R1-034

2020年度砂防学会研究発表会概要集

川辺川における平成 16、17 年災害の土砂動態に関する考察
砂防エンジニアリング株式会社 ○尾崎順一 井戸清雄 佐藤承未
国土交通省九州地方整備局川辺川ダム砂防事務所 内田智彦 繁冨友也

１．はじめに
平成 16 年 8 月の台風 16 号により、時間 40mm を超える豪雨が生じ、多数の山腹崩壊や国道 445 号崩落（約 200ｍ）が生じた。翌年の平成 17 年 9 月の台風 14 号では前年を上回る既往最大の豪雨が生じ、山腹崩壊や大規模崩壊、家屋等の浸水被害、同国道の崩落（約 140m）により 1 ヶ月以上の孤立被害が発生した。これら豪雨災害における大規模崩壊や長期土砂動態の調査報告 1)はあるものの、災害時の土砂動態については不明な点が多い。今後、有効な土砂災害対策を実施するためには、土砂動態を分析し、災害原因や過程を解明することが重要と考える。
他方、令和元年の「河川砂防技術基準計画編」改訂に伴い、「国総研資料第 874 号」等に準拠した一次元河床変動計
算モデルによる土砂・洪水氾濫対策計画の検討が進められている 2) ,3)。そこで、同様の河床変動計算モデルを用い、既往最大規模となる平成 16、17 年災害の再現計算を実施し、土砂動態を考察した。
２．分析方法【再現計算】【土砂収支】
崩壊判読に
崩壊判読図（H16,17）（崩壊土砂量）よる崩壊土砂（１）計算区間の設量、災害前・災害前後の測量データ
定及び河道データ（河道及び各堰堤）の作成
後の測量デー
崩壊土砂量
タから河床変土砂収支の推定（２）計算条件の設定（変動量、流出土砂量）動量を算出し、【災害時】氾濫開始点、土砂収支を推（３）土砂動態の再現
河床変動高、土砂収支
定 し た 。
【土砂動態の分析】
それらを対象図-1 検討フローに一次元河床変動計算モデルを用いて再現計算を実施し、土砂動態を考察した（図-1 参照）。
３．検討結果３.１ 土砂収支の検討
崩壊土砂量（約 230 万ｍ3）と河道及び堰堤の災害前・後における河床変動量を累加し、土砂収支を検討した。樅木
砂防堰堤、朴木砂防堰堤では約 43 万ｍ3 の土砂が堆積し、平川橋の計画基準点から約 70 万ｍ3（崩壊生産土砂量の約30％）の土砂が流出したと推定した（図-2 参照）。
３.２ 再現計算（１）計算区間の設定及び河道データの作成
河床勾配 10°未満、流域面積 5ｋｍ2 以上を基本に計算
区間及び流域区分を設定し、災害前の測量データ、LP データより、矩形近似した河道データを作成した（図-3 参照）。

117

凡例
○千m3

Ⅰ宮園橋

881千m3
平野川
26千m3

-9千m3

小鶴川

864千m3-155千m3

72千m3
久連子川

198千m3小原川

84千m3
朴木砂防堰堤朴木川

343千m3
葉木川

171千m3○千m3947千m3-14千m3

山口谷川

763千m3椎葉谷川

3千m344千m339千m3

676千m3-209千m3

五木小川

885千m3

竹の川

本川計算点
からの流出土砂量
本川残流域と本川河道からの流出土砂量

919千m3216千m3

Ⅳ球磨川合流点

702千m3

Ⅲ計画基準点-498千m369千m31117千m3

Ⅱ小川合流点下流

2千m3160千m3

886千m377千m3
樅木砂防堰堤
山の津谷川○千m3

支川からの流出土砂量

横手川

465千m37千m3-216千m3

栗鶴川

4千m3

2千m3

24千m3
862千m3-10千m3863千m3506千m3-18千m3図-2 土砂収支図

項 目
計算区間

内
約187ｋｍ流域区分

245区分（上流端：26区分 、 支 川 流 域 ： 87 区分、残流域：132区分）

計画基準点
（平川橋）

図-3 計算区間と流域区分の設定図容（２）計算条件の設定
水・土砂、粒度、砂防堰堤等の計算条件を設定した。ハイドログラフは、平成 16 年 8 月、平成 17 年 9 月豪雨時に加え、その間に生じた平成 16 年 9 月洪水を対象とした（図-4 参照）。五木宮園、柳瀬の 2 観測所の実績流量を基準とし、各流域区分(245 区分)に集水面積比率に応じて配分の上、計算区間の上流端や各支川の各合流点等に供給した。
3,000
五木宮園

H17.9

2,500
柳瀬

H16.9

流量（ｍ3/ｓ）

2,000

H16.8
1,500

1,000500

2004/08/29 24:00
2004/08/30 6:00
2004/08/30 12:00
2004/08/30 18:00
2004/08/30 24:00
2004/08/31 6:00
2004/08/31 12:00
2004/08/31 18:00
2004/08/31 24:00
2004/09/01 6:00
2004/09/01 12:00
2004/09/01 18:00
2004/09/06 18:00
2004/09/06 24:00
2004/09/07 6:00
2004/09/07 12:00
2004/09/07 18:00
2004/09/07 24:00
2004/09/08 6:00
2004/09/08 12:00
2004/09/08 18:00
2004/09/08 24:00
2004/09/09 6:00
2004/09/09 12:00
2005/09/06 3:00
2005/09/06 9:00
2005/09/06 15:00
2005/09/06 21:00
2005/09/07 3:00
2005/09/07 9:00
2005/09/07 15:00
2005/09/07 21:00
2005/09/08 3:00
2005/09/08 9:00

0

図-４ 設定ハイドログラフ（200 時間）（３）土砂動態の再現
水流出状況については、観測水位と氾濫実績（9 地点）の整合を確認した。土砂流出・堆積状況については、供給土砂量とパラメータの堆積速度係数を変更した感度分析により整合の高い計算条件を検討し、災害時の土砂動態を再現した（表-1 参照）。
表-1 感度分析により設定した計算条件
計算条件
内 容
土砂供給方法
残流域を含め崩壊土砂量の全量を供給
堆積速度係数
0.001（河床勾配 1/200 未満は 0.05）
３.３．土砂動態の分析
土砂収支及び再現計算から検討した流出土砂量等の土砂
再現計算

動態は表-2 とした。全体としては堆積傾向であるが、球磨流点から朴木砂防堰堤（約 48.2ｋ）までの河床は平衡状態であった。下流域の一部で生じた氾濫地点の河床上昇量は区間平均で 40ｃｍ程度と小さくなった。朴木砂防堰堤、樅木砂防堰堤が崩壊土砂量の約 2～4 割を捕捉・調節した効果は大きく、下流域の河床上昇を抑制し、氾濫被害の軽減に効果を発揮したものと想定された（図-5 参照）。
表-2 土砂動態の分析（再現計算）
流出土砂量
崩壊
河床五木小川計画
球磨川土砂量
変動量※
合流点
基準点
合流点
約 230
約 150
約 119
約 68約 63
※砂防堰堤の堆砂量を含む（単位：万ｍ3）
その他、数値計算と河床変動実績との相違については土砂移動痕跡や試算分析から次の原因が考えられた。
・ 災害前の測量実施時から災害時までの河床変動。
・ 取水堰の影響（ゲート放流による土砂流出等）。
４．まとめと今後の課題等
災害時の土砂動態を、一次元河床変動計算により連続的に再現することにより、土砂の流下・堆積、土砂・洪水氾濫に至る過程が概ね把握できた。今後は、計画対象現象についての数値計算や被害想定が課題と考える。
【謝辞】計算条件や再現性について、立命館大学里深教授、筑波大学内田准教授、東京大学堀田准教授より貴重なご意見をいただきました。ここに記して感謝の意を表します。
【参考文献】1) 例えば、堀江ほか（2015）川辺川上流域における長期の土砂動態に関する検討、平成 26 年度砂防学会研究発表会概要集,B-26-27、2) 豪雨時の土砂生産をともなう土砂動態解析に関する留意点、国総研資料第 874 号,H27.11、3) 河床変動計算を用いた土砂･洪水氾濫対策に関する砂防施設配置検討の手引き(案) ,国総研資料第 1048 号,H30.11

実績

保全対象高

道路

25
横手谷川
栗鶴川

20

小鶴川

山の津谷川

五木小川

15

小原川
竹の川

変動高（ｍ）

葉木川
西の内谷川

朴木砂防堰堤久連子川
樅木砂防堰堤1050‐528,00030,00032,00034,00036,00038,000

再現計算

40,00042,000
追加距離（ｍ）

44,000実績

46,00048,00050,000

保全対象高52,00054,00056,00026,00028,000

道路

2520
観音橋

平川橋

15

藤田谷川
椎葉谷川

変動高（ｍ）

柳瀬橋
相良大橋

10

川辺大橋
小柏川

宮目木川

山口谷川

50‐50

2,000

4,000

6,000

8,000

10,00012,00014,000
追加距離（ｍ）

16,00018,000

図-５ 河床変動の再現結果（災害実績と再現計算）

118

20,00022,00024,000