（一社）建設コンサルタンツ協会 近畿支部 第48回（平成27年度）研究発表会 論集 学生発表アブストラクト №303 洪水時における由良川河口砂州の動態制御に関する研究 明石工業高等専門学校 建築・都市システム工学専攻 ۑ越智 尊晴 明石工業高等専門学校 都市システム工学科 ࠉ 神田 佳一 舞鶴工業高等専門学校 建設システム工学科 ࠉ三輪 浩 イドログラフ（観測水位より換算）を示したものである． １．はじめに 京都府北部を流れ，若狭湾に流入する由良川では，2004 右岸側の砂州面積の変遷を見ると，短期的には夏期の出水 年の台風 23 号以降，図-1 のように河岸両岸から発達して により大きく減少し，冬期には砂州面積が漸増しているこ いた砂州が右岸側に集中し，開口部は左岸側に偏奇してい とがわかる．これは高波浪による漂砂量の増加によると考 る．このため，左岸側の浸食が進行し護岸が流出するなど， えられる． 隣接する海岸施設に影響があり，河川防災上の問題が発生 ３．洪水時の砂州動態に関する模型実験 している．本研究では，河口砂州の地形変動を，河川流量 洪水に伴う河口砂州の詳細な変形特性を把握するととも や冬期波浪との関連について経年的特性から把握する．そ に，砂州の制御法として砂州対岸に水制を設置した場合の して，移動床模型実験や 2 次元河床変動モデルを用いた数 値解析によって洪水時の砂州の挙動を明らかにするととも 砂州形状の変化について，現地河道を模した大型実験水路 を用いた移動床実験を行った．実験に用いた水路を図-3 に， 実験条件を表-1 に示す．実験水路は，長 8.75m，幅 2.88m に，水制工による河口砂州の制御効果についても同様の方 の水平床長方形断面水路である.水路上流端から 3~5m の 法で検討する． 左岸側には，2011 年の測量結果に基づいて，その平面形状 ２．砂州面積の経時変化 を台形として近似した河口砂州模型を設置した．砂州の高 洪水や波浪が河口砂州の形状変化に及ぼす影響を検討す さは 0.02m とし，砂州模型終端より下流端に向かって るために，河口砂州の地形測量を GPS により継続的に実施 i=1/20 の 海 底 斜 面 を 設 定 し て い る ． 河 床 材 料 は 密 度 した．図-2 は，2010 年 4 月から 2014 年 4 月までの河口砂 州面積の経時変化，経ヶ岬（河口より北方約 30km）におけ 1.47g/cm3 及び平均粒径 1.3mm の石炭粉としている．水制 は表-1 のように長さを変更し，河川上流側に流下方向から 60°で設置した． る有義波高及び福知山（河口より上流約 37km）におけるハ 表-1 実験・解析条件 (a)2001 年 流量 Q(l/s) 現地流量 3 QC(m /s) 通水時間 下流端 水制長 水位 T(min) L(m) hd(m) (b)2006 年 RunA 10.8 2,900 20 0.143 None RunB 10.7 2,900 20 0.147 0.3 RunC 10.0 2,800 20 0.139 0.6 図-1 2004 年洪水前後の由良川河口形状 図-3 実験模型概要図 図-2 河口砂州面積，有義波高，河川流量の経時変化 － 247 － （一社）建設コンサルタンツ協会 近畿支部 第48回（平成27年度）研究発表会 論集 学生発表アブストラクト №303 RunA RunB RunB RunC RunC 図-4 通水後の河床位コンター図 RunA RunA RunB RunC 図-5 通水中の流速ベクトル図 図-6 数値計算結果(再現計算) 実験後の河床位のコンター図を図-4 に示す．図-4 より， 水制を設置しない場合，砂州先端部が流出しており，砂州 開口部では洗掘が見られるが，砂州全体として流出は発生 していない．0.3m の水制を設置した場合，河口砂州の先 端部の浸食が促進されていることがわかる．また，流路が 砂州先端部へ向くことによって，開口部の洗掘が緩和され ている．水制長をより大きい 0.6m にした場合，砂州の流 出が促進されている．開口幅が広がるのみでなく，砂州全 図-7 数値計算結果(水位・流量と体積の関係) 体に渡って流出している．砂州開口部においては，より浸 補正を考慮した式が用いられている．なお，砂州及び河床 食が小さくなっている．また，水制の周辺において弧状の の材料は，密度や粒径といった諸量を実験で用いたものと 浸食が発生している． 同様としている．図-6 の解析の結果より，水制を設置しな 同様の実験において，通水中の表面流速ベクトル図を図-5 い場合，開口部への流路の集中，開口部での洗掘は比較的 に示す．水制がない場合には，開口部で大きな流速が発生 よく再現できている．開口部での浸食位置について，実験 していることがわかる．30cm の水制を設置した場合，開口 では砂州の下流側で発生しているの対し，解析では上流側 部での流速が低減されていることがわかる．また，砂州近 傍で大きな流速が発生しており，これが砂州の浸食を促進 に発生している．水制を設置した場合，30cm の水制につい ては浸食状況，流速の発達がよく再現できている．水制長 60cm の場合開口部の拡がりは再現されているが，砂州全体 していることがわかる．水制長 60cm の場合，大きな流速 において越流，浸食する様子の再現について検討が必要で が横断方向に広い範囲で発生しており，砂州の浸食状況と ある． 図-7 に比較的再現性の高かった水制 30cm の場合につい 一致する． て，水位と流量を変化させた場合の，砂州体積の変化を示 ４．数値解析 次に，実験の検証のために平面二次元河床変動計算を行 す．下流端水位が小さく，流量が大きいほど，砂州が流出 い，水制工設置の効果を検証した．解析には，iRIC 研究会 していることがわかる．また，下流端水位が十分に大きい （International River Interface Corporative）によって開 場合には，通水後の体積はほぼ一定値となる． 発され，インターネット上で公開されている汎用ソルバー ５．まとめ の Nays2D を用いた．基礎式は，平面 2 次元の連続式と運 動方程式及び流砂の連続式である. 以上の基礎式を一般座 標系に変換してプログラムが構築されている. 移流項の離 本研究では，由良川の河口砂州について模型実験と数値 解析を行い，水制による制御効果を検討した．水制に砂州 散化には CIP 法，乱流場ではゼロ方程式モデルが適用され， の浸食促進効果があり，水制設置時の流量の増大，下流端 掃流砂量式として芦田・道上式に長谷川による斜面勾配の 水位の低下が体積の浸食に影響することを明らかにした． － 248 －
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