多自然型川づくりにおける技術的ポイント
㈱建設技術研究所福岡支社
技術第3部 課長
技術第3部 課長
矢ケ部 輝 明
㈱東京建設コンサルタント九州支店
技術第1部 課長
技術第1部 課長
豊 崎 貞 治
1 はじめに
近年,全国的に展開されている多自然型川づくりは,河川空間に多様な環境を創出することを目的とするため,従来のような,標準断面を用いた画一的な断面で設計することを良しとしない。
このため,設計時において,多くの手間と労力を必要とするのではないかという危惧や,工法は自然素材を用いたものを採用しているのだが,どうも多様な環境を創出するという目的を達成していないのではないかという不安が,設計者にあるのではなかろうか。これらは,設計者における多自然型川づくりへの理解が未だ不十分なために引き起こされるものも多いように感じられる。
ここでは,私たちの経験の範囲で,多自然型川づくりへの参考となればと思いつつ記述する。
多自然型川づくりは,河川空間の,特にその水際において多様な環境を創出するように川を誘導することにある。つまり,工事の完成をもって,川づくりの完了ではないということであり,河川自らが多様な環境をつくるという意味では,工事の完了が,河川が多様な環境づくりをはじめる第一歩であると考えるのがふさわしい。したがって,工事完了後の姿ではなく,2年後,5年後の河岸に土砂が堆積し,深みができ,植物が繁茂し,いろいろな魚や昆虫が生息する環境になった時の姿が大切なのである。工事完了の姿をいつまでも維持しているものは,逆に,本来の目的を達成していないのではないかと疑ってしかるべきものであろう。これが,多自然型川づくりの考え方の基本にあるのではなかろうか。
2 川づくりをはじめるにあたって
それでは,設計者としては,どのような考え方で川づくりに臨むべきであるか。
その最初は,川のもつ美しい風景を描くことができるように日頃,川そのものを観察することであろう。美しい川の風景のなかには,必ず調和がある。多自然型工法を使っているのに,風景としては不自然な川。これは,川づくりとしては,うまくいってないことを川が訴えている姿なのではなかろうか。そのような結果になるのは,全体イメージを描き切れていないまま,断面形状や工法を考えていることが原因なのではなかろうか。川づくりの最初で大切なことは,「こんな川にしたい」というイメージである。川へ行き,将来の川のイメージを描く必要がある。そのため,予想図は,設計の完了時に作成するのではなく,設計の最初に作成すべきものとなる。次に,大切なことは,工事の完成が,川づくりの完成ではないことを考えれば,設計図として作成するものは,その骨組みのようなものでいい場合があるという理解が必要である。人間が模倣した自然は,不自然なものか,管理や手間隙がかかる場合が多い。多自然型川づくりでは,多様な環境の創出は,河川自らが作りだすように仕向けるほうがいいものができる。これは,河川のダイナミズムを許容した川づくりにつながる考え方である。しかし,このためには河川の持つ,浸食・堆積・運搬等の作用をある程度理解しておく必要がある。近年,この河川の作用については,『セグメント』別に研究成果がまとまりつつある。今後は,このセグメントという言葉がキーワードとなるであろう。
3 川づくりのポイント
川づくりのポイントとしては,現在,水際に着目して6つのポイントが考えられている。これらは,河川のダイナミズムを許容とすることを第1とし,淵や瀬の保全・再生,水際の形状,水際の植生,水際の多孔質性,および河川の縦断的な配慮の6つである。この6つのポイントの概要を紹介する。
(1)河川のダイナミズムの活用
河川のダイナミズムの許容は,これまで述べてきたように多自然型川づくりの基本である。具体的には,低水水制工や隠し護岸等で実践されているが,これらについても,河川の作用(ダイナミズム)を十分に考慮した形状や位置等の選定により工夫することが望まれる。
(2)瀬や淵の保全・再生
瀬や淵の重要性については,改めて述べないが,川づくりにおいて,現段階は,これらは保全することがまず基本であろう。しかし,淵や瀬の前後の状況が変化すれば,自ずと瀬や淵の位置や形状も変化する。河川の特性や対象区間が位置するセグメントとその特性について理解したうえで,保全するための対策についても検討すべきであろう。また,瀬や淵の再生については,いまだ試行錯誤の状況にあると思われる。土砂供給の状況を含め,今後の調査,事例の検証等に期待したい。
(3)水際の形状について
水際の形状に変化を与えることは,水の流れに多様性を与えることである。平常時において水の流れが速い場所,遅い場所,あるいは淀みとなる場所を提供することによって,多様な環境が生まれると期待している。また出水時に,土砂の堆積浸食を誘導し,変化のある河岸とすることも期待している。このため,水際を直線的にしないということを1つのポイントとしている。このような水の流れの変化は,石1個を置くことによっても生まれる。
設計時においては,ただ水際をぐにゃぐにゃと曲げるのではなく,水際に変化を与えることによって,水の流れにどのような多様性が生まれるのか考察しておくとともに,出水後に河岸がどのように変化するのか概略予想して,河岸の形状を設定する必要がある。
(4)水際の植生・多孔質化について
水際は,水深約50cmから陸域約50cmの区間が重要であるといわれる。これらの区間は,植物の遷移帯,いわゆるエコトーンと呼ぶ多様な環境が形成されるデリケートな場所である。設計時においては,特に,この水際での工法や形状のありかたが設計者の腕の見せ所になるが,忘れてはいけないことは,河川の水位は常に変動するということである。計画時の水位と違った場合,当初の目的を達成できないプランでは,せっかくのアイデイアも逆効果になってしまう。水位の変化があることをあらかじめ考慮した柔軟なプラントとすることが必要である。
もう1つは,縦断方向への配慮,特に,魚道等の魚の遡上・降下への配慮である。ここでは紙面の関係上,省略するが,これらを含み,具体的には,『川づくり参考資料』を参考にされたい。
4 設計上の配慮点
(1)川づくりの工法について
多自然型川づくりにおける水際の重要性は前に述べたとおりであるが,現実には河川工事で最も多いのが護岸と堤防の工事であり,なかでも水際付近に設置される低水護岸が大きな割合いを占めている。したがって,まず低水護岸の工法を工夫することにより,水際に自然に近い多様な環境を造り出すことが多自然型川づくりの第一歩ではなかろうか。
水際を中心とした水中の生態系を保全するというのは特定の種(例えば魚など)だけに配慮するということではない。生態系のベースとなる藻類や,その上位の水生昆虫類などの生息環境を保全することが,魚類等を含めた生態系全体の保全につながるのである。とは言うものの,生態系というのは意図的に造り出せるようなものではなく,結果として自然にできあがるものである。そのため私達にできることは,生物が住むのに適した“物理的環境”すなわち,河岸の線形,勾配,形状,微妙な凹凸,材料の種類と配置,空隙,硬軟,水深……等々の条件を造ってやることぐらいなのである。
これらは,前にも述べた“川づくりの6つのポイント”そのものである。したがって,これらのポイントに配慮した“創意と工夫”が成された工法であれば,結果的にそれが生物の住みやすい物理的環境を形成することになり,ひいては生態系の保全につながるのである。この点の理解さえあれば,生物の専門家ではない河川技術者でも生態系に配慮した多自然型工法を“創意・工夫”して“考え出す”ことができるはずである。
それでは具体的にどうすれば良いのか。多自然型川づくりの工法については,マニュアルや規格,基準というのは全くない。規格化すれば,工法の創意・工夫や試行錯誤による技術の蓄積がなくなるという弊害が考えられる。また本来,川の特性に合った工法で実施すべきものをマニュアルで画一化すべきではないとも言える。そこで,実際に工法を検討し,設計を行う場合,次のようなことに心がける必要があろう。
① 材料の特性と,それを使用するときの留意事項をよく知ること。
② “川づくりの6つのポイント”に配慮しつつ,河道特性に合った材料の組合せや構造について,設計者が“創意と工夫”を行うこと。
③ 実施例を調査し,採用している工法とその理由,成功点と失敗点などの情報を集め,参考にすること。
④ 完成後,追跡調査を行い,目的どおりの成果が得られたかどうかを確認し,以後の設計に生かすこと。
これら以外にも方法は考えられるが,要は,基本的な考え方の理解,情報の収集,設計者の創意と工夫,の3点ではなかろうか。
参考までに,よく使われる材料の特性と使用上の留意点をあげてみる。
■石を使う場合
石は自然素材のなかで最も堅固なもので,自然景観にも溶け込みやすい。また石と石との隙間は水際に多孔質な空間を造り,水流に変化を与えることもできる。ただし,練り積みにすると隙間がなくなり,多用しすぎると人工的で堅いイメージの河岸になるなど,使い方によってはコンクリー卜護岸と同じになるので注意を要する。
■木を使う場合
木は有機質であるため素材そのものが水生昆虫などの生息に適するとともに,組み合わせによって多孔質な空間を生み出す。石などとの組み合わせも行いやすい。また,加工しやすく,材料の入手も容易である。ただし,強度,耐久性(腐食)など,木特有の問題があることを十分考慮したうえで用いる必要がある。
■植物を使う場合
よく使われるのは柳(柳技工)であるが,オギやヨシ,笹なども使われることがある。洪水時の河岸の流速を弱めるとともに,根が密生することにより侵食を防ぐ効果がある。生きた自然素材であるので,魚類,昆虫類の生息環境には最適であり,景観も自然そのものと言える。ただし,治水上の障害にならないように低木性のものを選ぶことや,定期的な刈り込みなどの維持管理が必要となることも考慮しておくべきである。
■籠類を使う場合
蛇籠,布団籠などは,比較的高い強度を有しながら屈撓性にも富み,水中においては多孔質な空間を提供する。表面に覆土することにより植物が繁茂し,柳との組み合わせも行いやすい。ただし,水際より上に施工する場合は,景観上好ましくなく危険でもあるので,表面を覆土することが望ましい。
■土を使う場合(覆土工法又はかくし護岸)
自然河岸と全く同様な水辺環境と景観を復元できる。覆土の形状を単調にせず,かくし護岸には通水性のある工法(連節ブロックなど)を使用するのが望ましい。ただし,小河川では河積阻害の影響が大きくなり,急流部や水衝部では覆土自体の安全性(流失)が問題となるので,実施箇所の選定には十分注意する必要がある。
■コンクリートブロックを使う場合
従来の,コンクリート製品を張りつめたいわゆる「環境ブロック」や「親水護岸」への批判が高まっているが,その理由は,空隙や通水性に欠け,自然植生の入り込む余地がなく,水際の形状を単調に固定化してしまう点にあると言える。問題は材料そのものよりむしろ使い方にあるのではなかろうか。ブロックを使っても,前述の6ポイントに十分配慮すれば,多自然型川づくりは工夫しだいで出来るはずである。コンクリート製品は,多自然型川づくりの材料としては自然素材に劣るところも多々あるが,材料の入手や施工性及び強度の点では極めて優れた素材である。今後,自然素材との組み合わせなども含めて,その利用方法や新製品についての技術開発が望まれる。
(2)外力の評価について
従来の低水護岸は,河川の特性や設置する箇所の条件に関係なく,コンクリートブロック工法により施工され,しかも全川的に同じ規格,強度で実施されるのが一般的であった。そして,治水上はこの工法が最も安全で信頼度が高いことが,実績により確かめられている。
ところが,多自然型川づくりを進めるうえで,河川の特性や現地状況に応じた多様な工法,材料で低水護岸を実施しようとするときに,この規格が大きな障害となってくる。
そこで,現在,河岸に作用する洪水時の外力を定量的に評価し,外力に応じた強度を持つ工法や材料を使った護岸を実施しようとする試みが始められている。すなわち,外力を評価することにより工法の選択の自由度を広げ,河川の特性や現地の状況に合った多様な川づくりが出来るようにしようとするものである。
具体的には,河川の勾配,水深,河道の湾曲度,水衝部・水裏部の別,高水敷の幅などから洪水時の設計流速を求め,これに経験的判断なども加えて外力のランクを決定し,それに耐え得る工法の中から現地に適したものを選定することになる。
(3)設計図面の作成方法について
多自然型川づくりでは,現場においても,地形条件や施工条件に合った工夫や柔軟な対応を行って,より良い川づくりを行うための努力が要求されてくる。そして,そのためには計画・設計の考え方を「どのような形で表現し現場に伝達するか」という“設計図面の描き方の技術”が特に重要になってくる。
ところが,従来の工事発注図面では,設計の考え方が伝わりにくいことや,現地状況に順応した応用・工夫が成されにくいなどの問題点が出てきており,そのため現在,試験的に次のような試みが成されているので,その概要を紹介する。
① 設計思想を伝えるための図面として「完成予想図」を作成し,設計図書として添付する。完成予想図は,施工後数年たって川づくりが完成した時点での図面とし,設計の考え方や実施する工法の目的などを書き込む。
② 「施工要領図」を新たに導入し,現地状況に順応した対応を可能にする。
施工要領図は,自然石や木材,植物等を用いた工法など従来の構造図による表示になじまないものについて,施工の方法,注意点,材料選択の留意点などを主体に表示した図面である。図面は,できるだけフリーハンドで自然な線を描くものとし,寸法等は基本的に守るところのみ,必要最小限の表示にとどめる(図ー2)。
施工要領図は,自然石や木材,植物等を用いた工法など従来の構造図による表示になじまないものについて,施工の方法,注意点,材料選択の留意点などを主体に表示した図面である。図面は,できるだけフリーハンドで自然な線を描くものとし,寸法等は基本的に守るところのみ,必要最小限の表示にとどめる(図ー2)。
③ 設計図書を補足する参考資料の作成。
多自然型川づくりでは,設計図面や工事仕様書に記載されること以外に,例えば工法選定の理由,材料・寸法等の決定根拠など,施工業者に伝えるべき情報がある。「設計参考資料」はこれらをまとめたもので,施工業者が設計図書を理解するための手助けとなるものである。
多自然型川づくりでは,設計図面や工事仕様書に記載されること以外に,例えば工法選定の理由,材料・寸法等の決定根拠など,施工業者に伝えるべき情報がある。「設計参考資料」はこれらをまとめたもので,施工業者が設計図書を理解するための手助けとなるものである。
5 施工の進め方
施工においては,現地状況に順応した対応をどうするか,また,出来形・出来高の確認をどうするかが問題となるが,現在,次のような方法が考えられている。
① 施工方法,契約数量に関する協議を義務化する。
施工要領図で示す部分については,基本事項だけが描かれているので,表示されていない寸法・形状等については,多自然型川づくりの主旨および設計の目的を理解したうえで,工事着手前を含めて随時受注者から発注者への提案や相互の協議を通じて決定し,進めて行く。
施工要領図で示す部分については,基本事項だけが描かれているので,表示されていない寸法・形状等については,多自然型川づくりの主旨および設計の目的を理解したうえで,工事着手前を含めて随時受注者から発注者への提案や相互の協議を通じて決定し,進めて行く。
② 出来形・出来高の確認について
施工要領図で寸法表示のない箇所の確認が問題となるが,確認方法が工法により異なり,統一することができないので,当面,現地条件や工法に応じて,協議により方法を決定して行く。
施工要領図で寸法表示のない箇所の確認が問題となるが,確認方法が工法により異なり,統一することができないので,当面,現地条件や工法に応じて,協議により方法を決定して行く。
6 維持・管理上の問題点および配慮事項
これまで,設計段階における多自然型川づくりの考え方について述べてきたが,ここでは,現在施工されている事例を参考に,多自然型工法により施工された河川の維持・管理上の課題をいくつか問題提起として記述する。
① 人が近づくと危険な多自然型工法
1割程度の急な法勾配の低水護岸を籠工等によって施工する場合,植生がつくと護岸の肩の認知ができないこともあり危険である。また,自然石積みの場合も同様である。多自然型川づくりは,親水機能までを求めるものではないが,やはり,人が近づく可能性も考慮したうえで計画すべきでなかろうか。
1割程度の急な法勾配の低水護岸を籠工等によって施工する場合,植生がつくと護岸の肩の認知ができないこともあり危険である。また,自然石積みの場合も同様である。多自然型川づくりは,親水機能までを求めるものではないが,やはり,人が近づく可能性も考慮したうえで計画すべきでなかろうか。
② 法面全体が多孔質空間となっている工法
河岸の法面を籠工によって施工した場合,水際以外の空間が,石だらけの空間となっている場合がある。乾燥状態の礫だけの空間は,殺伐としたもので,多様性においてはコンクリートで固めた護岸と同質である。現在,自然石の練り積み護岸は,多自然ではないということは理解されてきたが,この場合も同様である。
このような部分は,覆土するあるいは植生を促すような工夫が必要ではなかろうか(写真ー1)。
河岸の法面を籠工によって施工した場合,水際以外の空間が,石だらけの空間となっている場合がある。乾燥状態の礫だけの空間は,殺伐としたもので,多様性においてはコンクリートで固めた護岸と同質である。現在,自然石の練り積み護岸は,多自然ではないということは理解されてきたが,この場合も同様である。
このような部分は,覆土するあるいは植生を促すような工夫が必要ではなかろうか(写真ー1)。
その他,工事完成時に川づくりが完了しているような川づくりでは,その状況を維持するために多くの維持・管理が必要となると心配されるもの,また,やはり標準断面的な施工のために,単調な環境の形成しか期待できないのではないかと危惧されるもの等が,現在,九州管内の多自然型工法による施工現場をみて,感じるところである。
7 おわりに
多自然型川づくりの実施のためには,概念的な理解を深めることはもちろん大切なことではあるが,現場において,目的としたものを施工しなければなにもならない。
現在進めている川づくりにおいての技術的なポイントは,次の4つであろう。
まず,第1は,河川の特性やセグメントを理解し,川のイメージを的確に描くことができる技術を習得すること。第2に,そのイメージを実現するためのエ法や配置ができること。第3に,そのイメージを設計図書という手段を用いて,的確に施工者に伝えるための技術を習得すること。そして第4に,現場において,その施工技術を確立させることの4つである。
これまで,第2番目の工法等に関する技術は,勉強会や各方面での努力や,全国的にその情報の数が増えたこともあり,着実に成果はあがりつつあると考えられる。しかし,設計図書としてのありかたについては,まだ,着手されはじめたばかりであり,施工技術についても同様である。また,最も大切であろう河川のイメージを描く技術については,いまだ個人レベルで蓄積されているにすぎないと思われる。
このうち,特に設計者は,イメージされた河川の姿を現実のものとするために,どの部分を人工的に施工し,数年後にイメージされた姿となるべく,その目的をまっとうできるための設計図書を作成することが,役割であると考えられる。
そのためには,設計者は,これまでのように標準設計図集を参考に仕事をすることから,今後は美しい川の写真集を参考にながめつつ,仕事をすることになるかもしれない。
ともあれ,河川技術者には,河川に対する好奇心とこだわり,そして,川に対する愛情が必要であり,川は,その好奇心やこだわりに答えてくれるに十分な多様性を持っているものであるということで,このレポートを終わりたい。