河 日地形変動特性 に関す る研究

岩木

河 日地形変動特性 に関す る研究

佐 藤 正 視

要     旨

本研究 は ,過 去の岩木川河 国の地形変動特性 ,並 びに現岩木川河 口河道内流量・流速特性 につい て研究 を行 なった。本研究対象の岩木川河 回は一級河川の岩木川河 口に位置 し ,十 三湖の湖 口で も あ り ,現 地では水戸 口 (み とぐち )と 呼んでいる。岩木川河 回の水戸 回は青森県の津軽半島西岸 に 位置 し ,岩 木川の河川水 は ,十 三湖 を経て ,1947年 に完成 した水戸 国の突堤導流堤か ら ,日 本海 に 流れている。過去 に岩木川河 回は幾度 とな く閉塞 し ,現 河 口を除 けば全てが閉塞 に至 っている。本 研究 は ,1918年 ^{か ら 1924年} までの間に当時の内務省岩木川改修事務所が観測 して作成 した河 口地 形図を入手 し ,こ ^{の地形図を整理} ,解 析 し ,当 時の河 回地形変動の特徴 を調べ ,  この地形図を元 に 河 口地形変動の予測 を試みた。

河 口地形変動予測 は河 国の移動距離 を表す微分方程式 を提案 し ,そ れにより河 回の南北への移動 を予測 した。 また ,河 口の南北への移動 は南や北への漂砂 により起 こるので ,岩 木川河 口前面海域 における沿岸漂砂量 を明 らかにした。河 口地形変化 を予測す る過程 において大正時代 の波浪 を推算 す る必要があ り ,波 浪推算方法 を検討 した結果 ,既 往の波浪推算方法では妥当な波高 を予測で きず

風速 より波高 を求 める推算方法 を提案 した。岩木川河 口前面海域 における沿岸漂砂量 は現在 も同 じ で ,現 河 口河道内に搬入 されている。 しか し ,そ の堆積 した漂砂 は河道内に生 じている順流や逆流 の交番流 によ リフラッシュされお り ,こ の交番流 について十三湖水位 を用いて算出 し ,順 流・逆流 の流量 な らびに交番流の特性 を明 らかにした。

第 1章 で は ,研 究の目的 ,研 究方法お よび論文の構成 について述べた。

第 2章 では ,現 岩木川河 口水戸 口河道の流れを湖水位 よ り算定 し ,予 測値 は実測値 と定性的な一 致 を示 してお り ,河 川流量の多い ときは順流が河道 内の堆積土砂 をフラッシュで きること ,ま た ,通 常 は潮位変動 に伴い発生す る順流 。逆流が河道内に入 って くる漂砂 を掃 き出す ことがで きることを 示 した。第 2章 の主な結論 は以下のようになる。

十三水位観測所 と若宮水位観測所では若宮水位観測所で観測 されている水位が十二湖観測所で観 測 されている水位 よ り平常時 には約 005m,水 位が上昇 した場合 01〜 0.2m程 度差があるが 2地 _点 の水位変化 の挙動 は殆 ど同 じである。十二水位観測所 と若宮水位観測所 それぞれの実測水位値 を使 用 し ,水 戸 口流量 を岩木川流量 ^(五 所川原地点 ),十 三湖面積 と十三 と若宮水位観測所のそれぞれの 水位実測値 を使用 した式 より導いた水戸 口河道の流量 を見 ると ,順 流では岩木川流量の多い 日に流 量が多 く最大で約 800m3/sの 流量 を算出 した。十三・若宮水位観測所の水位か ら算出 した流速 と現 地観測鉛直平均流速 は ,順 流 ,逆 流の最大値 は多少違 いが見 られ るが ,ほ ぼ同様 な流速 の変化 を示 してお り ,水 位 によ り算出 した水戸 口河道の流速 を用いて水戸 口河道の掃 き出す流速 を推定 した。 水 戸 国の河床変化 と流速の関係 は ,逆 流時 には河床の上昇が見 られた場合 ,ま ^たは ,変 化が見 られな

学位記番号 と学位 :博 第 37号 ,博 士

学

授与年月 日    :平 成 19年 3月 20日

授与時の所属   :大 学院工学研究科土木工学専攻博士後期課程

い場合 ,順 流 時 に も河床 の低下 が見 られた場合 ,ま ^{た は} ,変 化 が見 られ ない場合 が あ るた め ,流 速 の変化 は河床 に対 して変動 の条件 で はあ るが,一 断面 だ けでの河床 の高低変化 を検討 してい るた め

順 流・逆 流 に よる河床 変化 を断定 す る事 は出来 なか った。水戸 回沖 3km地 点 の波 高 と気象庁が観測 してい る風速 は傾 向が似 てい るた め水戸 口沖 で発生 す る波 は風 に よる影響 が強 い事 が伺 えた。

第 3章 で は ,内 務省 作成 の古地 図 を元 に ,岩 木 川 河 回の地形 変動特性 を明 らか に してい る。地形 図 の比 較 に よ り ,河 国の地形変動量 は冬期 の方が夏期 よ り大 きい こと ,河 口閉塞 が冬期 に多 いの は それ に起 因 してい る ことを明 らか に した ,ま ^た ,河 口閉塞 は河 口が南 に移動 して生 じた場合 と北 へ 移動 して生 じた場合 とが あ り ,一 方 的 な方 向へ の沿岸漂砂 に よ り閉塞 す るわ けで ない ことを明 らか

に してい る。第 3章 の主 な結論 は以下 の ようにな る。

1918年 (大 正 7年 )9月 3日 〜 1924年 (大 正 13年 )3月 ^26日 まで の期 間 に閉塞 は 15回 起 きて お り ,北 偏 4回 ,南 偏 8回 ,中 央部 で は 2回 _{となった。} 1918年 (大 正 7年 )9月 3日 か ら 1924年 (大 正 13年 )3月 26日 まで の期 間 の閉塞記録 か ら北偏 閉塞 で は河 口へ与 えた強 い波浪 は西 もし くは南 西 方 向か ら加 え られた と推測 で ぎ ,南 偏 閉塞 で は河 口へ与 えた強 い波 浪 は西 もし くは北西方 向か ら 加 え られた と推 測 で きた。 夏期 の河 口地形変動 の特徴 は両岸 とも地形変化 が小 さ く ,地 形変動 もあ ま り見 られ ない。冬期 の河 口地形変動 の特徴 は ,右 岸 は河 口中央部 へ延 伸 ,左 岸 は十三湖 内 に拡大

また ,河 口中央部 へ延伸 す る傾 向が見 られた。

第 4章 で は ,河 口の地形変形 を与 える予測 モデル の提案 に よ り ,河 回の移動距離 お よび移動後 の 位 置 の予測 を行 った。河 回の地形変動 が沿岸漂砂 に起 因 してい る ことか ら河 口地形変形速度が沿岸 漂 砂量 に比例 す る もの と仮定 し ,比 例 定 数 を用 いて河 日の地形 変動 を表 す微分 方程式 を導 いた① こ

の比例定数 は次元 を持 ってい るため ,現 象 に関係 してい る因子 とな る ,河 口幅 ,底 質 の水 中質量 ,河

川 固有流量 を用 いて無次元化 し ,河 口地形変動 を再現 す る微分空間 を提案 した。現象 には波浪が関 係 してお り ,当 時 の波 高 お よび波 向が計算 に必要 な ことか ら波浪推算 方法 を検討 し ,既 往 の予測 手 法 で は妥 当な波高が得 られ ない ことを示 し ,新 た に風速 と波高 の関係式 を作 り ,こ れ に よ り波高 を 推 算 した。 この波浪推算方法 は強風域 が広範 囲 に発生 した ときに精度良 く波高 を予測 す る方法で あ り ,他 の海岸 において も適 用で きる もので あ る。 当時 の天気 図か ら波高 お よび波 向 を再現 し ,河 ^口

地形 変動予測式で河 日の移動量 な らび に河 口位置 を予測 した。 その結果 はほぼ満足 ので きる もの と な ってお り ,同 様 の河 口 を持 つ海岸 において本手法が応用で きる ことを明 らか に した。第 4章 の主 な結論 は以下 の ようにな る。

1918年 _(大 正 7年 )9月 3日 か ら 1924年 (大 正 13年 )の 天 気 図 よ り算 出 した海岸線単位長 さ当 た りの波 のエ ネル ギ ーフラ ックス を用 いる とことで ,南 偏 。北偏 へ至 る漂 砂 を日 月らか にす る こ とが で きた。沿岸漂砂量 と地形変形過程 は ,時 間 △ t内 の河 口部 の移動量 に ,沿 岸漂砂量 と係 数 C,河 口 幅 ,河 川 流量 ,海 水 の重量 ,潮 汐 の周期 を考慮 したモデル に よ り ,河 口中心位置 を特定 す る ことが で きた。

第 5章 _{の結論 で は} ,こ れ まで の章 で述 べた結論 よ り ,水 戸 回の地形 変動 の北偏 は ,河 口へ与 え ら れた強 い波浪が南西方 向か ら力日え られた こ とによ り起 き ,河 回の南偏 は ,河 口へ与 え られた強 い波 浪 が北西 方 向か ら加 え られた ことに よ り起 きてい る。現在 も水戸 口河道 の流積 が維持 されてい るの は ,波 浪 に よって水戸 口河道 内 に運 ばれ る漂砂 が河道 内の流 れ によって掃流 され るか らで あ る と結 論 を述 べた。

主指導教員   佐 々木幹夫

Study on geomorphology changes characteristic of river mouth

for lttraki river WIasashi SATOU

Abstract

In this study,geographical change characteristic in past lttraki river― mouth and discharge volume in channel and no、 〃 velocity characteristic in present IM〆 aki river― mouth  IMraki River in Aomori prefecture,Japan,nOws across the Tsugaru plains to lake」 usan and into the Sea of Japan.  Iヽ ヽ ‐ aki River is a lst class river managed by the AIIinistry of Land,Infrastructure and Transport  The lttraki river― mouth is blockaded on countless occaSiOns in the past  Present

river―

mouth alone has not been blockaded  The channel覇 〆 here lake」 yusan connects to the sea is caHed  Ⅳ Iitoguchi.

This study obtains the river― mouth of topographical map made between 1918 and 1924, analyzes this topographical map, exanlines the feature of the river― mouth of geographical change in old time,and tries the forecast of the river― mouth of geographical change based on this topographical map  The river― mouth of geographical change forecast proposed the ditterential equation that sho、ved moved distance in the river― mouth.  As a result,the move―

ment of the river― mouth to the south north is forecast, and the forecast result explains the phenomenon、 、 ア

loreover,the movement of the river― mouth to the south north clarined the amount of the coast sand drift in I、 、 ア _{aki river―} mouth front sea area by the one that happened because of the sand drift to the south and the nOrth  lt is necessary to predict old耶 〆 aves to forecast the river― mouth geographical features change in this study.  It proposed the calcula‐

tion prediction lnethod of the、 vave he堪 井 lt frOna the、 vind speed  The amount of the sand drift in IMraki river― mouth front sea area is the same now「 .  However,the beach drifting is swept up by the flow of the river discharge and the backRo耶 「  This alternate current used and calculated the water level of Lake Jyusan.  The discharge volume of the river discharge,the backno、

and the exchange覇 〆 as calculated.

This thesis is broken do、 vn into 5 chapters.  Chapter l includes the introductory and a brief summary of the other chapters

Chapter 2 focuses on the current condition of the A/1itoguchi channel.  The results from government observations覇 /here used to deter■ 五ne its present condition.  These observations measured velocity at various depths at both the  」 yusan and wakanliya observation points.

Calculations of river discharge and backRow rates were determined by measuring the、 、 ‐ ater levels at both JyuSan andヽ ヽ 「aka宜 五ya Observation points.  This Ro、 v rate、 パ /as used to calcula―

tion M/ater velocity and compared、 vith the government observations.

There is a direrence of about 0 05 m in bet、 veen the two observation points.  And there is direrence of about 0 1‑0 2 na、 、 ア hen the w7ater level rises.  The now「 velocity calculated frorn the

、 、 ア ater level and the nOw velocity of the observation had the direrence in the maximum value of the river discharge and the backnow  The reason is that depth of the place where the noM/

velocity meter is set up is deep  However,the change in the no、 、 ァvelocity of the observation result and the nOM〆 velocity of the forecast agrees,and can tractive force of presumed by using the calculated rl。 、 、 ァve10City

The relation betⅥ 〆 een the change and no、 v velocity in the riverbed could not be guessed Because the、 、 ア ater level change is sirnilar to the M〆 ind speed of the observation,the wind erect is strong.

In the I、 、 ア _{aki river―} mouth change characteristic 90 years ago of chapter 3, the follo、 パ ring thing覇 ′ as done based on the observation result of the government ottce rnanages.  In the past, the river― mouth I、 パ 〆 aki had been blockaded several tilnes every year before the presentjetty has constructed.  Before the constructing the jetty,Japanese Government had observed the topo‐

graphical change of the river― mouth for 6 years since 1918.   ヽ ヽ re were able to obtain the measurement record of the river― mouth.  We restored and arranged the dra、 ving and resear‐

ched the geographical change of the river― mouth for 6 years frorll 1918 to 1924  The movement of the river― mouth before the blockage of River I、 、 ア aki is show「 n and the cause of the river channel blockage at the river― mouth lwaki are discussed

The Construction Omce of(FToshoga覇 〆 ara had observed 39 tilnes of blockage of the river―

mouth fronl 1918 to 1930   ヽ ヽ re have had the copy of the topographicalrnap from Apri1 2,1922

〕 ヽ ′ Jiarch 1921 until the 28th to h′ Iarch 26, 1924 since September 3, 1918.  It is a dra、 〃ing of 62 times in total  The feature of 15 river― mOuth blockages that occurred for the period Mras described.The feature target、 vas considered,and the geographical change in left bank and right bank, shore is divided in sunlrner and、 vinter  The river― mouth of geographical change in summer is small.  Ho、 、 ア _ever,ッ 生 s for the geographical features change in winter,the right side shore expanded in the south  Left bank has expanded to the direction of the center Of the

river― mouth,the lakeside,and the seaside.

Chapter 4 is theoretical consideration concerning the lttraki river mouth of geographical transformation.

In the past, the I、 vaki River― mouth、 vas blockaded several tilnes every year before the present river― mouth jetty郡 〆 as constructed̲  The reason is sand drift about by the strong wind from the west in winter  Therefore, observation investigation of the tidal current and the topographical survey of a river mouth  Ⅵ〆 ere conducted for 12 years from 1918 to 1930.   ヽ ヽ ^re wrere able to obtain the rneasurement record of the river lnouth before the jetty was construct‐

ed  ln the present study,longshore sediment transport rate、 vere calculated frorllふ vave height and、、 ア aves energy transportation in direction of shoreline by using the weather chart that had been made 90 years ago  Using these data,the moves of the river― mouth center were forecast

ln the present study,the topographical moves of the river― mouth I、 vaki is shown.  The

longshore sedirnent transport can be expressed for the、 、 ア ave height and the、 パ /ave direction

calculated froni the、 veather chart of 90 years ago.  This model can show the movement ofthe south and the nOrth of the longshore sedirnent transport.

The conclusion in Chapter 5 is as follows

Strong  、 vaves given to the river― mouth occur from the  、 vest or the direction of the south、 vest to blockage for the north because it、 vas added.  Blockaded for the south occurs because strong ttraves that had been given to the river― mouth were added for the ttrest or

north、

estward.  The longshore sedirnent transport carried by、 vaves is tractive by the out n。 、 v in the channel

Professor(ChairpersOn) "生 ikio SASAKI