全地連「技術フォーラム 2022」那覇【10】

庄内砂丘の冠水被害と地下水構造(株)新東京ジオ・システム

1. はじめに〇後藤啓太，瀬野孝浩，中臺直之

なお、図-2に示すような新期砂丘と旧期砂丘を区分す

庄内砂丘地区では、平成23年6月から9月にかけての豪雨や台風等により、砂丘畑地で広範囲の冠水被害が発生した。

る明瞭な境界は確認できなかった為、打ち込みサンプリ
ング時の貫入抵抗の大小により区分した。
当地区の水位観測孔は深度10～15m 程度とし、掘削孔
径φ66mm でオールコアボーリングを実施し、VP50のストレーナー管を用いて設置した。

庄内砂丘調査地(七窪)

図-3 土層推定断面図(代表断面)0図-1 全体平面図

1234

3. 水位観測関連実施状況

5km1)(1) 水位観測孔設置状況

それを受け、地域内の地下水の経年変動を把握するために平成24年より水位観測を実施し、対策工により冠水被害の抑制を図っている。

水位観測孔は図-4に示すように、各対策工事計画路線沿いに水位観測孔(Bn-1～Bn-7)を配置した。
観測方法に関しては初年度のみ通年の水位変動を連続

今回は、庄内砂丘の冠水被害の経緯と地質的な構造の的に採取するために、投げ込み式自動水位計を用いて1日概要を整理し、継続した水位観測によって得られた水位毎に水位観測を行い、その後は原則2週間に1回程度の間変動の特徴と対策工による地下水位の変化について報告

隔で触針式水位計による水位観測を実施した。

する。

農業技術普及課
産地研究室

Bn-7

2. 調査地概要
一(1) 地質・土質概要

般
国道

112号線

凡例
水位観測孔

砂丘の微地形は、海側に標高15～20m 程度の人工砂丘

Bn-6が位置し、内陸側に標高50～60m の旧期砂丘及び新期砂冠水発生エリア
0101路線(暗渠工)
0102路線(暗渠工)

0101路線丘が配列されており、両者の間に今回の調査地となる「砂Bn-5
0102
路線

0102路線丘列間低地」と呼ばれる窪地が形成されている。
対象となる砂丘堆積物の、砂の粒子は淘汰のよい細砂

Bn-2～中砂からなる風成砂であり、透水性を左右する砂の粒

0102
路線

Bn-4

径は0.4mm 程度を主とし、透水係数は k=10-3～10-4(m/sec)

県立慈丘園

程度を示す。

Bn-1
0

人工（第Ⅴ列） 明治（第Ⅳ列）砂丘列間
砂丘地
砂丘地
低地

旧期（第Ⅱ列）砂丘地

新期（第Ⅰ列）砂丘地

日本海流末

Bn-3

図-4 観測孔設置状況m
標 60
高50 100 150 200m

ななくぼ

40

クロスナⅢ層クロスナⅡ層クロスナⅠ層

道地
新期砂丘砂層調査地

20

旧期砂丘砂層平成 30 年より流末方向から順次実施され、0102 路線

0-20

砂・泥層

(2) 対策工事実施状況
は令和元年 4 月から 9 月、0101 路線は同年 10 月から翌泥炭層

-40
固結砂層

-60

図-2 庄内砂丘地帯の地形・地質断面図

2）(2) 地質状況

年 3 月までの期間で主たる対策工事が実施され、その後令和 2 年から 3 年の間で枝線が整備され、現在では予定区間の 9 割が施工完了した状況にある。

調査深度内の砂丘堆積物は砂の粒径は概ね均一な細砂対策工事の内容は大まかにφ100～800mm 程度のポリ～中砂であり全体的に緩く、下位ほど締まりが良くなるエチレン製波状管(主に有孔管)を GL-1.50～4.00m 程度ことが判明した。の区間に埋設し水位上昇の抑制を図っている。

全地連「技術フォーラム 2022」那覇
4. 水位観測結果(1) 分析条件

(1) 水位変動状況解析に用いた降水量のデータは調査箇所に近接する庄

年間の水位変動は降水量が例年並みの場合、緩いサイ

内空港に設置されているアメダス浜中3)のデータを使用

ンカーブを描き変動し、最低水位を 10 月に記録し、そのし、9月1日～11月30日までの91日間の降雨に対する水位後、秋雨期間を経て上昇に転じ、12 月から 3 月の冬期間変動から実効雨量の算出を行った。に最高水位を記録する。3 月以降は再び最低水位に向かうという変動を示すことが確認できた。

なお、実効雨量は以下に示す条件の組み合わせから、最も大きい相関係数を得られた結果を用いた。

冠水被害を発生させた平成 23 年の 8/18 には日雨量・逓減係数(α)：0.800～0.900 (0.010刻みで計算)

280mm、9/20～9/21 の 2 日間は計 150mm の降雨が確認さ・累積日数(n)：1～30日(1日刻みで計算)れている。観測開始以降の平成 25 年 7/11～7/12 の 2 日・遅延日数(d)：0～20日(1日刻みで計算)間でも計 150mm の降雨が確認され、同様に冠水被害が発・回帰式：直線回帰式および指数回帰式の両方生していることから、冠水被害は降雨と明確な相関を有(2) 分析結果しており、累積雨量が 100mm を超えるようになると急激相関係数は0.89～0.92を示しており、逓減係数や累積に水位が上昇し、場合によっては冠水被害を発生させる日数及び遅延日数も、概ね妥当な数値を示すことから、ものと判断される。

今回の解析結果から推定される水位は対策工事を実施し年2011 ( H 23) 2012 ( H 24)

冠水被害発生七2013 ( H 25)

2014 ( H 26)

2015 ( H 27)

高水位 冠水被害発生2016 ( H 28)

2017 ( H 29)

2018 ( H 30)

連続した小雨による低水位

2019 ( R 01)

2020 ( R 02)

Ｒ１／４～Ｒ２／３
対策工事実施

0.0

2021 ( R 03)

2022 ( R 04)

なかった場合を再現できているものと推測される。

対策工後表-1 回帰分析結果一覧

窪0.5

地逓減係数

累積日数

遅延日数αndBn-1

0.90

23Bn-20.90

22

Bn-3

0.90

Bn-4

地下水位

1.0

回帰式

相関係数

判定

8

Y=exp(0.93107-0.00484x)

0.91873◎

7

Y=exp(0.69617-0.00443x)

0.91339◎

21

8

Y=exp(1.05221-0.00293x)

0.91269

◎

0.90

21

8

Y=exp(1.20030-0.00226x)0.89752

◎

Bn-5

0.90

22

8

Y=exp(0.90064-0.00433x)

0.92343

◎

Bn-6

0.80

22

7

Y=exp(0.80497-0.00455x)

0.91087

◎

Bn-7

0.90

2210

Y=exp(0.69095-0.00436x)

0.89182

◎

データ

区
1.5

地Ｂｎ－２Ｂｎ－５
2.0Ｂｎ－７Ｂｎ－１
Ｂｎ－６

下2.5

水Ｂｎ－３
Ｂｎ－４

3.0

位
3.5（ｍ）

Ｈ２３／８／１８ ２８０ｍｍ

降Ｈ３０／８／１６ １５０ｍｍ
Ｒ２／７／２８ １００ｍｍ

200

水量

Ｈ２３／９／２０～２１計１５０ｍｍ

100

Ｒ２／９／４ １１０ｍｍ

Ｈ２５／７／１１～１２計１５０ｍｍ

（ｍｍ）
月
年

4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 112011 ( H 23)

2012 ( H 24)

2013 ( H 25)

2014 ( H 26)

2015 ( H 27)

2016 ( H 28)

2017 ( H 29)

2018 ( H 30)

2019 ( R 01)

2020 ( R 02)

2021 ( R 03)

2022 ( R 04)

図-5 水位変動状況

6. 考察(2) 対策工事の効果について

水位推定結果の一例を以下に示すが、平成25年の冠水

令和元年の対策工事以降は地下水位が年間を通して低被害を発生させた豪雨や、対策工事前の多雨に対する実く推移し、令和 2 年の 7 月や 9 月の日雨量 100mm を超え測値と推定値は近似しており、対策工事以降になると降る降雨の際にも、冠水被害は発生しておらず、対策工事雨に対しての実測値と推定値に50～75cm 程度差があるで設置した排水管からも多量の排水が確認された。

ことが確認できた為、今回の解析は対策工事の効果が発以上のことより、対策工事の効果が発揮されているものと推測されるが、平成 25 年以降は、過去に冠水被害を揮されていることを確認できる評価材料の一つとなりうると考えられる。

発生させたような降雨は観測されていない為、他の対策効果の評価材料として回帰分析を行った。

年

2011 ( H 23) 2012 ( H 24)

2013 ( H 25)

2014 ( H 26)

2015 ( H 27)

2016 ( H 28)

2017 ( H 29)

2018 ( H 30)

2019 ( R 01)

2020 ( R 02)

2021 ( R 03)

2022 ( R 04)

実効雨量 α＝０ ． ９ ０ ０ ， ｎ ＝２ ３ 相関係数＝０ ． ９ １ ８ ７ ３
ｙ ＝ｅ ｘ ｐ （ ０ ． ９ ３ １ ０ ７ －０ ． ０ ０ ４ ８ ４ ｘ ） （ ｘ は８ 日前の実効雨量， ｙ は孔内水位の予測値）

調回
0. 0

対策工事実施（Ｒ１／４～Ｒ１／９）

0. 0

査

実測値と推定値が近似している
帰0. 5

0. 5

孔地

1. 0

下

1. 5

水分

析

2. 0

1. 0

実測値と推定値の差が５０～７５ｃｍ程度実測値と推定値が近似している

1. 5

2. 0

Ｂ ｎ －１ ＇

図位
2. 5

2. 5

推定水位

解析値

（ ｍ）
（ ｍ）

降

実効雨量３５０ｍｍ
300

実効雨量２７５ｍｍ

実効雨量２００ｍｍ

水実効雨量２００ｍｍ

実効雨量１７５ｍｍ200量
100（ ｍｍ）

月
年

4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 112011

2012

図-7
図-6 年度毎の月別降水量

5. 回帰分析

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

2021

2022

Bn-1実測水位と推定水位の比較《引用・参考文献》
1）国土地理院(写真+注記)※一部追記

今回は平成 24 年の自動水位観測データのうち、水位2) 角田清美：「日本海および東シナ海沿岸の主な海岸砂低下の傾向を把握するために最低水位を記録する 1 か月

丘地帯の形成期と固定期について」第四紀研究14巻

前の 9 月から降雨により水位が急上昇した 11 月までの(1975)4号 P255

3 か月間に期間を絞り回帰分析を実施し、得られた回帰

3）国土交通省 過去の気象データ,https://www.data.jm

式を用いて以降の降雨に対する水位変動を推定した。

a.go.jp/obd/stats/etrn/index.php (2022.06.21)