鵡 鵡 鵡
鵡川 川 川 川に に に にお お お おけ け け ける る る る洪 洪 洪 洪水 水 水 水観 観 観 観測 測 測 測結 結 結 結果 果 果 果に に に につ つ つ つい い い いて て て て
開発土木研究所 正会員 ○川邊和人 開発土木研究所 正会員 馬場仁志 開発土木研究所 正会員 喜澤一史 北海道大学大学院 正会員 長谷川和義
１１ １
１．．．は．はははじじじじめめめにめににに
鵡川において平成10年4月13〜14日、8月28〜29日に発生した洪水（以下 春洪水、夏洪水）を現地で観 測した。本論ではその観測結果から洪水の特徴を考察する。なおADCP、浮子を用いた詳細な観測結果は喜沢ら1 が述べている。
２２
２２．．．観．観観観測測測測概概概要概要要要
鵡川は流域面積1,270km2、延長135kmの中規模１級河川であ る。現地洪水観測はKP0/41付近にある穂別橋地点でおこなった。
それぞれの洪水で用いた機器は表−１に、また採水位置について は図−１、２に平面図で示す。最高水位が HWL に迫った夏洪水 では流速が速く MTS 及び掃流砂採砂器を水面下へ降下させられ ずデータ収集できなかった。
３３
３３．．．春．春春春夏夏夏夏洪洪洪水洪水水の水ののの特特特特徴徴徴徴
図−３に示す春洪水は融雪に加え流域平均日雨量47mmの降雨 があり穂別橋水位流量観測所で最高水位 H=55.22m（警戒水位 H=55.50m）最大流量Q=534.7m3/s（計画流量Q=3000m3/s）を記 録した。水位ピークから出水の立上がり前の水位まで 3 日間を要 しゆっくりとした水位低下が表れていた。浮遊砂濃度ピークが水 位、流量ピークより約4時間先
行して現れている。水面勾配に 着目すると水位ピーク前に一 度低下した後、短時間で上昇し ている。水位下降期に流速の低 下がない理由と考えられる。掃 流砂量は3〜4時間周期の増減、
また浮子の流速変化を見ると ピークのずれや3〜5時間の周 期的変動があり、河床波の通過 が原因であると推測される。
図−４に夏洪水観測結果を 示す。穂別雨量観測所が日雨量
196mmを観測した豪雨により
穂 別 橋 観 測 所 で 最 高 水 位 H=56.77m（HWL=57.70m） 最大流量 Q=1407.6m3/s を記
キーワード：洪水観測、浮遊砂、掃流砂、水面勾配、周期変動
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0 100 200 300 400 500 600
粒径(μm)
浮遊砂d75値 浮遊砂d25値 単位幅掃流砂量 浮遊砂濃度(MTS) 浮遊砂濃度(ﾊﾞｹﾂ・左岸) 浮遊砂濃度(ﾊﾞｹﾂ・流心) 浮遊砂濃度(ﾊﾞｹﾂ・右岸)
掃流砂量(g/m/s) 浮遊砂濃度(×10 mg/l)
0:00
0 1 2 3
第1測線 第2測線 第3測線 第4測線 第5測線 第6測線 第7測線 第8測線
流速(m/s)
4/13
18:00 4/14
0:00 時間6:00
0 100 200 300 400 500 600
水位（水位観測所）
水位（第1断面）
水位（第2断面）
流量
浮遊砂濃度（ﾊﾞｹﾂ・平均）
流量(m3/s) 浮遊砂濃度(×10mg/l) 粗度係数（×1/10000）
水位(m) 水面勾配 55.5
55
54.5 0:00
1/5000 1/666
1/1000
水面勾配 粗度係数
図−３ 春洪水時系列図
0 20 40 60 80 100
0 200 400 600 800 1000
粒径(μm)
浮遊砂d75値 浮遊砂d25値 浮遊砂濃度(ﾊﾞｹﾂ・左岸) 浮遊砂濃度(ﾊﾞｹﾂ・流心) 浮遊砂濃度(ﾊﾞｹﾂ・右岸)
浮遊砂濃度(×10 mg/l)
1/666
0:00 6:00
0:00 6:00 0
500 1000 1500 水位（水位観測所）
水位（第1断面）
水位（第2断面）
流量
浮遊砂濃度（ﾊﾞｹﾂ・平均）
流量(m3/s) 浮遊砂濃度(×10mg/l) 粗度係数（×1/10000）
水位(m) 水面勾配 57
56
55
1/5000 54
0 1 2 3
第1測線 第2測線 第3測線 第4測線 第5測線 第6測線 第7測線 第8測線 第9測線 第10測線
流速(m/s)
時間 8/28
16:00 8/29
0:00 6:00 12:00
水面勾配 粗度係数
図−４ 夏洪水時系列図 表−１
観測項目 春洪水 夏洪水
流速
ADCP浮子
ADCP
浮子 浮遊砂
MTSバケツ バケツ 掃流砂 土研式掃流
砂採砂器
←
←←
← ﾊﾊﾊﾊﾞﾞﾞﾞｹｹｹｹﾂﾂﾂﾂ
←
←←
← ﾊﾊﾊﾊﾞﾞﾞﾞｹｹｹｹﾂﾂﾂﾂ
←
←←
← ﾊﾊﾊﾊﾞﾞﾞﾞｹｹｹｹﾂﾂﾂﾂ 右
右右 右岸岸岸岸
左左 左左岸岸岸岸 右
右 右 右岸岸岸岸
左 左左 左岸岸岸岸
←←←
← ﾊﾊﾊﾊﾞﾞﾞﾞｹｹｹｹﾂﾂﾂﾂ
←←
←← ﾊﾊﾊﾊﾞﾞﾞﾞｹｹｹｹﾂﾂﾂﾂ
掃掃掃掃 流流流 砂流砂砂砂
←
←
←
← ﾊﾊﾊﾊﾞﾞﾞﾞｹｹｹｹﾂﾂﾂﾂ
←
←
←
←MMMMTTTSTSSS
図−１ 春位置図 図−２ 夏位置図
録した。流量ピークは水位ピークより若干早く達している。水面勾配のピークは観測値不足で表せないが、流量 とともに周期的増減を繰り返しながら減少し再度増加を始めている。浮遊砂濃度もピークは特定できないが春洪 水と同様に水位、流量ピークより先行して見える。浮遊砂粒径d75,d25値を春洪水のそれと比較すると細粒分が多 く非常に粒径の時間変化が少ない。これはWash-loadと思われる。浮子の流速変化では水位が高水敷より下がっ た時間から河岸にある第 3 測線の流速が急激に低下した。他の測線の流速は春洪水と異なり周期的増減を繰り返 しながら減水とともに低下している。
３ ３ ３
３．．．浮．浮浮浮遊遊遊遊砂砂砂濃砂濃濃度濃度度度のののの検検検証検証証証
板倉2の河床底面濃度式から推定した値を Rouse3の浮 遊砂濃度分布式に当てはめ、河床材料調査結果から算出 した理論値とバケツ採水による実測値の表面濃度を比較 し図−５に示した。春洪水、夏洪水とも実測値が理論値 を大きく上回っている。春洪水では実測値が理論値の1.5 倍ほど大きな値を示しており、観測終了間際に MTS で 実測できた濃度分布に河床粒径をあわせても分布の一致 は見られなかった。夏洪水では春洪水と比べさらに大き く実測値が理論値より上回っているが、これは前節に述 べている粒径が0.05mm以下のWash-load成分が濃度分 布を押上げているためと推測できる。
次に水面でのWash-load濃度も境界条件の一つに加え 解かれた吉川・福岡4の式を用いて濃度分布を求めた。平 成9年度に実施された河床材料調査結果を用いて全粒径 を対象としたものと粒径0.05mm以下を対象外にして計 算した場合を比較したが、全粒径を対象とした手法では 実測値に比べオーダーが違うほど大きな値を示していた。
図−６に示した粒径0.05mm以下を含まない手法が計算 値と実測値の一致が見られる。このことで浮遊砂濃度を 推定する場合には考慮に入れる粒径範囲を0.05mm以上 とすることが妥当な手法だと思われる。しかし、河床材 料調査結果と MTS 採水を行いコールターカウンターで 分析したものを比較すると河床材料に存在する細かい粒
径の成分が舞上がりを起こしていることも否定できない。深度別濃度の実測値に着目すると 1 時間おきにばらつ きが生じている様子がわかる。この現象も河床波の通過が原因となっていると推測している。
４４
４４．．．お．おおおわわわわりりりにりににに
鵡川における洪水観測で様々な特徴を見出すことができたが残されている課題もある。例えば、流速変化、浮 遊砂量、掃流砂量などの周期変動の原因と成りうる河床波の観測、浮遊砂とWash-loadを区別するために不可欠 な洪水時の河床材料採取、そして MTS、掃流砂採砂器による大流量洪水での観測などが最も大きな課題である。
今後はさらに観測手法に工夫を加え課題を解決しながら継続しておこなっていきたい。
1
喜沢一史、馬場仁志、川邊和人、長谷川和義:水位変動の大きな洪水における水理構造の変化について 土木学会北海道支部 論文報告集
1999年
2月
2 Itakura,T. and T.Kishi:OpenChannel Flow with Suspended Sediments,Proc. ASCE,Vol.106,1980
3 Rouse,H.:Modern Conceptions of the Mechanics of Turbulence,Trans.ASCE,Vol.102,1937
4
吉川秀夫（編） ：流砂の水理学、丸善
19850 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.003
0 5E-04 0.001 0.002 0.002 0.003 0.003 春 洪 水
Rouse
0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.003
0 5E-04 0.001 0.002 0.002 0.003 0.003 夏洪 水
Rouse
図−５ 実測と理論の表面濃度比較
3:00
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
0 0.0005 0.001 0.0015 c
y/h
0.05〜0.105 4:00
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
0 0.0005 0.001 0.0015 c
y/h
0.05〜0.118
5:00
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
0 0.0005 0.001 0.0015 c
y/h
0.05〜0.132 6:00
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
0 0.0005 0.001 0.0015 c
y/h
0.05〜0.132
