本明川承水路区間における浮遊懸濁物質と河床材の現地調査
野副泰裕 ＊ ・西田渉 ＊＊ ・鈴木誠二 ＊＊ ・上原勇一 ＊
Field Observation of Suspended Solids and Bed Materials at Cut-off Chanel in Honmyo River
by
Yasuhiro NOZOE*, Wataru NISHIDA**, Seiji SUZUKI**, and Yuichi UEHARA*
It was necessary for the appropriate river management to grasp the spatial variation of river bed form. In 2008, Honmyo river was extended as the completion of Isahaya Bay reclamation project.
Recently, ascent of river bed can be observed in this extended section.
In this study, regarding that the concentration of suspended matters is high and their settlement to the bed can be one of factors to cause the variation of river bed form, field observations on suspended solids (SS) were carried out. And soil tests were done for the bed mat erials. From the obtained results, there are relationship between SS and turbidity with high correlation value. Concentrations of SS and turbidity is low at the upstream and is becoming high around the midstream and downstream. The flow at the bottom layer affects the temporal changes of SS. The riverbed is covered with the fine particles classified by clay or silt. Regarding that the moisture content of riverbed is high, bed material can be picked up into flowing water.
Key words : Suspended Solids, turbidity, the wind ,the flow velocity, riverbed material
１．はじめに
長崎県諫早市を流れる本明川は，国営諫早湾干拓事 業が 2008(平成 20)年 3 月に完了し，同年 4 月 25 日に 諫早湾干拓調整池が河川指定されたことを受け，河口 が干拓調整池の北部承水路下流端まで延伸された
1）． この承水路区間は全長 6,915m であり，川幅は約 200m である．河床は，異常渇水や洪水に対応するために所 定の高さに整備されたが，現在，河床高が変化してい る箇所があり，本明川承水路区間の形状等の実態把握 は河道管理を適切に進めていく上で重要となっている．
ここで，本明川承水路区間とそれに隣接する諫早湾干 拓調整池については，水質や洪水時の流動構造，また
水温変化等
2-4)に関する研究が行われてきたが，浮遊懸 濁物質の時空間変化や輸送機構については，その全体 像が解明されたとはいいきれない．このため，河床材 を含めて現地調査を行い，浮遊物質の輸送構造の実態 把握に努める必要がある．
本研究では，本明川承水路区間における浮遊懸濁物 質の時空間変化を明らかにするために，現地観測を実 施した．また，承水路区間の河床材を採取，土質試験 を行い，土質力学的性状を調査した．
２．現地調査の概要
本 明 川 承 水 路 区 間 の 概 要 と 本 研 究 で の 計 測 地 点 は
平成 27 年 1 月
23日受理
＊
工学研究科博士前期課程（Graduate School of Engineering）
＊＊
システム科学部門（Division of System Science）
Fig.1 のとおりである．
まず，浮遊懸濁物質等の現地観測は，2014(平成 26) 年 11 月 5 日 8 時～6 日 6 時(11 月観測)と，同年 12 月 11 日 9 時～12 日 6 時(12 月観測)に実施した．計測地点 は,承水路区間の 4 地点とし，上流と中流に各 1 地点 (St.1，St.2)，下流に 2 地点(St.3，St.4)を設けてい る．St.1～4 では，浮遊懸濁物質(SS)の濃度と濁度等を 計測し，St.1,3,4 で流速を計測した．各計測について，
SS は自作の吸引式採水器を船上から下ろし，水底から 0.3m と 0.9m，表層の水を採水し，帰船後に分光光度計
（HACH 社製 DR2010）を用いて測定した．濁度は,直読 式の総合水質計(JFE 社製 AAQ1183)を用いて計測して いる．流速に関しては電磁流速計 (KENEK 社製 VP2400) を用いて，最深位置を水底から 0.5m として，0.5m 間隔 で計測すると共に，表層での計測も実施した．この計 測では 40 秒間の平均値を取っている．さらに，現地観 測日の前後を含めた期間に，風向・風速の連続観測を 地点 1 にて行った．
つぎに，河床材の採取については，同年
10月
29日 に St.1～4 で実施した．河床材は，船上から自作の採 取器を河床に貫入させて柱状に採取され，土粒子の密 度，含水率等の土質試験を実施した．
３．現地調査の結果と考察 3.1 11 月観測
3.1.1 風速と風向
Fig.2 に風速の時間変化を， Fig.3 に観測時間中の風 配図を示す．風速の測定結果から，風速は昼間に速く，
夜間には静穏に近い状態となる日周期変化を示すこと がわかる．風速は 0.1～1.8m/s の間を推移し，平均風 速は 0.86m/s であった．また，風配図から調査時間に
は東からの風が強く吹く傾向にあった．
3.1.2 流速
Fig.4 に流速と風速の時間変化を示す．計測された 流速の多くは 0.025m/s 未満であり，顕著な流れは現れ ていない．これは観測期間中に洪水の流入がなく，風 速もさほど速くなかったためと考えられる．流速と風 速を併せてみると，中流地点と下流地点において風速 がほぼ静穏となる夜間に流速が低下することが分かる．
Fig. 1 承水路区間の概要と観測地点
0.0 2.0 4.0 6.0 8.0
11/4 0:00 11/5 0:00 11/6 0:00 11/7 0:00 11/8 0:00
風速
(m/s)Fig. 2 11 月観測における風速の時間変化
Ｎ
Ｅ
Ｓ Ｗ
NE
SW SE NW
NNE
ENE
ESE
SSE SSW
WSW WNW
NNW
10 20 30 40 50 %
10 20 30 40 50
% Calm
0.0%
0.1～1m/s 1.1～2m/s 2.1～3m/s 3.1m/s～
Fig. 3 11 月観測における風配図
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
11/5 11/5 11/5 11/6 11/6 11/6
風速(m/s)
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
5日6:00 5日12:00 5日18:00 6日0:00 6日6:00 6日12:00
流速(m/s)
St.1
水底から1.5ｍ 水底から1.0ｍ 水底から0.5ｍ
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
5日6:00 5日12:00 5日18:00 6日0:00 6日6:00 6日12:00
流速(m/s)
St3
水底から2.0ｍ 水底から1.5ｍ 水底から1.0ｍ 水底から0.5ｍ
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
5日6:00 5日12:00 5日18:00 6日0:00 6日6:00 6日12:00
流速(m/s)
St.4
水底から2.0ｍ 水底から1.5ｍ 水底から1.0ｍ 水底から0.5ｍ
Fig. 4 11 月観測における流速と風速の時間変化
St.1St.2 St.3
St.4
地点
1諫早湾 干拓
調整池
諫早湾
承水路(延伸)区間
観測期間
間変化との関連性は小さいようである．ここで，下流 地点では，13:30 の流速が速くなっているが，これは 風の影響に加えて，この計測中に排水門操作がなされ ており，排水による流れが同地点でも生じたものと推 察される．
まず，Fig.5 に SS の鉛直分布を示す．SS の濃度は，
深部で高くなる傾向があるが，水表面付近と水底から 高さ 0.9m との濃度の差は大きくない．採水地点間の濃 度を比較すると，上流地点で低く，中流から下流地点 に向かって，次第に上昇することが示されている．
つぎに，Fig.6 に濁度の鉛直分布を示す．濁度は，
SS と同様に，各観測地点で表層から中層にかけてほぼ 一様に分布し，水底付近で高くなるように変化してい る．水面から水深 1.0m までの濃度は，上流地点で 11.0
～17.7FTU，中流地点で 22.8～37.1FTU，下流の 2 地点 で 27.0～46.1FTU の間の値を取り，1 日間の濃度差は 中・下流地点で大きく，上流で小さい．また，下流側 の濃度は上流側の 2 倍程度となることが示されている．
3.2 12 月観測 3.2.1 風速と風向
Fig.7 に 12 月の風速の時間変化を，Fig.8 に観測時 間中の風配図を示す．風速の測定結果から，11 月観測 と同様の日周期変化が現れていることがわかる．風速 は 0.1 ～ 2.4m/s の 間 で 変 化 し て お り ， 平 均 風 速 は 1.19m/s である．風向に関しては，北からの風の発生 頻度が高い．
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
3.0
0 25 50 75 100
水深(m)
SS (mg/l)
11/5 10:44 11/5 12:08 11/5 16:38 11/5 18:06 11/5 23:18 11/6 0:10 11/6 4:20 11/6 5:43
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
3.0
0 25 50 75 100
水深(m)
SS (mg/l)
11/5 9:42 11/5 12:35 11/5 16:08 11/5 18:36 11/5 22:08 11/6 0:43 11/6 3:50 11/6 6:13
St.1 St.2
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
0 25 50 75 100
水深(m)
SS (mg/l)
11/5 8:30 11/5 13:03 11/5 15:45 11/5 19:10 11/5 21:40 11/6 1:13 11/6 3:26 11/6 6:44
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
3.0
0 25 50 75 100
水深(m)
SS (mg/l)
11/5 8:16 11/5 13:22 11/5 15:31 11/5 19:48 11/5 21:25 11/6 1:37 11/6 3:09 11/6 6:59
St.3 St.4 Fig. 5 11 月観測における SS の鉛直分布
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
0 25 50 75 100
水深(m)
濁度(FTU)
11/5 10:44 11/5 12:08 11/5 16:38 11/5 18:06 11/5 23:18 11/6 00:10 11/6 04:20 11/6 05:43
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
0 25 50 75 100
水深(m)
濁度(FTU)
11/5 09:42 11/5 12:35 11/5 16:08 11/5 18:36 11/5 22:08 11/6 00:43 11/6 03:50 11/6 06:13
St.1 St.2
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
0 25 50 75 100
水深(m)
濁度(FTU)
11/5 08:30 11/5 13:03 11/5 15:45 11/5 19:10 11/5 21:40 11/6 01:13 11/6 03:26 11/6 06:44
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
0 25 50 75 100
水深(m)
濁度(FTU)
11/5 08:16 11/5 13:22 11/5 15:31 11/5 19:48 11/5 21:25 11/6 01:37 11/6 03:09 11/6 06:59
St.3 St.4 Fig. 6 11 月観測における濁度の鉛直分布
0.0 2.0 4.0 6.0 8.0
12/10 0:00 12/11 0:00 12/12 0:00 12/13 0:00 12/14 0:00
風速
(m/s)Fig. 7 12 月観測における風速の時間変化
Ｎ
Ｅ
Ｓ Ｗ
NE
SW SE NW
NNE
ENE
ESE
SSE SSW
WSW WNW
NNW
10 20 30 40 50 %
10 20 30 40 50
% Calm
0.0%
0.1～1m/s 1.1～2m/s 2.1～3m/s 3.1m/s～
Fig. 8 12 月観測の風配図
観測期間
3.2.2 流速
Fig.9 に流速と風速の時間変化を示す．計測され た流速は 0.075m/s 以下で変化しており，St.4 と St.3 では観測の開始時刻から 12 日 0:40 までの流速が比 較的速い．St.1 での流速は 11 日 22:05 から観測の 終了時刻(12 日 8:17)において速くなる傾向が見ら れる．
3.2.3 SS と濁度
Fig.10 に SS の鉛直分布を示す．SS は上流地点以 外で表層と底層に濃度差が生じている．水底からの 高さ 0.5m から表層までの濃度は，上流地点で 10～
21mg/l，中流地点で 93～124mg/l，下流地点で 66～
117mg/l の間の値を取っており，中流地点から下流 側で高い．
Fig.11 に濁度の鉛直分布を示す．水表面から水深 1.0m ま で の 表 層 で の 濃 度 は ， 上 流 地 点 で 8.9 ～ 14.7FTU，中流地点で 11.4～36.6FTU，下流地点で 33.8～74.4FTU であり，各計測時点で概ね一様に分 布する．表層以深では，次第に濃度が上昇する．中 流地点では表層で上流側の濃度に近いが，底層では 下流側と同程度の高い値となるために，表層と底層 との濃度の差が大きい．各地点での濁度の空間分布は SS の結果と似る．
ここで，SS と濁度の関係を示すと Fig.12 のとおり である．図には 11 月観測の結果と，二回の観測結果か ら算定された線形回帰式を併記している．この結果か
ら，濁度と SS は水の濁りの程度を表す指標であり，両 者は正の相関にあることが分かる．今回の場合，12 月 観測の St.3 での結果において回帰式との差があるも のの，算定された式によって両者の関係を表現できる ものと考えられる．
0.0 2.0 4.0 6.0
12/11 12/11 12/12
風速(m/s)
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
11日6:00 11日12:00 11日18:00 12日0:00 12日6:00 12日12:00
流速(m/s)
St.1
水底から1.5ｍ 水底から1.0m 水底から0.5m
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
11日6:00 11日12:00 11日18:00 12日0:00 12日6:00 12日12:00
流速(m/s)
St3
水底から2.0ｍ 水底から1.5ｍ 水底から1.0m 水底から0.5m
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
11日6:00 11日12:00 11日18:00 12日0:00 12日6:00 12日12:00
流速(m/s)
St.4
水底から2.0ｍ 水底から1.5ｍ 水底から1.0m 水底から0.5m
Fig. 9 12 月観測における流速と風速の時間変化
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
3.0
0 50 100 150
水深(m)
SS (mg/l)
12/11 10:41 12/11 11:55 12/11 15:57 12/11 17:33 12/11 21:55 12/11 23:26 12/12 3:26 12/12 4:11
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
3.0
0 50 100 150
水深(m)
SS (mg/l)
12/11 10:09 12/11 12:27 12/11 15:07 12/11 18:39 12/11 21:29 12/11 23:48 12/12 2:54 12/12 4:20
St.1 St.2
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
3.0
0 50 100 150
水深(m)
SS (mg/l)
12/11 9:25 12/11 12:53 12/11 15:07 12/11 18:39 12/11 21:07 12/12 0:09 12/12 2:28 12/12 4:40
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
3.0
0 50 100 150
水深(m)
SS (mg/l)
12/11 9:08 12/11 13:11 12/11 14:53 12/11 18:53 12/11 20:54 12/12 0:19 12/12 2:08 12/12 5:23
St.3 St.4 Fig.10 12 月観測における SS の鉛直分布
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
0 25 50 75 100 125 150
水深(m)
濁度(FTU)
12/11 10:41 12/11 11:55 12/11 15:57 12/11 17:33 12/11 21:55 12/11 23:26 12/12 3:26 12/12 4:11 12/12 8:06
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
0 25 50 75 100 125 150
水深(m)
濁度(FTU)
12/11 10:09 12/11 12:27 12/11 15:07 12/11 18:39 12/11 21:29 12/11 23:48 12/12 2:54 12/12 4:20 12/12 7:36
St.1 St.2
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
0 25 50 75 100 125 150
水深(m)
濁度(FTU)
12/11 9:25 12/11 12:53 12/11 15:07 12/11 18:39 12/11 21:07 12/12 0:09 12/12 2:28 12/12 4:40 12/12 7:18
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
0 25 50 75 100 125 150
水深(m)
濁度(FTU)
12/11 9:08 12/11 13:11 12/11 14:53 12/11 18:53 12/11 20:54 12/12 0:19 12/12 2:08 12/12 5:23 12/12 6:58
St.3 St.4
Fig.11 12 月観測における濁度の鉛直分布
つぎに，12 月観測の結果について，単位底面積 あたりの水柱に含まれる SS の質量と流速の関係を示 すと Fig.13 のとおりである．SS の変化を流速の結果 と併せて見ると，上流地点では流速の経時的変化とと もに SS の値が変化しているようであり，下流地点では 底層の流速と SS の変化が類似しているようである．
４．土質試験結果
現地にて採取された河床材の厚さは，St.1～4 にお いて，それぞれ 0.7m, 1.7m, 1.5m, 0.8m であり，採取 試料の上層(河床面側)，中層，底層の河床材について 試験を行っている．
Table.1 に土の密度試験と含水比の結果を，Fig.14 に 土 の 粒 度 試 験 の 結 果 を 示 す ． 土 の 密 度 は 2.42 ～ 2.8g/cm
3の値をとる．含水比に関しては，上層におい て，中流地点から下流地点では 200%を超え，深さ方向 に低減する分布となる．一方，上流地点では，それと 逆の傾向にあり，下層側で高くなる．粒度分布に関し ては，全ての地点の表層では，粘土とシルトに分類さ れる土粒子が多く，細砂成分をわずかに含むだけであ り，承水路区間の河床は，上流から下流までの広い範 囲で微粒な土粒子で覆われているものと考えられる．
また，河床の深さ方向には，一部に細砂成分が多い結 果も見られるが，中層の粒度分布は表層のそれと類似
Table.1 土粒子密度と含水率
St.1 St.2 St.3 St.4密度
(g/cm3)
上層
2.70 2.75 2.93 2.42中層
2.71 2.68 2.73 2.82下層
2.80 2.54 2.66 2.69含水比
(%)
上層
105 222 221 260中層
124 152 183 193下層
146 155 143 1800 20 40 60 80 100
0.001 0.01 0.1 1
加積通過率(%)
粒径(mm)
上層 中層 下層
0 20 40 60 80 100
0.001 0.01 0.1 1
加積通過率(%)
粒径(mm)
上層 中層 下層
0 20 40 60 80 100
0.001 0.01 0.1 1
加積通過率(%)
粒径(mm)
上層 中層 下層
0 20 40 60 80 100
0.001 0.01 0.1 1
加積通過率(%)
粒径(mm)
上層 中層 下層
Fig.14 粒度分布 (上から St.1,2,3,4)
y = 1.419x + 5.5409 R² = 0.7775 0
20 40 60 80 100 120 140 160 180
0 50 100
SS (mg/l)
濁度
(FTU)St.1 (12月) St.2 (12月) St.3 (12月) St.4 (12月) St.1 (11月) St.2 (11月) St.3 (11月) St.4 (11月)
Fig.12 SS と濁度の相関
St.1
0 100 200 300 400 500
11日 09:00 11日 15:00 11日 21:00 12日 03:00 12日 09:00
SSの質量（ｍｇ/ｃｍ2）
0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07
流速（ｍ/ｓ）
SS 底層の流速 表層の流速
St.4
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
11日 09:00 11日 15:00 11日 21:00 12日 03:00 12日 09:00
SSの質量（ｍｇ/ｃｍ2）
0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07
流速（ｍ/ｓ）
SS 底層の流速 表層の流速
Fig.13 12 月観測における単位底面積あたりの水柱に
含まれる SS の質量と流速の時間変化
しており，ある一定の深さまで堆積していることが推 測される．承水路区間の河床材は微細粒子であり，含 水比の高い柔らかい状態で河床に存在していることか ら，流れの発生によって土粒子の巻上げが起こりやす く，SS や濁度の変化に影響を与えると考えられる．
５.おわりに
本研究では，本明川承水路区間の浮遊懸濁物質の変 化と河床材の土質力学的特性を明らかにするため，懸 濁物質の現地観測と河床材の土質試験を行った．
まず，現地観測の結果から以下のことが推測された．
SS と濁度については，両者の分布には類似性があり，
相関関係が高いことが示された．承水路区間の河道軸 に沿って，上流側で低く，中・下流側では比較的高い．
また，上流側では 1 日間の濃度変化の幅は小さいが，
中流と下流側で大きい．底層の SS の濃度は流速に応じ た変化が推察された．
つぎに，土質試験の結果から，粒度に関しては全地 点の河床材には粘土やシルト成分が多く含まれており，
上流から下流まで広く覆っている．
今後は，浮遊懸濁物質の時空間変化をさらに明らか にするために，無降雨期間並びに雨天時を対象にした 現地観測を実施したいと考える．また，浮遊懸濁物質 や河床材の輸送メカニズムを明らかにするために，観 測結果の解析と数値予測モデルの構築・現地適用を行 い，周辺水域を含めた承水路区間での土砂輸送機構の 解明に努めたい．
謝辞：本研究を遂行するにあたり，平成 26 年度 国土 交通省河川砂防技術研究開発助成(地域課題分野 河
川)の支援を受けた．併せて，国土交通省九州地方整備 局長崎河川・国道事務所から貴重な資料を提供いただ い た ． ま た ， 本 研 究 の 一 部 は 科 学 研 究 費 補 助 金 (26420501(代表：西田渉))の援助を受けた．関係各位 に記して深謝申し上げます．現地観測の実施にあたっ て装置の設置や回収に協力頂いた
2014（平成
26）年度，大学院
2年 重 龍樹氏，学部
4年 上妻慶祐氏，古 野 航氏，小川晃平氏に厚く感謝申し上げます．
参考文献
1)
国土交通省，九州地方整備局，長崎河川国道事務 所：本明川水系河川維持管理計画.
2)
上原勇一，西田 渉，鈴木誠二，野副泰裕：諫早 湾干拓調整池の北部水域における水質変化の現地 観測：長崎大学大学院工学研究科研究報告
Vol.44, pp51-57, 2014.3)
西田 渉，鈴木誠二，岩尾良太郎，池永雄太：諫 早湾干拓調整池における降雨時の流れの予測に関 する研究，土木学会論文集，
Vol.68，No.4，pp793-794，2012.
4)
西田 渉，鈴木誠二：本明川延伸区間における夏 季 の 水 温 変 化 と そ の 数 値 解 析 ， 水 工 学 論 文 集 ，
Vol.55，2011.5)
社団法人，地盤工学会：土質試験―基本と手引き
―（第二回改訂版），pp27-38, 2010.
6)
