「なぜ、上流の水の流れは透明なのか」

―河川上流中流の土砂流下と堆積の規則性を考える―



第１章　河川上流中流の土砂流下と堆積の規則性（3/4）−第２節（2/2）


第２節　河川上流や中流での土砂流下と堆積の実際（2/2）
　
大きな石や岩の流下の仕方
　それぞれの場所にある大きな石や岩は、特別規模が大きな増水の際や、規模の大きな増水の際には少しだけ流れ下る可能性があります。でもほとんどの増水の場合では、流下移動することなくいつまでもその場所に止まり続けています。
　それらの石や岩は、幾度もの増水の度に流れ下って来る石や岩や小さな土砂によりその表面を磨滅されて少しずつ角が取れて小さくなります。雨や風の力で磨滅することもあるかもしれません。また、何かの拍子に割れてしまう事もあるかも知れません。
　そして、磨滅して幾分か小さくなった後に大きな増水の機会があれば、少しだけ流れ下る事でしょう。このようにして、上流や中流にある大きな石や岩が次第に小さくなって、下流や海にまで流れて行くのには長い長い年月が必要です。その石や岩の大きさや河川の水量によっても異なるでしょうが、数百年、数千年或いはそれ以上の年月を掛けて、石や岩はその大きさを小さくしながら流れ下るのではないでしょうか。

　 河川の上流や中流部でそれぞれの場所にある大きな石や岩のほとんどは、昨日今日にその場所に至ったのではなく、ずっと昔からその場所やその近くにあったか、ずっと昔に上流からようやく流れ着いた可能性が大きいのです。それは、それらの石や岩が大きいほど確かな事であると言えます。そしてこれからも長い年月を掛けて少しずつ下流に下って行くはずです。
　上流部であっても、大きな石や岩が磨滅してほとんど角を無くしていたり、流れに接した箇所が著しく摩滅している光景を見ることがあります。このような場所は、現在では決して多くはありませんが、上述した現象が現在でも間違いなく生じている事を明確に現していると言えます。
　 河川の中流部でも、上流部ほどの長い期間に亘るものではありませんが同様の現象が生じています。中流部のそれぞれの場所にある大きな石や岩は上流部ほど大きくはありませんから、上流部のそれらよりも流れ下る機会が多くなるでしょう。そして、中流部で見る石や岩の多くが角が少なくて丸まった形をしているのは、それぞれの磨滅の状況を表わしているからです。

　河川上流や中流のそれぞれの場所にある大きな石や岩は、長い年月をかけ少しずつ小さくなって下流に向けて流下して行き、それぞれの大きさと重さごとに相応しい場所に至る度に、それぞれの場所で容易に流下しない石や岩になっています。

似かよった大きさの石や岩が集まっています
　「上流になるほど石や岩の大きさが大きい」現象は、中流から上流まで、ある程度の距離を観察して初めて確認できる現象ですが、上流や中流の限られた狭い区間ではそれとはまた別の光景も生じています 。
　上流や中流の限られた区間では、それぞれの区間ごとに似かよった大きさの石や岩が多く集まっている現象を観察できます。

　この現象は、自然の状態が残っている中流から上流へかけての岸辺や水流の中で多く観察できます。それらの場所では、同じような大きさの石や岩ばかりが何故にこれほどに集まっているのかと、不思議に思う程多くの石や岩があることもあります。
　水量が少なくなる上流部でも同じ光景の場所がありますが、それに気付くことは少し困難かもしれません。上流部では、淵や瀬など水量と流れの傾斜の変化が大きく、石や岩の大きさやその量の変化も場所ごとに異なるので、それらの現象が広い範囲に亘って明確に生じているとは限りません。
　 同じような大きさの石や岩が多く集まる現象は、岸辺だけに見られる光景ではなく、流れの底でも同じ現象が多く生じています。流れの底に多く集まっている石や岩の大きさは、岸辺の石や岩の大きさよりも小さいのが普通です。

　これらの現象が生じている岸辺や川底を観察すると、それぞれの場所での最大の大きさの石や岩の数が最も少なく、最大の大きさより少し小さな石や岩の数は、それよりさらに小さな石や岩の数より多めであるように見えます。言い換えると、最も大きな石や岩ほどには大きくは無い大きさの石や岩ばかりが目立って多く観察できると言うことです。
　 ただし、この観察は、実際に河川の岸辺や川底の石や岩を採取して数を数えた結果では無く、河川のそれぞれの場所を観察した印象に過ぎません。また、河川に堆積した数多い土砂の地表面の観察の結果に過ぎないことも付け加えておきます。

　それぞれの場所で最も大きい石や岩の数が少なくて、それより少し小さな石や岩が多い事は、それらの石や岩が特別規模が大きな増水やその後の規模の大きな増水によって流下して来たことを現しているのではないでしょうか。
　それぞれの場所で見る事が出来る最も大きな石や岩は、特別規模が大きな増水の時に流下して来て堆積したものであり、それより少し小さな石や岩の中の幾つかもその時に流れてきて堆積したのです。そして、規模の大きな増水が発生した時には、最も大きな石や岩より少し小さな石や岩が幾つも流下して来てその場所に堆積したと考えられるのです。
　規模の大きな増水は時々発生しますから、その大きさの石や岩が幾つも流下して来て堆積しても不思議はないのです。前述したように、特別規模が大きな増水の時でも、多くの石や岩が本来堆積するべき場所に至る前に流下を止めて堆積している事も多いのです。それらの石や岩が規模の大きな増水の際に流下して来て堆積したのではないでしょうか。
　規模の大きな増水や普通の規模の増水は幾度も発生します。その時に流下して来る前述の大きさの石や岩よりも小さな石や岩や小さな土砂は、いくら多く流下して来ても、そのほとんどがもっと下流のそれらの大きさに相応しい下流に向けて流下して行きます。

　このようなことが幾度も繰り返されて、岸辺や岸辺近くに似通った大きさの石や岩が多く集まっていると考えられます。つまり、似通った大きさで多く集まった石や岩は、それぞれの場所で通常の増水では容易には流下して行かない大きな石や岩なのです。
　 流れの中の似通った大きさの石や岩の場合でも、上記と同様に、それらの石や岩を移動させて堆積させる規模の増水の繰り返しによって集まるのだと考えられます。
　ですから、それぞれの場所に似通った大きさの石や岩が数多く集まっている状況は、河川のそれらの場所における過去の土砂流下状況を現しているのであり、降雨による水量の変化が長年に亘って安定的に推移している河川であるほど、それらの現象が生じ易いと考えられます。 　

　「上流ほど石や岩の大きさが大きい」現象も、それぞれの場所にある大きな石や岩の数が多いから、多くの人によって認識されているのではないでしょうか。大きな石や岩の数が少なければ、その事実を確かめる事はそれほど容易ではない事も考えられます。「上流ほど石や岩の大きさが大きい」現象は、河川上流中流に数多くある全ての石や岩によって顕現されている現象です。
　上流中流で、それぞれの場所にある大きな石や岩が数多く集まる現象は、さらに上流に至るとまた異なった様相に替わります。それらの場所の上流側では、似通った大きさの石や岩の間にそれらより大きな石や岩が挟まる事が次第に増え、さらに上流側では、流れの中や岸辺にある様々な大きさの石や岩のほとんどが容易には流下する事が出来ない大きさになっています。それらの場所にもある小さな石や岩は大きな石や岩の狭間にある事も多く、強い水流があっても容易に流下する事が出来ないと考えられます。

上流や中流の流路の形成
　大きな石や岩であるほど流下し難いのであり、大きな石や岩であるほど岸辺にあることが多い事を既に記述しました。このことは、上流や中流の流路の形成がどのようなものであるかを説明する事でもあると考えます。
　つまり、特別規模が大きな或いは規模の大きな増水の時に、岸辺に残された大きな石や岩に妨げられて流れた水流は、水量が減少した時であっても継続して同じ場所で流れ続ける可能性が大きいと言えます。 特に上流部では、水量がそれほど多くない普通の増水時の水流が、大小様々な石や岩がある場所に新たな流路を切り開くことは考え難いのです。

　それに対して、石や岩の大きさが小さくなる中流では、通常の増水であっても水流が岸辺の石や岩を移動させる可能性が考えられます。そして、その可能性は下流部に近い場所であるほど大きいのです。
　河川敷が広い中流部であれば、流路が移動して蛇行することが普通に見られます。短期間では移動しない流路であっても、規模の大きな増水の後などでは流路が移動している事がよくあります。さらに、下流部に近い中流部では流路の移動が激しく、水流が網目状に分流することも増えます。
　 網目状の分流は、増水が減水していく過程でよく観察されて、渇水時にそれを観察することは多くはありません。広い河川敷があるそのような中流部の流れでは、流れが網目状である期間が増えています。以前は、蛇行が移動することが少なく編目状に流れる事が無かった中流部でも、蛇行状態が増大して網目状に流れる区域も増えています。

上流や中流では河川の川底の横断面がＵ字型になります
　河川では、その流域に降った雨量によってその時々の水量が決まりますから、河川の水量は年ごと季節ごと時期ごとに変化しています。でも、長期間の水量の変化を考えれば、水量が多い期間はそれほど長くなく、平水と呼ばれる通常の水量である期間が長いのが普通です。また、水流の位置は増水によって移動することがありますが、短期間で頻繁に移動しているのではありません。
　一方、河川の流れの中や河川敷にある土砂は水流によって下流に流下するのですから、水流が常にある場所ほど、或いは水流が生じる場所ほど土砂が流下し易いのです。
　 したがって、自然状態の上流や中流の流れでは、常に水流のある場所から深くなるので、河川の全体を横断する川底の断面はＵ字型に掘れていくのが普通です。そして、上流であるほどＵ字型は深くなり、中流ではそれが浅くなるのも普通です。

　上流と中流のＵ字型の深さが異なるのには次のような理由が考えられます。河川上流では、岸辺の石や岩に妨げられるので流路が移動することは多くありません。また、上流であるほど流れの近くに山裾があることも多いのですから、流路の移動範囲は限られます。
　つまり、流路が長い期間に亘り安定しているので、流路の底は侵食され易くて深くなります。
　それに対して中流では、石や岩の大きさが上流よりも小さいので、水流は移動し易く流路の変化も生じやすいのです。ですから、長い期間に亘って水流が同じ場所を流れる事が少なく、流路が深く掘れることは多くありません。また、上流から流下して来る土砂も多いので、容易に深く掘れないのかも知れません。

　このような事情は、それらの場所の石や岩の大きさと岸辺の傾斜の問題であると考えることも出来ます。上流では石や岩が大きいので、岸辺や水底が急な斜面であってもそれを維持し易いのです。中流部の小さな石や岩では岸辺を急な斜面のままに保つ事は出来ません。必然的に、中流部の川底の横断面は浅いＵ字型になります。
　 これらの実例は上流部でもそれを見る事が出来ます。上流部で、流れの底や岸辺の傾斜が穏やかな場所には小砂利や小石が多く、その川底や岸辺が急激な傾斜になっている場所には大きな石や岩が多いのが普通です。
上流中流のそれぞれの場所での土砂堆積
　上流中流のそれぞれの場所では、冒頭で記述したように、それぞれに異なった様相の光景を見る事が出来ます。それは、それぞれの場所ごとに異なった土砂の堆積があり、異なった水流がある結果です。そして、それらの光景を創り出した最も大きな要因は特別規模が大きな増水の時に生じたのです。

　特別規模が大きな増水の時には、普段は移動しない大きさの石や岩も移動流下します。それらの大きな石や岩は、水流が弱い岸辺近くに堆積する事が多くあり、それら以外の石や岩と小さな土砂は、大きな石や岩の影響を受けながらその周囲に堆積します。
　特別規模が大きな増水の後からも、規模の大きな増水や普通の増水による土砂流下と堆積が生じます。それらの増水では特別規模が大きな増水の時ほどには水位が高くなりませんから、堆積する土砂も既に堆積している大きな石や岩よりも低い位置に堆積する事が多いのです。そして、その時に堆積する石や岩やその他の土砂の場合でも、前述と同じような事が繰り返されて、石や岩の位置が次第に定まり水流の位置も定まります。
　 つまり、上流中流に形成される「淵」や「瀬」などの様々な光景は、特別規模が大きな増水の時から次第に形成されていくと考えられます。また、言い換えると、様々な様相は岸辺から形成されていくと考えられます。

　 ここまでに記述してきた上流中流の土砂流下に関わる現象は、増水による通常の土砂流下と堆積の際の規則性を説明したものです。でも、上記の規則性では説明できない土砂移動と堆積の現象もあります。