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1. 樹木消長を考慮した河道内変化に関する基礎的研究 株式会社ドーコン 〇 佐々木 慎司 門脇 壮健 住友 慶三 日本工営株式会社 渡邊 健人 富山県立大学 工学部 久加 朋子 北海学園大学 工学部 清水 康行
2. p.2 目次 １．検討の背景と目的 ２．計算条件 ３．計算結果 ４．まとめ・今後の展望
3. p.3 目次 １．検討の背景と目的 ２．計算条件 ３．計算結果 ４．まとめ・今後の展望
4. p.4 1. 研究の背景と目的 ▪十勝川水系札内川の変遷 2010年航空写真 1978年航空写真 　 護岸・水制工の整備 札内川ダムの建設 水制工整備区域が高水敷化し、 河道が安定化 ・治水安全度の向上 ・農業用水の供給安定化 懸念点 河川整備 その後、降雨量の少ない年が続き、流量が減少したこと等によ り、河道内が樹林化し礫河原が減少。 整備後 しかし… 急流河川のため、洪水時の河岸 侵食等による堤防決壊の恐れ ・洪水災害の激甚化 ・農業用水の供給不安定 樹木消長を考慮した河床変動計算により、札内川の 河道内変化を再現し、その変化要因を明らかにする ことにより、今後の効率的な河道管理に資する。 ▪本研究の目的 札内川：かつては広い礫河原が特徴 札内川ダム供用開始
5. p.5 目次 １．検討の背景と目的 ２．計算条件 ３．計算結果 ４．まとめ・今後の展望
6. p.6 2. 計算条件 • 本検討では、1979年から各年の年最大流量を順番に与え、2010年までの札内川の河道状況の再現 を試みた。 • 実際の札内川の状況に近づけるため、計算が進むにつれ水制工を段階的に増設した。 • また、同じ流量条件で樹木消長を考慮しない計算も行うことで、樹木有無が河道変化に及ぼす影響 等について考察した。 ①洪水期30hr+非洪水期60hrを1年とする ②洪水期の流量は各年の年最大流量とする。 ③非洪水期の流量は平水流量とする。 年最大流量 30hr 30hr 30hr 平水流量 平水流量 ※札内川ダム運用上の洪水期と非洪水期の比が1:2（4ヶ月：8ヶ月） であることから、洪水期と非洪水期の時間配分を1:2とする。 図 ハイドログラフと水制工の条件 図 与えるハイドログラフのイメージ Q hour ① ② ⑤ ③ ④ 水制工増設 モデル河道⇒蛇行流路形成の ため、ダム供用前最大流量 735m3/sを与える 流量(m3/s) 水制工設置間隔(m)
7. p.7 L = 3000m B = 400m I = 1/130 ▪計算条件一覧 項目 設定条件 解析モデル iRIC Nays2d+に樹木消長を組み込んだモデル 初期河道形状 ▽型モデル河道 (1970年代の札内川河道データが無いため) 計算格子 横断方向5m×流下方向10m 樹木群の抵抗 𝜏𝜏𝑣𝑣 = 1 2 𝜌𝜌𝐶𝐶𝑣𝑣 𝑉𝑉2𝑎𝑎𝑠𝑠 ℎ𝑣𝑣 ただし、𝜏𝜏𝑣𝑣 :せん断抵抗、𝜌𝜌:流体の密度、𝐶𝐶𝑣𝑣 :抵抗係数、 𝑉𝑉:平均流速、 𝑎𝑎𝑠𝑠 :樹林帯による遮蔽面積、 ℎ𝑣𝑣 :抵抗対象の樹木の平均長 河床材料粒径 60mm均一粒径 (現地調査結果(d60)) 粗度係数 0.029 (Manning-Stricklerの式より算出) 初期河道形状 2. 計算条件
8. p.8 ▪樹木生長モデル 胸高直径 樹高 根の深さ 樹齢(年) 胸高直径(cm) 胸高直径(cm) 樹齢(年) 胸高直径(cm) 根の深さ(cm) 樹幹密度(N/m2) 樹高(m) 図-8 ヤナギの成長量に関する調査結果1) 1)永多朋紀・渡邊康玄・清水康行・井上卓也・船木淳悟：礫床河川における河道変化と植生動態に関する研究 2. 計算条件
9. p.9 ▪樹木の流亡条件 洗堀により河床高が根の深さを下回った 場合 条件① 洗堀後の河床高 根の深さ 洗堀 流体力により樹木にかかるモーメントが、樹木 が倒伏する限界モーメントMcを上回った場合 条件② 流体力モーメント > 限界モーメントMc 2. 計算条件
10. p.10 2. 計算条件 例)①→②における水制工増設 札内川1978年河道 札内川1991年河道 札内川の水制工増設状況 　 主流路が堤防に近接した 箇所に水制工増設 ① ② ⑤ ③ ④ 水制工増設 図 ハイドログラフと水制工の条件 主流路が堤防に近接 ▪水制工の増設について 流量(m3/s) 水制工設置間隔(m) 主流路が河岸に近接した箇所に水制工を増設
11. p.11 目次 １．検討の背景と目的 ２．計算条件 ３．計算結果 ４．まとめ・今後の展望
12. p.12 ①(1979~1981年) ②(1982~1986年) 3. 計算結果
13. p.13 ③(1987~1991年) ④(1992~1998年) 3. 計算結果
14. p.14 ⑤(1999~2003年) ⑥(2004~2010年) 3. 計算結果
15. p.15 各年代の航空写真と対応する計算結果を比較し、再現性を検証する。 3. 計算結果 1978年 2010年 2005年 2000年 1995年 1991年 図 各年代の航空写真
16. p.16 1978年 航空写真 計算結果：樹木消長あり 計算結果：樹木消長なし 1991年 航空写真 計算結果：樹木消長あり 計算結果：樹木消長なし 3. 計算結果 水制工設置区域は高水敷化 高水敷でも侵食 ※青字：実際の河道内の変化と類似する点、赤字：実際の河道内の変化と異なる点
17. p.17 1995年 航空写真 2000年 航空写真 3. 計算結果 実河道より流路変動幅が広い 1991～2000年は、樹林化の進行はみられる ものの、河道内変化はそれほど大きくない。 1991～2000年の河道内変化は小さい 実河道より樹林化が顕著 ※青字：実際の河道内の変化と類似する点、赤字：実際の河道内の変化と異なる点 計算結果：樹木消長あり 計算結果：樹木消長なし 計算結果：樹木消長あり 計算結果：樹木消長なし
18. p.18 2005年 航空写真 2010年 航空写真 3. 計算結果 ※青字：実際の河道内の変化と類似する点、赤字：実際の河道内の変化と異なる点 2005～2010年は流路固定化、河道内の大部分が樹林化 計算結果：樹木消長あり 計算結果：樹木消長なし 計算結果：樹木消長あり 計算結果：樹木消長なし 2005～2010年も流路変動 流路固定化、河道内の大部分が樹林化 1995年から概ね流路固定化 蛇行波長が間延び 2005～2010年は流路固定化
19. p.19 目次 １．検討の背景と目的 ２．計算条件 ３．計算結果 ４．まとめ・今後の展望
20. p.20 4. まとめ・今後の展望 •以下のように河道内変化をある程度再現可能な樹木消長を考慮した河床変動解析モデルを構築できた。 ・水制工の増設に伴い、水制工間が高水敷化し河道が安定化していく状況。 ・水制工の増設および流量の減少に伴い、流路の固定化および樹林化が顕著になり、河道内変化が小さ くなっていく状況。 •ただし、実河道より樹林化が顕著で、流路が固定化しやすい点については改善の余地がある。 •樹木消長を考慮しない河床変動計算では、計算結果が実河道と大きく異なることを確認した。 ⇒実際の河道内変化を再現し、河川管理方策等を検討する場合は、樹木消長を考慮することが重要で ある。 ▪まとめ ▪今後の展望 •今後は実測の河道・樹木・流量等のデータを用いた計算を行い、樹木消長条件等の見直しを行い再現 性を高め、河道内変化要因の分析に取り組む。
21. p.21 現在の取り組み状況  実河道データ・実流量データを用いて、2017年～2023年の札内川の河道変化状況を再現計算中 である。 計算期間 2016.8出水後のため、樹木が少ない 樹木流亡 樹木繁茂
22. p.22 参考文献 1) 永多朋紀・渡邊康玄・清水康行・井上卓也・船木淳悟：礫床河川における河道変化と植生動態に関する研究,土木 学会論文集B1(水工学),72 巻4 号,p.I_1081-I_1086,2016. 2) 北海道開発局帯広開発建設部：札内川技術検討会資料 3) 天羽淳・谷昭彦・米元光明：iRIC の実用事例を踏まえた札内川自然再生の取り組み,北海道開発局技術研究発表 会,2017． 4) 国土交通省水文水質データベース 5) iRIC 研究会：Nays2d+ マニュアル