貯水池の堆砂に関する研究 1 貯水池堆砂率の一算定法-香川大学学術情報リポジトリ

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ユ5 第フ巻第ユ号(1955)

貯水池の堆砂に関・す■る研究

1貯水池堆砂率の−=算定法

昔 良 八 郎

Studies on the sedimentationin reseTVOirs.

1Amethodofestimatingtheratesof sedimentinreservoir$

By HachiroKIRA(Laboratoryof AgriculturalEngineering) (ノReceivedMay30,1955‖AcceptedJuneユ0,19551)

1緒

貯水池の維持発展の両から最も重要な間巌の・−ノつとして,土砂租掛こよる貯水容監湛少損失が挙げられている・ 我が国における貯水池が河川上流からの流速土砂或は直凝池弾からの流入土砂によつで麗痩し,搾漑,鄭乱打双

等その機能を襲失しつつある現状は,従来識者の注意をひいていた問題である.しかるに戦時戦後を通じて集水区

域である山林の波乱その他白餅勺人為郁諸作用に.より山地の崩壊,土壌侵蝕等を促進し,或は最大洪水盈が炉時

(1) 間に集中する傾向強くなり,貯水池の埋没現象が近年に遷り特に腰著となったと.も云われているくらいである・倍 (2)

我国は狭長な形状をなし,しかも地勢急峻なる関係上,大部の河川は全流域の00%玖上を山地流域が占めて−おる・ したがつて河川ほ大伴急流であるうえ嘩風塵路にあたっているため暴風雨による洪水の発生が頻繁となり,そのた め土砂の流送堆積著しく,ダム築造後エ0年足らずしてその大部分が埋没したような貯水池もある現状で奉る・貯水 池堆妙による貯水容盈の減少は,嘩に貯水池の寿命を短縮しその機能を衷失するばかりでなく,流域軒床が上昇し

ダム背水による耕地や家屋の浸水,或は堰堤の欠混等水害発生の原因ともなり国民生滑をおびやかすこと・も著しく,

社会問題としてとりあげられているくらいである.その他貯水池釘画に.おける貯水容盈の評価決定,ダム安定引算 ニ ̄ ̄

二 ∴∴

のぁるが,未だ具体的な結果が得られておらなく轡こ灘酔こおけるこの種業疏は殆んど見当ら

ない感がする、.輩者はケ莫大な資金を投じで築造した貯水池が,流域からの土砂唯掛こよつてみすみす埋没して行

くこと北国家的大損失だ〝と憂うる者の・一人として,以後主として農業土木の立場から堆秒間臨の究明に微力を注 ぐ考である小

Ⅱ.貯水池埋浸機構の概要

貯水池の埋没ほ云うまでもなく,集水区域の土砂が侵蝕を受けて運搬され,貯水池に・流入後流速が綬になって沈 澱堆積する現象であるから,貯水池における貯水容盈の淑少を決定し,土砂堆横による影響せ追及するためには, 必らず集水区域における侵蝕問題や土砂連破の機構を究明し,或は貯水池内における土砂椎税盈,縦横断形状およ び粒径分布等の測定を長期間に亘り契施してその堆砂機構を明らかにすることが前提条件となるが,今後の研究を まつことにして,こごではその概要にふれることにしたい. A.貯水池埋没を支配する因子 貯水池埋没を支配するmainfacto工Sを堆積土砂の起源および貯水池築造の両面から考察すると,先ず碓礫土 砂の起源から以下の如き主要因子が挙げられる.

1.集水面積集水面積の広狭は土砂給源或ほ流出水盈ひいては流送土砂盈の大小に関係するものであり,貯水 (5)(】5)(3ノ 池堆砂盈と密接な関係を有することになる.WIIZ工G,鶴見,,Josヱ1等は貯水池堆砂盈推定にこの観念を導入し

ている. 2・集水区域内の地質,土壌の特性岩石の種類や分布,その風化程度或はこれに基く風化土壌の種類,性質等

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香川県立蟄科大学学術報告 二16 によって土壌侵蝕の程度が異なり,これが堆妙におよぽす影響忙ほ大なるものがあるほずである 3い 集水区域内の地形的諸条件一 山岳の傾斜勾酎,起伏盈,高度,地貌,それに伴う崩壊地の多少等によつて,山 (王2)(㍑) 地の侵蝕蓋したがって−堆妙に差が生ずるものである 4・集水区域内の植物被覆の性質 集水区域内における森林,原凰幣幣驚暴巽聖子矯モ望S荒畏幣欝叛,被覆密 度等により,土壁侵蝕防止作用におよぼす影響が異なるものであり,各種土壌侵蝕試験に.よって地被植物の土壌 侵蝕に.およぼす影響に.つきその結果が報賃されてこいるが,これを貯水池の唯秒間題に適用する進発展しておらな い

5.集水区域の気象約諾条件岩石の風化,土壌侵蝕と関連して考察すると,降雨盈,降雨強度鼻 降雨継続時

問,贋零P頻琵或は気温,風等が唯砂におよぼす影執こは不なるものがあると考えられる・この点特に山地に・お ける気象資料が必要に.なってくる 6,.水理学的特性 河水による流域侵蝕作用は大なるものがあり,同時に河川流亀,流速等により,f土砂の浮流 並に掃流カ(盈)が異なり,したがって貯水池流入坤砂盈が左右される涼も極めて大なるものと云えよう.これ (22)(27)(29)(:iO)(:封)(32)(3馬)(34)(虫5) ら河川による土砂の浮流孟如こ掃流に関する契測資料は多々あるが,直接貯水池堆砂盈と関連づけた結果は宋だ見 当らない 7.人為的諸作用集水区域に・おける森林の濫侃無釘画な開墾等集水区域の管理不良は流亡土砂したがって堆 砂を・助長し,栢杯,山腹の治水工覿上流側砂防堰堤の築造,或は耕地における土壌侵蝕防止等貯水池流域の管 理ほ,貯水池の寿命を延長するものである..ここで笠者は〃貯水池埋没対策の兜勝間題ほ貯水池の流域管理であ る〝と力説したい.次に貯水池築造の面から考察して−みると. 8い 貯水容盈貯水容盈の大小は直接その堆妙による埋没年数の長短に密接な関係があり,これと集水面横,貯 (5) (15) (3) 水他流入水盈と関連させて堆砂盈の推定を行ったものにWITZIG,鶴軋JosEI等の式がある∴即ち一腰に集水 面掛こ対する貯水客数の割合が大となるほど,集水単位両様当り堆砂塵ほ大となるが,’貧者の琴合集水面穏や貯 水池流入水盈に対する貯水容藍の割合(承水係数,貯水率)が大なるほど平均年堆砂率は小となることザ云える であろう 9.貯水池の環境位讃一同一河川水罪では最上位に存在する奥地が最も堆砂埋没の危険性あり,堆砂粒径粗大で あるが,上軌 申池,下地と下位に存在するにつれ堆砂が緩慢となり,粒径も小さくしたがって堆砂機構も異な しJT、\ ってくるであろうことほ容易に推察できる・館当学前川教授の環境別に分類された所謂山池,憩払野馳寄に鱒 ける唯砂機構,粒径分布等においても興昧ある面が観察される. ∽.貯水池面糖,況さ,縦横断形状貯水池両様の大/J\即ち池棒線距離ほ.池悍侵蝕,池倖亀山侵蝕の大小に.関 係し;その深さ形状等は堆砂機構に関係するものと云えよう. 11.堆砂排除施設埋没防止対策と.しての土砂吐樋門,余水吐,底樋管の有無大小は偲按堆砂畳を左右するもの である. 以上各因子は何れも相互■.に密接な関連性があり,夫々独立要素としてほ考え得ないものであるから,各因子が碓 妙におよぼす影饗を同時に.究朗することが学問的にも正へしい行き男、であるが;とうてい吾人の容易になしうるとこ ろではないい よりて各因子の個別的究明により,将来の給合的堆秒間騒解決に資することも,貯水池発展のため意 義あることと信ずる.そこで各因子の追及により,人為を以て変化することのできると考えられる可変的因子の改 変,例えば植林,山腹の治水工事,農耕地における土壌保全等による流域の保全管理,或は土砂吐樋門,余水吐, 底樋管等による排砂,内掘,増築,禽上げエ番による貯水容量の増加,その他俊深,底樋管利用による微細な肥動 的池派の蟄業的利用(客土),或ほ貯水池釘画にあたりて貯水容盈に余裕を見込むこと等によりて,堆砂埋没対繋 をこうじ貯水池寿命の延長に努めなくてはならぬ B.貯水池土砂運搬機偶の概要 貯水池堆砂の要因は,河川による土砂運搬および池樟からの侵蝕流亡土砂によるものと考えられる 1り 河川による土砂運搬貯水池堆砂運搬の主因をなすところの,河川による土砂運搬型式は,化学的運搬と磯 (凋) (:帝)(舶)

械的運搬に分類されるい前者は所謂洛流でありこの溶解運搬物は濯漑水質を決定し,池泥の選果的利用面(客土

)では重要な因子となろう..次に河水に溶解しない土砂,石礫,木片等の運搬作用を示す機械的避掛も河底に 沿って比較的蚤い物質を運潤する掃流と.,河水一ニーlに懸濁して比較的囁い砂や派土の如きものからなつている浮流

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第フ巻 鶴ユ.・導(1955) 17 に区別しうる,‥以上のうち貯水池の堆妙に特に関係深いものは掃流と浮流であり,掃流による掃洗物質(tI al・10ad)ほ河底の抵抗をうけ乍ら流7するから,流下速度は流水速度より小さいが,これに反して浮流による懸 濁浮流物質(suspended−load)ほ流水速度に・はゞ等しいと考えてよいから,同時間坤或断面を通過する土砂畳 (ま1) ほ,援流河川口や貯水池入口等に.おいては浮流物質量が掃洗物兜盈より多いのが普通である.(解ユ表参酷) 集ユ.表 河川における掃流放と浮流盈の割合 リオ・,グラシ ドサソ,マー・・ シヤル地・先 コ∵ロラド河 Yuma地免 ロ【ヌ(セ ネバ湖入口 ア ー ヴ リ ン′ ス 1:3一.5 猿塗塁 浮流畳 そこで「股に河川に・おける河岸河床の形成簡では,粒子大なる掃洗物鱒の方が大きな役割を果すものなるも,貯 水池の墟投その他の面でほ,流送土砂中浮流笹よる懸濁物腰班方か重要な役割を果すものと云えよう.従来流速 (3バ)(42))舶) 物質と云うと直く闇洗物質のみを考えて,浮流物質を軽視すを傾向があり,掃洗土疹急に関する理論並笑験或は 多数報告されているが,貯水池堆秒間魅解決の面でほ単に括洗物質盈のみでな、く懸濁洗物質盈を加味したところ の,その比が各種の値をと.るような広範なる実測実験せ行って,浮流滞流を同時㌣羊考慮した流送土砂盈の式をつ くる必要を痛感する. 2..池岸からの侵蝕流亡土砂 ′以上河川による流速土砂が堆砂の主要因子をなすが,他に貯水池汲浪による池樺 や土堰堤内法侵蝕および降雨による池倖山地の土壌流亡が考えられる.この間魅は宋際拓の面であり,将来の研 究とLて興味ある問題と考える. C.貯水池堆砂機構の概要 前述土砂遅滞の磯構につきては1上流から連弾されてきた土砂が如何なる過程を経て−如何なる形状檻歌劇堆積す るかを・究明することがT…つの問題であるが,儀設ダムの堆砂状態は第ユ図の如ぐ一腰に4ケ肝で形成されると云わ 〈掴) れている..即ち(1)top−Set bedsl頁部堆積層,(2) fore−Setbed$,前面堆積層,(3)bottom−$etbeds 底部堆積層,■㈲density・Currentbeds密庶流層 である.fore−Set bedsほ粗粒沈澱物からなり, 河流が貯水池内水位に達して流速が液少する場所 に堆潰し,bot七Om−Set▲bedsは他流により遊粧さ かた維粒沈澱物からなり,薄い層をなして堆程す るもので,以上2ケ所の池床は急傾斜をなしてい る‖貯水池内に土砂運搬堆積が進行するにつれて, fore−Set bedsの位置が前進してbottom−Set bedsの上流部に掩いかぶさってくるが,foIe・Set 第l図 堆砂機種を示す貯水池縦断面略図 bedsが前進するにつれて勾配が淑少するから,河流部流速が減少して狸粒土砂をfore−Setbedsの上準側隼堆 (14) 敬するようになる巾この部分の河床は綬勾配の層をなしこれをtop−Setbedsと呼ぶけ我国でも田中等は車顕貯永 池の土砂堆債過程状況を調査して,以上の如き自然の三角州と同型の土砂堆積機構を認めて−いる.次に以上3ケ折 (」)(45)〈絹) の他にdensityqcurrentbedsと呼ばれる第4の堆積物があることが最近注目されてきた.熱帯地■力では年吼 温帯地方では−俄に4∼9月間貯水池表層水温が温められて, 40cの水が最大密度を有すると云う事実に樽畏づけられて,所謂 正列成層の水濫分布をなすものであるが,これら清澄な池水甚洪 水等による大部分コロイド状か倣細砂状の懸濁浮流が流入 る時は,第2区けこ示す如く,貯水池内の温匿差ないし溶解懸濁物 質に基く密度差によって,内部流ないし底暦流となづて流れ,貯 水池内に所謂密度流density curTentを生C,大体平均流速 第2図貯水池におけるDensitycurrentの模型図 1m/hr程度を以て綬損に流下その最下部ダム附近に沈汲堆税する.この部分をdensity・・Currentbedsと呼んで

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香川県立農科大学学術報告 18 いるが,この間魅も我国貯水池において未開拓の薗と考える. 肛 貯水池埋漫の現況および貯水池養命の推定 我国における発電用嵩堰堤肇働から既設嵩堰堤(重力堰晩141,土堰堤15,・扶壁堰堆6)162偶のうち,昭和2フ年 第3図 我由における貯水池馴平均年確砂率分布(日本発電用商堰堤ユユ3)昭和27年現在 現在貯水容盈族少資料のある貯水池]1 3個をえらび,その埋没現況を平均年 堆砂率Rsなるindexにより示すと, 第3図の如く北は北海道から南は九州 に.亘り分布する各貯水池では,堆砂を 支配する各因子の多相関的影啓により かなりその埋没状況に変化があること がわかる..これを地溝別「に平均してま とめてみると第4囲および弟2表に示 す如く,京海,北陸地方が最も蟄没甚 だしく,東北,九州,関寛,近敵,四 国,中国,北海道の順に平均年堆 砂率が小さくなっていることが知れ る‖ また河川水罪別にまとめその代表 的河川水系につき求めた平均年唯砂率 の平均を示すと第3表の如く,水系別 府県別 第4国 府県別平均年碓砂率分布(日東発笛用高堰堤)

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第7巻第1号(1955) ユ9 第4図附表 貯 水 池 番 号 別 貯 水 池 名  ̄【

哀「高音1礪丁盲五首盲了l

貯水池 番 号 貯水池名

常古野二神水梵大外蓬谷大宮新山豊鹿鼎薮笹沖大黒毎戸大白鍛貢大頭上相七水田干

川川.野沢渡代静川沢山来沢旺下郷郷笑瀬叉神峰浦沢部岩花津川沢壁沢沢沢横谷内代頭

1 2 3 4 5 6 7 8

24フ91315161718∽祁2223242728303233343536394142434445464748495052555657飢

大 間 寸 又 川 境 川 西 村 下 原 川 辺 西 平 県 田 越 戸 助 延 浅 井 田 浦 常 盤 仙 人 谷 小 屋 平 小 原 裾 山 大 牧 小 牧 落 合 大 井 笠 置 兼 山 今 渡 神 ケ 岳 志 津 川 由 良 川 川 追 九 尾 高 原 八 幡 草 木 大 宮 阿 井 川 帝 釈 川 高 著 沓 ケ 原 立 岩

鱒王二著明面長大森初

溜渦紋谷谷l

花ノノ ケ学

ケ荒

叉佐釆バ

第 河 沢 積 出 谷 瀬

9、∽1111131415161718迅刀n22232425262728293031323334讐36即38

七 香 川 厳 木 女子畑第二調整池 白 水 滝 芋 洗 谷 星 山

岩 屋 戸

塚 原

山 須 原

西 郷 戸 噂 川 原 岩瀬川第2 高 岡 大淀川第 2 桧 虚 決 河 原 逆 川 田 代 大 野 富 ′ 沢 地 蔵 原 女子畑調整第3号 〝 〝 第2骨 輿 立 滝 恩 原 にも変化が認められ,地男別にmaxを示した中部鞄方に属する黒部川,庄川等水系では平均約5%以上を示して おり,貯水容量の小さい貯水池では10年足らずして有効貯水盈の大半を失っている例も多々ある.113貯水池の 平均をみるとRs=1り98%約2%となりこれから埋没年数を概算すると,平均的50年で埋没する計算となる.∴次に同 4 (の  ̄− ・‥ −二_二ご・‥ してみると第5図に漬す如く,北海道から九州に.亘り分布する貯水池の寿命ほ,短いものから甚だ長いものまでそ の変化フレが著しい.これは唯砂を支配する各因子の相異によるものであるが,いま単にYとRtの相関を求めてみ

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香川県立農科大学学術報告 ::‥・

: ると,相関係数r=十0..262となりP=0..01_で一・応有認な脛

相関が認めれらるい これから理論的な実験式を算出すると 合信頼しうる理論値で 次式が求まる.両式の何れがより適 (17) あるかを険宕してみるに.,第4表の分散分所結果の如く直 線武の場合 第3表代表的河川水系別貯水池平均年堆砂率 20 第2表 地巧別貯水池平均年堆砂率分布 順 位 1 2 3 4 5 6 8 全国 が曲線式の 場合より偏 差が小さく しかもその 差が有意で あることは 直線式が曲 娘式より筒∴層奥契に近い確率が大きく,より適合すること.に なる..いま実験環(1)を採用することにして敦匝発電用貯水池の 平均埋没年数を概算するに,Rtが⊥00%となるのは統62年と

なる.実際把.はこの62年直線を中心として上にある約半数近く

の貯水池がこれより寿命短く,下忙ある約半数余の貯水池がこ れより寿命長いことになる.この直線は今後観測が統けられ更 に多くの観測資料が得られた場合には,・平均寿命やそゃ分布状 態も異なつ1てくることは明らかである. 次に貯水池埋没過痙状況の型式を..堆砂の著しい中部地割こ分 隠税政帰式 Rt=9.ユ1一+1.46Y(1) 曲線凪帰式 Rt==−4い63十3‖27Y−0.05Y慧(2J 但 Rt=全堆砂率(%)Y=貯水池年令 100 0

Rt

布する代表的貯水池を 例に.とり考察してみる に.,大体前述実験式を 中心にして3gTOupS に分類されるのでほな いかと考える.‥即ち第 5表および第6区紅示 す如く(Ⅰ・・type)緩慢 塑埋没貯水池川−type) ヰ間塾埋没貯水池(l注 −type)急速塾埋没貯水 池が挙げられる.例え ば緩慢塾では笠置,小 牧貯水池の如く,同一 河川水系内で下位一に存 在する中池,下地に.相 当する場合であり,し かも集水面積,貯水池 流入水畳或は洪水盈等 サ 9 仝 80 ●9!○甘 078 ●lj ●U 椎 砂 70 拳 60 空 50 40 iO 20 1r) ∩ ◎ハ7 ●−一

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一 一−− −■■■■■−−−−■ 思Rt=_463.3訂Y._005Y℡− ○ l珂 g♂ 急雪, ●叫 ○呵 ぶ−●ロ: 協¢力 一 、苓・J l;:ミ

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2 4 6 81012141618 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

貯水池年令→Y 第5因 貯水池の寿命(日東発電用馬堀堤96 昭27年現在) 第4表 分 散 至二_壁_垂 要

因 】自由度一 偏差平方和l平均平乃‡備

考 14685.4238 曲線回帰からの偏差 倍凝固帰からの偏差 回帰 の酒練性 57374..4191 42687.9953 ユ4685‖4238 459..0107 ・:・くT 31.99 459010フ 14685.4239 ※※:P=0..

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第7巻 数ユ骨(ユ.955) 21 に・対する貯水容盈の割合(承水係数,貯水率,洪水貯水係数)が比較的大で,かかる貯水能力大なる場合には「肢 に平均年堆砂率約ユ%以下を示し堆砂が第6図の如く綬慢に進行している.急速塾埋没は大井川.仙人谷貯水池の 如く同∵河川水系の奥地,上池として最上位に存在しており,承水係数,貯水率,洪水貯水係数等が緩慢塾に.比較 して小さく,このように辟水筒カの比較的小なる場合には,平均年堆砂率も約5タ∠玖上の大なる値を京して−,埋没 は≦染造後2・−5年で急 速に進行し,或程度哩 没すると埋没速度がお そくなり,急速な埋没 で水深が涜くなった貯 水鞄では,洪水時に貯 水池内土砂の侵蝕教出 が行われる関係上;、年 により反って鱒砂絵壁 が淑少する場合もある 次に中間型ほ閻山,、大 井貯水池の如く土砂の 堆積が,平均年堆砂率 が約2・一3一%程度で前 0 0 0 9 8 7 全堆砂峯︵〆︶ 60 50 棚 卸 20 10 0 貯水池紹渦年数 第6周 貯水池の埋没過程塾(日東発電用高堰埠) 述貯水池寿命の推定式 に近似した傾向をたどるもあである..いま急速型埋没の著例を仙入谷貯水池陀とってみると,第7図の如く築造後 4′−5年で全堆砂率約70%を示して以後嘩砂進行が綬慢となつているが,10年程度で固定ダムの天端まで達して, 僅かに可動堰で貯水し有効貯水畳の大半が失われている状況がうかがえる 前に貯水池の環埠位直に・より堆妙が左右されるであろうことにつきふれたが,いま同一洞判水系内に.おいで貯水 池の上流からの位置順位 により堆砂状況の異る著 例を示して−みよう“第8 囲および第6衆に・おいて 長野,肢串・,変矢口各県に 流域をもつ木曾川水罪内 に存在する各貯水池にお いて,本流側で上流から 常盤,落合,大井,笠置 今渡等各貯水池の順に, 或は支流飛弾川側で上流 から西村,下原,川辺等各 貯水池の順に,下流に位 置サーるほど集水面積は大 となるが,堆砂状況を示 すindex平均年堆砂率は 、・】−:ニ==ニ 喜 竜 e 蚕 旬 豆 へ 第7図 仙人谷貯水池における埋没状況(昭和16年9月築造、縮尺は縦横具る) 第5表 貯 水 池 埋 没 状 況 例

示㌻「て云

緩配塾埋没貯水池!川)中間型埋没貯水池】(岨)急速塑埋没貯水池 名系 池 水 貯水 笠 置 木曾川 小 牧 庄 川 粗 山 庄 川 大 井 木管川 大井川 大井川 仙人谷 黒部川

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香川県立農科大学学術報薯 22 1ユ・・ 76.5 7.0 0…00240ユ 0.6 532.9 貯水池年令(年月) 金曜砂率(%) 平均年堆砂率(%) 承 水 係 数 貯 水 率(%) 洪ノ水こ貯水係 数 但 堆砂資料は昭和2フ年現在,()内のみ昭和25年現在資料 漸減していることが明らかに.認められる.このような水系巧位閻旧位忙よる堆砂変異は,最上流に存在する貯水池 (奥地)では,当初貯水容盈が比較的大で探さが署凱、問は貯水池内に流入した河水ほ流速が急供するため土砂運鱒 カが衰えて,浮流稀流により運搬されて来た土軌派の殆んどが沈澱して急速な堆積を起すが,第2番目以下の各貯 水池(上池,FP池;下地答)では,掃流より浮流による土砂泥が多いた め徐々に沈汲堆横が行われ,したがって下流に偲置するほど貯水池埋 没は綬慢型を重し,その堆砂の粒径分布,唯砂塵,堆砂機構等に覇者 な差を生じた結果に基くものと云えよう..この点に.閲し香川県に約2 万個近く分布する滞漑用貯水池を対象に.して,山池,徳地,野馳等環 境別貯水池,或は奥地,上池,中池∴下池等同・一・河川水罪内棚池に つきて,その堆砂機構,粒径分私堆疹盈等につき調査研究を進めて いるが後日報告したい. 次に今後河川に.よる掃流並に浮流流入物質や池倖流入物質の実測結 果により,将来概署的に貯水池埋没を予測する方法粧つき論じて■み.よ う“いま貯水池に流入する平均流盈をqm$/secとし,前述の河川に

よる浮流物質量と流盈と・の平均比を了話,掃洗物質盈と流盈の平均比 _ b

第8図 木曾川水系における貯水池の位 置順位 をi諒とする・この場合q,ノa,b等の値ほ長期観測結果に・よるその平均値とする●傭平均年流入水畳をQが・平均年級 第6表 木骨川水系における貯水池位置順位による堆砂状況

闇 ミ1・∵ +.:さ了f−

位置順位l水系名t河川名j貯水池名l集水礪

浮流物質盈をAm8および平均年給掃流物質盈をBm霹とするとA,別ま次式により与えられる A=0.OlaQ.B=0..OlbQ (3) この他に直接池偉からの池岸侵蝕並に他山土塊侵蝕として流入する平均年陰流亡土砂盈を甲3,とすると,年間貯 水池に搬入される全土砂盈S†m3は′4)式と.なる.ところが貯水池に達す S,=0い0](a+b)Q十E, 佐) る土砂盈がすべて堆砂となるの・でなく,余水吐,土砂吐樋門,底樋管等を通じてその1部が貯水池外に放出され るものであるいまS′m翼なる土砂巌が流入してそのうちSm3なる盈が沈澱唯租して堆砂盈となるものとすると くS)(押) 言「細分率で表わした数を捕捉係数trapefficiencyとしてEで表わすことにする1・例えばtrapefficiency (48〉 の平均算出式としてBROWNは(5)式を提出している.・よりて以上の

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第7巻 第1尊(1955) 23 E=l・00(ユ十 1+K C

)(5)

但 E=捕捉係数(.%),K=常数(平均○一00021),C=貯水容盈(m汽),F=集水面積(km望) factorを 導入して年間貯水池堆砂盈Sn18を求める式を示すと(6)式となる.次に.貯水容塵をCm祭とすると沈澱堆 掛物に・より埋没し終るに要する年数YsほC/Sに.ひとしい 〔0,01(a+b)Q+Er〕E S= (6) 1.00 しかるにE‡ほ直接渕憧爆風であり,しかも河川からの撒入土砂盈に比して小なるものと推察されるからEごは除去 するものとし,その代り流入土砂全部が堆敬す−るものとして,即よ最も危険な1CO%を採用すると(7)式が得られる, 碕これ S=0.Cl(a+b)Q (7) から埋没年数Ysを推計る式は(8)式で与えられる

Ys=・=

j

(8)

ここでRc=を主後酢水率を乱,結局河川による浮流猷掃洗物質盈の流盈潤する百分率aおよびbと,

貯水容愚Cの年流入水盈Qに対する百分率Rcを知れば,その貯水池の嘩没年数が概略自机こ予測できるわけである.

いま後述貯水率は設匡64貯水池平均でRc≒4ユ,.ユ%となり,また同じく概算値でa≒0.6フ%,b≒0..ユ3%とするなら

41り]. ば,(針鼠を用いてYs=下言7キ石て㌃≒5ユ(年)となり,我国における貯水池平均埋没年数は大体5〇年余と推測さ

れる」この場合実際観測にあたりて,流盈qはある程度精掛こ測りうるが,aやb或はEr,勘等の測熟ま甑難であ り,よりて搬入土砂別懇′こよる埋没年数の予側も概算の域を脱しないであろう. 以上貯水池寿命の督種推定によると,大体平均と.して50∼60年程度で埋没する討算となるが,これは殆んど明治 以降発霹した貯水池年令・「年以下の発罷用貯水池(或は調整池)資料に基くものであり,救国で明治以前極めて古 くより発展した濃漑用貯水池(主に土堰堤)につき,何等かのち洪でその築造後堆砂状況がわかれば興味ある結果 が得られるであろう‥例えば当香川県に存在し,我国堰堤史⊥最古のものの一つとして一挙げられ,弘港大師の名と 共にさまざまの伝説をもった満濃池(約12C・C年前文戯天皇大去年間創築)の如く,欠漁,修築をくりかえしたとは 云え,今倍詐肢平野約つ40Cbaをうるおしている現状から考えると,人為的自然的条件によりて,案外貯水池寿命は 長いのもあることがうかがえる.

1V 貯水池における承水係数と平均年堆砂率の関係

前項資料から昭和2フ年現在の堆砂資料を基にして集水面税と.貯水容盈なる因子を採用し,極めて大観的に平均 (36) 年堆砂率の実験式を求めてみた・この場合貯水池ユ.0コ.個をえらび各貯水池毎fa=C/A(これを承水係数とする

C=貯水容盈が,A=集畑紳)を求め,これと明年堆砂率R誤答(S=全堆砂塵即凸C=全貯水容盈

m窮,Y=貯水池年令)との相関を求めてみると,相関係数ご=−0い270となり,P=0りmで有意な逆相関が認められ るトそれでfaを横軸に・,Rsを縦軸にlog−log−gr■apbにプロットしてみると弟9図の如く債線型を示し,実験式を 求めてみると「9)式のような指数曲線式が得られる‖ 即ちb<0でぐ1,a)を過ぎる鮮少画数であるから,両軸に対し 漸近線を Rs=a甑ユイ与ノ ̄07ヲ(9)

但Rs=平均年堆砂率(%),faニ=承水係数,A=鰍舐(m9),n=10ユ傭水池数),C=全貯

Tン 水容盈(mR), r=−0..270 なすもので,集水面掛こ対する貯水容盈の割合即ち承水係数が大きくなるほど漸近線的に平均年堆疹率は小さくな る傾向が認められる‖ この場合集水面積に対する貯水容盈の割合が大なるほど,集水単位面積当り年間堆砂盈は指 5〉1 ((;う) 数曲線型に増加する関係はWitzig,」亀見等忙より報告されている.次に(9)式で計算したRsほ笑測値と此較すると,計 算上のRsより大なる値と小なる億ほ約半数になる如き値を与え,1Cコ_貯水池にもとづく算術平均値を求めるに. R8111eal−≒2‥0%,famean≒0‖052537となる・以上(9)式の如き式から一応集水面積と全貯水容盈を知れば,平均年 堆砂率したがって平均埋没年数の推是ができることになるが,概要の城を脱しないであろう一.

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香川県立選科大学学術報告 率埼店数 一寸 ∫A=阜 第9図貯水池における承水係数と平均年碓砂率の関係 (日東発電用苗堰堤ユ0ユ.,昭2フ現在)

Ⅴ 貯水池における貯水率と平均年堆砂率の関係

前項においては,貯水容盈の集水面穏に対する比を熱水係数錆となして貯水池堆砂の関係をしらべたが,ここで ほ集水面横より直接土砂の流送に関係深い,降雨盈×集水面掛×流出率を患昧した実際の貯水池流入水盈に対する く∫16) 貯水容盈の割合を百分率で表示した貯水率なる因子とり稚砂の関係をしらべた.即ち前述資料中嶋埠位置自然流盟( 由し平地)資料のある64貯水池をえらび,平水盈資料を基に・して求めた平均年貯水池流入水盈Qm里こ対する全貯 水容量¢がの割合を百分率で乱た値を貯水率(Rc=・×10。)として求め,これと・平均年堆砂率Rsの相鮎 ・:・くミ

求めてみると,相関係数工・=−0..36フとなり,P==0.01で前項放水係数との相関より大なる肩意な辿相関が認められ

る.それでRcとRsをlog−log−gr・aphにプT]ツ卜してみ・ると,第10図に示すように.,前述承水係数の場合と大体 同じ直線塾を示す..この場合も実験式を求めてみると㈹式の如き指数線式が得られ,指数bは(9)式のそれと近 R$=aR雲=2・89(晋)一 ̄040 ㈹ 穀澤 但 Rs=平均年堆砂率(%),n=64(貯水池数),C二=全貯水容量(m詔),r・=一○∴〕67,Q=平均年貯水 池流入水盈イm$),Rc=×ユ・00=貯水率(%) 似したb<0なる値であるから,(1,a)を過ぎる減少曲数と.なり,両軸に漸近線をなしてRcが大なるにしたがって Rsが小さくなる傾向が認められる..これはjl物的理論値を示すものであり,これらには北海道から九州までに亘る 各地の貯水池を含んでおるわけで,いま理論値Rsと実測値のそれを比較すると,理論値Rsより大なる値と小なる 値ほ約半数である如き値を与える。それで理論的なRsのmax値およびmin値は(11)およぴ㈹式で与えられる. RslnaX=11・・2フ(葦) ̄…0 叫 R81nin=0」・52(晋)■−… (均

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傷っ巻 第1尊(1955) 25 この式中R8minはRsmaxほど重要味はないものと考えられる.以上の式において平均年貯水池流入水盈に此して 全貯水容盈の割合即ち貯水率が小さく所謂貯水能力の小なるほど,堆砂に.よる貯水容盈の鮮少割合が大きくなるわ けであるが,以上計算式では築造当時の全貯水容量C,ノ およびQは平均年流入水畳を採用したものであるかち,も し各現状のCを採周するこどにすると,Cは堆妙により年々変化(・一・股に戯少)するものであり,′もしQが南じとし 醇東野(%〉 一寸狩

封 川。号冨⋮。畠慧旭時時 蓋叫梱印刷呵⋮

仔‘ 軍加賀塙妙繋ぎ 払 呼胸算跨外患堕 ≡戯曲牽)% 主軸寧轟r,れり ・互糾豊治l 九曹(−山り 島

;亨−ト。

・臆城野好卓 立教(如 第ユ0図 貯水池における貯水率と平均年堆砂率の関係、並に・埋没年数の推定(日永発電用苗堰堤64,昭2フ現在)

てもRcが変化(一版に戯少)し,したがって契際の年堆砂率は年々変化(−脚こ増大)する結果に.なろう.或ほ叉

Qは平均値を意味しており,同一貯水池に・おいても降雨や植生密度等の変イヒにより年変異があることで,したがつ てRcひいては年堆砂率にも年変異を生ずることになろう.

次に(1ゆ式に・おいてQとCを知りRsの推定ができれば,この平均年唯砂率を刷、て,貯水池埋没平均年数Ysは第10

図に点す姻戚笹よって推窯される・侍この場合64貯水池実測資料の算禰平均を求めてみると,Rβmean…雫L9%,

100 100 Ys= ∴一 Rcmean≒軋1%となり,これから平均埋没年数を推定すると,Ys=豊≒52年となる・・又平均年流入水盈の算 術平均Qmean=981099lm詔,貯水容盈の平値Cmean=403231フmB,および年堆砂盈の平均値Smean=フ6614mBと なるいいま捕捉係数E=100%として流入水盈に含まれ貯水池に搬入される流送土砂盈の割合を辿に戯算してみる

と,諾即ち掃流並に浮流物質最の流駄射る割合ほ大体平均0・8%と推斯きる…この場合吏瑠濫の此を

とすると,浮流物質盈並に掃洗物質盈の流盈に対する割合は夫々a=。い6フ%,b=。.1。%と概算推駅きる.虔

後に第5・8,9,10図に示す各点のNoは前述資料とした計本発電用高唱堤要覧に記載してある貯水池番号を意 托しており,その採用分の所在地および貯水池名は第4囲およびその附表に表示した如ぐであ.

(12)

香川県立巣科大学学術報告 26

Ⅵ 結

野水池維持発展の面から,最も重要な問題の−・つとして,一土砂堆横墳汲による貯水容盈減少鋭失が挙げられてい る.塞名峰貯水池埋没対策の・一食斜に・なれば幸と考え,我国にやける貯水池粧ついて観測された堆砂盈資料を基に して,堆砂率を算出する−・方法を提案し,進んで貯水池の寿命を予想する各穣の問題に言及した.この間魅は濯 漑1発電,防災等貯水池計画の各面で考究さるべくであるが,その調査研究に音数金,年数がかかり,常に.これ を支配する因子の数多く,しかも各因子ほ多相関的影響をおよぼすものなるにより,その絵合的研究成果は容易に 得なれないと考えられるが,今後その唯砂資料の少い漕漑用廃水池,特に泰川県下に分布する約2万個近くの貯水 池を対象にして,この間題の究明に微力を注ぐ考である∴最後にこ.の研究を始めるに.当り御助言いただいた束大欲 共時士,常に御指導綴っている本学前川教授笹原く謝意を表し森稿を終る・

文 献 (2㊨ 川口 武雄,滝口富代恵:林学会誌,35(3) (1953) 囲 野口 陽一・;林学会誌,33(4)(ユ951) 鍋 田申 革:土木学会誌,36(り(ユ95ユ) 齢 菅谷 重ニ:水害の級合研究(1950) ¢秒 深倉 好実;土地改良,3(ユ2)(.1953) 鯛 膏川 秀夫‥土木研究所報告,87(4)(1954) 幽 蕾川 秀夫,恩赦 義治:土木研究所報告i85 (3)(ユ.952一) 毎分 吾川 秀夫:土木研究所報告,83(1952) 餉 P.C.BENEDICf:ダγ弧舵d.ム扉.Ag.ぶβd. C¢好■.(1948) 鍋 H.A.EINSrEIN,A”G.ANDERSON,J.,W. Jo即S()N:7サα乃。SいA桝.Gβ砂Uぁわ解(ノ1940) 紬 小松 義郎:土地改良,4(9.),′4(ユ0)(ユ940) ㈹ 高崎 廉堆:森林治水試験彙報,20(1944) 鍋 石橋 盟:袋業土木研究,13( 鮒 前川 忠夫:香川盛大学術報償,6(3こ)(ユ955) 幽 遠藤 隆一・:水工浮の最近の進歩(エ953) 幽 玄置 階膏,星川玄児:香川農大学術報告,5(2) (エ953);6(2)(ユ954) 細 玉置 鷹啓:昭29文部省稔研集録(蟄学)(1955) 射)野間 隆治:剛11学,199(コ.943) 幽 紙井 正延‥土木学会詰,36(り(ユ95ユ) 幽 RけK..LINS柑Y,M‖A∴Ko肌R臥J∴L.H PAU肌US,:月〆J盲♂dj秒d柑わgγ,350(ユ949) 幽 臥W■.LAN且:タグOC.釣d.血ど..Ag..5βd.C〃咋/’. (1948) 個lγおfβγ乙ねβγ5助g.∧毎秒・ざ・jおc〃γd,Dec・・17(ユ953) ㈹ 発電水力協会:日本発電尉高堰境要覧,(1954) 闘 畑村又好外3氏訳:スネデカ{統計的男汝, 鯛 C.B‖BROlVN:アγOC.A.5.C.且,Novい(1943)

(1)中央気象台;穐風と水亀64(ユ948) (2)富商武之輔‥治水工学,10(ユ・948) (3)電力技術研究所:篤4画世界大ダム会読論文抄録 集(195ユ.) 佳)太閤 仁:土木学会誌,39(4)(ユ・954) (5)臥丁WI工Zlq:ア仰・A・5・・C山風,∴rune(1943) (6)DいCいBo罰DURA罰T:伽c・A・5・C・且76,29 (1950) (7)C.臥BROWN:U∴5β玖Agγり肋c:アれ521 (ユ943) (8=..CSr琶Ⅴ眉闇層‥rγα循ま・Aり5りC・・且,101・・207− 23ら(1936) (9)GいM・B肌yE,R・EいA日通料:7旬抑・S・A桝・ c卸打揮わ”,22,649∼655(194二L) (l功 西畠克夫訳:盛業土木研究,ほ(4),46′−49 (ユb4].) ㈹ 山田順次:士木学会誌,31(ユ)(1946) (均田ヰ 治雄‥電力中央研究所報告,、(1S53) ㈹・田中 治雄,石外 宏 ‥土木学会乱36(4) (195∴) (細 田中 治雄,松島 三晃:電力中央研究所報告, (ユ953) (均 鶴見 一之‥土木学会誌,39(3)(1954) 個 杉岸冶≡郎:信州大学紀要,4(〕954) n7)A.,F.Gt;SIA下SO2I:ConservationoftheSoil, McGT・OW Hill(エ937) 個 膏良 八郎:戯策士木研究,22(4)(1954) q9 膏良 八郎:昭29文部省捻研集録(爵学)(1955) 鯛 上野 巳熊:森林治水気象彙報,10(1928) 釦 上野 巳熊:林業試験集報,59,(1950),林業試 験場研究報告,58(1953) 鋤 勝谷 稔:砂防,61(1938) 鍋 川口 武雄,山東 勝市:林業試験集報,57 (1948) R畠S u m畠

From the observed data of reservoir sedimentin our country,the author proposes a method of

estimating rate of reservoir sediment.AIso he estimatesthelifeof a‡eSerVOir and deals withsome

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