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第三章　火山岩地質はなぜよかったか

1 火山岩地質の川の特色 top

浅間（あさま）山、白根（しらね）山、榛名（はるな）山、これらの火山に降る雨を集めて流れる吾妻（あがつま）川は、発電水力の宝庫でもある。 　そのもっとも上流の浅間山と白根山から流れてくる川には、大正時代の終わりごろから、大変効率のよい水力発電所が建設されている。 　さらに古く、日露戦争の終わった翌年の明治三九年（一九〇六）から大正にかけて、水力発電所が建設されたのは大谷（だいや）川である。 　この川は、華厳滝（けごんのたき）のま北にそびえる男体（なんたい）火山を流域にもち、中禅寺（ちゅうぜんじ）湖から流れでる、鬼怒川（きぬがわ）の支流である。 　吾妻川上流と大谷川に共通していることは、どちらもその流域の地質が火山岩類、しかも主として、第四紀火山岩類からできている点である。 　じつは、この地質の山から流れでる川が、当時の水力発電所建設にもっとも有利であったのである。 　というのは、一般に火山岩類、それも第四紀の場合は、流城の水もちがもっともよいからである。 　日本最初の水力発電所は、利根用水系で明治二三年（一八九〇）に下野（しもつけ）紡績が思（おもい）川に、同じ年、古河鉱業が、渡良瀬川支流の松木川の足尾銅山に建設した。 　公共用としては、同じ年、琵琶湖疏水（そすい）運河計画の一部として、京都の蹴上（けあげ）に建設された水力発電所があり、この電気で明治二八年から京都の市電が運転されている。 　このころ誕生した日本の水力発電は、その後、日露戦争が終わったころから、全国各地でさかんに建設されるようになり、さらに大正時代になって、第一次世界大戦における電力需要の急激な増大におうじて、いっそう活発に開発されるようになった。

2 ダム技術の進歩 top

　技術の進歩とともに、ダムの規模が大きくなってきたようすは、上の図のとおりである。
　最初のダム式発電は、木曾川にきずいた大井ダムで、大正一三年（一九二四）完成し、ダムの高さは五三メートルであった。
　現在、日本でいちばん高いダムは、昭和三九年に黒部川に完成した黒部ダムで、その高さは一八六メートルもある。
　東京タワーが三三三メートルだから、その半分以上の高さである。都内全域を見わたせる東京タワーの大展望台は一五〇メートルであるから、それよりも高いことになる。
　これにくらべれば、大井ダムの五三メートルは、黒部ダムの三分の一以下だから、ずいぶん小さいが、大正時代では人々を十分におどろかすほどの大ダムの出現であった。
　大きなダムほど、その建設のために、より精密な力学の理論、よりよいコンクリートの製造、たくさんの費用が必要である。
　大正末から約半世紀のあいだに、ダム技術がそれだけ進歩した証拠でもあり、日本の財政も、それだけゆたかになったということができる。
　大正時代最大の大井ダムは、約三〇〇〇万立方メートルの人工湖を生みだし、これも当時としては巨大なものであったが、黒部ダムによって生まれた黒部湖は、約二億立方メートルの容量があるので、大井湖の約七倍である。
　日本鏝大の人工貯水池は、福島県の只見川に、昭和三六年にきずいた奥只見ダムによってできた湖で、なんと約六億立方メートルもある。
　もっとも、エジプトのアスワン・ハイダムによって生じたナセル湖は、約一六九〇億立方メートルもの容量があるので、全くけたはずれである。
　ただし、貯水容量の大小は、もっぱら地形によってさだまるので、技術の差ではない。
　日本では、一〇億立方メートル以上もためるようなダムを、つくる場所がないのである。
　したがって、日本ではかなり高いダムをつくっても、ためられる水量は意外に少なく、洪水調節とか水資源開発のうえからは、効率がよくないのが不利な点である。

3 なぜはやくから開発されたか top

　利根用水系では、吾妻（あがつま）川上流や大谷（だいや）川にだけ、はやくから流れこみ式水力発電が開発されたが、全国的にも、古くから水力発電所が建設されたのは、相模川上流の桂川のように、いずれも流域地質が第四紀火山岩類の地域である。
　一般に、火山岩類の地質構造を流れる川の流量は、長く雨が降らなくても、なかなかかれず、かなりゆたかである。
　晴天が長くつづいても、川に水が流れているのは、いわゆる地下水流出といい、雨がいったん地面にしみこんで地下水となり、それがゆっくりジワジワと川にでてくるからである。
　第四紀火山岩類の場合は、岩石に亀裂が多く、すきまも多いため、水をとおしたりふくみやすい。
　そして、その下方の岩の層との間に、ゆたかな地下水層を形成しやすい。
火山岩とか火山砂礫の揚合も、岩や砂の間のすきまが多く、水をとおし、ふくみやすい。
　このように、流域の地質による地下構造によって、地下水の状況がかなり強く支配され、川の渇水流量とよばれる少ない流量に、大きな影響をあたえる。
　渇水流量というのは、専門家のあいだでさだめた、いわゆる専門用語で、三五五日流量ともいい、一年間三六五日のうち、少ないほうから一〇日目の流量にあたる。
　一般には、少なくとも一〇年問の毎日毎日の実測流量から、この渇水流量をさだめる。
　流域の水もちがよいとは、晴天が長くつづいた時にも、川に比較的多くの流量があることで、この渇水流量が多いことを意味する。
　もっとも、流域面積が多ければ、当然川の流量は多いので、流量を流域面積で割った値、これを比流量というが、その値でその流域の水もちの程度をあらわす指標とすることができよう。

4 山地を読む目 top

　とはいえ、このような地質と渇水流量と水力発電との関係は、最近になって数量的に確かめられたことであって、明治、大正時代にはわかっていなかった。
　その頃は、川の上流部の流量はまだほとんどはかられていなかったし、地質図なども、まだまだ不十分であった。
　にもかかわらず、発電に有利な川を見つけ、適切に取水点をさだめ、発電所を建設したのは、それをさがした人々の“山地を読む目”の確かさと、努力のたまものといえよう。
　“山地を読む目”とは、一章で“川を見る目”についてのべたのと同じように、自然を注意ぶかく観察し、そこに見られる現象が、どのような原因でおこっているのかを判断できる能力である。
　このあと、具体的に説明するように、晴天が何日もつづいているのに、なぜこんなに多くの流量が川に流れているのかを、山の土や岩、川の水質や流水の味、森林の育ちぐあい、崖からの水の出方、などから判断するのは、“山地を読む目”の第一段階である。

5 先輩の調査 top

　これらの先人たちの話を聞くと、交通が今とくらべれば、はるかに悪かったその頃、河の上流部のすみずみまで歩きまわって、川の流れや地形や地質を観察し、発電に有利な地点をさだめたという。
　いまならば、色刷りの地質図や航空写真を片手に、上流部まで整った舗装道路を、高性能のジープなどでドライブしながら、流量データを参考にしつつ、取水地点をさだめることができる。
　明治大正のころは、現在の状況とはことなり、資料は乏しく、歩き回るのも容易でなかったであろう。
　“けもの道”のような川ぞいの道を歩いては、崖からにじみでる水の量をながめ、その味を確かめ、最近雨が降ったかどうかを、土のしめりぐあいや、植物の色つや、川のにごりなどから確かめ、その地域が水もちがよいかどうかを知ったにちがいない。
　もっとも、これら先人たちは、利根川全流域をすみずみまで歩かなくとも、おそらくすでに、火山を流域にもつ川の渇水比流量が大きいことを、経験上知っていたにちがいない。
　そこで、それら火山流域を重点的に歩き回って、適した取水地点を定めたのであろう。
　発電水力開発の経緯をいまさぐってみると、開発地点の選び方は、まことに適切であったということができる。

6 資料をどう読むか top

　現在の技術者は、たくさんのデータとすぐれた器具をもち、調査にあたってのさまざまな条件、たとえば交通、宿泊、食糧などは、昔にくらべれば、比較にならないほどよくなっている。
　したがって、調査の能率はよく、適切な結果をすみやかにだすことができる。
　ただし、もし明治大正のころと同じように、手もとに資料がほとんどなく、測定資料などの集積もなかったらどうであろうか。
　多分、昔の技術者のようにはうまく調査できないのではあるまいか。
　つまり、山地や谷川を素手で読みとる力はおとろえているように思う。
　地形や地質や流れを肉眼でながめて、その特性から開発の場所や方法をさだめるという、一種のカンのような能力が。
　カンとはいっても、もちろん、けっしてあてずっぽうではなくて、長年の経験をもち、それを頭のなかでは整理してあり、現場をながめたときに、とっさに結論をひきだす力とでもいえよう。
　そういう能力は、現代のように資料が整った時代でも、けっして不必要ではない。
　はやい話が、開発途上国へでかけて調査をする揚合には、資料が不十分なことが多いからである。
　さらに大切なことは、測定や計算によって整理された資料は、重要にはちがいないが、自然の現象をすべて記述しているわけではなく、結局はその一部にすぎない。
　いいかえれば、はかりやりいもの、数量にしやすいものをとくに選んでいるのである。
　はかっていないもの、またははかれないもの、はかっても数量的に表現できないものは資料となりにくい。
　しかし、私たちは、とかく数字となって整頓された資料で、川の現象のすべてがわかってしまうかのような錯覚におちいりやすい。
　数量的にあらわしにくいもの、調べられていないもののなかに、まだまだ大事な要素がたくさん残っているのである。
　発電水力調査をした昔の技術者は、それらもふくめて、川や山を、いわば総体的にとらえる努力をして調査の実績をあげていたと思われ、そのような川のつかみ方は、いつの時代でも大切である。

7 日本列島の中での利根川 top

　吾妻（あがつま）川や大谷（だいや）川は第四紀火山岩類地質だから、渇水比流量が大きい、すなわち水もちがよい、とすでにのべたが、それを厳密に科学的に証明するのは、じつはかなりむずかしいことである。
　というのは、渇水比流量を左右するのはけっして地質だけではなく、地形、植生、雨、雪、蒸発、さらには流域の開発や利用の仕方などさまざまな要素が考えられるからである。
　地質による渇水流量の関係を、もし正攻法で究明しようとすれば、まずさまざまな地質の流域ごとに、流量をはかる場所をもうけて、そうとう長い年月にわたって流量を測定し、それらを比較しなければならない。
　しかし、それだけでは不十分である。
　渇水流量に影響をあたえると思われる雨量や蒸発量などの気象条件が、各流域ごとにことなるかもしれないので、まずそれを調べる必要があるからである。
　ところで、そのような観点で利根川流域をながめると、いろいろ都合のよいことがある。

まず第一に、利根用水系のいくつかの支流の地質構造をみると、それぞれにことなり、日本の主要な地質構造がほとんどどこかの支流域にふくまれていることである。 　というのは、利根川流域は、日本列島が南北方向から東西方向に折れ曲がる場所に位置し、両方の地質構造の特徴を、かなりの程度かねそなえているからである。 　地質学的に区分すると、日本列島は糸魚川（いといがわ）・静岡ラインをさかいにして、大変ことなっており、それぞれ東北日本、西南日本とよぶ。 　その西南日本は右図に見るように、中央構造線をさかいに、北側を内帯、南側を外帯とよんで、それぞれ特徴のある地質構造となっている。

8 利根川の特性 top

　利根川流域は、日本列島での位置上の特性もあり、東北日本、西南日本の内帯、外帯の地質構造的特性を、いりくんだ状態ですべてもっている。
　すなわち、鬼怒川上流域、渡良瀬川上流域の足尾山地は、主として古生層、中生層、およびこれらをつらぬく花崗岩などの火成岩類でできており、西南日本内帯型地質構造である。
　神流（かんな）川からとなりの荒川流域土流域山地は、変成岩、古生層、中生層とからんでおり、西南日本外帯の地質構造に似ている。
　一方、鬼怒川支流大谷川から吾妻川流域にかけては、那須（なす）火山脈にぞくする多数の火山がならび、第三紀に噴出した古い火山、第四紀洪積世に噴出した新しい火山があって、東北日本の地質構造といえる。
　このように、利根川流域には、それぞれ特徴のある地質構造の支川があり、流域の地質と、河川流量の関係を地質ごとに比較して調べるのには、大変都合がよいといえる。
　つまり、各支川流域の地質以外の条件もかなり似かよっており、降雨とか蒸発などの気象条件も、台風などの豪雨の降り方とか、雪の降り方には支川ごとにそれぞれ特徴があるものの、年間をとおしての雨量などは、ほとんど似ているからである。
　渇水流量とは、いいかえれば、何十日も雨が降らなくても、川に流れでる量である。
　それか地質構造とふかい関係があることを説明したが、そもそも年間降水量も少ない山地では、渇水流量もあまり大きくはなりえない。
　したがって、他の要因が似かよっていて、地質のみがちがう利根川各支流域が、比較するのに都合がよかったわけである。

9 森林の役割 top

　なお、植生、森林昂渇水流量にどのようにかかかるかは、じつは簡単な話ではない。
　よく、森林には保水機能があるといわれ、森林さえ育て繁茂させれば、どこでもかならず川の渇水流量で示されるような、旱天時の流量が増加するという議論か、日本では明治以来、一般には広まってきた。
　雨量の少ない沙漠、もしくは半沙漠地域では、植林したり、農地を開拓して、そこへかんがい用水を導いたりすれば、それ以前にくらべ、その植生からの蒸発量が増加し、川への流量はかえって減るのが普通である。
　日本列島のようなモンスーン地帯では、そもそも雨や雪が非常に多いので、川の流量は、簡単にはとだえない。
　しかし、雨が長く降らない場合の川の流量のヘリぐあいは、その流域の地質、植生、開発状況など、つまり、流域の地表かどうなっているかに左右される。
　森林の状況などの植生も、それら要因のなかの一つであって、森林の状況だけで、あるいは、それがもっとも重要な要因になって、流出に影響するわけではない。
　ふつう、とくに渇水時の流量にもっとも大きな影響をあたえるのは地質、これとふかく関係する地表の土質であるとする説が、近年ようやく認められるようになってきている。
　もちろん、植生は地質とも関係するし、森林がよく維持管理されていることは、流域の管理はもちろん、川の管理にもよい影響をあたえるし、流量の維持にも望ましい。
　それに、森林がよく管理されていれば、地質にもよるが、洪水時の傾斜地の土砂が川へ流出するのを、とくに雨の降りはじめの段階でおさえるのに役立つことが認められている。
　したがって、ダムができて、その貯水池に土砂が流れこみ、たまってゆくのを、ある程度やわらげるのに役立つことも期待してよいであろう。

10 国土の三分の二が森林 top

　もっとも、はげしい豪雨が長くつづく場合には、森林があるなしに関係なく、土砂が大量に川へでてくる。
　ときには、森林があるために、かえって根こそぎ大量の土砂をはこびやすくしたと思われる例も、けっして少なくはない。
　しかし、それも森林の管理がよくゆきとどき、森林が繁りすぎるのをふせぐ目的で、適当に伐採する間伐なども、ていねいに行われていれば、土石流（山の斜面が豪雨や地震などでくずれて、大量の土砂や岩がおしだされた流れ）発生をやわらげたと思われる例もある。
　このように、森林と流出との関係は、かならずしも単純なものではなく、流出を森林からのみ見ることは無理である。
　こう説明をすると、一足とびに、では森林はそれほど価値がないということかと、はやのみこみする人さえいる。
　それは、これまで日本では、森林のもっている保水機能があまりに宣伝されたために、それが森林のもっとも重要な機能であるかのように思いこんでいたためではないだろうか。
　森林が自然界の重要な構成要因として、自然界の水や空気の循環の媒介として重要であり、生態系のバランス上、かかせない存在であることはいうまでもない。
　しかも、最近は世界的に森林が乱伐され、減少しつつあるのは心配であり、なんとか回復すべき重要課題である。
　日本においても、森林は荒廃しつつあり、山村では労力が極度にへったこともあり、その手入れがゆきとどかず、森林経営は思わしくない。森林の役割は多面的で、簡単には計量できない面がむしろ重要である。
　日本の国土面積のほぼ三分の二が森林である。
　森林を今後どのような状況に保つかは、日本の国上開発、国土経営にとってきわめて大切な問題である。
　それを、保水機能という面をのみ強調して森林を語ることは、まさに木を見て森を見ないことになろう。