リバーフロント研究所報告 第 25 号 2014 年 9 月

夕張川等の低平地における水循環に関する研究－地域の暮らしを水循環の視点から考える－
A study on water cycle in the Yubari and other rivers in the low plain-Life in local community through a water cycle perspective河 川 ・ 海 岸 グ ル ー プ 研 究 員 五十嵐
水循環・まちづくりグループ

グループ長

武

柏木

才助

河 川 ・ 海 岸 グ ル ー プ 研 究 員 岩田直人

明治 2 年(1869)の開拓当初、夕張川・千歳川低平地一帯は、泥炭分布域にあわせ湿地が広がり居住や営農に適した環境にはなかった。今日では、湿原は広大な農耕地へと変貌し、西側縁辺には千歳市・恵庭市などの市街地が発達し、北海道民の豊かな暮らしの基盤を成す地域となっている。既往文献や観測資料から、これら変貌は定
性的には水循環機構の変化が大きく影響し、結果として人々の暮らしを規定していると想定される。
このため本稿では、3 次元水循環解析モデルを用いて、地域経済の発展と水循環機構の関わりを推察するとともに、身近な例として、夕張川高水敷に残る高位泥炭地において高層湿原植生の再生を行おうとする箇所での水循環機構の分析を通して、水循環が地域の風土や暮らしに関わる重要な視点であることについて報告する。
検討では、この地を生産性の高い農耕地へと開拓し移住可能な地へと転換が図られた背景には、捷水路事業等の治水事業により河川水位の低下とはん濫の防御がなされ、圃場整備と相まって地下水位の低下が進行した事が寄与していることを明らかとした。また、夕張川の高層湿原植生再生箇所では、地下水位の高い湿潤な環境の形成が重要とされるが、ほぼ域外からの地下水の供給はなく降雨に依存して地下水位が形成されるため、小雨の年には蒸発散の影響が強く表れ湿潤な環境を維持できない恐れがあることが示唆された。これら一連の検討を通して、通常では目に見えない水の循環が、自然と共存した豊かな暮らしと深い関わりを持つことを明らかとした。
キーワード： 経済発展、水循環、自然再生、湿地At the beginning of the frontier era in the second year of Meiji Period (1869), in the low plain in Yubari and ChitoseRivers along with peat distribution area, wetland was expansive, and there was not an appropriate environment for humaninhabitation and farmland. Today, the wetland was changed to farmland, and western edge of the area has been developed
into the cities of Chitose and Eniwa, forming fundamental areas for better living for people in Hokkaido. Existing
literature and field data help us estimate that these changes are impacted by the changes in water cycle mechanism
qualitatively and estimated to form community life.
Thus, this paper, by using a 3-dimentional water cycle model, estimates the relationship between development of the local
economy and water cycle mechanism as well as reports water cycle as an important perspective that relates to community
life and living through an analysis of water cycle mechanism at Yubari River Floodplain where upland bogs still exist andrecover of naturally raised bogs are being attempted.
The study revealed river management such as shortcut projects lowered river level and floods were under control alongwith growing development of farmland, groundwater level was lowered progressively and thereby contributing to this barren
land turned into highly productive farmland and habitable place. Additionally, it is regarded important to create anenvironment that hosts high moisture with high groundwater level for the recovery of raised bog-plant community in YubariRiver Foodplain. However, since groundwater is formed without groundwater supply from other areas, and the supply isdependent on rain water, it is indicated that when there is not much rain in a year, evapotranspiration impact is likely seen
and the area might not able to maintain moist environment. It was shown from the series of findings, usually unseen water
cycle has detailed relationship with living co-existing with natural environment.
Key Words:economic development, water cycle, re-creating natural environment, wetland- 17 -

持続可能で活力のある流域社会の形成に向けた研究報告

１．はじめに開拓当初、原始河川であった石狩川沿川一帯は、河北海道道央地域に位置する石狩川下流左岸の支川夕

岸の自然堤防と一面の低平な湿地であり、春の融雪出張川ならびに千歳川に挟まれた低平地一帯は、広大な水、夏の雨による洪水と、毎年のように洪水はん濫が田畑で農業が営まれ、西側縁辺には江別市、北広島市、起きる湿潤な環境におかれていた。石狩平野への入殖

恵庭市ならびに千歳市などの市街地が発達し、野幌丘

は概ね明治 20 年代に全域に広がっていた。明治 31 年

陵を挟んで札幌市と隣接する北海道民の豊かな暮らし

9 月(1898)には、未曾有の大洪水に見舞われ石狩平野の基盤を成す地域となっている。

の全域に亘り浸水が生じ(図-2)、この洪水を契機とし北海道の本格的な開拓は、明治 2 年(1869)に開拓使て本格的に治水対策が進められることとなった。

が設置されたことに始まるが、かつてこの地は、泥炭分布域にあわせ湿原が広がり、地下水位が高い湿潤かつ軟弱な土地となっていた。また、春の融雪出水、夏の雨による洪水により、毎年のようにはん濫が起きる
不安定で湿潤な環境におかれていた。

図-１ 対象地域

図-２ 明治 31 年 9 月洪水 1)

これらを踏まえ、本稿は、当該地域が経済発展をと

また、これまでの浸水被害が生じる要因としては、げた背景と発展の過程で失われた湿原との間には、水河川が手つかずの原始河道であったことに加え、標高循環機構の変化が深く関わりを持つことを示すととも10m 以下の範囲が本川で 50km 上流まで、千歳川ではに、より身近な事例として、地域の暮らしをより豊か

60km 上流まで及ぶ低平な地形に起因していた。

にするため現在、北海道開発局にて構想している湿地の再生と水循環との関わりを示すことによって、水循環が地域の風土や暮らしに関わる重要な視点であることについて報告するものである。

２．開拓の歴史
対象地域の開拓の歴史に併せ、同時に生じていた事
象を整理・分析することで、経済発展と水循環機構との関係を推測する。

２－１ 開拓の必要性
北海道の開拓は、明治初期に始まり、札幌市周辺は明治 10 年に入殖が完了し、その後、土地選定の早かった千歳川、夕張川沿いの入殖が始まり、江別(明治 11年)、広島(明治 16 年)、千歳(明治 17 年)ならびに野幌(明治 18 年)へと広がっていった。
- 18 -

出典：捷水路/山口甲ら,1996

図-３ 石狩川地形図 1)

リバーフロント研究所報告 第 25 号 2014 年 9 月

更に、泥炭層という特殊な軟弱層が広く基盤を形成していたため(図-4)、地下水位が高く農耕地として適２－３ 河道縦横断面の変遷
石狩平野のはん濫を防止し、河川の常時水位の低下を図るため、主要河川は順次改修が進められた。

さない環境にあった。

(１) 石狩川
対象地域を流下する石狩川下流 0～50km 間の河床は、過去の測量資料より昭和 7 年からの約 30 年間に、2～3m 程度低下していることが確認される。また、石狩大橋地点(石狩川 26.5k)の横断図をみても昭和 30 年当時
から河積が大きく拡大していることが確認される。

図-４ 泥炭分布図 1)
これらの状況から、この土地を生産性の高い農耕地に開拓し移住可能地とするためには、はん濫を防止するとともに、河川水位を下げ泥湿地帯の排水を促進す
ることが喫緊の課題であった。

図-６ 河道断面の経年変化(石狩川)以降、明治 43 年に本格的治水工事に着手され約 100年が経過するが、今日の発展に至った地勢的変化について調査・分析する。

(２) 夕張川
夕張川は、かつて千歳川へ合流していたが、大正 11年(1922)に新水路事業に着手し、昭和 11 年(1936)には２－２ 河川平面形の改変

直接石狩川に注ぐ新水路が整備され、千歳川から切り入殖当時、原始河道で極端な蛇行河川であった石狩

離されている。その後も整備は進められ、現在の河床

川水系の河川は、現在までに捷水路事業、河床掘削、は昭和 28 年(1953)から 50 年間に概ね 2～4m 程度低下

築堤などの多数の事業が実施され河川の平面形状が改している。

変されてきている(図-5)。
・大正 7 年以降、積極的に捷水路工事(石狩川：河道延長約 60km 短縮)
・支川でも多数実施(夕張川を千歳川から分離)(千歳川を長都沼から分離)

図-７ 平均河床高の変遷(夕張川)(３) 千歳川
千歳川は、沿川のはん濫原が極端な低平地であり河川勾配が 1/6,000 程度の区間が下流から中流にかけて連続し、石狩川合流点から上流 40km 付近まで石狩川本川の背水の影響を受ける特徴を有した河川である。
河道の変遷を見ると、現在の河床は昭和 27 年(1952)から約 50 年の間に概ね 2～3m 程度低下しており(図-8)、
図-５ 夕張・千歳川周辺の地形改変を伴う主要事業- 19 -

河積は 2 倍程度に拡大している(図-9)。

持続可能で活力のある流域社会の形成に向けた研究報告

15

平均河床高 （T.P.m）

千歳川

昭和27年 (1952)
昭和38年 (1963)
昭和46年 (1971)
昭和58年 (1983)
平成17年 (2005)

129

これより千歳川の河川水位は経年的に大きく低下し西越ていることが確認できるが、その変遷を治水事業の実

南6号樋門

施時期と照らし合わせ分析することで下記のことが確

舞鶴

認された。
裏の沢

6
東光

(１) 第Ⅰ期の変動[水位低下開始]

3

大正 7 年(1918)～昭和 8 年(1933)にかけて実施され0た石狩川本川の捷水路第一区工事(千歳川合流点より河道距離 （km）

下流の生振捷水路、対雁捷水路などの工事)の影響が大

-3
0

4

8

12

16

20

24

28

32

36

40

44

きく、石狩大橋の水位が昭和 5 年頃(1930)を境に低下

図-８ 平均河床高の変遷(千歳川)

し、千歳川においても合流点に近い観測所ほどその影響が顕著となっている。なお、その影響程度は、千歳川下流 1.5m～上流 0.5m 程度の水位低下となっている。
(２) 第Ⅱ期の変動[水位低下速度の増大]
第Ⅰ期とは理由を異として石狩川の水位変動は見られない。昭和 30 年代には、石狩川の捷水路事業は夕張川合流点より上流工区に進捗しており、急激な水位低
下は、千歳川の河道掘削・拡幅ならびに千歳川と長都沼を分離させる新水路整備等の規模の大きな切り替え

図-９ 河道断面の経年変化(千歳川 28km 付近)

工事の時期と合致し直接的な影響によるものであることが確認された。なお、千歳川の水位低下は、石狩川

２－４ 河川水位の変遷
これら河川改修が進められた効果は、河川水位の変遷を調査・整理することにより目に見える形で顕在化していることが確認できる。
以下に示す図-10 は、対象となる低平地を貫流する
千歳川に加え、千歳川に多分に影響を与える石狩川のの捷水路事業による効果も含めると、開拓当初の明治時代から下流 4m～上流 3.5m 程度と大きく低下している。

２－５ 地下水位の変遷
本格的な治水事業が開始され、今日までに 100 年強の時間が経過しており、過去の地下水位の観測記録に

年平均水位を経年的に整理したものである。

ついては情報が限られた。北海道水理地質図幅説明書[第 8 号札幌]に記載がみられ時点の記録であるが、昭和 30 年代の自由地下水位は G.L.-0～3m 程度であり、地表付近に自由地下水位が位置していたと推定した。
また、近年の自由地下水位は、北海道開発局札幌開発建設部にて経年的に記録がみられ G.L.-2～4m 程度となっている。過去 15 年程度で 0.2～1m 程度の低下傾向を示す観測井が多く確認され、今なお低下し続ける
河川水位に追随するように地下水位が低下していることが想定された。

２－６ 土地利用の変遷
このように過去 100 年にわたり進められてきた治水事業により、はん濫を防止し常時の河川水位を下げ、圃場整備と相まって泥湿地帯の排水を促進したことに合わせて土地利用も変化を見せた。
(１) 山裾の開発期[M29(1896)～T5(1916)]
明治 29 年(1896)当時は、低平地一帯を湿地が占めて

図-10 河川水位の変遷(千歳川・石狩川)- 20 -

リバーフロント研究所報告 第 25 号 2014 年 9 月により土質改良、排水改良は行われたが、大規模な盛土は成されていないと推察された。

図-11 土地利用の変遷
いたが大正 5 年(1916)にかけて農地が急増している。一方で湿地の減少は緩やかである。これは、はん濫被害のリスクが少なく地下水位が比較的低い「山裾」の開拓から始まっていることによると考えられる。
(２) 低平地への開発進行・促進期[T5(1916)～S28(1953)]
農耕地の拡大と湿地の減少にほぼ同率で反比例の関係がみられるが、これは大正 7 年(1918)から昭和 12
年 (1937)にかけて実施された石狩川下流の捷水路工事、昭和 11 年(1936)に通水した夕張川新水路などに伴う河川水位の低下時期が含まれ、浸水リスクの低減と地下水位の低下が低平地への進出を可能にしてきた結果と考えられる。
(３) 湿原消失期[S28(1953)～S60(1985)]
圃場整備による排水路等の整備と相まって、昭和 40
年(1965)には農耕地が現在の状況に近づくまでに拡大している。残された湿地は、長都沼周辺の僅かとなっていたが、昭和 36 年(1961)には、千歳川と長都沼を分離する「長都新水路」が通水し、昭和 60 年(1985)までには、かつて低平地を埋め尽くしていた湿地はほとん

出典：捷水路/山口甲ら,1996

図-12 土地利用の変遷 1)

３．地域経済の発展と水循環機構の関わりの把握

どが農耕地や宅地へと変貌している。

過去の記録から定性的に推定した地域経済の発展とこれら既往の文献や観測資料から定性的には、明治の開拓当初に低平地一帯に広がっていた泥湿地が、生産性の高い農耕地へ開拓され、移住可能な地へと転換が図れた背景には、捷水路事業等の治水事業により河川水位の低下とはん濫の防御がなされ、圃場整備と相まって地下水位の低下が進行した事と因果関係が強いと考えられた。
なお、昭和 28 年度の低平地横断測量と現在の地形測量とを比較したところ、道路、市街地以外の部分は標
高に大きな変化は見られなかったことから、圃場整備- 21 -

水循環機構の関わりを、3 次元水循環解析を行うことで定量化しかつ、視覚化する。

３－１ 水循環モデルの概要
解析では、河川改修や土地利用変化等が反映できるとともに、かつて広がりを見せていた湿原とその消失に深く関わる地表付近の自由地下水の追跡が重要と考えられることから、以下の条件を勘案できる「統合型水循環シミュレータ」を用いた。
・ 地形、地質ならびに土地利用変化等を物理モデルとして 3 次元的に表現可能である。

持続可能で活力のある流域社会の形成に向けた研究報告

・ 表流水、地下水間の伏没、湧出などの相互関係を完

３－２ モデルの構成
かつて湿原が残存していた昭和 30 年代の環境と開全連成で一体として解くことができる。
・ 不飽和帯の地下水流動を気相と液相の 2 相以上の発が進行した現在との水循環機構の変化を比較するも流れとして解析でき、地表付近の不飽和特性を的確のとした。このため、下記の物理環境にて「過去」とに表現できる。

「現在」をモデル化した。なお、収集できた最古の河・ 降雨、日照時間、気温に伴う蒸発散量の変化など、

道測量資料を用いることで物理的に妥当性を確保するとしたため、過去を昭和 30 年代とした。

気候変動に伴う影響を考慮できる。
また、解析では低平地の事象の再現性に主眼を置く

表-１ モデルの構成

ため、やや空間解像度の粗い山地流域まで含んだ「広域モデル」と、空間解像度を高めて再現性を高めた「低平地モデル」を組み合わせた。なお、低平地モデルの境界条件は、広域モデルから与え、広域に水収支を整合させるものとした。

３－３ モデルの検証
定量的な検証資料が得られる現状においてモデル検証を行った。検証要素は、夕張川、千歳川の河川流量・
河川水位ならびに、低平地部の主要地点における地下水位とし、概ね良好な再現性が得られた。

地質時代

120

水理地質区分配 色

河川流量(m3/s)

主要な水域
盛土・埋め土
表層土層・耕作土
泥炭層

第四紀

上部層
下部層

完新世 上部粘土層
上部砂層
中部粘土層
下部砂礫層
最上部更新統更新世

支笏火砕流堆積物

非熔結部
熔結部

西越(国)

降水量：裏の沢(国)

計算値

観測値

0

100

20

80

40

60

60

40

80

20

100

降水量(mm/d)

図-13 解析対象範囲

その他更新統
第四紀
および
先第四紀

基 盤岩 類支 笏火 砕流 等 強風化部
を 除く 第四 紀火 山。 新
弱風化部
第 三紀 以前 の地 層。 火
新鮮部
成 岩。

0
2007/01/01

120
2008/01/01

図-15 河川流量の検証結果(千歳川筋)
降水量：裏の沢(国)

計算値

観測値

11

20

10

40

9

60

8

80

7

100

6
2007/01/01

120
2008/01/01

図-16 河川水位の検証結果(夕張川筋)

図-14 低平地モデル（3 次元地層）- 22 -

0

降水量(mm/d)

河川水位(TP. m)

12清幌橋(国)

リバーフロント研究所報告 第 25 号 2014 年 9 月③夕張川右岸④夕張川左岸根志越2699 2号

降水量：裏の沢(国)

観測値

計算値

12

20

10

40

8

60

6

80

4

100

2
'07/01/01

水位の増減高 (m)①千歳川沿川

5≦
4- 5
3- 4
2- 3
1- 2
0- 1
-1 - 0-2 - -1-3 - -2-4 - -3-5 - -4＜ -50

降水量(mm)②長都沼周辺120'08/01/01

図-17 地下水位の検証結果(低平地)

図-18 自由地下水位分布の差分(過去-現在)

３－４ 解析条件
気象条件を同様とし、湿原が残存していた過去と開発の進行した現在で、どのように水循環機構が異なる
か相対比較するため、下記を解析条件とした。

(２) 地下水位の低減量
低平地に現存する複数の観測井位置において地下水
位の低減量を確認した。

なお、用いる気象条件は、近 10 ヶ年のうち平均的な観測井の位置により現況の観測値と計算値に多少の年となる 2005 年とした。また、蒸発散量の算出には気

ばらつきは見られるが、昭和 30 年頃から現在までの間

温と日照時間を条件とするハーモン法を用いた。

に、約 1～3m 程度の地下水位の低下が認められる。な
お、過去の観測は無い。

表-２ 解析条件

0-1

観測地下水位(G.L.m)
-2
-3

-4

-5

0

-1
計算地下水位(G.L.m)

地下水位(TP.m)

14

３－５ 解析結果と考察(１) 地下水位の分布-2
南6号排水機場2号-3

幌達布小学校
3号

-4

【過去】

自由地下水位を面的に把握したうえで、過去と現在の自由地下水位分布の差分[過去-現在]を図-18 に示す（以降、単に地下水は自由地下水を指す）。

小学校跡地3号

中央長都排水機場上流1号【現況】

これより、全体的に湿原が残存していた昭和 30 年頃の地下水位が高い傾向にあることが確認される。個別には次の通りである。①千歳川は昭和 30 年以降に河川改修が進捗し沿川の地下水位が低下した。②長都沼周南9号排水機場地先2号
南9号排水機場上流2号
幌達布No.2 3号

千歳川左岸
KP25.4上流2号

ストレーナTP.0ｍ ～ -3ｍ-5

図-19 自由地下水位の低減量(過去→現在)(３) 地下水の湧出環境

辺は、昭和 30 年以降に幅広水路や用排水路が整備され

昭和 30 年代の土壌環境は表流水と地下水の交換が地下水位が低下した。③夕張川新水路右岸では、昭和盛んで、特に湿原が残存していた付近は湿潤な環境に

30 年以降に幌向新水路や用排水路が整備され、境界にあったことが想定される。これは、地表面付近の水の位置する幾春別川の河川改修も進んだことから地下水

流れを視覚化することで確認できる。

位が低下した。④夕張川新水路左岸では、昭和 30 年頃

図-20 には、表土層基底面に位置する水粒子を追跡には未開発の原野であったが、以降、圃場整備がなさした軌跡を示す。図中の赤線は地下水状態での流れを、れたことから特に地下水位の低下が大きい。

青線は表流水としての流れを示すが、昭和 30 年代は旧- 23 -

持続可能で活力のある流域社会の形成に向けた研究報告

幌向原野

鶴沼など

長都沼など

図-20 過去と現在の流線軌跡(表土層基底面の水粒子の軌跡)
版地形図に示される開発の進んでいない湿原に該当す
る広い範囲で、地下水が容易に地表へ湧出する環境に

図-21 旧版地形図(S30 年代)

構想している。
出典：石狩川下流幌向地区自然再生実施計画書/2014,3あったことが確認できる。
右岸堤防

３－６ まとめ
これまでの検討により下記が確認された。

※高水敷に高位
泥炭が分布①治水対策としての石狩川や夕張川、千歳川などの河道掘削が進められた結果、大幅に河川水位が低下し、圃場整備による用排水路の整備と相まって地下水位が全体的に下げられた。
②地下水位の低下が湿地への地下水流入(湧出)量を減

湿地再生を
目指す箇所
夕張川

少させた結果、乾燥化が進み更に開発を促進させた。
③治水事業と土地改良事業が一体となって進められた

写真-１ 湿地再生を行おうとする箇所の様子 2)

人為的改変が広域に水循環機構に変化を与え、地域の発展を促すとともに豊かな暮らしを支えている。

４．地先の自然再生と水循環機構の関わりの把握
湿地の再生が構想されている地区において、水循環機構の関わりを 3 次元水循環解析を行うことで定量化
しかつ、視覚化することにより湿地再生を検討していく際の重要な基礎資料を得ることができる。

４－１ 湿地再生を目指した試み
開拓の歴史の中で、かつての広大な湿原は消失し、

図-22 湿地再生を行おうとする箇所の断面ｲﾒｰｼﾞ

一方で地域経済は発展し人々の暮らしを豊かなものと湿地再生を行おうとする箇所では図-22 に示すようした。経済的な豊かさを得て人々の価値観は多様化し、に低水路側と堤防側の高水敷の間に、1m 程度の段差が今日では自然との共生が尊ばれる時代となっている。

あり、堤防側の上段部から水分のしみ出しが発生(写真これらの時代的背景をもとに、北海道開発局では夕-2)して乾燥化が進行しており、本来の泥炭地の植生で張川の右岸高水敷上に残る泥炭地を活用して希少な高はない乾性のオオアワダチソウ等がみられるようにな

層湿原植生(ほろむい七草、ミズゴケ属等) の再生をっている。

- 24 -

リバーフロント研究所報告 第 25 号 2014 年 9 月

泥炭土と不飽和特性を対象箇所での観測地下水位を再現する

上段よう調整した。地下水観測は、2012 年の半ばから行われていたが、周辺の境界条件を定めるに必要な 2012～13 年の水文観測資料が確定していなかったことから、観測年の有効降雨と同等となる 2005 年を検証年とし下段た。なお、2005 年は近 10 ヶ年の平水年に値する。
観測年と検証年が異なるため上下に分けて検証結果を示す。これより観測と解析は、季節変動や降雨への出典：石狩川下流幌向地区自然再生実施計画書/2014,3

写真-2 段差部からの地下水のしみ出しの様子

2)

応答、地下水位の変動幅が積雪期を除き類似し、概ね

このため以降では、3 次元水循環解析にて現況と問題に対する対策を実施した際の検討を行うことで対象箇所の水循環機構を解明し、今後踏まえるべき問題点再現できたものと判断した。但し、観測でみられる地
下水位の下げ止まりや、積雪底面融水を考慮する必要のある冬期の地下水位の再現には課題を残した。

等について明らかとする。

４－２ 水循環モデルの概要
解析には、統合型水循環シミュレータを用いた。また、3 次元モデルの地形は、LP データに基づき、地質は既往の地質調査資料に基づいた。

図-25 地下水観測孔の水位変動[観測、計算]

４－４ 解析条件
湿地性植物の生育にとってより厳しい環境となりや

図-23 平面格子モデルと地下水観測孔位置

すいと考えられる渇水時の流況を含む 2007～08(渇水)年の連続 2 ヶ年を対象に予測した。
なお、低平地モデルから境界条件を与えることで広域な水収支と整合を図った検討とした。
表-３ 解析条件

図-24 3 次元モデル

４－５ 解析ケース

４－３ モデルの検証

現況を基本モデルとし、対策案は初期検討として現検証は、高層湿原植生の生育条件に密接に関係する在想定されているものを基本とした。対策は、上段部と考えられる泥炭層内の地下水位とし、主に透水係数からの地下水流出を抑制し水位上昇を図ることを目的- 25 -

持続可能で活力のある流域社会の形成に向けた研究報告

低下も緩やかとなっており流出抑制効果が発揮されてした。なお、対策工のイメージは図-26 の通りである。

いる。なお、その効果は低水路側において顕著である。
降水量

対策無し

対策A

対策B

No.3 10

図-26 対策工のイメージ(断面図)2)【対策-A】：一面流出抑制案
現況の主な地下水流下方向である低水路方向(上段

40

‐0.5

60

‐1

80

泥炭層下面

‐1.5

100

2007/01 2007/04 2007/07 2007/10 2008/01 2008/04 2008/07 2008/10

降水量No.53 1→下段)への流出を抑制するため、上下段の境界付近を

対策無し

対策A

対策B
0

0.5
地下水深度(GL‐m)

遮水する。

0

20
地表面

0

20
地表面

40

‐0.5

降水量(mm/day)

地下水深度(GL‐m)

0.5

降水量(mm/day)とし、段差部で遮水する場合の効果を検討することと

60

‐1

80

泥炭層下面

‐1.5

100

2007/01 2007/04 2007/07 2007/10 2008/01 2008/04 2008/07 2008/10

図-29 地下水位の時系列変化(２) 地下水位の変動幅の変化にみる対策効果
各観測孔における 2008 年の年間地下水位変動を平均値と変動幅で示す(図-30)。
図-27 対策範囲

対策無しの各観測孔の水頭から泥炭層内の地下水は、
No.52 付近を頂点として概ね堤防→低水路、下流→上【対策-B】：三面流出抑制案
対策-A の対策後の地下水流動方向を想定し、河川縦断方向の上端及び下端も同時に遮水する。

流の方向へ流動している。
対策後の水位上昇は、低水路側、堤防側とも認められるが、対策-A の段階では上下流端部において効果が薄く、対策-B を実施することによって地下水が全域で上昇する。これは、対象箇所の上下流端に存在する排水路方向へと地下水が流出していることを示している。
2008年 対策無し
No.1 No.2

最大No.3 No.4
低水路側

最小
No.5

全平均

地表標高

No.6 No.51 No.52 No.53 No.57 No.59 No.60
堤防側10(T.P.m)9

図-28 対策範囲

8

下流端部

2008年 対策Ａ
No.1 No.2

４－６ 解析結果と考察

10

することから冬期には凍結、融解による影響が想定さ9れる。しかし、今回モデルでは積雪底面融水の機構は考慮していないため検証結果にも示されたように、積雪期の予測に課題を残した形となっている。このため、(T.P.m)検討では、浅層(地表から 0.5m 以内)の地下水に着目

上流端部

最大

No.3 No.4
低水路側

最小

No.5

下流端部

全平均

地表標高

上流端部

No.6 No.51 No.52 No.53 No.57 No.59 No.60
堤防側8

2008年 対策Ｂ
No.1 No.2

最大No.3 No.4
低水路側

最小
No.5

全平均

地表標高

No.6 No.51 No.52 No.53 No.57 No.59 No.60
堤防側10以降の予測結果は、4 月～11 月を対象として評価した。

対象箇所の中央付近に設置された低水路側と堤防側の観測孔の地下水位変動を示す(図-29)。
対策後の泥炭層内地下水位は上昇が認められ、その- 26 -(T.P.m)9(１) 地下水位の時系列変化にみる対策効果8

図-30 地下水位の年間平均と変動幅
また、これら状況は、断面として視覚化することでリバーフロント研究所報告 第 25 号 2014 年 9 月

認識がより容易となる(図-31)。地下水位は無降雨が数日続いた時の状況であるため、河川横断方向の動水勾配は小さいが地下水位の上昇が認められ、河川縦断方
向では上下流端の排水路に向け地下水位が引き込まれていたものが対策-B により抑制されている。

標高・地下水位（T.P.m）

低水路側
12.5

対策無し

対策工A

対策工B

堤内地側

11.5
10.5
9.5
8.5
7.5
0

下流側
11.0

標高・地下水位(m)Ｂ断面（2008年平均）
地盤標高

50

100

対策無し

150

200

250

Ｅ断面（2008年平均）
対策工A
対策工B

水平距離(m)
300
350

地盤標高

上流側

図-33 流線軌跡(対策-A)
対策-B では、対象箇所を取り囲むように対策工を設10.0

置するが、対策-A で認められた河川縦断方向の上下流

9.0

端部での地下水流出は抑止され地表面への湧出が認め
られる。

8.0
0

100

200

300

400

水平距離(m)500

図-31 地下水の断面での視覚化(年平均水位時)(３) 地下水流動の変化にみる対策効果
点や線の情報をつなぎ合わせ水循環機構を推定したが、地表面付近の水の流れを面的に視覚化することでより理解が容易となる。
図-32～図-34 には、表土層基底面に位置する水粒子を追跡した軌跡を示す。現況では、上段と下段の段差部において地下水が表流水へと変化し「しみ出し」が確認される。また、対象箇所への域外からの地下水の供給は認められず、地下水位は降雨に依存して形成される環境にあることが明らかとなった。

図-34 流線軌跡(対策-B)(４) 気象変化に伴う地下水環境の変化
地下水が降雨に依存する環境にあることが確認されたことから、気象変化の影響について検討する。
対象箇所では、2012 年の半ばから地下水観測が継続されており、G.L.-0.1～0.5m 程度の変動幅の中で 2013
年まで地下水位が推移している。観測期間中の年間降水量は、有効降雨量(降雨量-実蒸発散量)にして660mm/年程度である。また、検証計算に用いた 2005
年の有効降雨量は 680mm/年程度とほぼ同等で、近 10
ヶ年で平均的な年となる(表-4)。
一方、解析を進めてきた 2007～08 年の気象条件は、

図-32 流線軌跡(現況)

有効降雨量でみると、2007 年が 460mm/年、近 10 ヶ年

上段と下段の境界に設置した対策-A を図中の黒太線で示すが、対策工の上流側で地下水が地表面へと湧で渇水年となる 2008 年が 350mm/年となっており、200～300mm/年程度少ない環境にあった。

出するようになっており、地下水位の上昇を確認する

そこで、平水年と渇水年程度となる 2 つの気象条件ことができる。また、河川縦断方向の上下流端部での下における地下水環境を比較することでその影響を定排水路への地下水流出は抑止できていない。

量的に把握する。
- 27 -

持続可能で活力のある流域社会の形成に向けた研究報告

表-４ 気象条件の年次比較

日数

2007年 対策無し

‐0.15m以上
低水路側‐0.15～‐0.3m‐0.3～‐0.5m
堤防側‐0.5以下

200
150
100
50
0
No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 No.6 No.51 No.52 No.53 No.57 No.59 No.60‐0.15m未満‐0.15～‐0.3m‐0.3m以下‐0.5以下2007年 対策Ｂ

対策無しの状況での地下水位の年間変動を図-35 に

日数

低水路側

示す。渇水年(2008)の最高水位は平水年(2005)の平均水位に近く、平均水位においては最低水位程度となっ
ている。
No.3
10.0

2008_予測値

日数

地下水位標高(T.P.m)

2007,2008最高水位と2005平均水位は同等

9.4‐0.15m未満
低水路側‐0.15～‐0.3m‐0.3m以下‐0.5以下
堤防側

200
150
100
50
0
No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 No.6 No.51 No.52 No.53 No.57 No.59 No.60

9.2
9.0

No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 No.6 No.51 No.52 No.53 No.57 No.59 No.60

2005_再現値

9.8
9.6

200
150
100
50
0

2008年 対策Ｂ

2007_予測値

堤防側

図-36 地下水深度の日数分布(対策-B；年次比較)

2007,2008平均水位と2005最低水位は同等

地、特にそこに生育する植生は、地下水(高位泥炭地は8.8

貧栄養の降水涵養性)の影響を強く受け、湿原環境再生

8.6
平均水位

最高水位

最低水位

や維持が必須の条件であり、水循環解析は、現状の水図-35 地下水変動の年次比較

循環機構の理解、再生手法の評価等に有効であること

前述のように、対象箇所の湿地では、ほろむい七草を明らかとした。これは地域の発展から日頃目にするやミズゴケ属といった土壌が湿潤な環境を好む高層湿

道ばたの植物一つに対しても、目に見えない水の循環

原植生の再生を目指している。井上ら

3)4)が釧路湿原で行ったミズゴケ群落をなす高位泥炭地の地下水位観測が深く関わりを持ちながら我々の暮らしを支えている
ことを示してくれるものとなった。

によれば、年間変動は G.L.-0.1～0.2m 程度となってい平成 26 年 4 月 2 日、水循環基本法が成立した。今後る。このため、地表面から-0.15m 程度の刻みで深度方は目に見えない地下水も含め”水”の適正管理が求めら

向にしきいを設け、対象箇所における地下水位が年間れる。本検討と同様の手法で検討することにより、気(4 月～11 月)に何日上回るのかを把握した(図-36)。

候変動に伴う水循環機構への影響をはじめ、河床での先に述べたように 2007 年と渇水年となる 2008 年で伏没・湧出量変化や地下水揚水への応答まで把握可能

は、有効降雨量が年間で 100mm 程度の違いであるが、である。より一層、水循環機構を把握・予測する技術

この違いにより地下水位が G.L.-0.15m を上回る日数を進化させ、豊かな暮らしを支える技術として普及すに大きく影響を及ぼしている。

ることを期待して研究を深めて行きたいと考えている。

これらより、対策を行ったことで平年並みに降雨量

最後に、本検討にあたり札幌開発建設部ならびに江がある年は、泥炭層内の地下水位を地表面付近で維持別、千歳川両河川事務所の皆様には、多大なるご協力できる可能性が考えられるが、渇水年等の降雨量が少とご指導を頂きました。ここに厚く御礼申し上げます。

ない年においては、対策を実施したとしても蒸発散の影響が強く現れ、地下水位を高い位置で維持できない可能性が示唆された。

＜参考文献＞
1)山口甲，品川守，関博之：捷水路(1996)
2)石狩川下流幌向地区自然再生ワークショップ：石狩

４． おわりに川下流幌向地区自然再生実施計画書（2014）

夕張川・千歳川低平地一帯を生産性の高い農耕地へ

3)梅田安治，井上京：北海道における泥炭地湿原の保と開拓し移住可能な地と転換が図れた背景には、治水

全対策「農業土木学会誌」第 63 巻第 3 号(1995)

事業や圃場整備により水循環機構が変化したことがあ4)井上京：泥炭地の地下水位変動による水文環境評価ることを明らかとした。また、湿潤な条件にある泥炭- 28 -

に関する研究(1996)