建設コンサルタンツ協会ホーム特集

2

熊本281号目次

協会誌トップページ〜阿蘇山との結びつき〜

加藤清正の遺構「鼻操り井手」

大本 照憲
OHMOTO Terunori

熊本大学大学院先端科学研究部教授

白川左岸の馬 場 楠 堰 から導かれた水路は、中須山中央位置で高い正弦波に近い形状を示し、波長 600cmを挟んで鼻操りのある本水路と分水路に分かれ、下流に対して波高は80cmとなっている。また、左岸と右岸ので合流して再び1本の用水路となっている。分水路は分近傍で、路床の洗掘形状に顕著な差は見られず、ほぼ左岐点において本水路に較べて路床が1m 高い位置にあ右対称に近い形状となっていることが認められる。

り、その下流には 2ケ所に土砂吐きが設けられている。

文献の中には 1）、鼻操りの穴の位置は、左右交互に開現存する鼻操りは、半壊状のものを含めて26 基あり、けられていたとするものもあるが、調査の結果から壁の代表的な鼻操りの様子を上流から第1 基目に当たる写

中央位置に半円形状に穿孔されており、左右交互に開真1および第23基目写真 2に示す（1995 年10月撮影）。

けられた痕跡は無いこと、約 400 年が経過した現在で江戸末期には既に50 基近くが壊され、第1 基目の鼻操も路床の洗掘形状はほぼ左右対称であることから、鼻りも半壊状態にあることが分かる。左岸には作業用の階段が認められる。

日本三大名城に数えられる熊本城を築いた加藤清正は、治水・利水の名手でもあった。清正は多くの灌漑施設とともに、阿蘇山からの流出土砂や洪水への対策などの多くの土木工事をおこなった。今も熊本に残る「鼻操り井手」の仕組みを紹介する。
かんがい

鼻操りは、壁の厚さが 60 〜280cmの範囲にあり平均では 158cm、壁の間隔は 90 〜 500cm あり平均 では290cmとなっている。穴の形状は、蒲鉾型で半円形に近い物が13基、長方形が 7基、扇形に近いものが 4基、半崩壊状態で特定できないものが 2 基で、穴の高さは加藤清正の遺構に関する古文書は歴史研究家 4）によって調査され時代100 〜160cmあり平均では130cmであった。

加藤清正は、豊臣秀吉から肥後の統治を任された

背景は明らかにされているが、その形状および水理学

26 基の鼻操りがある区間での路床の平均縦断勾配

1588 年から亡くなる1611年の23 年間に、現在熊本の一的機能についてはあまり検討されていない。本論では、は約1/250である。また、上流より10 基目の鼻操りの路級河川である菊池川、白川、緑川および球磨川の4 河川

現地踏査および水理模型実験により鼻操り井手の形

床形状を図 3に示す。この場所では、岩盤上に代表径に対して創意工夫の施された数多くの治水・利水事業状、大きさ、水理学的機能および土砂輸送能力について15cm 程度の礫が散在しており、ヨナは堆積していない。

を精力的に展開した 1）。その中の一つに、白川の中流域述べていく。

図 3より路床は、鼻操りの設置位置で最も低く、壁間のに設けられた灌漑用水路の鼻操り井手がある。
古文書 2,3）には、1608 年頃に当時畑作地帯だった白鼻操り井手の役割と現状川下流の左岸側台地を新田開発するためには、難所で鼻操り井手について説明した文献として最古のものある中須山を長さ215間（390m）に亘って深く掘削し、に、江戸時代末期に肥後藩主の命により加藤清正の治農業用水路を通す必要があったと記されている。さら水・利水事業を調査した総庄屋の鹿子木量平によるとに、白川は河床材料として阿蘇山から放出された新規される『勝国治水遺』2）がある。図1は『勝国治水遺』の火山灰（ヨナ）を持ち、洪水時には大量の火山灰が用付図に示された鼻操り井手の概略、図 2は平板測量か水路に流れ込むことが予想され、深く掘削された水路ら得られた鼻操り井手の平面図である。

写真 1

半壊状態の鼻操り井手に火山灰等が堆積すれば通水能力を低下するため土砂の堆積を防ぐ必要があった。また、地形が急峻な岩山にあって、深く掘削された水路から堆積した火山灰を人力によって浚渫することは、過酷な作業となる。そのために、ヨナの堆積を防ぎ、安定した流量を確保することを狙って考案された農業用水路は清正独特の工法とされ「鼻操り井手」と呼ばれている。
なお、水路に対して鼻操りという呼び名が付されたのは、岩山をくり抜いたアーチ状の石橋の形状が「牛の鼻輪」に類似したことによる。鼻操り井手

012

Civil Engineering Consultant

VOL.281 October 2018

図 1 『勝国治水遺』に示された鼻操り井手

図2

鼻操り井手の平面図

写真 2

第 23 基目の鼻操り井手Civil Engineering Consultant

VOL.281 October 2018013

いるが、建設当初は平坦に近かったと予想されることか路床高ら平坦床とした。流量は熊本市水道局作成の『平成 350年度白川中流域堰取水流量観測報告書』において、馬鼻操り壁設置位置

場楠堰の夏の平均取水量が 3m3/secであることを参考

20-5025の計測位置は 2ケ所で、上流より2 基目と3基目の鼻操には二次元電磁流速計を使用し、流速の主流方向成分と鉛直方向成分を同時計測した。

-2000

流下距離

200400600

10H1H2H3H4H5り間および5基目の鼻操りの下流位置とした。センサー

left
centerright-40015と仮定してフルード相似則の下に設定されている。流速80cm

図3x-x22.0cm
8.25cm0014.5cm
20.75cm
27.0cmとし、また分岐点における本水路への流量配分を80％

0-100-600z(cm)25Hi (cm)
30200

実験結果

10205030-40 -20x-xi (cm)

境界条件から明らかなように、鼻操り間の流れは水

鼻操り井手の路床形状

門下流部のもぐり流出に類似しており、壁面噴流の特図5

鼻操り壁間の水面形

図6020 40 60U(cm/s)

80 100 120

主流速の鉛直分布徴 5）を表すことが予想される。座標系は図 4に示す様
操りは建設当初より壁のほぼ中央位置に半円形状に穿に、流下方向にx軸、横断方向にy 軸、鉛直上方にz 軸る。鼻操りより下流の 27cmまでの範囲においては、極では循環流を形成することが明らかにされた。

孔されていたことが推察された。

を取る。

大流速は流下方向に大きく変化しておらず、この区間は⑤鼻操り間の流れは路床面近傍で安定した高速流

図 5は各鼻操り間の水面形を示す。いずれの鼻操りポテンシャルコアの領域にあることが考えられる。二次を維持するため、中央粒径が約 3.7cm 以下の砂や関しては、鼻操り2 基目から26 基目を対象に試算した間においても水深は0<x-x i<14cmの区間では流下方向

元壁面噴流における底面摩擦力τ 0 は、Bradshaw 等 6）にヨナを流送する能力があることを明らかにした。

所、全長が111mで、井手の底面から地表面までの高さに若干低下傾向にあるが、ほぼ一様に近く、14cm<x-よれば次式によって表される。

を約 4mとすれば、鼻操りが無い場合には掘削岩量がx i<29cmでは流下方向に増大しており、この区間では逆934m3 となるのに対して、鼻操り壁面を残したことにより圧力勾配となっている。全般的に水深は流下方向に低掘削岩量が 688m3 となり、削減された掘削岩量の割合下傾向にあり、鼻操り壁は流れに対して極めて大きなここに、r は水の密度、n は動粘性係数である。上式をな形状になった主な理由として、水路へのヨナの堆積をは26％となる。

形状抵抗を示した。江戸後期に鼻操り壁50 基余りを壊防ぐことが指摘されているが、別の理由も推察された。

したのは、形状抵抗が大きいために流量が確保出来な

鼻操り間の流れ場に適用すれば、
t 0 / r = u *2= 27.2(cm /sec)2 となることから実際の鼻操りにおいて、摩擦速度かったためであることが分かる。

はu * = 16.5(cm / sec)となる。それ故、無次元限界掃流

全な作業工程と最小の作業量で中須山に建設するた力を0.05とすれば、鼻操り間において路床に留まる砂めの工法が、結果的に鼻操り井手の形状になったとい

また、鼻操りの壁を残すことで節約された作業量に

なお『勝国治水遣』には鼻操り井手の建設により95町1反 2 畝 3 坪（約 94.3ha）の水田が開発され、税収が奇抜な形状になった別の理由
なお、鼻操り井手が開水路とトンネルを折衷した奇抜

それは、所期の流量を流下できる水路を、短期間に安3倍に増えたことが記されている。馬場楠土地改良区の図 6は水路中央部の主流速の鉛直分布を示す。鼻操理事長によれば、約 400 年経過した現在では183 町

り壁間の主流速は、路床からの高さz が12cmまでの区粒径は 3.7cm 以上となり、これ以下の砂は流送されるこう点である。

（181.5ha）の水田がこの井手の恩恵を受けている。

間では流下方向に大きく変化せず相似形を保っているとが推察され、中央粒径が 0.2mm 程度のヨナが鼻操り『相川文書』によれば、川普請においては農閑期に婦が、それより上層では相似な分布形を示さず、逆流速は井手に堆積することはない。

女子まで動員し、男女の別なく賃金賦役の体制を取って模型実験の装置および方法

水面に近づくに従って増大していることが分かる。また

現地調査より鼻操りの穴の形状は半円形に近く、穴半値幅は約11cmであり、半径 Rに一致している。の高さは平均130cm、壁面間の距離は平均 290cmであ鼻操り間では上方から強い下降流が生じており、このる。模型実験は縮尺率が約1/10で実施された。用いた連行量が極大流速の増大をもたらしたことが考えられ明らかになったこと
加藤清正によって築造された鼻操り井手の現地調査や模型実験により、以下が明らかになった。

いることが記されている。このため作業は人海戦術の形で進められたことが予想され、岩盤が阿蘇火砕流堆積物の溶結凝灰岩で柔らかい岩質から比較的掘削しやすいため、開水路とトンネルを折衷した鼻操り井手

水路は長さ5m、幅 25cmのガラ①鼻操りは半壊状のもの 2 基を含めた 26 基が現存

は、作業工程の効率と工事期間の短縮から現場で発想ス製可変勾配水路で、潤辺はし、穴は壁面下部の中央位置に半円形状に穿孔さされたものと考えると理解が容易となる。さらに、鼻操滑面である。鼻操りはモルタルれている。

り壁は斜面崩壊の抑止機能を持つことも一因に挙げらで 5 基製作し、図 4に示す様に②鼻操り壁面を残すことにより、削減された掘削岩等間隔で水路内に設置した。鼻操りの穴の形状は半円形とし、H5

直径 22cm、壁の厚さ16cm、壁間の距離 29cmとしている。

014

Civil Engineering Consultant

VOL.281 October 2018

H4x5

なお水路床は、現状では正弦波に近い洗掘形状となってH3

図4

模型水路概略

WH2B

Lx2

量は全体の約 26％となり、作業量が大幅に節減さ

H0H1z Rxx1yFlow

れた。
③路床の洗掘形状が左右対称であることから、穴の位置は建設当初から中央であったことが推察された。
④鼻操り間の流れは下層では壁面噴流の形態、上層れる。
＜参考文献＞
1）建設省熊本工事事務所：加藤清正の川づくり・町づくり、平成 7 年 1O月
2）小島徳貞編：勝国治水遺、著者および発行年は不明（熊本県立図書館所蔵）
3）中野嘉太郎編：加藤清正伝、隆文館発行、1909（青潮社復刊、1979）
4）森山恒雄：加藤清正の土木と治水（その三）、月刊建設、pp.85-89、1991 年 9月号
5）N.Rajaratnam : Turbulent Jet、（野村安正訳：噴流）、森北出版、1981
6）Bradshaw,p.and Gee,M.T.:Turbulent Wall Jets with and without an External
Stream, Aeronautics Research Council, No.3252, 1962

Civil Engineering Consultant

VOL.281 October 2018015