谷底平野を流下する河道の洪水災害と適切な河幅に関する研究
STUDY ON FLOOD DISASTERS AND APPROPRIATE RIVER WIDTHSIN VALLEY PLAINS
土木工学専攻 18 号 久保 雄生
Yuuki KUBO
0km

区間 Y-1
区間 Y-315km

区間 Y-2
10km
5km

0km

区間 A-1

写真‐1 余笹川（1998 年 8 月 洪水直後）の航空写真

5km

区間 A-2

20km

10km
15km

区間 A-3区間 A-4

写真‐2 厚別川（2003 年 8 月 洪水直後）の航空写真
1.

序論
近年，大規模な豪雨が頻発するようになり，中小河川での洪水被害の発生が増加している．特に，山地や段丘に囲まれ谷幅の狭い谷底平野を流下する中小河川では，大規模な豪雨の発生により氾濫流が谷底平野全体に広がって流下し，大きな被害をもたらしている．栃木県東北部に位置する余笹川（写真-1），北海道日高地方の厚別川（写真-2）は谷底平野を流下する中小河川である．余笹

写真‐3 1998 年余笹川洪水の様子

川 1998 年洪水（写真-3），厚別川 2003 年洪水は河道の流下能力を大きく超える洪水流量であったため，河道側岸1.8kmの侵食や，氾濫流によって谷底平野の農地内に新しい流路が形成されるなど，洪水前後で河幅や断面形が大きく変化した．両河川では被災後に大規模な災害復旧工事が行われ，50 年に 1 回程度の洪水流量に対応した河道に改修された．しかし，余笹川では栃木県の経年的な河道状

写真-4 2010 年余笹川 1.8km 地点の河道と河床洗掘の状況

況のモニタリング調査１)により，災害復旧工事の完成直後に比べ河床の洗掘（写真-4）や土砂の堆積（写真-5）などが見られるようになった．また，中小河川は未改修河川が多く，水位や流量などの観測資料なども少ないため，洪水に対する適切な河幅や水深などの議論はされていない．本研究は余笹川，厚別川を対象とし，洪水前・
洪水直後・災害復旧工事後の河幅と水深を検討すること

Flow

Flow

2001 年

2010 年

写真-5 余笹川 7.7km 地点の河道状況の変化

450400350300250200150100500

よる河幅の大きさと適切な改修河幅について考察を行った．

河幅(m)によって，谷底平野を流下する河川の大きな洪水外力に

2．河幅・水深の求め方
本研究は，余笹川の那珂川との合流点（0km）から約

洪水前

014.5 km の区間，厚別川の 0km～2km（区間 A-1）
・6km

10

洪水
洪水直後

水深(m)

101214

災害復旧工事後災害復旧工事後8642

求めた．水深は，不明である．洪水直後の河幅は，左右00岸の洪水痕跡高さから算出した．水深は痕跡水位と平均

2468101214

縦断距離（km）

河床高の差から求めた．災害復旧工事後の河幅は，栃木

図-2 余笹川の水深の縦断変化
洪水前県・北海道の復旧縦横断形状図と計画水位から算出した．

洪水直後

災害復旧工事後

400

河幅(m)

水深は計画水位と計画河床高の差より求めた．図-1～図縦断方向変化を示す．余笹川，厚別川の災害復旧工事後

8

図-1 余笹川の河幅の縦断変化された水面幅と等高線，洪水前の航空写真を参考にして-4 に洪水前・洪水直後・災害復旧工事後の河幅，水深の612（区間 A-4）を調査対象範囲とした．対象区間の河幅・河幅については栃木県・北海道が作成した平面写真に示

4

災害復旧工事後

縦断距離（km）～8km（区間 A-2）
・12km～14km（区間 A-3）
・17km～19km
水深を 100m ごとに以下のようにして求めた．洪水前の

2

洪水直後

300
200
1000の堤間幅や河積は，50 年確率流量を想定した構造に改修0されている．

51015
縦断距離（km）

20

図-3 厚別川の河幅の縦断変化

3．検討方法

洪水直後
8氾濫形態Ⅰ：洪水による洗掘などの被害をほとんど受け6ていない．
氾濫形態Ⅱ：河道側岸や河道外の平地部で洗掘を受けて水深(m)対象区間の平面写真・航空写真・横断写真を参考にし，

4200いる．
氾濫形態Ⅲ：洪水流が谷底平野の幅全体に広がって流れており，河道から離れている地点でも洗掘

災害復旧工事後

5101520

縦断距離（km）

図-4 厚別川の水深の縦断変化

余笹川では，山本1)によって設定されたセグメントごや浸水被害が出ている．の 3 形態に分類し， 福岡の式（沖積河川における安定なとに対象区間を0km~3.6km（区間Y-1），3.6km~10.3km（区河道の無次元河幅の式 (1)・無次元水深の式 (2)）を用い

間Y-2），10.3km～14.5km（区間Y-3）とし，以下の諸量をて検討を行った 2)．

用い検討した．流量は，栃木県が算出した流量である．
すなわち，洪水前の流量は不等流計算によって求めた堤0.40B⁄dr

4.25 QgIdr

5(1)

防満杯流量であり，洪水直後の流量は1998年8月の実積洪水時の流域内及び近傍の各雨量観測所データを基に貯留

0.38h⁄dr0.13 Q

gIdr

5関数法によって求めた流量である，災害復旧工事後の流(2)量は計画流量である．詳細は文献3)を参照されたい．代
表粒径は河川環境管理財団河川環境総合研究所によって

B:河幅，h:水深，Q:河道形成流量，I:勾配，dr:河床材料の代表粒径である．

2000年に測られた河床表層の粒度分布の60%粒径d60とした．洪水直後，災害復旧工事後の勾配には，各断面の異表-1 余笹川・検討に用いた諸量 1)，3)表-3 厚別川・検討に用いた諸量 4)区間 流量（㎥/s) 代表粒径(mm) 河床勾配
Y-1
1200
1001/155
洪水前 Y-2400
2301/120Y-3400
170
1/100
Y-1
2720
100
洪水直後 Y-2
1740
230
Y-3
1720
170
Y-1
1400
100
1/155~1/220
災害復旧
Y-2
670
230
1/120~1/110
工事後
Y-3560170
1/80~1/90

洪水直後

災害復旧
工事後

区間
A-1
A-2
A-3
A-4
A-1
A-2
A-3
A-4

氾濫形態
Ⅲ
Ⅲ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅲ
Ⅲ
Ⅱ
Ⅲ

流量（㎥/s) 代表粒径(mm)

2884
2683
1589
1589
2000
1800
1300
1000

1.2
1.2
0.1
0.1
1.2
1.2
0.1
0.1

表-2 余笹川の氾濫形態区分Ⅱ
Ⅲ

区間(km)
0.0‐0.5 13.0‐13.3
0.6‐1.1
1.4‐1.6
2.2‐3.5
3.9‐4.5
7.0‐7.5
9.9‐10.0 11.1‐11.4 12.2-12.9 13.4‐14.3
1.2‐2.1
3.6‐3.8
4.6‐6.9
7.6‐11.0 11.5‐12.1
14.4‐14.5

エネルギー水頭（洪水）エネルギー水頭（災害復旧工事後）
河床高(洪水直後)
河床高（災害復旧工事後）

350
100
0300
標高(m)

氾濫形態
Ⅰ

なる横断面形状による流速変化を考慮するためエネル

250
200

ギー勾配(図-5)を求めこれを用いた．洪水前の勾配に150は，各区間の平均河床勾配を用いた．表-1に用いた諸05 縦断距離（km） 10量を示す．表-2に余笹川の氾濫形態区分を示す．

15

図-5 余笹川におけるエネルギー水頭の縦厚別川では，検討する区間を平面図・横断図・航空写真から，氾濫形態別に区間を決めて検討を行った．

50
標高(m)

氾濫形態Ⅱは12km～14km（区間A-3），氾濫形態Ⅲは0km～2km(区間A-1)・6km～8km(区間A-2)・16km～301019km（区間A-4）である．厚別川では余笹川でみられ‐10 0た氾濫形態Ⅰに当てはまる区間は存在しなかった．検5101520

縦断距離（km）

討で用いた流量は，北海道が算出した流量である．洪図-6 厚別川におけるネルギー水頭の縦断

水直後の流量は2003年8月の実積洪水時の流域内及び近傍の各雨量観測所データを基にタンクモデルによっ

氾濫形態Ⅰ 洪水前
氾濫形態Ⅱ 洪水前
氾濫形態Ⅲ 洪水前て求めた流量である．災害復旧工事後の流量は計画流量である．
洪水前の流量は不明であった．
代表粒径は，2003年に測られた河床表層の粒度分布のd60とした．勾氾濫形態Ⅰ 洪水直後
氾濫形態Ⅱ 洪水直後
氾濫形態Ⅲ 洪水直後

氾濫形態Ⅰ 災害復旧後
氾濫形態Ⅱ 災害復旧後
氾濫形態Ⅲ 災害復旧後

105.

配は余笹川の検討と同様に，洪水直後・災害復旧工事⁄104４． 検討結果
両河川で生じた洪水は，河道を一変させる大洪水で，B/dr,h/dr

後には各断面のエネルギー勾配(図-6)を求めこれを用いた．表-3に用いた諸量を示す．

.

103.

102

⁄

河道形成流量に相当する流量が流れた洪水と考えてよい．余笹川，厚別川の洪水前，洪水直後，災害復旧工
事後で色分けした無次元流量と無次元河幅，無次元水深の関係をそれぞれ図-7，図-8 に示す．無次元流量の分布位置は，区間ごとに一定の流量，粒径を与えたた
め，区間ごとにある程度のグループを形成している．

Y-2・3

10106

107

Y-1
108

Q.

109

gIdr 5図-7 余笹川の無次元流量・河幅・水深の関係

1010

また，そのグループ中の分布位置は，各地点の勾配によ氾濫形態Ⅱ氾濫形態Ⅲって異なっている．洪水前の河道の無次元河幅は変化す.

104

B/dr,h/dr

順に分布している．洪水直後の無次元水深の分布位置は

災害復旧後
災害復旧後.

⁄

河床材料を一定としたため，各区間で一定値となってい位置が一番大きく，その下に氾濫形態Ⅱ・氾濫形態Ⅰの氾濫形態Ⅱ氾濫形態Ⅲ

105

るが，無次元流量は勾配を各区間の平均河床勾配とし，る． 洪水直後の無次元河幅の分布は，氾濫形態Ⅲの分布

洪水直後
洪水直後無次元河幅の分布状況と比較すると明瞭ではない．理由

103102.

⁄は，氾濫流の水深の算定が困難なためである．災害復旧工事後の無次元河幅・水深の分布は，被災形態と分布位置の違いは見られなかったが，洪水直後の氾濫形態Ⅱの.

A-1・2A-3107106108910Q

101010gIdr 5

分布位置に近いところに分布している．
洪水直後の分布を詳細に見ると，河道形成流量に相当

図-8 厚別川の無次元流量・河幅・水深の関係する洪水直後の無次元河幅は，氾濫形態Ⅰでは河道が狭たらした谷底平野を流下した大洪水を対象に，福岡の河く，河幅が小さいため式（１）から最も離れてプロット幅・水深の式を用いて谷底平野河川の無次元河幅・無次され，氾濫形態Ⅱ，Ⅲはほぼ式（１），式（２）と対応し元水深の検討を行った．福岡の式は，沖積河川におけるている．氾濫形態別に違いが見られたのは，谷底平野の河道形成流量で決まる河幅について論じており，これと谷幅や段丘など地形の影響が河道からの氾濫形態に強くの比較の結果，余笹川，厚別川の両洪水は，河道形成流働いているためである．
氾濫形態Ⅰに位置しているのは，量で作られた河道幅となって流れたことが分かった．谷両岸に高い谷や段丘が河道に迫っており，洪水流が横断

底平野河川は，縦断的に地形の影響を受け河幅が決まっ方向に広がれない狭い地形場に河道が位置している．そており，洪水流れは複雑な水面形を呈する．このため，のため，氾濫形態Ⅰの無次元河幅は氾濫形態Ⅱ，Ⅲに比福岡式の適用に当たっては，精度の高い水面形と，河道べ狭くなっている．
氾濫形態Ⅲは，谷幅の広い地形場で，横断面形の測定値に基づく，エネルギー勾配を用いるこ洪水流が谷底平野全体に広がって流れているため河幅がとが重要であることが明らかになった．その結果，今回

式(１)よりも上側に分布している．氾濫形態Ⅱは堤防やの両河川の洪水流量は谷底平野を流れる河川の河道形成段丘などの存在により氾濫範囲はⅢに比して無次元河幅流量に相当するものであることが福岡の式の適用によっはやや小さく，氾濫形態Ⅰ・Ⅲの中間地点に分布していて明らかになった．また，1/50 の治水安全度で改修される．災害復旧工事後の無次元計画流量に対する河道の無た両河川は，それぞれの無次元河幅，無次元水深と無次次元河幅の分布は，洪水直後の氾濫形態Ⅱの無次元河幅元流量の関係から，妥当な改修であることが示された．

付近にプロットされている．これは，災害復旧工事は，参考文献.

洪水前の河道法線形を基本とし，洪水後に変動した河道

1)(財)河川環境管理財団河川環境総合研究所：大規模災害をも考慮した河道線形とし，さらには，谷底平野の地形

復旧工事後の河道・環境特性の変化-余笹川の事例

制約を受けて決められたためである． 1/50 の治水安全-,2009.9度を持つように決められた河幅としては，段丘が河道に

2)福岡捷二：温暖化に対する河川の適応技術のあり方-治

迫っている氾濫形態Ⅰの区間を除いては，適切な河幅と水と環境の調和した多自然川づくりの普遍化に向けて，なっていることが図-1 からわかる．ただし，形態Ⅰの区

土木学会論文集，F. Vol.66 No.4,pp.471-489,2010.10

間は，災害を受けづらい河道の構造となっていることが，

3) 栃木県：一級河川那珂川水系余笹川災害復旧事業計画

今回の大流量の経験で明らかになっている．
５． 結論
1998 年の余笹川，2004 年の厚別川に甚大な被害をも書（一定災）,1999
4) 土木学会水工学委員会調査団：日高水害調査最終報告書，2004．