固定化した中州の制御による 河岸部での深掘れ抑制への取り組み

谷口 和哉1・坂元 美佐2

1河川部 水災害予報センター（〒950-8801 新潟県新潟市中央区美咲町1-1-1）.

2金沢河川国道事務所 調査第一課 （〒920-8648 石川県金沢市西念4-23-5）.

近年，手取川では砂州の固定化，澪筋の固定化・深掘れが顕著となっており，河岸の深掘れに

よる構造物の安定性低下，砂州の固定化・樹林化による河積阻害といった治水上の問題が生じて

いる．これらの問題に対し，手取川11k付近の固定化した中州と河岸部の深掘れ箇所において，

有効な対策を見出すための現地試験を開始した．本論文は，流路の深掘れメカニズムの考察，対

策工計画までの過程，今後の評価・検証につなげるモニタリング調査について報告する．

キーワード 急流河川，砂州，局所洗掘，水路掘削，モニタリング

1. はじめに

手取川では平成年代に入り，砂州の固定化と澪筋の固

定化・深掘れが進行し（図-1），流路と砂州の比高差が

拡大している．要因として，大規模洪水の減少，手取川

ダムの建設（昭和55年竣工），治山・砂防事業の推進，

砂利採取（現在は採取規制），河道掘削，護岸整備とい

った複数の要因が関与していると推察される1)．

澪筋の固定化・深掘れは，一見すると，河道変化が活

発で，澪筋位置の予測が難しかった過去から比較すると

平常時の管理がしやすく，あるいは流下断面の拡大とも

捉えられるが，一方で，河床低下による護岸の根入れ不

足といった河川構造物の安定性の低下や，水面幅の縮小，

平水位の低下による樹林域の拡大・発達を招くため，全

体としてみれば，治水安全度を低下させる負の側面の方

が大きい．これまでは根継護岸といった対症療法的な対

応を行ってきたが，澪筋の固定化・深掘れが拡大してい

く中で，予防保全によって，河道の健全性を確保するた

めの有効な対策を見出すことが急務と捉えている．

澪筋の固定化・深掘れの生じるメカニズムについては，

竹林・江頭・清水ら2)～4)が，複列砂州であっても，流量

減少や樹林化によって固定砂州が形成されると，集中的

な蛇行流路（自己形成流路）が誘発される現象を示した．

長田・福岡ら5)は，低水護岸が横侵食を規制し，自然河岸

とは異なり土砂供給がないことで縦侵食が増幅され，護

岸前面では澪筋の固定化・深掘れが生じる現象を示した．

辻本ら6)は，供給土砂量が減少すると砂州移動速度が鈍化

し，澪筋の固定化が進む現象を示した．

澪筋の固定化・深掘れに対する対応策としては，様々

な調査研究が行われているが、大きくは①固定砂州の解

消を図る方策（樹木伐開・管理，砂州の切り下げ7)，水路

掘削による導水8)，ダムのフラッシュ放流)，②洪水中の

適正な土砂供給を促す方策（土砂還元9)，河岸部の盛土10)），

③主流路への流量集中を緩和する方策（副流路の復元11)，

導水路の掘削8)），④澪筋の河床洗掘を抑制・解消する方

策（澪筋の埋め戻し12),13)）などが報告されている．

現段階では，上記のような様々な観点による調査・研

究に対する包括的・体系的な取りまとめは行われておら

ず，他河川での成功例がそのまま手取川に適用できるか

は不明である．このため，本研究では，不確実な事象に

対処することを前提に，仮説の検証を繰り返し，手取川

に適した対応策を現地フィールドを使用しながら検討す

るものとした．

本報告では，①澪筋の固定化・深掘れが生じたメカニ

ズムの推定，②その解消に向けた対策工の計画，③現地

施工，④モニタリングを行った過程までを報告する．

図-1 手取川の河道状況

2. 設定した仮説

検討するにあたり，手取川の河床変遷から12.0k付近の

中州に着目してみると，平成18年7月出水の災害復旧工事

に伴う仮排水路の設置を契機として，中州内部に流路が

徐々に拡大、さらに水当たりとなる上流部から侵食が始

まり、最終的に平成25年7月出水を受け，固定化されてい

た中州が消失しとものと考えられる（図-2）．

このことから，水当たりを設置することで中州が消失

するのではという仮説を立て，実際に現地試験フィール

ドを設定し，仮説を検証することとした．

3. 現地試験フィールドの概要

(1) 現地試験フィールドの選定

手取川全川において、河道内の樹林化が進行した平成

年代以降の航空写真により，中州が固定化した箇所を抽

出した．このうち樹林化の変化パターンとして，洪水後

の変化がほとんど無く，平成10年頃の樹木範囲を維持し

ている11.0k中州を選定した．

(2) 11.0k中州周辺の現状

図-3に11.0k中州の航空写真および縦断図を示す．中州

を挟むように左右岸に2つの流路が存在し，右岸側を主流

路，左岸側を副流路（平常時の流水なし）としている．

中州と流路の標高差は3～4m程度あり，比高差が非常に大

きく，中州は全面的に樹木・草本に覆われている．また，

右岸側が左岸側に比べて河床が低く，流水が右岸側に集

中し，中州下流の右岸側10.6k～10.8k付近では水衝部と

なり、流路の深掘れが発生している．

(3) 中州に働く水理量の算定

準二次元不等流計算および平面二次元流況解析を実

施し，固定化した中州に働く水理量を把握した．準二

次元不等流計算で，昭和60年，平成10年，平成25年にお

ける流量規模別水理量を算定した結果（図-4），どの

年代においても中州に働く水理量は小さいため，流出

せず、固定化が進行したと推定した．また，平面二次

元流況解析では，平成27年10月実施の測量結果（50mピ

ッチ）より3次元地形を作成し，平面的な水理量を算定し

た．図-5に流量規模別の水深の計算結果を示す．中州は

平均年最大流量（1,100m3/s）でもほとんど冠水せず，不

等流計算結果よりもさらに樹林化しやすい環境にあると

推定した．中州が完全に水没するには，計画高水流量

（5,000m3/s）が必要であり，中州の冠水頻度がいかに小

さいかがわかる．

(4) 中州の形成機構の考察

a) 地形の変化

昭和年代は、出水や河道掘削，砂利採取により中州地

形は変化していたが，平成年代以降は中州が固定化し，

ほとんど変化していない．

また、11.0k地点における横断図の経年変化から，現在

の中州の高さは砂利採取開始前の最深河床高程度に相当

しており，その高さは戦後～昭和年代にかけて行われた

河道掘削あるいは砂利採取によって概ね形成されたもの

と推定した．

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

右岸

右岸2

左岸

砂州

標高

（T.

P.m

）

河床勾配：1/200程度

縦 断 図52

10.6 10.7 10.8 10.9 11.0 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6 距離標（km）

右岸みお筋～中州⇒比高差3～4m

右岸みお筋～左岸みお筋⇒比高差2m

図-3 対象フィールド概要

図-2 12.0k中州の経年変化

b) 植生の変化

現在の中州に植生が進入し始めた昭和60年頃に，元々

存在した種はアキグミであったが，平成9年～14年の間に

ハリエンジュなどの外来種が登場し，その後着々と拡大

した．また、平成20年～25年の間にヌルデ-アカメガシワ

群落が突然出現し、範囲を拡大している．現在では，こ

の2種が支配的であり，元々の樹種のアキグミは水際の一

部に生えているのみである（図-6）．

4. 試験施工

(1) コンセプト

洪水時に移動し，下流への土砂供給を可能とする「攪

乱されやすい中州」とすることで，流れの分散と主流の

制御を図り，一方の河岸に流れを集中させない，洪水時

に土砂を適度に供給しやすい状態をつくることで，澪筋

の深掘れ緩和を図り，水衝部の緩和を解消することを目

標とする．

対策案として①樹木伐開，②中州の切り下げ，③水路

設置による流れの誘導の３案を検討したが，①樹木伐開

では洪水時の掃流力を高められるが，冠水頻度を高める

という 抜本的な解決にならず，一時的な対応に留まる．

また，②中州の切り下げは掃流力・冠水頻度ともに一定

の効果は期待できるが，平均2m程度の切り下げで約5万m3

の大規模な掘削が必要となり、初期コストや環境へのイ

ンパクトが大きくなる．一方、③水路設置による流れの

誘導については12k付近の仮排水路を再現するものであり，

自然出水を利用するため，安価かつ環境への影響低減が

得られ，成功した場合の他箇所への拡充を期待出来るこ

とから③案を選定した．

(2) 対策工の概要

中州中央部に水路（延長約700m）を掘削し，その土砂

を上流流入部に投入することで，中央部の水路及び左岸

流路に導水しやくする計画とした．また、左岸流路を活

図-6 植生図の経年変化

図-4 準二次元不等流計算結果

図-5 平面二次元流況解析結果

用し，流路側から中州を侵食させることを目的として，

中州河岸のアーマー化を解消するため，伐開と中州河岸

の掘り返しを計画、攪乱を図った（図-7）．

水路諸元は掘削土量の制約により，水路底幅を5m，側

岸勾配を1：2，水路勾配を1/300（現河床勾配1/200に対

して緩勾配）とした．水路勾配の設定にあたっては，右

岸流路と水路下流端で比高差がある場合，一様勾配だと

洪水減衰期に水路下流端で土砂堆積が生じる可能性があ

るため，勾配変化点を設け下流に土砂を引き込みやすく

することを目的に，水路下流150m区間は1/30と勾配をき

つくし，合流地点の河床と擦り付けるよう設定した（図

-8）．

(3) 対策工実施後の流況予測

計画した対策工の地形条件において，前述した平面二

次元流況解析モデルを用いて試験施工実施後の流況予測

を実施した．

現況では，平均年最大流量（1,100 m3/s）でもほとんど

冠水しないが，対策工実施後では，平均年最大流量（1,100

m3/s）で水路を満杯で流下，水路周辺の攪乱が期待でき

る．また，右岸流路への流れの集中の緩和についても，

対策工実施後では実施前に比べて分流量，分流比が減少

しており，対策工の効果が期待できる．流量規模別の右

岸流路，水路，左岸流路の分流量および分流比を表-1に

示す．

左岸流路の活用という点については，現況では平均年

最大流量（1,100m3/s)で分流し，表層粒径（φ200mm）は

移動しないが，対策工実施後では，融雪出水の平均流量

（500m3/s）で分流し，導水頻度が増大する．また，平均

年最大流量（1,100 m3/s）で表層粒径（φ200mm）が移動

し，河床変動を伴うと推定されることから，左岸流路に

面した中州の攪乱が期待できる（図-9）．

樹木伐開

水 路 横 断 図

底幅B=5m

H=1.5m程度（0.1～2.9m）

掘 削原地盤

水路上部 B=平均10m（5～14m）

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

10.6 10.7 10.8 10.9 11.0 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6

右岸

右岸2

左岸

砂州

水路敷高

I=1/30、L=150m

I=1/300、L=550m

標高

（T.

P.m

）

縦 断 図

左岸みお筋高さ相当

右岸みお筋は、掘削土を流用して埋戻し

みお筋高さ相当

10.95k

10.8k

11.5k

呑口部敷高T.P.+60m

図-7 対策工平面図

図-8 掘削水路の諸元（左図：断面図，右図：縦断図）

分流量 (m3/s)

※（）内は分流比（%）

500m3/s 1,100m3/s 2,000m3/s

左岸 水路 右岸 左岸 水路 右岸 左岸 水路 右岸

現況（掘削前）

(H27.2 地形) 0（0%） 0（0%） 500（100%） 48（5%） 0（0%） 952（95%） 263（13%） 0（0%） 1,737（87%）

現況＋対策工計画（掘削前）

(H27.2 地形＋計画) 25（5%） 3（1%） 472（94%） 144（14%） 10（1%） 846（85%） 439（22%） 39（2%） 1,522（76%）

表-1 対策工実施後の流量規模別の分流量

(4) 試験施工概要

平成27年11月に試験施工として掘削水路の施工を実施

した．計画していた掘削土砂の右岸流路への投入は現地

状況から困難であり，水路および左岸流路への導水は，

盛土締切と分流工の設置にて実施した．

5. 現地モニタリング

(1) モニタリング項目

対策工による効果を把握するために，平成27年11月よ

りモニタリングを開始した．モニタリング項目およびモ

ニタリング位置・範囲は図-10に示す通りである．

(2) モニタリング結果

a) 現地状況

盛 土締切と分流工設置により，平常時においても水路

及び左岸流路に導水され，右岸の分流量を緩和している

と推察できる．一方で，平常時でも 旧流路部や水路から

横越流している箇所があり，左右岸流路の比高差が解消

できないため，導水した流水の一部は右岸流路に戻って

しまうことが わかった（図-10）．

ま た，旧流路部に着目してみると，小規模出水後には，

当該箇所の水路幅の拡大が確認でき（図-11），中州を削

っていく効果を波及させられることがわかった（図-12）．

右岸流路の流量集中を防ぐという目的に対しては，右

岸側へ流れが全て戻ってしまうことは望ましくはないが，

中州の攪乱という目的に対しては 効果があったと言える．

b) モデルの検証

平成27年12月11日に発生した小規模出水時（基準地点

の鶴来で暫定最大流量約600m3/s）の水位のモニタリング

結果と流況解析で求めた水面形を比較すると，よく合致

しており，小規模出水での本解析モデルの妥当性は確認

できた（図-13）．なお，左岸流路については，分流の上

流端の地形により計算結果が大きく変わるため，この地

形の把握が重要であるとわかった．

引き続きモニタリングを実施し，流量規模の大きい出

水に対する精度検証や平面二次元河床変動解析モデルの

構築を進めていく．

0 0.2 0.4 0.8 1.0 0.6

(m/s)現地に存在する 粒径範囲 ～60cm

←計算上の移動粒径5cm 80cm 120cm

20cm 45cm 60cm

図-10 モニタリング平面図

掘削後 空中写真（H27.12.1撮影）

図-9 対策工実施後の流況予測

目的 調査数量・範囲 実施時期

横断測量 詳細な地形把握（50mピッチ） 37測線 H27.11実施(掘削後)

航空写真撮影 みお筋位置の変化や植生の状況把握 10.2k～12.0kH27.12.1実施(掘削後)

H27.12.14実施(12月洪水後)

水位計測 物理諸元の把握 15基 H27.11設置～ﾓﾆﾀﾘﾝｸﾞ実施中

写真撮影 植生状況や冠水状況の把握 5基 H27.11設置～ﾓﾆﾀﾘﾝｸﾞ実施中

表層河床材料調査 表層の河床材料の把握（200mピッチ） 19箇所 H28.7実施予定

河床変動モニタリング 右岸水衝部・深掘れ部の河床変動の把握 1箇所（R10.55k） H28.2設置～ﾓﾆﾀﾘﾝｸﾞ実施中

モニタリング項目

6. おわりに

固定化した11.0k中州において，主に｢中州の攪乱｣と｢主

流部への流量緩和｣を目的に，水路掘削，分流工の設置等

の試験施工を実施し，効果の把握のため，モニタリング

を実施している．現時点では，小規模出水を受けて，越

流部の拡大や水路や左岸流路への導水など目的に対する

一定の効果は確認できたところである．

今後は3年程度で集中的にモニタリングを実施し，その結

果を反映することでモニタリング手法の見直しや掘削水

路の維持管理の在り方等について，順応的管理を行いな

がら，「中州の制御」により，深掘れを解消する手法を

見出していきたい．

参考文献

1) 辻本哲郎ほか：手取川における樹林化と大出水時の植生破

壊,河川技術論文集,第5巻,1999

2) 竹林洋二,江頭進治,岡部健士ほか：給水・給砂の非定常性

と植生の繁茂を考慮した中州及び水路の形成水理条件,水

工学論文集,第49巻,2006

3) 清水義彦ほか：礫床河川の植生化による中州・みお筋の形

態変化について,土木学会論文集B1 Vol.68, No.4, 2012.

4) 清水義彦ほか：複列中州における単列蛇行流路の形成に関

する数値解析,土木学会論文集B1 Vol.70, No.4, 2014

5) 福岡捷二,長田健吾ほか：石礫河川の河床安定に果たす石

の役割,水工学論文集,第52巻,2007

6) 辻本哲郎ほか：土砂供給の量と質が中州河道に及ぼす影響

に関する基礎的研究,河川技術論文集,第15巻,2009

7) 仲村学ほか：阿賀川における礫河原再生に向けた河道整備,

河川技術論文集,第19巻,2013

8) 清水義彦ほか：固定中州の掘削による中小洪水営力を用い

た樹林化抑制と水衝部対策について,河川技術論文集,第21

巻,2015

9) 福島雅紀,山下武宣ほか：河道掘削および砂礫の敷設供給

に対する河床の応答,河川技術論文集,第13巻,2007

10) 北陸地整：治水と環境の調和した新たな河岸防護技術の手

引き～巨石付き盛土中州を用いた河岸防護工～,2013

11) 山口里美,渡邊康玄ほか：流路の固定化が進行した河道に

おける効率的な旧流路回復手法に関する検討,河川技術論

文集,第21巻,2015

12) 貴家尚哉ほか：阿賀川における樹木管理と礫河原の再生に

ついて,河川技術論文集,第17巻,2011

13) 福岡捷二ほか：多摩川上流部における治水と環境が調和し

た総合的な河道管理,河川技術論文集,第19巻,2013

50

52

54

56

58

60

62

64

10.0 10.2 10.4 10.6 10.8 11.0 11.2 11.4 11.6 11.8 12.0

水位

（T.P

.m ）

距離標(km)

右岸測定水位 左岸測定水位

水路測定水位 計算水位（右岸）

計算水位(左岸） 計算水位(水路）

河床(右岸) 河床(左岸)

河床(水路)SK1

SK2 SK3

SK4

SK5SK6

SK13SK14

SK15SK9

SK7SK8

SK10

SK12SK11

図-12 洪水後の越流箇所

図-11 洪水後航空写真

図-13 モニタリング結果と計算水位

洪水後（H27.12.15撮影）