山腹斜面の等価粗度に関する研究 II-香川大学学術情報リポジトリ

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香川大学農学部学術朝億・算35巻 節2号121∼129,1984

山腹斜面の等価粗度に関する研究 Ⅱ

鎌 田 萬

EmpiricalStudies on theEquivalentRoughnessfor

Flood Run−Off PartII

Takashi KAMADA

Inanalyzing1loodsonsmallerriversand valleysinamountainousarea・eSPeCiallythemechanismofan

overlandflow,thatis tosay,the propagationtimeofrainwaterisanimportant factorハ

Thepropagationtimesofrainwaterarecontroledbytheroughnessofmountainside・andthe research

of this controlmechanismis required.

Theauthorhavepresentedpreviouslytheresearchoftheequivalentroughness for flood runTOff with

regardto thebasins ofShikoku,Sanyo,andKinkidistricts・

Thepresentresearchisabouttheequivalentroughnessforupperbasinsof9multi−purpOSedams・hav−

ingmoderncontrolequlpment,inthedistrictsofHokuriku・Kitakyushu・andMinami−ChubulITheareaof

each basinis about50km20rless.

The values of the equivalent roughness:N(m.1/3sec)for the above statedbasins areas follows;

ShirayuwagawadamandKamiichikawadaminToyamaPrefecture・0Aleach;Hironodamin FukuiPre−

fecture,andKayasedaminNagasakiPrefecture,Ol39each;HikawadaminKumamoto Prefecture・Ol42;

Kurosawadamin OhitaPrefecture,041;MatsukawadaminNaganoPrefecture,031;andHirosedamin

YamanashiPrefecture,Oh28

Bytheseresults,itismadeclearthatthevaluesoftheequivalentroughnessN(m ̄1/3sec)canbecon・

sideredasfollows;foramountainousareahavingahigheraltitude,long mountainside slope and thick

coverofforest−aboutO4;and foramountainousareaofthesameconfiguration as above,but with

apoorcoveroffbrestlumberedmuch−aboutO.3

中小河川,および,渓流など山地河川の洪水流出解析においては!とくに,山腹斜面上を流れる地表面流の流出 機構,すなわち,雨水伝播時間の要素が重要なものとなっている0 この雨水伝播時間を支配するものは,山腹斜面上の抵抗であり,これらの抵抗別に関する調査・研究が必要であ る。 筆者は,この山腹斜面等価粗度の見出しについて,四国・山陽・近畿地方における研究を,すでに,発表してい る。 したがって,本研究においてほ,北陸・北九州・南中部地方の流域面積が約50km2以下で管理設備の近代化して いる多目的ダム,9箇所を選び,その上流域における山腹斜面等価粗皮の見出しについて調査・研究した◇ その結果,各ダム上流域における山腹斜面等価粗皮の平均値については三富山県,白岩川ダムは0・41m ̄レユsec, 上市川ダムは0”41m−1/3sec,石川県,内川ダムは041m ̄l/3sec,福井県,広野ダムは039m,1/3sec,長崎県, 普瀬ダムほOh39m−1/3sec,熊本県,氷川ダムは042m,l/∂sec,大分県,黒沢ダムは0Alm.】/3sec,長野県,松 川ダムは031m ̄1/3sec,山梨県,広瀬ダムは028m−]/3secの値を見出すことができた。 すなわち,これらの浩果から,わが国の山地上流域における山腹斜面等価粗皮の値については,おおよそ,標高が 高く,山腹斜面長の長大な,林相の長い山地流域ほ,N=0.4m ̄1/3sec,また,地形条件ほ,標高が高く,山腹斜面 長の長大な山地でも,樹林の伐採面積が多い林相の悪い山地流域ほ,N=03m ̄1/3sec程度と考えてよいことを明ら かにすることができた。

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1 ま え が き 流域の大部分が山地からなる中小河川,また,渓流などの洪水流出解析においては,その流域最遠地域から計画基 準地点までの洪水到達時間を適確に把捉することが必要である。この洪水到達時間については,雨水が山腹斜面上を 流下に要する時間,すなわち,雨水の山頂から流路への流入時間と流路を流下に要する時間が考えられるが,中小河 川・渓流など山地小河川は,その流入時間が流下時間より,はるかに大きい値となり,山腹斜面上の雨水流出機構を 支配する抵抗則に関する調査・研究が重要なものとなっている。 したがって−,筆者ほ,昭和51年,香川県が近年未曽有の大惨事となった7617号台風の災害調査を契機とし,この山 腹斜面等価粗庶に関する調査・研究を行なうこ.とにした。 そして,この研究対象地域としては,最近,建設され管理設備が近代化されている比較的小流域の多目的ダムを選 び,各ダムの管理事務所で観測された過去豪雨時の水文資料を調査し,各ダム上流域の山腹斜面等価粗皮を解析する ことにした。 そして,四国・山陽・近畿地方の11代表ダム上流域における研究成果について−は,すでに,発表(4・5)しているの で,本研究においては,その後,研究をしてきた北陸・北九州・南中部地方の9代表ダム上流域における研究成果に ついて発表し,これらの研究成果から,山腹斜面等価粗皮の流域状況特性による定数性に閲し考察することにした。 そして,研究した対象ダム地点の諸元については,Tablelに示すとおりのものであった。

Tablel.Dimension of dam drainage area

mountain side Stream length pre董ecture

1eng叫蒜

nt Km Shirayuwa Kamiichikawa Uchikawa Hi工・OnO Kayase Hikawa Ku‡OSaWa Matsukawa HirOSe Shirayuwa Kamiicbi Sai 封ino Kohri Hikawa Katada Matsukawa Fue董uki Mekuwa Sengoku Kikusui Futatuya K11工01こi Ochiai Wakayama Ichinose Nafeisawa Toyama Toyama Ishikawa Fukui Nagasaki K11mamOtO Ohita Nagano Yamanashi 0 0 3 7 6 7 7 A▲ 6 2 3 2 2 1 1 1 2 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 rp ro fo fp 王 rp 才p 豪

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鎌田 常:山腹斜面の等価粗皮に関する研究 Ⅱ 123 2 山腹斜面等価粗度の解析(5〉 2−1雨水到達時間の解析 i)理論的方法 最大流露と雨水到達時間の関係についてほ,石原・高樺は,時間的に任意な横流入がある表面流を運動学的波動 (Kinematicwave)として,初めて解析的に取り扱い,その発生条件を明らかにしている(1・3)。 すなわち,山腹斜面にFig小1のような有効降雨㌢βがあったときま一下流瑞で最大流盈が現われるときには,最大 流盈を発生する降雨部分に対応する特性曲線の伝播時間は,最小であって,しかも,最大流藍を発生する特性曲線の 出発時刻r♪と到達時刻わとにおける有効降雨強度は,等しくなければならない。 この条件は,Fig…1に示すとおりであって,さらに,次の関係式が成立す・る。

≡籍 ̄

ここに,首相猷流乱・布戸(羞),エ0は斜面長,7・析七宝砕・d㌢である0

したがって,流路での変換が山腹斜面での変換に比して無視できる流域では,式(1)を用いて山腹斜面の特性値を分 析することができる。 つぎに,流域がやや広大となり流路内の伝播時間の効果が大きく,流路での変換の影響を無視するわけにいかない 流域について考える。 Figい2に示すように,流路内の伝播時間を才如,最大流畠に影賛する降雨の出発時刻をTo,終わりの時刻をfoと すると,(わーT♪)の値は,斜面伝播時間(≠0−ro)より少し過大となり,これらの関係については,つぎのとおりと なる。 わー一r♪=(オ0−To)+(J十椚)わ。≒(才0−γ0)+わ‘ ここに,係数gは,降雨分布γβ,椚は,わc 時間内の流入鼠 q(f)の形状によって変化するが,いずれも,はぼ 1/2と考えてよい(3)。 したがって,流路内の伝播時間わ¢の効果が大きいと考えられるときほ,(≠♪一丁♪)からわ¢を差し引くことによ って,山腹斜面での雨水到達時間を近似的に求めることができる。 ii)実測雨盛と水位による方法 雨水到達時間解析の理論的方法においては,有効降雨鼠と流出盛の相関時系列資料が必要となる。しかし,山地流 域内のこれらの資料については,現在,入手は不可能に近く,たとえ,入手しても降雨鼠の分布は,きわめてランダ ムなもので,この降雨良:を連続曲線に変換することも大変困難である。また,洪水流出虫のハイドログラフにおいて は,さらに,入手が困難である0 そこで,筆者は,比較的小さい流域面横(約50Km2以下の山地流域)でッ 管理設備が近代化している多目的ダム 事務所の水文資料に着眼し,その現地実測資料(ダム貯水池直上流位置の流入水位変化とその流域内降雨盈)を用い て,雨水到達時間を解析する手法を検討した。 そして,雨水の流域最遠部山頂から水位観測地点までの到達時間の界定については,降雨は,初期損失がすでに終 了し,損失昆の影智の少ない実測雨鼻が有効雨盛と考えられる降雨を採用することにした。そして,ピ・−ク流鼠発生 時までの降雨盟が約100mm以上の降雨を対象とし,この基準時刻は,水位観測所の水位変動記録が顕著に現われた ピ嶋クの時刻(最大流星の発生時刻)を基準とし,また,降雨嵐は,その前後の降雨記録を採用した○そして,各時 刻における各継続坪位時間(r)ごとに,各時刻より,その前時刻の資料を用いて平均降雨強度タ7(f)を算出して, その時刻の降雨強度とし,各単位時間の降雨強度変動図(時刻一降雨強度図)とする0 この降雨強度変動図と水位変動図のピークが同一・時刻(わ)となる単位時間を見出し,これを(符)とする0 そうすると,

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〔嘉棚〕トり=〔嘉(去∼;−7,7(一丁)叫

=0 ロ′♪ 式(3はり 7(わ)忘㌢■(g♪−r♪) を得る。 これは,Fig.1より 丁・♪=g♪一丁♪ ∴ わー丁・♪=T♪ すなわち,こうして求めた(71)は,求める伝播時間(わー丁♪)である。 この解析には,香川大学FACOM230−45SとFACOM6234Aディスプレイ装置を用いたo つぎに,本調査対象ダムにおいては,最上流城山腹斜面の流路から水位観測所までの流路延長が長いものは,8Km に及ぶものもあったので,流路内の伝播時間を考慮し,山腹斜面上における雨水流の伝播時間を,より正確に解析す ることにした。 この場合,流路内の伝播時間の節足については,Kinematicwave法より,つぎの式が成立する。 .−1=〃¢♪ ここに,Aは流水断面積,Qは流義,q(f)は流路単位幅当たりの構流入盛−,ガは距離,fは時間である0 式(7はり, 普十普=㈹ また,特性微分方程式は,

サ=座=些

d月/dQ l 曾(オ) q(才)が−・定借をとるものとすると,式(9はり,流路下流璃の流還をQ¢とすると, Q亡=‘J・エ‘ また,式(9はり, す・虎=d』 であるから,流路下流端の通水断面積をA‘とすると, 』¢=す・ん ただし,㍍は流路上流端を出発する特性曲線が下流輔=こ到達するに要する伝播時間である0 つぎに,式α仇 式(11)より, 一.=:・し−−・ エ′ . す Q。/月。 を得る。 すなわち,流路内の伝播時間f¢は,流路長エβを流路下流端の平均流速Q¢/んで除して求めることができる0 本研究においては,流路内の平均流速は,水位観測所の水位一流速曲線を用い,また,流路内の伝播時間は,各出 水時の水位がピ、−クのときの平均流速と流路長より求めることにした。 つぎに,山腹斜面の特性値を分析するに必要な山腹斜面の雨水流の伝播時間の静定については,さきに求めた雨水 到達時間から,こうして求めた流路内の伝播時間を蓋し引き求めることにした。また,このときの有効降雨強度は, 斜面の伝播時間内の最大有効降雨強度,すなわち,F短い2に示す(∼。一丁。)時間内の平均降雨強度を採用した0 2−2 等価粗度の解析 各ダム上流域の山腹斜面等価粗皮の解析においては,上述した斜面の伝播時間とその降雨強度の解析値,さらに,

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鎌田 常:山腹斜面の等価粗皮に関する研究 Ⅱ 125 地形条件は,建設省地理院発行の1/50,000地形図より,ダム上流域の山腹地形条件を十分に禰宜,解析し,山腹の 斜面長,および,勾配は,それぞれ,その平均値を見出し,これらの値を採用した。 そして,解析手法としては,地表面流の伝播の流れがManningの抵抗則に従い,さらに,流路形状を矩形と考え て,Kinematicwave法を通用,解析することにした。 3 北陸・北九州・南中部地方の山腹斜面等価粗度 3−1北陸地方 北陸地方における山腹斜面等価粗皮の研究については,調査は,昭和55年8月,富山県の白岩川ダム,上市川ダム と石川県の内川ダムと福井県の広野ダムを選び調査した。 i)各ダムの概要と水文資料 白岩川ダムは,富山県,白岩州の上流に治水と都市用水確保の目的で昭和50年に建設された堤高50m,総貯水客数 2700,000mきのロックフィルダムで,その集水面砥が24Km2(18)である。そして,調査した水文資料は,水位が目 桑水位観測所,降雨盛が小又雨盛観測所,期間が昭和51年から昭和54年までの豪雨時の資料について調査した。 上市川ダムは,富山県,上市川の上流に治水と発電・虚栄用水確保の目的で,昭和39年に建設された堤高64m,総 貯水容愚5,050,000m3の重力式コンクリ・−トダムで,その集水両横が45Km2(36)である。そして,調査した水文 資料ほ,水位と降雨盛・が,ともに,千石観測所,期間が昭和39年から昭和54年までのものについて調査した。 内川ダムは,石川県,犀川の左支流,内川の上流に治水と都箱用水確保の目的で,昭和50年に建設された堤高 81m,総貯水容愚9,500,000m3の重力式コンクリートダムで,その袋水面積が34Km2(26)である。そして,調査 した水文質料は,水位と降雨慮が,ともに,菊水観測所,期間が昭和49年から昭和54年までのものについて調査し た。 広野ダムは,福井県,日野川の上流に治水と農業・エ共用水確保の目的で,昭和51年に建設された堤高63m,総貯 水容愚11,300,000m3の蛮力式コンクリ・−トダムで,その集水面積が42Km2(28)である。そして,調査した水文資 料は,水位と降雨鼻が,ともに,ニッ屋水位・雨鼻槻測所,期間が昭和52年から昭和54年までのものについて調査し た。 ii)等価粗度の解析 各ダム上流域の山腹斜面等価租皮の解析については,過去豪雨時の水文資料を基に,各豪雨時の雨水到達時間とそ の降雨強度の算定は,実測雨露と水位による方法を適用,また,等価粗皮の解析には,Kinematicwave法に,上述 の値と,さらに,各ダム上流域のTablelに示した地形条件を用い解析した。 その解析結果については,Table2に示すとおりのものとなった。 3−2 北九州地方 北九州地方における山腹斜面等価粗皮の研究についてほ,調査ほ,昭和56年8月,長崎県の萱瀬ダムと熊本県の氷 川ダムと大分県の黒沢ダムを選び調査した。 i)各ダムの概要と水文資料 費瀬ダムは,長崎県,郡川の上流に治水と農菜・都市用水確保の目的で,昭和37年に建設された堤高51m,総貯水 容鼻3,030,000m3の蛮力式コンクリ−トダムで,その集水面積が19Km2(14)である。そして,調査した水文資料 は,水位と降雨屋が,ともに,黒木観測所,期間が昭和51年から昭和55年までの豪雨時の資料について調査した0 氷川ダムは,熊本県,氷川の上流に治水と農業・都市用水確保の目的で,昭和48年に建設された堤高57m,総貯水 容鼻6,300,000mきの重力式コンクリ・−・トダムで,その集水面積が57Km2(48)である。そして,調査した水文資料 は,水位が落合水位観測所,降雨畏が岩奥雨毘観測所,期間が昭和52年から昭和55年までのものについて調査した○ 黒沢ダムは,大分県,堅田川の上流に治水ダムとして昭和50年に建設された堤高48m,総貯水容鼠4,100,000m3 の重力式コンクリーートダムで,その集水面潰が18Km2(6)である。そして,調査した水文資料は,水位が若山水位 観測所,降雨左が石神越雨見離測所,期間が昭和52年から昭和55年までのものについて調査したo ii)昔価粗皮の解析 各ダム上踏越の山腹斜面等価粗度の解析については,それぞれ 調査した水文資料を基に,まず,雨水到達時間と その降雨強度竃㈲宜し,つぎに,Kinematicwave法に上述の値とTablelに示した地形条件を用い解析した0

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Table2.Rainfall−arrival−time andequivalentroughness,Hokuriku

Stream−flow−time overland−flow−time

rain董all

ar・rivaトtime equivalent r01ユghness

Str笥諾OWいlow−time inlet−time intensity rainfall

m ̄%sec Shirayuwa Dam Jul. 3,1979 0ct.19,1979 Jun.27,1978 Aug.6,1976 Aug.14,1976 Sep.11,1976 0:00 18:00 18:00 5:00 23:00 4:00 0 0 0 0 0 0 5 4 5 5 5 4 9 8 5 7 0 5 4 5 3 4 5 5 1 1 1 1⊥ l rl 0 0 0 0 0 0 5 5 5 5 5 5 4 3 4 4 4 3 5 5 5 5 5 5 8 8 ︵‖0 8 9 3 6 2 4 4 4 5 1 ﹁・▲ 1⊥ 5 0 0 4 7 4 4 4 4 4 3 0 0 0 0 0 0 Kamiichikawa Dam Oct.1,1979 Au眉14,1976 Aug11,1969 Jlユ1,.18,1965 Sep.18,1965 Sep,25,1964 4:00 23:00 12:00 5:00 2:00 15:00 0 0 0 0 0 0 4 4 3 5 4 5 3 00 2 8 5 3 8 2 6 3 4 3 1 ↓⊥ 2 1 1 ﹁⊥ 0 0 0 0 0 0 5 6 4 6 5 6 3 3 2 4 3 4 5 4 6 4 5 4 2 1 4 1 1 1 2 8 ︵×︶ 5 の0 2 5 5 7 2 2 8 0 0 0 0 0 0 4 3 4 4 3 4 2 5 2 7 6 2 Uchikawa Dam Aug.21,1979 Sep.30,1979 0ct19,1979 .Jun.27,1978 Aug‖ 7,1975 Jul.10,1974 17:00 3:00 17:00 19:00 8:00 8:00 0 0 0 0 0 0 3 4 4 4 4 4 9 2 8 2 6 3 5 5 5 7 1 3 1 ﹁⊥ l l ﹁⊥ l 0 0 0 0 0 0 4 4 4 4 5 5 5 3 4 00 5 4 3 8 7 0 5 0 2 1 1 1 1 1 6 6 6 6 5 5 2 3 3 3 3 3 5 0 2 8 1 9 3 4 4 4.4 3 0 0 0 0 0 0 田irono Dam Jun..8,1979 Jlユn..29,1979 Sep… 30,1979 0ct.19,1979 Jun.21,1978 Sep.10,1976 8:00 15:00 1:00 15:00 11:00 20:00 0 0 5 0 0 0 4 5 2 4 5 4 2 1 2 2 1 1⊥ 5 8 8 5 0 0 5 1 5 6 2 9 0 0 0 0 0 0 3 6 3 3 6 4 3 4 2 3 4 3 7 4 2 7 4 6 2 9 7 2 0 9 1 4 ﹁⊥ l ﹁⊥ 5 6 9 7 8 5 0 0 0 0 0 0 6 9 6 6 3 5 3 3 3 3 4 4 その解析結果については,Table3に示すとおりのものとなった。 3−・3 南中部地方 南中部地方における山腹斜面等価粗度の研究については,調査は,昭和57年8月,長野県の松川ダムと山梨県の広 瀬ダムを選び調査した。 i)各ダムの概要と水文資料 松川ダムは,長野県,天竜川の右支流,松川の上流に治水と都市用水確保の目的で,昭和50年に建設された堤高84 m,総貯水容鼻7,400,000m3の蛮力式コンクリートダムで,その集水面績が60Km2(46)である。そして,諏査し た水文資料は,水位が市の瀬水位観測所,降雨盈が満水平雨盛観測所.期間が昭和51年から昭和56年までの豪雨時の 資料について調査した。 広瀬ダムは,山梨県,富士川の左支流,笛吹川の上流に治水と工柴・発電用水確保の目的で昭和50年に建設された 堤高75m,総貯水容鼠14,300.000m3のロックフィルダムで,その集水面潰が77Km2(47)である。そして,調査 した水文資料ほ,水位と降雨盈が,ともに,ナレイ沢水位 雨量観測所,期間が三 昭和50年から昭和57年までのもの について調査した。

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鎌田 筒:山般斜面の等価粗皮に関する研究 Ⅱ

Table3.Rainfall−arrival−time and equivalent roughness,KitaKyushu.

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stream一重low−time 0Verland−flow−time

rainfall

arrival−time equivalent roughness Str■讐還望OWいlow−time inlet−time intensity rainfall

m ̄与もsec O.38 0.38 0..36 0.45 Kayase Dam Aug29,1980 J11n‖ 27,1979 Tl】n.29,1979 Sep.13,1976 0 0 0 0 3 4 5 3 3 1 1 4 2 3 4 2 1 7 4 1 0 0 0 0 2 2 2 2 2 3 4 2 8 8 8 00 3 5 2 7 3 0 8 3 5 2 1 6 甘ikawa Dam Junい 21,1980 Aug\29,1980 .Tul,17,19ア9 Aug\3,1978 May..5,1977 12:00 24:00 10:00 3:00 13:00 5 0 0 5 0 5 6 7 4 5 2 2 2 3 3 4 8 0 5 5 3 3 3 3 3 0 0 0 0 0 4 4 4 3 3 5 5 6 4 4 1 6 6 2 ア 8 4 2 4 8 1 1 1⊥ 2 1 3 2 9 0 ▲‖B 5 4 3 9 0 4 4 4 3 4 0 0 0 0 0 Kurosawa Dam Aug\5,1980 0ct.14,1980 Apr」8,1979 Sep.4,1979 Sep.30,1979 0ct.19,1979 Jun.20,1978 0ct‖ 9,1978 Al鳩..24,1977 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 4 5 3 4 3 4 4 3 5 5 2 4 2 4 1 0 3 1 2 1 1 2 2 1 1 2 1 7 5 2 4 4 3 2 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 4 5 3 4 3 4 4 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 5 0 2 2 3 5 5 7 1 1 1 2 1 2 1 1 3 2 5 0 3 7 7 0 2 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 QU 3 6 4 7 5 2 2 ︵=0 3 4 4 3 3 3 4 4 4 ii)等価粗皮の解析 各ダム上流域の山腹斜面等価租度の解析については,それぞれ,調査した水文資料を基に,まず,雨水到達時間と その降雨強度を静定し,つぎに,Kinematicwave法に上述の値とTablelに示した地形条件を用い解析した。 その解析結果についそぼ,Table4に示すとおりのものとなった。 4 考 察 山腹斜面等価粗皮の値は,山腹の地形・地質・土壌・植生などの流域状況特性により変化す・るものと考えられる。 本研究において調査,解析した各ダム上流域の山腹斜面等価粗度の平均値についてほ.Table5に示すとおりのも のとなった。 これらの値について考察すると,北陸地方の白岩川ダム,上苗川ダム,内川ダム,広野ダムにおいては,その値が Ⅳ=039∼041m ̄1/3secとなっている。このことば,北陸地方におけるこれらのダム上流域についてほ,その最上 流域は,立山・白山遵峯北側の連11_tで,その標高が1,000∼1,800m,山腹斜面長も長大,山腹匂配も急峻な山地地形 となっており,■また,林相も,きわめて点い条件となっていたので,等価粗皮は,Ⅳ=0け4m ̄1/3secに近い値となっ たものと考えられた。 つぎに,北九州地方の資源ダム,氷川ダム,黒沢ダムにおいては,その借がⅣ=039∼042m−1/3sec となってい

る0このことば,北九州地方におけるこれらのダム上流域については,いずれも,その水源地域の標高は,1,000m

を越える広大なる山地地形,また,樹林が主として杉,檜の林で,降雨ぷこも多い地方のこと,林相は,きわめて長い 条件となっていたので,等価粗度は,北陸地方と同じくⅣ=0。4m ̄1/ユsecに近い値となったものと考えられた。 つぎに,南中部地方の松川ダム,広瀬ダムにおいては,、その値がⅣ=028∼0.31m ̄1/3secとなっている。松川ダ ム上流域の地形については,その最上流域は,天竜川中流部の右支流で,木曽山系の標高が1,900∼2,300m,山腹

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Table4.RainfallLarrival,time and equivalent roughness,MinamiChubu

Str・eam−flow−time overland−flow−time

rain董a11

arrival・time equivalent rOughness

Str笥芸誉OWいlowdtime inlet−time rainfall intenstiy

m ̄%sec Matsukawa Dam Aug\2,1981 0ct. 9,1981 Jul.12,1980 .Jun..29,1979 0ct.1,19ア9 0ct19,1979 Jun,.22,1978 Ap工」28,1977 Apr\16,1977 Sep..8,1976 9:00 2:00 6:00 17:00 6:00 16:00 21:00 16:00 19:00 22:00 0 0 0 0 0 0 0 0 ︵‖︶ 0 6 5 5 4 5 4 7 8 6 5 1 1 1 1 1⊥ l l ﹁⊥ ﹁⊥ l l 1 4 5 9 ︵×︶ ︵=0 1 6 9 0 1 1 2 0 2 0 3 4 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 只U 5 5 4 5 4 7 8 6 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6 9 8 3 0 6 3 3 5 1 5 4 6 5 0 3 8 6 8 5 l 1 ﹁⊥ l 2 0 9 7 2 0 9 5 0 5 3 3 2 2 3 3 2 3 3 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 HifOSe Dam Aug\2,1982 Jul.30,1982 Aug\28,1981 Sep“ 9,1977 Aug\17,1977 Aug’.18,1977 Sep..9,1976 Auぢ.17,1975 0 0 0 0 0 0 0 0 3 4 6 4 4 5 5 6 0 6 2 4 3 1 4 9 00 6 7 1 0 1 3 0 2 1 ﹁⊥ l l l l ﹁⊥ 2:00 23:00 12:00 12:00 17:00 5:00 11:00 9:00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 4 6 4 4 5 5 6 0 0 0 0 0 0 0 0 2 1 1 ﹁⊥ l 6 3 6 0 0 9 1 6 0 5 5 7 7 00 0 2 6 7 2 3 3 1 4 1 2 2 3 2 2 3 3 3 0 0 0 0 0 ︵U O O

Table5.E董王ects o王the equivalent roughness on theinlet−time of overland flow equivalent roughness andinlet−time of overland王low

inlet−time o王

0Verland flow dam name

NmeanIm昌…等iati。n

NIm昌…等iati。n壬 Nlm昌琵iati。n

m−%sec Shirayuwa Dam Kamiichikawa Dam Uchikawa Dam HifOnO Dam Kayase Dam 甘ikawa Dam KurOSaWa Dam Matsukawa Dam Hirose Dam 3 5 4 5 4 4 6 4 ︵×︶ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 4 4 4 4 4 4 l 1 1⊥ 9 9 2 ﹁⊥ 1 8 4 4一4一3 3 4 4 3 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 6 5 5 5 4 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 斜面長も30∼4.5Km,山腹勾配も024位と,実に広大な山地地形となっている。■また,広激ダム上流域の地形につ いても,昔,武田信玄で有名な僅吹川の最上流域で,その分水嶺の標高が2,300∼2,500m,山腹斜面長も3。0∼4.5 Km,山地勾配も0け26位と,きわめて−急峻広大な山地地形をしている。しかるに,両ダム上流域内の林相について は,近年,樹林の伐採面積が多く,各所に山肌が露出し,昭和57年の台風10号来襲時には,流域内の各所に山崩れ災 害を発生,多盗の土砂がダムに流入し,ダム貯水容盈に重大な問題を起こしているなど,林相は,きわめて悪い状態 となっていた。 したがって.解析した山腹斜面等価粗度の値についてほ,地形条件から,−・般的に考えられる値より小さい値,す なわち,.Ⅳ=0.3m ̄1/3secに近い値となっていた。

(9)

鎌田 常:山腹斜面の等価粗皮に関する研究 Ⅱ 129 このことほ,山腹斜面等価粗皮の値については,その地形条件は,重要な要素であるが,むしろ,林相条件が大き く影響していることを,あらためて,考察することができた。 つぎに,各ダムにおいて等価租皮の値を変化させたときの雨水到達時間実測値への影響について考察した結果は, Table5に示すとおりのものとなった。 すなわち,等価粗庶の値に,各ダムの解析平均値を用いたとき,各雨水到達時間の解析値と実測値の偏差百分率平 均値は,いずれも,003′・・ノ008となり,また,北陸と北九州地方の各ダムにはⅣ=0.4m ̄1/3sec,南中部地方の各ダ ムにはⅣ=03m ̄1/きsecを用いたとき,各雨水到達時間の偏差百分率平均値は0.04∼0カ9となり,その影響度に ついては,最大においても1割以内の良い精度となっていることを明らかにすることができた。 すなわち,わが国における山地河川上流域の山腹斜面等価粗度の値についてほ,従来から研究(1・2〉されており,そ の値は,植生面上で,Ⅳ=03一}04m【1/3sec程度といわれているが,本研究の成果は,これらの実証となるものと考 察された。 5 緒 本研究においては,中小河川,および,渓流など山地小流域の洪水流出解析に不可欠な山腹斜面等価粕皮の見出し の手法,すなわち,■まず,現地ダムの水文実測値より雨水到達時間とその降雨強度の解析,つぎに,これらの値と地 形条件を用いて,ダム上流域における山腹斜面等価粗度を解析する手法について論述した。 そして,四国・山陽・近畿地方の研究についてほ,すでに,発表(4−5〉しているので,本研究においてほ,その後, 調査,解析をした北陸・北九州・南中部地方の9代表ダムの上流域の山腹斜面等価粗度について発表した。 すなわち,各ダム上流域の山腹斜面等価粗皮平均値については,富山県,白岩川ダムは041m ̄1/3sec,上市川ダ ムはOh41m ̄1/3sec,石粧県,内川ダムは0.41m ̄1/3sec,福井県,広野ダムは0.39m ̄1/3sec,長崎県,萱瀬ダムは 039m ̄1/3sec,熊本県,氷川ダムは0A2m ̄1/3sec,大分県,黒沢ダムは041m ̄1/3sec,長野県,松川ダムは0、31 m ̄1/3sec,山梨県,広瀬ダムは0.,28m,■1/3secの値を得ることができた。 これらの結果を考察すると,おおよそ,標高が高く,山腹斜面長の長大な,林相の良い山地流域は,Ⅳ=0い4m−1/3 SeC種皮であること,また,地形条件ほ,標高が高く,山腹斜面長の長大な山地でもり林相が,きわめて悪い状態の 山地流域は,Ⅳ=0、3m ̄1/きsec程度と考えてよいことを明らかにすることができた。 最後に,本研究にあたっては,京都大学工学部土木工学教室,高禅琢馬教授,および,京都大学防災研究所,池渕 周一教授に,直接,懇切など指執 ど教示をいただくとともに,水又資料の提供については,富山県,石川県,福井 県,長崎県,熊本県,大分県,長野県,山梨県の方々に絶大なるど協力ををいただいたので,ここに,厚くお礼を申 し上げる次第である。 参 考 文 献 (1)金丸昭治,高棒球馬:水文学,朝倉書店,pp小207 ∼208(1975). (2)建設省河川局:建設省河川砂防技術基準(案)調 査編,日本河川協会,pい144(1976). (3)石原藤次郎,高樟琢馬:単位図法とその適用に関 する基礎的研究,土木学会論文集,第60号・別冊 (3−3)(1959). (4)鎌田 常:山腹斜面の等価粗度に関する研究,香 大農学報,32(2),pp.125∼133(1981). (5)鎌田 笛:山腹斜面の等価粗皮に関する研究,土 木学会論文集,第328号,pp.47∼55(1982). (1983年10月31日受理)

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参照

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