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令和４年度砂防学会研究発表会概要集

弁天谷川における土砂移動の流域特性を考慮した土砂・洪水氾濫対策の検討事例
和歌山県県土整備部河川・下水道局砂防課

森川智 大橋和也 橋本和夫

日本工営(株)○松野千華 池島剛

1. はじめに
近年，平成 29 年 7 月九州北部豪雨や平成 30 年 7 月豪雨，令和元年東日本台風等で，土砂・洪水氾濫による被害が発生している。
このような背景から，平成 31 年 3 月に河川砂防技術基準が改定され，土砂・洪水氾濫を対象とした砂防計画検討を行うことになった。山地河川の土砂動態を考慮した解析手法で河床変動計算を実施し，土砂・洪水氾濫被害の推定と対策施設の効果を評価する手法が定められている 1)。
今回対象とした紀の川水系弁天谷川は，流域内に多数の地すべり地形や大規模崩壊が確認され，土砂流出が見込まれる流域である。流域下流には多数の保全対象があり，土砂・洪水氾濫が発生すると被害が大きくなる流域であるため，本川において一次元河床変動計算によって土砂・洪水氾濫の防止に有効な施設配置計画が崩壊地跡検討された。今回，地域特性を考慮したシナリオ設定を行うことで，現地状況に調和した成果が得られたため，これを報告する。
2. 対象渓流
弁天谷川流域は流域面積約 4km2，主流路延長約 6km で，下流から約 700m 地点までが勾配 2°未満の掃流区間，これより上流が土石流区間である。中央構造線が流域内を横断しており，五条谷と菖
土石流区間
蒲谷の 2 つの活断層に挟まれている。菖蒲谷断層より上流の大部分が和泉層群の砂岩泥岩互層であり，菖蒲谷断層より下流は前期更新世の堆積岩類や後期更新世の段丘堆積物が分布している。図掃流区間
1 に示すように流域内には多数の地すべり地形が存在しており，流域中腹には大規模な崩壊跡地（図 2）がある。流域内には砂防堰
堤 10 基，床固工 37 基，流路工 2 基の砂防施設と治山施設が昭和8 年から整備されている。なお，弁天谷川では災害履歴は確認され
図 1 弁天谷川流域図ていないが，河道沿いには複数の小規模崩壊が発生しており，渓岸崩壊由来の不安定土砂が河道内に堆積している。保全対象は，人家は谷出口から紀の川の間に広く分布しており，重要施設として和歌山県立医科大学附属病院紀北分院がある。下流には京奈和自動車道や国道 24 号，JR 和歌山線，右岸沿いには県道 61 号等の交通網が分布している。
図 2 流域中腹の崩壊地跡
3. 地域特性を考慮した土砂移動シナリオの検討
前述した対象渓流の想定される土砂生産形態や生産場の位置(分布)を反映した土砂供給箇所とタイミング，供給土砂量とその移動対象土砂の粒径を考慮し，5 つのシナリオを想定した。これらの計算ケースの内訳を表1 に示す。なお検討に用いた材料の粒径は現地調査より設定し，ハイドログラフは中安の総合単位図法を用いて作成，継続時間は既往最大 24 時間雨量を記録したイベントの流出解析結果より 57 時間とした。
表 1
ケース名現象シナリオ（ケース）一覧

ピーク流量 供給土砂量 粒径(mm)
土砂濃度(%)
粗度係数（m3/sec）
上限（m3）大 小 大小 合計

上流端からの土砂供給タイミング

Case1

小規模崩壊＋土石流(ため池無)0.04

49,000778192342 供給開始～土砂量上限

Case2

天然ダム(規模：小)

0.04

065

800

0 上流端からの供給無し

Case3

天然ダム(規模：大)0.04

081 17000 上流端からの供給無し

Case4

天然ダム＋土石流

0.04

49,0007781.82.2

4 ピーク流量以降

Case5

地すべり・崩壊による常時土砂供給

0.04

110,000

6580.91.1

2 常時供給19.56－ 479 －備考
・土砂濃度は供給地点における平衡土砂濃度を使用
・土砂供給タイミングを変更した計算も実施
・天然ダム土砂量60,000m3
・Case3と比較することで、土砂量・天然ダム発生箇所の違いによる結果の検証が可能
・天然ダム土砂量150,000m3
・Case2と比較することで、土砂量・天然ダム発生箇所の違いによる結果の検証が可能
・最も供給土砂量が大きくなるケース
・土砂濃度はピーク流量以降で供給土砂量を流しきれる濃度に設定
・粒度分布や粗度係数を変更した計算も実施
・土砂量上限をCase2の天然ダム＋土石流相当の110,000m3に設定。
・地すべりや斜面崩壊由来の崩壊残土が侵食を受けながら常時供給される条件を想定
・土砂濃度は水の力によって運ばれたと考えられる土砂の堆積深になるように、土砂濃度を調整

平均河床高(m)130

洪水終了時河床
右岸河岸高

350
300

110

洪水終了時河床
右岸河岸高

250

90200

7050

初期河床最高水位
左岸河岸高400
平均河床高(m)

初期河床最高水位
左岸河岸高

150

1～8m の堆積，氾濫の発生
0.0

0.5

1.0

1.5
2.0
追加距離(km)2.53.0

図 3150
100

3.0

3.5

4.0

4.5
5.0
追加距離(km)5.56.0

Case1 の計算結果

河床変動高・水位超過高(m)－ 480 －

平均河床高(m)

平均河床高(m)

平均河床高(m)

河床変動高・水位超過高(m)平均河床高(m)

弁天谷川は主流路延長が約 6km と規模が小さいこと，大きな支川が流入しないこと，流路の大部分が勾配 2°以上の土石流区間であるこ堰堤１:透過型化と，護岸が整備されており，矩形断面への近似が可能なこと等を踏ま（堤高 11.5m）
え，一次元河床変動計算は，(一財)砂防・地すべり技術センターが公開している土石流シミュレータ・Kanako2)にて実施した。表 1 に示し 堰堤２:嵩上げ（＋4m）
た計算ケースのうち，Case1 の計算結果を図 3 に示す。1.0km 地点か＋部分透過型化
ら 3.0km 地点の区間で土砂が大きく堆積し，氾濫が発生している。
Case2～4 は天然ダムによって発生した土砂が 1.0km 地点から 3.0km 地点の区間で堆積し，堆積深は最大で Case2 で 7m，Case3，Case4 では16m となった。Case5 は Case1 と同様の結果となった。
4. 施設配置計画の検討
弁天谷川流域における土砂・洪水氾濫対策の施設配置計画は，既設堰堤３:嵩上げ（＋5m）
堰堤を活用し，改築を主体とする方針である。また，流域内には地すべり地形が多数存在している。地すべり末端が不安定化する可能性を勘案し，地すべり地付近の堰堤改築を行わない。改築を行う砂防施設は施設効果や施工性等を判断基準として採択し，図 4 に示す 3 施設を堰堤４:新設採用した。改築の規模は，既設の砂防構造物や道路等施設に影響を及ぼさないものとなっている。既設改築のみでは土砂・洪水氾濫箇所の（堤高 6m）解消ができないため，流域全体の整備率の向上が見込め，地すべりによる天然ダムが発生した場合にも効果的な箇所に，砂防堰堤 1 基の新設を計画した。堰堤の規模は，一次元河床変動計算により効果検証を行い，有効高 6m とした。
図 4 堰堤位置図
計画施設を配置した場合の効果検証は各ケースについて行い，すべてで土砂・洪水氾濫が解消された。ここでは，Case1 と Case5 の結果を図 5 に示す。なお，土砂供給条件等は 150 初期河床
初期河床
洪水終了時河床
洪水終了時河床
400
最高水位
右岸河岸高 堰堤１右岸河岸高Case1，Case5 と同様である。無施設時の計算 130 最高水位
350
左岸河岸高
左岸河岸高
堰堤２300
結果と比較しても，新設堰堤で土砂の大部分 110250
堰堤３を捕捉できており，堰堤配置箇所より下流で 90200
堰堤４は氾濫が発生しないことを確認できた。
70
150
10050
5. おわりに
3.0
3.5
4.0 追加距離(km)
4.5
5.0
5.5
6.00.5
1.0 右岸水位超過高1.5
2.0 左岸水位超過高
2.5
3.00.0 洪水終了時
追加距離(km)5544
地すべり地が多数存在している，崩壊地が332多い，大規模崩壊が発生する可能性がある， 21
100などの弁天谷川流域の地域特性に合わせた-1-1-2-2
土砂移動シナリオを設定し，既設堰堤を活用-3-3-4-4するなど，地域特性に合わせた施設配置計画-5-5を立案し，流域全体の整備率向上を図ること
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
追加距離(km)
追加距離(km)ができた。また，一次元河床変動計算を用い
初期河床
洪水終了時河床
初期河床
220た土砂・洪水氾濫による被害に対する施設配 150 最高水位
右岸河岸高
堰堤３洪水終了時河床200130
左岸河岸高最高水位
置検討に対し，流域の特徴に応じて，土石流
180110右岸河岸高160
シミュレータ「Kanako」を用いた施設配置に 90
左岸河岸高
140
堰堤４よる効果の検証が可能であることが示唆さ 70120れた。
50100
0.0 洪水終了時
0.5
1.0 右岸水位超過高1.5
2.0 左岸水位超過高
2.5
3.0
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
55
参考文献
44331)国土交通省 国土技術政策総合研究所：河2211
床変動計算を用いた土砂・洪水氾濫対策に
00-1 0.00-1 3.00
2.00
2.50
3.50
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
0.50
1.00
1.50
3.00
関する 砂防施設配置検討の手引き（案）,-2-2-3-3-4-4
国総研資料第 1048 号,平成 30 年 11 月
-5-5
追加距離(km)
追加距離(km)2)中谷加奈,里深好文,水山高久：GUI を実装
した土石流一次元シミュレータ開発,砂防
図 5 施設配置計算結果（上：Case1，下 Case5）
学会誌,Vol.61,No.2,P.41-46,2008