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玉川上水を赤色立体地図を見ながら歩く

地形

はじめに

赤色立体地図で多摩を見るシリーズ第2弾は玉川上水です。「赤色立体地図」は、急斜面ほどより赤く、尾根ほど明るく、谷ほど暗くした画像です。真上からの画像にもかかわらず、何となく立体的に見えるために、微地形と大地形を同時に広い範囲で把握することが可能です。玉川上水のある武蔵野台地は、河岸段丘や浅い谷が複雑に入り組み、赤色立体地図の表現力を生かすにはよい地形です。今回は、この図を判読し、携えて現地を歩いて、気がついたことを紹介したいと思います。

地形データ

使用したデータは、国土地理院の「基盤地図情報5m標高A（レーザ計測）」です。レーザ計測とは、上空の航空機から地上にむけてレーザ光を発射し、戻ってくるまでの時間から、航空機と地上の距離を求めるものです。航空機の位置と高度は既知なので、地表面高(地面以外に樹木や建物も含むDSM）を求めることができます。また、樹木の隙間を通って地面に到達したデータのみを使用することで、樹木の影響を排除できます。さらに建物や橋なども除去したものは、裸の地形つまり地盤高（DEM）としての利用が可能となっています。ここ10年で、全国の50％以上の地域で計測が完了し、すこし間引いた5mメッシュのデータが公開されているのです。玉川上水の水路の幅を考えると、やや解像度不足ですが、ルートを重ねることで、関係性がよくわかるはずです。当時、世界最大の都市、江戸の発展の鍵となった、玉川上水がどのようにして、地形との戦いに勝利したのかを見てみましょう。使用した現地写真は、大里重人さんと2019年の6月13日に撮影したものです。

概要

玉川上水は、承応2年(1653年)に水不足を解消するために、多摩川のきれいな水を江戸まで運ぶために作られた水路です。羽村の取水堰から四谷大木戸の終点まで、全長43kmですが、高度差は92ｍに過ぎません。わずかな勾配によって水が自然流下する設計で、現在でもその一部は上水道の原水として利用されている、すばらしい土木構造物です。図１に全体の位置図を示します。

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図1　玉川上水の全体図（赤色立体地図）
この図で見てもわかるように、玉川上水は地形とルートの形状から、おおむね3つの区間に区分することができます。
（１）段丘登り区間（取水口から小平まで）
（２）尾根区間（小平から代田橋まで）
（３）谷戸避けくねくね区間（代田橋から新宿まで）

（１）段丘登り区間

羽村の取水堰から小平にかけては、何段もの河岸段丘を登るルートです。低い方から順に、現河床面、拝島面、立川面、武蔵野面です。現河床も段丘面も、下流ほど標高が低くなるので、水路の勾配をそれらよりも緩くすることで、下流にいくにつれて徐々に段丘を登ることが可能となります。その付近の拡大図を示します（図２）。なお、段丘面の傾斜は、ほぼ現河床と同じですが、立川面だけは氷河時代で海面が低かったために、ほかの面よりも傾斜が急です。

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図２　段丘登り区間
また、これまでの研究による段丘面区分図を示します（図３）。
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図３　段丘面区分図（表層地形分類図による）
どのようにして、段丘を登ったのか、共通点を整理してみました。まず、相対的に低位の段丘上で溝を掘り、徐々に溝を浅くしながら水面を相対的に高くしていく。さらに崖に寄り添うような形で切り盛りをしながら徐々に登り、最終的に上の段丘面に作った溝に接続する。土工量や時間を考慮すると、溝が浅く盛土や堤が多い方が経済的ですが、複数の地点(福生加美上水公園 と水喰土)では、水がしみこんだり、盛土の堤が崩れるということが度々起きたようです。その後、改修工事が行われ、どちらも高い段丘側に深い溝を掘るルートに変更されました。赤色立体地図で見ると、その苦労のあとが、よくわかります。

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宿橋付近の透明な水
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樹木で覆われた玉川上水

（A）福生加美上水公園

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段丘崖を登る苦労
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段丘上の水路の付け替え
段丘崖の外側に沿うようにあった水路が破棄され、段丘面上に深い溝として作り直されているのがわかります。掘削土は、新しい溝の隣、崖側に高く盛り上げられています。破線で示したが旧水路の痕跡で1975年の写真を判読したものです。

（B）水喰土公園のルート変更

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旧ルートは崖のへり
線路の影響でかなりわかりにくいですが、1975年のカラー空中写真を判読すると、段丘崖の縁に沿うように円弧状の水路跡が見られます。水喰土公園はその分岐点付近に残された痕跡です。新水路は、段丘面上に深い溝として、直線的に作り直されています。

（C）立川断層崖と残堀川の逆サイホン

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逆サイホンと立川断層
例外的に南北方向に流れる残堀川の水は、清流だったころは玉川上水に合流させていたようですが、汚れてからは立体交差をさせるための工夫がされています。赤色立体地図では交差部で、玉川上水が逆サイホンで、残堀川をくぐっている様子がよくわかります。また、立川断層の崖では、段差を越えるために、断層の西側部を盛土構造にし、東側を溝にし、急カーブすることで、うまく乗り越えています。

（２）尾根沿いほぼ直線区間

小平付近から代田橋付近まではほぼ直線の尾根区間です。この付近は、M面になりますが、仙川の上流部と石神井川や神田川の上流部の間のやせた平たい尾根地形をうまく利用しています。一定の勾配で水路建設にうってつけの地形だったのでしょう。

（３）谷よけくねくね区間

代田橋付近から新宿まで、玉川上水は極端に曲がりくねった流れとなります。この付近の地形面は、M面よりも少し古いS面で、淀橋台ともよばれます。そのため、谷がかなり発達しているのです。二つの谷に挟まれた、尾根は狭くていまにも切れそうです。この狭い尾根を水路をたくみに蛇行させることで乗り切り四谷まで到達させて技術には驚かされます。この区間、大半は暗渠化されいますが、まだ4箇所で断続的に、往時の水路地形を見ることができます。水路の部分は、5mメッシュの地形データで「水部」になっていないので、流量はごくわずかで、水深もきわめて浅いものでした。

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淀橋台の玉川上水

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代田橋駅から初台駅付近

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笹塚駅南の玉川上水
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笹塚付近を流れる玉川上水


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明大前から初台付近までの地形

まとめにかえて（デスマス体に修正しました）

国土地理院のニ万五千分の一地形図は、空中写真測量図化によって作成されます。空中写真はセスナの胴体の穴につけた航空カメラ（23㎝フィルム）で、連続的にラップさせながら撮影します。図化は、2枚ずつ立体視しながら等高線を描く作業です。ところが、樹木が密生しているところでは、地面がほとんど見えない場合があります。そういうときは、樹木の高さを想定しながら、下の地形の高さを推定して等高線を描くしかなく、実際の地形と乖離することも珍しくなかったのです。
今回の赤色立体地図作成に使用したデータは、レーザ計測によるものです。玉川上水の水路や堤の微地形もよく見えると大いに期待していました。ところが、実際には、それほどは見えなかったのです。
玉川上水の上流部では、5m以上の幅があり、分解能も十分です。ところが肝心の水路の部分が水部扱いで、nodata扱いとなっていました。レーザ光線は水面で全反射してしまうので、水路の底の高度は計測できなかったのです。水面の高さは変動するので、nodataにすることになっています。これでは、詳しい地形断面図はむずかしいと断念せざるを得ませんでした。
もう一点は、溝や窪地堤や丘があるのに、きちんと表現されずに無視されているという点でした。これは、5m以下のサイズの微地形の場合はいたし方ないのですが、それ以上のサイズでも見えないことが、しばしばありました。たとえば、玉川上水が立川断層の段差を登る地点のすぐわきに、高さ７ｍほどの、人工の築山があり、頂には金毘羅神社が鎮座しています。ところが、この地形は、まったく表現されてません。上を樹木が覆っているために、すべて樹木でできていると勘違いされたのでしょうか。また、玉川上水の上を覆い隠すように樹木が密生している場合も、十分な幅と深さの溝があるのに、全く表現されていないことがしばしばありました。
　現地調査の際に、こういう違いに気が付いて、いろいろ考えるのも醍醐味の一つなのでしょう。
赤色立体地図は、玉川上水のような土木構造物の査にも有効であることがわかりました。今後も、現地調査をしたいと思いました。
なお、今回の調査に使用した、赤色立体地図は、セブンイレブンのネットプリントで入手可能です（補足参照）。

参考文献

https://www.lib.fussa.tokyo.jp/digital/digital_data/connoisseur-history/pdf/08/05/0007.pdf

  • 吉江勝広（2012）土木技術と文化財保護の視点からみた玉川上水再考-特に福生市域を対象として-、公益財団法人とうきゅう環境財団

http://www.tokyuenv.or.jp/wp/wp-content/uploads/2012/12/204.pdf

  • （）玉川上水の開削と新堀工事　第一節　上水掘削と水喰土　634-666、福生市

https://www.lib.fussa.tokyo.jp/digital/digital_data/connoisseur-history/pdf/07/01/0025.pdf

  • 角田清美（）「水喰土」を自然地理学の立場から調べる、みずくらいど、３、2-22.

[https://www.lib.fussa.tokyo.jp/digital/digital_data/connoisseur-history/pdf/08/03/0003.pdf

  • 渡部一二（2004）図解武蔵野の水路-玉川上水とその分水路の造形を明かす-,222p,東海大学出版会

新藤（）水喰土