1. 最深河床高の予測
1.3 方法 2：既往研究成果からの予測
設 計 対 象 河 川 に お い て 、 長 期 間 に わ た る 河 床 変 動 デ ー タ が 存 在 し な い 場 合 に は 、 対 象 箇 所 の 河 道 特 性 、 洗 掘 原 因 に 適 合 す る 研 究 成 果 、 経 験 的 手 法 等 を 用 い て 予 測 す る 。
【 解 説 】
河 道 内 に は 砂 州 発 生 、 蛇 行 を 原 因 と し た 水 衝 部 の 発 生 、 湾 曲 部 で の 2 次 流 の 影 響 等 に よ っ て 洗 掘 が 発 生 す る 。 こ れ ら の 現 象 は 河 道 平 面 形 状 と 密 接 に 関 連 し て お り 、 多 数 の 研 究 者 に よ っ て 洗 掘 深 の 数 量 的 評 価 が 試 み ら れ て い る 。
こ こ で は 、 代 表 的 な 研 究 成 果 を 、 河 道 の セ グ メ ン ト 分 類 （ 次 頁 の 表 － 2 参 照 ） と 河 道 平 面 形 状 と の 関 係 に よ り 整 理 し 表 － １ に 示 す 。
表 － 1 洗 掘 深 の 評 価 方 法 （ セ メ グ メ ン ト 分 類 ・ 河 道 平 面 形 状 別 ）
出 典 ： 土 木 研 究 所 資 料 第 2 6 6 2 号 （ 河 道 特 性 論 ）
セグメント1 セグメント2 セグメント3
７項の式①を用いる
１０項の図－２を用いる
蛇行河道
２次流の影響による 評価（研究例多数）
単湾曲河道
同上 砂州波高による評価
砂州発生せず 直線河道
河道湾曲率（ｒ/Ｂ）を用 いた影響評価可能
表 － ２ 各 セ メ グ メ ン ト と そ の 特 徴
出 典 ： 土 木 研 究 所 資 料 第 2 6 6 2 号 （ 河 道 特 性 論 ）
2-1 2-2
河床材料の平均粒径ｄ 様々 1cm以上 3cm～1cm 1cm～0.3mm 0.3mm以下 河岸構成物質
河床河岸に岩が出 ていることが多い。
表層に砂、シルトが 乗ることがあるが薄 く、河床材料と同一 物質が占める。
シルト、粘土
勾配の目安 様々 1/60～1/100 1/5000～水平
蛇行程度
様々 曲がりが少ない 蛇行が大きいもの
もあるが、小さいも のもある
河岸侵食程度 非常に激しい 非常に激しい 弱、ほとんど水路の
位置は動かない
低水路の平均深さ 様々 0.5～3cm 3～8ｍ
河川名
黒部川 富士川 大井川
那賀川 那河川 吉野川 石狩川
利根川 矢作川 斐伊川
利根川 江戸川 六角川 蛇行が激しいが、川幅水深比が大きい 所では8字蛇行又は島の発生 中、河床材料が大きい方が水路は良く 動く
2～8ｍ 地形区分
セグメント3
下層は河床材料と同一、細砂、シルト、
粘土の混合物
1/400～1/5000 セグメント2 セグメントM セグメント1
山間 扇状地 自然堤防
谷底平野
中間地
デルタ 移過帯
洗 掘 深 算 定 に 際 し て は 、 基 本 的 に 平 均 年 最 大 流 量 時 の 水 深 （ Ｈｍ） を 用 い て 評 価 す る 。
た だ し 、 砂 州 の 列 数 が 変 化 す る 砂 河 川 、 湾 曲 部 、 河 口 部 で は 、 計 画 洪 水 時 の 洗 掘 深 が 平 均 年 最 大 流 量 時 の 最 深 河 床 高 よ り 大 き く な る 可 能 性 が あ る 。 た だ し 、 計 画 高 水 位 時 の 水 深 を 用 い て 算 定 す る と 過 大 に 洗 掘 深 が 評 価 さ れ る た め 、 平 均 年 最 大 流 量 時 の 洗 掘 深 及 び 計 画 流 量 時 の 洗 掘 深 か ら 適 切 に 評 価 す る 。 ま た 、 沖 積 地 河 川 の 河 床 に は 、 洪 積 層 、 粘 土 層 、 基 岩 が 露 出 す る こ と が あ り 、 河 床 低 下 を 抑 制 す る こ と が あ る 。 し た が っ て ボ ー リ ン グ 等 を 行 い 、 河 床 の 土 質 状 況 を 把 握 し た う え で 、 深 掘 れ 深 の 予 測 を 行 う 。
( 1 ) 直 線 河 道 の 場 合
河 道 幅 が ほ ぼ 一 定 の 直 線 河 道 で は 、 深 掘 れ 部 の 水 深 は 、 主 に 砂 州 の 規 模 （ 砂 州 波 高 、 波 長 ） で 決 ま り 、 以 下 の 方 法 に よ る も の と す る 。 1 ) 砂 利 河 川 （ セ グ メ ン ト 1 ， 2 - 1 、 2 - 2 の 一 部 ）
下 図 に 示 す よ う に 、 砂 州 波 高 を Ｈｓと す れ ば 一 般 に 、 Ｈｍ ａ ｘ ． ｓ/ Ｈｍ＝ 1 + 0 . 8 Ｈｓ/ Ｈｍ・ ・ ・ ・ ・ （ 式 ① ）
と し て 最 大 洗 掘 深 （ Ｈｍ ａ ｘ ． ｓ） を 評 価 す る こ と が 可 能 で あ る 。 Ｈｍ ａ ｘ ． ｓを 評 価 す る た め の 水 深 Ｈｍは 、 平 均 年 最 大 流 量 時 の 水 位 を 用 い て 評 価 す る 。
Hmax.s
Hm
Hs
Hmax.s：直線部の最大洗掘深 Hm ：平均年最大流量時水深 Hs ：砂州波高
な お 、 Ｈｓは 図 － １ よ り 評 価 す る 。
図 ― １ Ｈs／ Ｈm と Ｂ ／ Ｈｍの 関 係 （ 但 し 、 τ＊は 0 . 0 3 ～ 0 . 4 の 範 囲 ）
河 床 勾 配 （ Ｉb） が 1 / 2 5 0 以 下 の 砂 利 河 川 （ セ グ メ ン ト 2 - 1 ） で は 砂 州 の ス ケ ー ル が 大 き く 、 こ れ が 変 形 す る に は 長 時 間 を 要 す る た め 、 計 画 高 水 規 模 の 洪 水 で も 列 数 変 化 は 生 じ に く い 。 こ の よ う な 場 合 は 、 そ の 設 計 時 点 で の 砂 州 波 高 を 対 象 と す る 。
2 ) 粗 砂 ・ 中 砂 の 河 川 （ セ グ メ ン ト 2 - 2 ）
一 般 に 、 大 出 水 時 と 小 出 水 時 の 砂 州 規 模 、 あ る い は 、 砂 州 の 高 さ が 異 な る こ と が あ る の で 、 大 出 水 時 の 深 掘 は 評 価 が 困 難 で あ る 。
た だ し 、 中 小 出 水 時 、 単 列 砂 州 の 場 合 は 、 大 出 水 時 の 砂 州 の 高 さ は 小 さ く な る の で 、 通 常 の 深 掘 れ 深 を と る の が 望 ま し い 。
ま た 、 多 列 砂 州 の 場 合 は 大 出 水 時 に は 、 列 数 が 減 少 し 深 掘 れ 深 が 大 き く な る こ と が あ る の で 、 配 慮 が 必 要 で あ る 。
3 ) 細 砂 （ 0 . 2 m m 以 下 ） の 河 川 （ セ グ メ ン ト 3 ）
一 般 に 砂 州 は 発 生 せ ず 、 直 線 河 道 で あ れ ば 、 最 深 部 は 河 道 中 央 寄 り と な る 。 最 深 部 に は 、 デ ル タ の 低 置 地 層 で あ る 粘 性 土 が 露 出 し 、 河 床 洗 掘 が そ れ 以 上 進 ま な い こ と が 多 い 。
な お 、 直 線 河 道 で あ っ て も 川 幅 の 変 化 が あ る と 、 洪 水 時 に は 川 幅 の 狭 い と こ ろ が 洗 掘 さ れ 、 広 い 所 に 堆 積 す る の で 、 洪 水 時 の 最 深 河 床 評 価 に あ た っ て は 川 幅 変 化 に 対 す る 考 慮 が 必 要 で あ る 。 こ れ に よ る 平 均 河 床 高 の 変 化 は 、 河 床 変 動 計 算 を 行 う こ と に よ っ て 評 価 で き る 。
( 2 ) 単 湾 曲 河 道 の 場 合
直 線 部 で 砂 州 が 発 生 し な い 単 湾 曲 河 道 の 場 合 は 、 当 該 箇 所 の ｒ ／ Ｂ を 求 め 、 図 － 2 の 点 線 で 示 し た 最 大 洗 掘 深 （ Ｈｍ ａ ｘ） と 平 均 水 深 （ Ｈｍ） か ら 評 価 す る 。
ま た 、 直 線 部 で 砂 州 が 発 生 す る 場 合 は 、 上 記 と 同 様 に 図 － 2 の 実 線 で 示 し た 最 大 洗 掘 深 （ Ｈｍ ａ ｘ） と 直 線 部 の 砂 州 に よ る 最 大 洗 掘 深 （ Ｈｍ ａ ｘ ．
ｓ： 7 頁 の 式 ① で 評 価 ） か ら 評 価 す る 。
な お 、 B / Ｈｍが 1 0 0 以 上 と な り 多 列 砂 州 が 発 生 す る 場 合 は 、 Ｈｍ ａ ｘ/ Ｈｍ の 値 に 対 す る ｒ ／ Ｂ の 影 響 が 小 さ く な り 、 図 － ６ の 適 用 が で き な く な る 。 一 般 に 列 数 が 多 い ほ ど ｒ ／ Ｂ の 影 響 は 小 さ い 。
出 典 ： 護 岸 の 力 学 設 計 法 （ 財 ） 国 土 開 発 技 術 研 究 セ ン タ ー 編 図 ― ２ 湾 曲 部 に お け る Ｈｍ ａ ｘ／ Ｈｍ ａ ｘ ． ｓ（ Ｈｍ） と ｒ ／ B
Hm
Hmax
B
Hmax ：直線部の最大洗掘深 Hmａｘ：平均年最大流量時水深 Hm ：平均河床高（砂州なしの
場合の水深）
r ：河道の曲率半径
Ｂ ：川幅
dm：河 床 材 料 の 平 均 粒 軽 ( m m ) B : 低 水 路 幅 （ m ）
Hm: 平 均 水 深 （ m ） r : 河 道 の 局 率 半 径
r
〔 参 考 〕
日 本 の 河 川 に お け る 典 型 的 な 砂 州 の ス ケ ー ル を 下 図 に 示 し た 。
列 数 と は 、 図 中 の 交 互 砂 州 を そ れ ぞ れ 数 え る 基 本 単 位 と し 、 こ れ を 1 列 と す る 。 複 列 砂 州 は 単 位 砂 州 が 背 中 合 わ せ に な っ た も の と し て 2 列 と な り 、 図 中 右 側 の 多 列 砂 州 は 4 列 で あ る 。
出 典 ： 日 本 の 水 制 参 考 図 － 1 典 型 的 な 砂 州 の ス ケ ー ル
( 3 ) 蛇 曲 河 道 の 場 合
蛇 曲 河 道 の 外 岸 側 に 水 衝 部 が 発 生 す る 場 合 、 そ こ に 生 じ る 洗 掘 深 に つ い て は 、 上 記 （ 2 ） の 単 湾 曲 河 道 の 場 合 と 同 様 に 考 え る も の と す る 。
1 . 4 方 法 3 ： 数 値 計 算 に よ る 予 測 及 び 移 動 床 模 型 実 験 に よ る 予 測