報告

河川環境の経年変化を踏まえた
急流中小河川における部分拡幅工法の考察
APPLICABILITY OF LOCAL RIVER WIDENING FOR SMALL AND MEDIUMSIZED RIVERS BASED ON LONG TERM ENVIRONMENTAL CHANGES

正会員 博（工） （国研）土木研究所 水環境研究グループ 自然共生研究センター 〇河野誉仁
正会員 博（工） 山梨大学大学院助教 総合研究部工学域 土木環境工学系

大槻順朗

正会員 博（工） （国研）土木研究所 水環境研究グループ 自然共生研究センター

中村圭吾

正会員 博（環境科学） （国研）土木研究所 水環境研究グループ 自然共生研究センター

林田寿文

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急流中小河川における現状
河川上流部では，狭く深い断面に改変され，河床低下や河岸侵食による被災の要因ともなっている．
被災前河床高河道の単調化を招き，生物生息環境や人との関わり喚起する水辺の喪失をもたらしている2

河道の部分拡幅工法

流下能力の増大のみならず，土砂の堆積や植物の定着を伴って，良好な水辺環境を形成する重要な要素をもたらすと考えられている．

（原田ら，2015）
水路実験や数値解析を用いた検討が行われている3

課題と目的⚫ 実現場でどのような効果が期待できるのか十分に整理されていない．
⚫ 数値解析に基づく事前の変化予測技術が発展しているものの，部分拡幅部における再現性や有用性が十分に検討されていない．

部分拡幅工法の効果を事例に基づいて整理する① 施工後10年程度の期間を経過した3つの改修区間の追跡調査② 数値計算に基づく治水・環境の事前評価法の適用③ ①，②を相互に比較し，現状の到達地点として，維持管理を含めた適切な拡幅工法について考察
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対象河川

板櫃川（福岡県）
・河床勾配 1/70
・川幅 20m
・拡幅幅 55～65m
・平均年最大流量 37m3/s
・水辺の楽校プロジェクト
・整備後13年（2008）
花月川（大分県）・河床勾配 1/100・川幅 40m
・拡幅幅 70～100m
・平均年最大流量 640m3/s
・2012年7月豪雨により被災
・整備後5年

山附川（宮崎県）
・河床勾配 1/20・川幅 8m
・拡幅幅 17～20m
・平均年最大流量 25m3/s
・2005年の台風14号により被災
・整備後13年（2008）
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対象区の河道特性

大石らの河川環境区分

黒木・岸の中規模河床形態の発生区分

3河川共に拡幅部は「Step-Pool又は礫列形成領域」
花月川は砂州発生程度の拡幅幅
板櫃川は複列砂州発生程度の拡幅幅

6追跡調査・数値解析の実施
①追跡調査
・資料
・3次元測量空撮：DJI Phantom4 RTK
・魚類
魚類採捕
環境DNA
・植生分布調査②河床変動解析・環境分析（iRIC/Nays2DH, EvaTRiP Pro）
平均年最大流量

河床変動

瀬淵

植生

数値解析による予測の妥当性を検証

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山附川の整備の特徴と履歴，河床地形・水理環境
山附川（気象庁・高千穂）
年最大日雨量(mm)600

確率規模別降雨量

500

完了2008
既往調査 10-12400

1005030300

102002100

西暦 (年)

008101216182022

河床地形・顕著な河道の変状なし
・拡幅部の外岸側への土砂堆積
・Step間隔の増加

流速(m/s)山附川 2011：6～12m，2021：15～16m
リファレンス河川：10～13m
巨岩

6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.00.114

整備の特徴
・2005年の台風14号により被災
・侵食地形を活かした拡幅
・転石や巨石を護岸や河床安定に活用
・2008年に改修完了
履歴・確率規模1/10の出水（2012，2013）
・以降大きな出水なし
・施工完了後は大きな人為操作なし

水理環境
・拡幅部や湾曲部の巨石付近で流速が減速→河岸への土砂堆積→外岸侵食の防止

8山附川の魚類，植生

植生分布
多年生広葉草本
その他低木林魚類・2010-12年の調査と共通して2021年は，ウナギ，ヤマメ，ドンコ，タカハヤ，カワムツが確認された．
・ウグイは既往調査のみ，ニジマスは2021年の調査のみで確認された．

ツルヨシ

植生流失判定流失無流失

植生・河道法肩には渓畔林や多年生草本
・河道にはツルヨシが優占していた・ツルヨシの被度は，2021年は23.0%，2012年は20.4%と大きな差はなかった．
・ツルヨシは拡幅部の堆積土砂上が主であった．
・拡幅部での植生流失可能性は低く評価され，現地の状況と一致した．
・近年攪乱が弱いにもかかわらず，水面幅は河道幅に対して20%程度確保されていた．

9年最大日雨量(mm)

板櫃川の降水履歴，河床地形・水理環境
400
350
300
250
200
150
100500板櫃川（気象庁・八幡）

整備の特徴

確率規模別降雨量

・「水辺の楽校プロジェクト」の一環として，親水性のある水辺に整備
・2008年に工事完了

既往調査 2008-2020完了2008

100503010掘削2014

履歴2081012

拡幅部A+1.1+0.9+0.7+0.5+0.3+0.1-0.1-0.3-0.5-0.7-0.9-1.1

河床変動量(m)14Flow161820

拡幅部B

22・1/10規模の出水 (2009，2014，2017，2018，2021)
・2014年に拡幅部A下流右岸側と拡幅部B左岸側の河床掘削
・公園部については毎年草刈りの実施
・継続的な環境モニタリングの実施
・上流に河内ダムが存在

河床地形
拡幅部A
・2009,10年にかけて上流が侵食され淵が形成，その後淵は年々拡大．
・下流は堆積域，流路の移動，みお筋の縮小
拡幅部B
・断面縮小部に淵が形成，その下流域では経年的に堆積傾向
・2015年にはみお筋の分岐・縮小，不明瞭な湿地的な環境に遷移

水理環境・河床変動解析では給砂なしの条件で現況と概ね対応（給砂ありだと，拡幅部Aの上流が堆積域）
・拡幅部Aでは1回目の出水で上流部の洗堀と直下の堆積・拡幅部Bでは拡幅部Aからの土砂が緩やかに堆積

10板櫃川の魚類，植生魚類
植生分布（北九州市調査成果）
2016年（掘削の2年後）
その他の単子葉草本群落

2019年

一年生草本群落

多年生広葉草本

自然裸地

植生流失判定
流失無流失

Flow
拡幅部A

拡幅部B

ツルヨシ

・2009年の調査と共通して2021年は，オヤニラミ，ヨシノボリ属，オイカワ，カワムツ，ドンコ，コイ，フナ，ムギツク，イトモロコ，ナマズが確認された．
・既往調査で確認された魚種に加えてアユ，イシドジョウ，ミナミメダカが確認された．

植生・2008年の工事完了直後は一年生草本群落，翌年には多年生広葉草本群落やツルヨシ群落に遷移
・2014年の掘削後は工事完了後と同様の遷移・2019年の開放水面の割合は10%程度（2016年と変化なし）
・2021年には，拡幅部Aは拡幅部Bに比べて植生繁茂が顕著でなかった．
・植生流失判定では，拡幅部全体で流失なしと評価→拡幅部Aでは土砂の侵食・堆積による攪乱の影響が大きい可能性→拡幅部Bでは緩やかに土砂が堆積するため，植生繁茂状況に差が出た可能性

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花月川の降水履歴，河床地形・水理環境
年最大日雨量(mm)花月川（気象庁・日田）
400

H24九州
北部豪雨

300
200

整備の特徴

確率規模別降雨量

H29九州
北部豪雨

10050

掘削2018100

・2012年7月の豪雨により堤防越水が発生
30 ・延長1.2㎞に渡って左岸側を引提
10・洪水時の流速低減や遊砂地としての機能を期待
2・2016年に工事完了

完了2016

履歴008

1012141618

2021年6月
拡幅部A
拡幅部B+1.1
+0.9
+0.7
+0.5
+0.3
+0.1
-0.1
-0.3
-0.5
-0.7
-0.9
-1.1v(m/s)

0.3・2017年に確率規模1/100の大出水が発生
・拡幅部Bでは多くの土砂を堆積させ，下流の被害が軽減
・2018年に貯留した土砂の撤去
・その後2018と2020に確率規模1/30に迫る豪雨が生じた．
・2016年には，拡幅部Aでは不明瞭な砂州，拡幅部Bでは内岸砂州・流路上で露岩箇所が散見
・2017年の大出水後は拡幅部Aの砂州が一部欠損（侵食域），拡幅部Bでは土砂堆積と共に内岸にも流路が形成・土砂撤去(2018)後の12月では拡幅部Bの外岸流路が埋められ内岸流路のみとなるが，2020年11月には流路が埋まり2016年同様の外岸へ向かう流路へ変化

河床変動量(m)

0.8

22

河床地形

Flow

瀬淵分析判定20早瀬瀬淵
0.3h(m)

水理環境・拡幅部Aよりも拡幅部Bで土砂堆積が卓越
・拡幅部Aでは不明瞭な砂州．拡幅部Bでは内岸砂州が発達
・平水時には砂州横断型の瀬淵形成が予測され，2021年の状況とよく対応した．

12花月川の魚類，植生
魚類
植生分布（北九州市調査成果）
2016年（工事完了）

一年生草本群落
ツルヨシ

2021年

自然裸地

・2014年の調査と共通して2021年は，ヤマトシマド
ジョウ，アユ，オイカワ，カワムツ，ムギツク，タカハヤ，ウグイ，イトモロコ，カマツカ，ドンコ，カワヨシノボリ，ギンブナが確認された．
・既往調査で確認された魚種に加えてアリアケギバ
チ，コイ，ウナギ，ナマズ，ドジョウ，サクラマスが確認された．
・2014年に確認されていたオヤニラミは確認されなかった．

植生・2016～2021年にかけて際立った変化はなし
・河道面積の21%が植生，開放水面と裸地が卓越
・上流側はツルヨシ群落，下流側は一年生草本群落
・植生流失判定で部分的に流失しないと判定された箇所に植生が分布している．

植生流失判定拡幅部B拡幅部A流失無
流失

Flow

・2009年（発災以前）の空中写真では，河道を植生が覆っている様子が確認できる．
・2016～2021年の間には複数回の大洪水の発生と堆積土砂掘削が生じているため，これらのインパクトは大きいと考えられる．
→今後の変遷を注視する必要
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部分拡幅工法の特性と機能土砂堆積特性
Step-Pool河川（山附川の河床勾配1/20）
特徴・洪水の直進性が高く大きな土砂を伴って外岸に衝突しながら流れる・外岸が洗堀されず堆積傾向となる場合が多く見られる機能・巨岩を拡幅部に存置することで土砂堆積を促進し河岸を防御・拡幅部では流速が減速し土砂を堆積させることで，Stepの形成にも関与
河床勾配1/100程度の河川
特徴と機能・基本的には部分拡幅部が堆積域となる・湾曲部の内岸堆積により土砂捕捉効果を高めることが可能
供給土砂が少ない場合・拡幅部内に侵食域を形成，その土砂が直下へ再堆積し安定化する
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部分拡幅工法の特性と機能魚類
・いずれの拡幅部でも，整備後の早い段階で確認された魚種が2021年でも確認された．
・魚種の回復は比較的早く，10年程度経過した現在においても回復した魚類相が維持されていることが確認された．
植生
・部分拡幅の実施にあたっては，河道内の植物の過剰な繁茂が懸念される．
・山附川，花月川においては開放水面や裸地が一定の割合確保される管理上望ましい状態となっていた．出水攪乱やStep-Poolの破壊・形成による河床の変動性があることが一つの要因であると考えられる．
・板櫃川では，拡幅部の堆砂に伴って旺盛に植生が繁茂している．これは河床の安定化と流況が大きく影響している．

15部分拡幅工法の適用における留意点①拡幅形状の設定における環境の経年変化の把握
・施工後に遷移した環境は，マクロ的視点の評価と概ね対応（流量や勾配，川幅等を用いた河川景観区分や中規模河床形態の発生領域区分など）→局所的な拡幅であっても変化の方向性を見定める上で有用
大石らの河川環境区分②数値解析を用いた定量評価
・河床変動解析は，板櫃川や花月川のような砂州河道であれば適応性が高い※但し，植生が容易に定着する環境では注意を要する
・植生の定着可能性は，WOIの流失可能性評価と大部分で整合しており，簡易的な条件設定でもこの手法が有効である③境界条件の設定
・上記の評価は土砂供給量の大小にも依存する・流域状況を勘案しながら境界条件を設定する必要がある

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