂量調査方法
・毎年3月に捕捉土砂の浚渫を行い，浚渫した土量を堆積土量として換算
・4地点の捕捉土砂を採取し，粒度試験により，細粒土砂割合を算出

沈砂地

16

４．沈砂地の効果及び管理(1)平成23年から令和1年の効果及び管理表-2100

通過質量百分率(％)◎ 設置時の平成23年の捕捉土砂量
・土砂捕捉は700 m3で，その内細粒土砂は630 m3・細粒土砂捕捉割合が約9割と高い値◎ 平成２４年から令和元年の捕捉土砂量
・土砂捕捉は５７０ m3から１,１００ m3・細粒土砂の捕捉割合が減少傾向◎ 対策・モニタリングにより要因分析し、改善を実施

90
8070

粒径加積曲線

6050403020
1000.001

0.010.005

0.1

110
粒径(mm)
0.075 0.025 0.850 2 4.7519粘土

シルト

図-11

沈砂地堆積土砂の粒度分布

細砂 中砂 粗砂細砂 中礫

10075

粗礫

捕捉土砂量
細粒⼟砂

粗粒⼟砂

全量

細粒土砂の割合は減少傾向

図-12

細粒土砂捕捉割合
17

４．沈砂地の効果及び管理(1)平成23年から令和1年の効果及び管理◎細粒土砂捕捉率の低下の要因
・水制部に土砂堆積・樹林化により流速低減効果が低下
・透過水制部が壁となり，沈砂地が分断◎改善対策の実施
・水制部に堆積した土砂の撤去・水制の再設置を実施
現在計画した水制工間隔は妥当と判断し，沈砂地内の土砂浚渫時に水制工間の土砂も浚渫することとした．

樹林化
⼟砂堆積

図-13

水制工部土砂堆積状況

不透過⽔制
不透過⽔制
✕

透過⽔制

平成23(2011)年度（施⼯直後）

⼟砂堆積により・流速低減効果が低下
・沈砂地が分断✕✕透過⽔制

平成27(2015)年度（施⼯後４年経過）
18

４．沈砂地の効果及び管理(2)令和2年以降の効果及び管理◎捕捉土砂量・令和2年及び令和3年は，全体の捕捉土砂量
及び細粒土砂捕捉率とも良好な結果
・令和4年で，捕捉土砂量が300m3と過年度と比較し少ない状況◎捕捉土砂量が少ない要因
・令和4年の融雪出水時に流木が多大に発生
・流木により水制工が閉塞◎今後の対応・流域関係機関と情報を共有し，必要に応じて流木除去等の対策を講じる

図-14

沈砂地改善後の状況

流木により水制工が閉塞
表-3

捕捉土砂量

図-15

透過水制部流木による閉塞状況

19

５．地域に果たした役割◎ ポイント・細粒土砂捕捉は，地域の基幹産業に大きな影響を与えるものであり，地域の大きな課題・対策実施可能な機関が，地域関係者と協働で実施・関係機関及び地域に，施設の効果及び取組み方について高い評価を得た◎ 地域に果たした役割
・農業関係者に対しては，効果的な沈砂地の事例
・漁業関係者からは，重要な漁場の保全に繋がったとの評価を得た・関係団体での取組にも影響を与え，持続可能な地域社会の構築にも貢献
・「藻琴川環境保全対策連絡協議会」の取組は，「網走市大空町定住自立圏共生ビジョン」 にて，その活動と成果が認められている

20

６．まとめ◎ 細粒土砂捕捉効果
年間1,000m3程度の土砂捕足能力を有し，細粒土砂はその7割程度◎ 施設の有効性
低水路法線の設定を含めた沈砂地の配置と水制の組み合わせにより，効果的な細粒土砂の捕捉が可能◎ 「藻琴川技術検討会」及び「藻琴川環境保全連絡協議会」による評価
・当該施設の効果が認められ、上流の河道内に沈砂施設が増設
・現地発生材のヤナギを利用した水制工は，河川景観，水辺環境，コスト縮減の観点から高い評価を得た◎ 技術的な考察
・同様の条件をもつ他河川や湖沼やダム湖でも，沈砂地と水制の組み合わせた施設は応用可能
・今後も地域と協働しつつ，改善を実施することにより，施設の機能向上のみならず，多自然川づくり等河川技術向上に繋がる◎ 地域に果たした役割
・農業関係者と漁業関係者が主体となった取組も行われ，流域全体への取組を推進 21