ベーン工法による水衝部対策の効果について阿賀野川河川事務所調査課課長酒井優係長酒向秀典 ○技官山下亨１．はじめに阿賀野川河口より約 10km 付近灰塚地先（図 ― 1）は、河道湾曲区間における局所洗掘がみられ、早急に対策が必要である。河道湾曲部の河床洗掘を軽減する工法としては、根固ブロック、水制等を設置するのが一般的であるが、洗掘深が大きい箇所では多額の費用がかかる。こうした課題に対する工法として、低く図―１維持管理の容易なベーン工法があげら灰塚地区位置れる。本発表は阿賀野川灰塚地先で行っているベーン工法のモニタリングを国土技術政策総合研究所河川研究室の協力を得て行ったので、その結果を報告する。２．ベーン工法の概要灰塚地先は河道湾曲区間で、阿賀野川の三大水衝部の一つである。流心は右岸側により、高水敷がないため、護岸、堤防へ直接水流があたり、かつ堤防前面は洗掘による深掘れが生じている。そのため洪水が長時間継続するときには護岸、堤防の破壊が懸念される。ベーン工法とは、河道湾曲部外岸側において図―２に示すような遠心力による二次流の発生を弱め、外岸の流速を弱め、流心を内岸に持ってくるというように川の流れを変えることによって、水衝部に当たる水の勢いを無くし、施設の安全性を確保するものである。外岸内岸外岸内岸遠心力による二次流ベーン工による二次流遠心力による二次流無対対策ベーン工による洗掘の軽減二次元流による土砂の輸送無対策図―２ベーン工二次流の発生メカニズムベーンの一基分の構造を図 ― ３に示す。形状は上流側に鋼管を設置し、下流に向かって矢板を数枚連結したものである。図―３ベーン構造図ベーン３．工事内容ベーン配置を図―４に示す。ベーン全体計画は、 105 基であり、平成 16 年度の工事で、外岸側の洗掘が激しい部分に 18 基施工した。配置に関しては舟の通行等を考慮し、平水時水面からベーン天端まで 2～ 2．5m の空間を確保し、流心に対し θ ＝ 20° の角度を付けている。これは、平成 6 年度に土木研究所で実施した模型実験の結果及び、中央大学福岡教授にアドバ図―４ベーン配置イスを基に施工を行ったものである。４．モニタリング概要モニタリング内容としては、下記の調査を実施した。・横断測量（ 100m ピッチ）・・・・・・・・・阿賀野川河川事務所・ ADCP（ 3 次元流況観測）・・・・・・・・・国土技術政策総合研究所・ RTK-GPS（水位観測及び位置情報）・・・・〃・測深器（河床の詳細な地形）・・・・・・・〃・トータルステーションによる浮子の追跡・・〃・ビデオカメラによる追跡（図―５）・・・・〃 RTK-GPS、測深器および ADCP 観測については、元自由学園の木下良作氏開発北斗測量調査株式会社所有のラジコンボートで、縦断方向及びベーン近辺の河床の形状、及び流速の測定を行った。（図―６）ラジコンボート測深器図―６トータルステーション観測モニタリング使用機械（一部）５．モニタリング結果流速分布を調べたところ図―７のベーンように、流速の早い流心部がベーンにぶつかるとベーンの表と裏の 2 つに分かれ、ベーン設置箇所が終わるまで続き、ベーン設置箇所を過ぎるとまた一体となっている。これはベーン設置による流心が外岸から内岸流心凡例えられる。：流速 70cm/s 以上区域図―７側に移動するという効果の発現と考流心位置図内岸外岸ベーン図―８ベーン鉛直方向ベクトル図洗掘を起こす原因となる 2 次流を抑える効果の解析結果について、図―８に示す。これは、ベーン下流の横断方向のベクトルを現した結果であるが、この解析の結果より、図 ― ８のようにベーン下流において水の流れが渦を巻いていることがわかった。このことから、ベーンを設置したことにより 2 次流がベーンにより抑えられ、効果を発揮していることがわかる。図 ― ９にベーン設置箇所の流速分布図を示す。元々外岸にあった主流線が矢印の書いてある部分に移動している。これはベーンを設置したことにより外岸の主流線が内岸に移動したと考えられる。まだ外岸側に主流線が残ってはいるものの、今後ベーンの効果により徐々に内岸側へ移っていくと考えられる。また、ベーンを設置した区間図―９内岸ベーン流速分布外岸より下流側において、ベーンを設置していない区間にも関わら H15 ず、内岸側で洗掘が起こり、流洗掘 H18 心が内岸側に移動しており、主流線が内岸に移動していること図ー１０ベーン設置箇所より約 30m 下流の河床がわかる。これは上流側のベーンの効果が長い区間において発揮されているためと考えられる。（図―１０）ベーンの効果をまとめると以下のとおりである。・ベーンにより二次流が抑えられ、流心が変化する等、効果が現れている。・流心がベーンにより内岸側に寄せられる現象が発生している。・流速分布と河床変動状況からベーンは流心部に設置すると効果を発揮すると見られる。・ベーンの効果は下流側の長い区間においても発揮される。ただし、河床変動は洪水時に大きいものと考えられ、これまでのデータは平常水位のものであることから、ベーンの効果を解析するにはデータが不足していると考えられる。また、水面下の流れは水位によって変わるため、各種洪水規模で観測を実施する必要がある。６．今後の施工及びモニタリング今後のモニタリング計画として、引き続き国土技術政策総合研究所等の協力をいただきながら、下記項目を予定している。 ① ベーン工効果把握のため・ ADCP による 3 次元流況解析・測深器による河床測定 ② 洪水時流心把握のため・航空写真による流速測定 ③ 環境面への効果把握のため・河川水辺の国勢調査による魚類等調査今後もベーン工の施工とあわせ、モニタリングによる河床の変動や流速分布等の把握を継続するものであるが、モニタリングの結果、ベーン工法の効果が十分に発現していることが確認されれば、全体計画で 105 基予定していたベーン数を減らして行くことも考えている。７．まとめベーン工法は従来の工法に比較し、経済的であり、かつ効果も期待される工法である。施工事例はまだ少ないようであるが、施工に適する河道においては水衝部対策案の選択肢として重要な工法となってくると思われる。灰塚においての現状は、現段階ではまだ施工が始まったばかりであるため、これからの整備においてもモニタリングを行いながら施工し、効果の把握を行うことが必要である。なお、ベーン工の解析や今後の施工及びモニタリング計画等について、中央大学福岡教授、国土技術政策総合研究所河川研究室ならびに元自由学園の木下良作先生に多大な協力を得た。ここで謝辞を述べさせていただく。