Pb-57
土砂動態の定量化に向けた取り組み
国土交通省東北地方整備局 新庄河川事務所

田村 圭司（現 利根川水系砂防事務所）
鴫原 吉隆，窪田 敏一，矢倉 広和，笠原 智子（株）建設技術研究所 ○奥山 遼佑，金野 崇史，飯田 弘和
戸舘 光（現 国土技術政策総合研究所）

はじめに土砂移動の実態を把握することは今後の砂防計画の検討や総合土砂管理の基礎資料として重要である
ことから，これまでに流砂量観測や崩壊地調査，堆砂測量等さまざまな取り組みが行われてきた。
近年では，LP データを用いた差分解析によって堆砂測量等と比べて高精度かつ迅速にデータを得ることができることから，河道や斜面の土砂移動状況を把握する手段として着目されている。
既往の研究においても，宮原ら（2010）や梶原ら（2015）のように LP 差分解析によって土砂移動の把握を試みた事例が報告されている。しかしながら，既往の研究は，ある土砂移動イベントに着目した比較的狭い範囲内での検討がほとんどである。
本検討は，LP 差分解析によって，より広域の土砂動態把握を目的とした取り組みを開始したので一例として紹介する。
対象流域
赤川流域を対象とした。赤川流域は，以東岳（1,771m）および寒江山（1,695m）に源を発し、東側は月山山系の稜線に囲まれる流域面積 856.7km2の流域である。
赤川の上流部は一般荒廃地に指定されており，いまだ土砂生産が活発な流域である。流域内には 3 基のダム（荒沢ダム，月山ダム，八久和ダム）が存在しており，これらのダムの土砂管理としても土砂動態把握の必要性が高いことから赤川流域を対象とした。

3.2 解析結果
荒沢ダムの上流（図１中①）では，流域の最上流部においても土砂が堆積している区間が多く見受けられる。荒沢ダムより下流の赤川本川区間（図１中②）では，花戸川合流地点までは侵食傾向が強く，花戸川合流地点より下流では各支川からの土砂流入によって堆積が生じている箇所も見受けられる。
八久和ダムより上流（図１中③）では，八久和川上流の最上流部では侵食傾向となっているものの，全体的には堆積している区間が多く，生産された土砂が下流に流出せずに渓床に堆積して残っているものと考えられる。
月山ダムの上流（図１中④）では，侵食区間が優先しておりこれらの侵食土砂と山腹からの生産土砂が月山ダムへと流入している。月山ダムの下流（図１中⑤）においても河床は侵食傾向である。
解析の結果，平成 20 年から平成 25 年の間では，赤川本川の荒沢ダムより上流及び八久和ダム上流では堆積傾向にあり，荒沢ダムより下流及び八久和ダムより下流部においては侵食傾向にある。

⑤月山ダム下流②荒沢ダム下流

月山ダム

花戸川

LP 差分解析による河床変動量の把握
3.1 解析方法
赤川流域において平成 20 年、平成 25 年に撮影された LP データを用いて自然河道の差分解析を行い，河床の変動量を得た。
解析はグラウンドデータを 5m メッシュに変換し，各メッシュデータの標高値の差分を算出することによって各流域の河床変動量を算出した。メッシ
ュサイズの設定にあたって、小流域を対象に 1m メッシュと 5m メッシュの解析結果を比較し，精度に大きな差がないことを確認した。
また，山腹斜面では LP の点群密度が低く，河床変動量の解析において，解析範囲内に斜面が含まれる場合，解析の精度が低下する事例があった。このため，谷次数別に横断図を作成して渓床幅の確認を行い，各谷次数に対して適切な解析幅を設定した。
LP データに含まれるダム湖面等の水面データは解析の範囲外とした。

荒沢ダム④月山ダム上流
八久和ダム③八久和ダム上流拡大図①荒沢ダム上流

図１- 716 -

赤川流域 LP 差分解析結果

土砂動態の定量化に向けて4.1 土砂動態の定量化に向けた取り組み
前章までの検討において，平成 20 年から平成 25年までの間の各流域の河床変動量を LP 差分解析によって整理した。この河床変動量は定性的データであることから，同期間のダム堆砂量や砂防堰堤堆砂量等のデータを用いて，生産土砂量の定量化を図った。
4.2 ダム堆砂量の変化
荒沢ダム及び月山ダムの堆砂量の平成 20 年から平成 25 年の間における経年変化を図２に示す。
荒沢ダムの堆砂はおおむね一定の速度で進んでいる。各年の堆砂量の増加は約 50 千 m3 から 100千 m3 程度であり，平成 20 年から平成 25 年の 5 年間で堆砂量は 430.2 千 m3 増加している。計画堆砂速度は 54 千 m3/年であるのに対し，実績の堆砂速度は 86 千 m3/年となっており，計画よりも速く堆砂が進んでいる。
月山ダムの堆砂は年によってばらつきが大きい。
平成 21 年と平成 25 年には堆砂量がそれぞれ約 400
千 m3 程度増加しており他年と比べて堆砂量が多い。
平成 20 年，平成 25 年には他年と比較して規模の大きい降雨が発生しており，月山ダム上流の土砂移動は降雨の影響を受けやすいことが考えられる。月
山ダムの堆砂量は 5 年間で 984.0 千 m3 増加しており，計画堆砂速度 70 千 m3/年に対して，実績は 197千 m3/年と計画より速く堆砂が進んでいる。
荒沢ダム

月山ダム

単年堆砂量
累計堆砂量
計画堆砂量

図２ ダム堆砂量の経年変化（H20～H25）

4.3 ダム上流からの生産土砂量
河床変動量解析の結果，荒沢ダム上流では 5 年間に河道内で 522.2 千 m3 の土砂が堆積し，荒沢ダムの堆砂量は 430.2 千 m3 増加している。つまり，荒沢ダムの上流では期間内に 952.4 千 m3 の土砂が生産されたと考えられる。また，河道内は堆積傾向にあるため，堆積土砂は山腹から生産されたものと推定される。これらの土砂が 5 年間で平均的に生産されたとすると，荒沢ダム上流の年平均生産土砂量は 190.5 千 m3/年である。荒沢ダム上流の砂防堰堤では期間内に 21 千 m3 堆砂が進み，荒沢ダム上流の生産土砂量の 2％が砂防堰堤に堆砂した。
月山ダムの上流では，5 年間に河道内で 848.9 千m3 の侵食が生じたのに対し，月山ダムの堆砂量増
加は 984.0 千 m3 である。これより，月山ダムの上流では 5 年間で 135.1 千 m3 の土砂が山腹から生産されたと考えられる。これらの土砂が 5 年間で平均的に生産されたものと仮定すると，年平均生産土砂量は 27.0 千 m3/年と推定される。ダム上流の砂防堰堤では 125 千 m3 の土砂が堆砂し，期間内の月山ダム上流の生産土砂量の 13％が砂防堰堤に堆砂した。
まとめと今後の課題
本検討では，LP 差分解析による河床変動量算出とダム堆砂量を用いて年平均生産土砂量の推定を行った。その結果，荒沢ダム上流では 190.5 千 m3/年，月山ダム上流では 27.0 千 m3/年程度であることが分かった。今後，降雨イベントの直後の変動量を把握し，降雨規模と関連付けて整理を行うことで，降雨規模に対する生産土砂量の把握が可能となる。
また，今回はダムの堆砂量から上流の生産土砂量の定量化を図ったが，現在実施中の流砂量観測データを用いることで，ダム下流を含めたさらに広範囲の土砂動態把握が可能であると考えられる。
【参考文献】1)宮原ら(2010)航空レーザ計測データを活用した浦川流域の土砂移動実態の把握，平成 22 年度砂防学会研究発表会概要集，p.246-247 2)梶原ら(2015)航空レーザ計測による稲荷川流域の土砂移動，平成 27 年度砂防学会研究発表会概要集，p.B-192-193

図３- 717 -河床変動量収支図