第４回土砂災害に関するシンポジウム論文集，2008 年 8 月

地盤内の水分変動を考慮した主成分分析による降雨時斜面の危険度評価
THE RISK EVALUATION OF SLOPE DURING RAINFALL USING PRINCIPALCOMPONENT ANALYSIS CONSIDERING VARIATION OF SOIL MOISTURE

里見

知昭 1・酒匂

一成 2・安川郁夫 3・深川良一 4

Tomoaki SATOMI, Kazunari SAKO, Ikuo YASUKAWA and Ryoichi FUKAGAWA

1

立命館大学大学院 理工学研究科総合理工学専攻 博士課程後期課程（〒525-8577

滋賀県草津市野路東 1-1-1）

E-mail: rd005010@se.ritsumei.ac.jp
2

立命館大学 総合理工学研究機構 ポストドクトラルフェロー（〒525-8577

滋賀県草津市野路東 1-1-1）

E-mail: kaz-sako@fc.ritsumei.ac.jp
3

立命館大学 防災システムリサーチセンター 客員研究員（〒525-8577

滋賀県草津市野路東 1-1-1）

E-mail: 522ikuo@fc.ritsumei.ac.jp
4立命館大学 理工学部都市システム工学科 教授（〒525-8577

滋賀県草津市野路東 1-1-1）

E-mail: fukagawa@se.ritsumei.ac.jp

Key Words: monitoring, slope failure, rainfall index, pore-water pressure, principal component analysis

1. はじめにョン（2 次元浸透解析，斜面安定解析）を有機的に結びつけることで，降雨時の表層すべり型崩壊に対する防災

わが国では，梅雨期や台風襲来期の大雨による斜面災システムの確立を目指している．
現地モニタリングでは，害が多発している．そこで，土砂災害から人命を守るた

2004 年 7 月から京都市東山山麓の重要文化財後背斜面

めに，2001 年の土砂災害防止法の施行に伴って土砂災害（以降，対象斜面）にテンシオメータと転倒ます型雨量警戒区域等の指定が実施され，指定箇所は年々増加する計を設置し，間隙水圧と 10 分間雨量を計測している 2)．

傾向にある．
降雨に起因する斜面災害の防災対策として，2006 年 5 月からは，広範囲における詳細な斜面状況を把従来，降雨量に基づいて斜面の危険度を評価することに握するため，計測地点の多点化を実施している．
さらに，重点が置かれてきた．この方法は，評価対象が広域であ

光ファイバセンサ（B-OTDR 方式）を設置して地表面変る場合は有効であるが，地域ごとの「地形や地質」に対位も計測している．

応したパラメータを設定することは困難なため，一般に本論文では，2004 年 7 月から計測し続けている地点「花崗岩」に対応したものを適用している 1)．結果としの間隙水圧と 10 分間雨量の計測結果を使って，降雨時斜て，降雨時斜面の危険度判断に空振りが生じるおそれが面の危険度を評価することを目的とする．間隙水圧と 10ある．降雨時の表層すべり型崩壊は，（1）雨水の浸透に分間雨量の計測結果を有効に活用するために，多変量解よる土塊自重の増加，（2）地盤内の飽和度の増加による析手法の一つである主成分分析（Principal Component

せん断強度の低下，（3）地下水位の上昇による間隙水圧Analysis：PCA）3)を適用した評価方法を提案する．さらや浸透力の増加によって発生すると言われていることかに，提案手法に基づいて算出した主成分得点を評価指標

ら，「地形や地質」の影響を受ける地盤内の水分変動（間として採用することの有効性について，2004 年台風 23

隙水圧や体積含水率など）を現地モニタリングによって号時の計測結果を用いて考察する．

直接把握することが望ましいと考えられる．筆者らの研究グループでは，現地モニタリングと数値シミュレーシ

2. 対象斜面の地質断面および計測位置

B地点（2006年～）
崖錐堆積物

①

す る n 個 の デ ー タ （ 個 体 ）（ x ji （ j = 1,2,L , m ；i = 1,2,L , n ））を標準化する作業を行う．それは，デー
タの単位のとり方によって主成分が変化し，分析結果の③2K2-K

D.L.=130.00m
D.L.=130.0 m⑤Nd値
値
Nd5010000Nd値
値
Nd5010000Nd値
値
Nd50

10005050

50100100100

100150150

深さ h (cm)50

深さ h (cm)

深さ h (cm)

0150

200

200

200250

250

250

250

300

地点 ： K2-2
D.L. = 136.27m
貫入深度 = 2.29m

Nd値
値
Nd50

100

300

300

300
地点 ： K2-1
D.L. = 140.31m
貫入深度 = 0.89m

0150

200

地点 ： K2-3D.L. = 128.38m
貫入深度 = 1.18m

地点 ： K2-4
D.L. = 123.53m
貫入深度 = 1.28m

図-1 対象斜面の地質断面図および計測位置

x2 （変量）

固有ベクトルz1z 2 第2主成分
新たな情報量
平均

元の情報量

第1主成分
情報損失量
元のデータ

x1 （変量）

(1)

s jj

-4
K2

D.L.=120.00m
D.L.=120.0 m

タの平均は 0，分散は 1 になる．

x ji − x j②

C地点（2006年～）

解釈が困難になるためである．標準化によって，全デー

x′ji =（2004年～）

計測位置
M地点（2004年～）④ 2-30

はじめに，式(1)を使って m 個の変量 x1 , x 2 , L , x m に対Nd値

基盤層
基盤層

3. 主成分分析による降雨時斜面の危険度評価(1) 主成分分析の概要 3)
2 個の変量を想定した主成分分析の概念を図-2 に示す．
図-2 より，主成分分析は多変量の元の情報量の損失が最小となる評価軸（主成分，合成変量）を新たに求める方法であると解釈される．この方法により，高次元のデータからの情報を限りなく失わずに低次元のデータとして処理することができ，主成分の算出方法を以下に述べる．

-1K2

D.L.=140.00m
D.L.=140.0 m

深さ h (cm)

図-1 に対象斜面の地質断面図と計測位置を示す．地質断面図は，対象斜面の 4 箇所で行った簡易貫入試験の結果（図-1 参照）をもとに基盤面を推定して作成されたものである．試験結果より，斜面全体の表土層（崖錐堆積物）の厚さは約 100～200cm であった．図-1 の B, M, C
地点は計測位置を示し，M 地点にはテンシオメータ（深さ 20, 40, 60, 80, 100cm の計 5 本）と雨量計を，B, C 地点にはテンシオメータ（深さ 40, 80, 100cm：各地点 3 本の計 6 本）を設置している．また，図-1 の①～⑤は，光ファイバセンサ（B-OTDR 方式）の設置位置である．

図-2 2 個の変量を想定した主成分分析の概念

ここで，x j は変量 x j の平均，s jj は変量 x j の分散であと等価である．このとき，分散V (z ) が無限に大きくならり，データの主成分 z j は式(2)のような一次式で表され，ないための制約条件として，式(4)を満たす必要がある．

この主成分の分散V (z ) は式(3)となる．

z j = a1 j x1' + a 2 j x2' + L + a mj xm'(2)a12 + a2 2 + L + am 2 = 1(4)式(4)と Lagrange の未定乗数法を使って，分散V (z ) がV (z ) =n∑(mm) ∑∑21zi − z =s jk a j ak
n i =1j =1 k =1(3)

ここで， a j は主成分の係数（ a j = (a1 j , a2 j ,L, amj ) ,，s jk は分散・共分散である．図-2 より，j = 1,2,L, m ）主成分分析は，得られる新たな情報量が最大となるよう最大となるときの係数 a j を決定することが目的である
今回の問題は，式(5)の固有値問題を解くことに等しい．

 s11 s12 L s1m  a1  sss
21222m
 ，a =  a2 
Va = λa；V = O M  M
 M s s L s a mm  m1 m 2 m

(5)な式(2)の係数 a j を決定するための分析方法で主成分分析は，得られる新たな情報量が最大となるような式(2)の係数 a j を決定するための分析方法であるが，これは式(3)の分散V (z ) が最大となる式(2)の係数 a j を求めること

ここで， λ は分散共分散行列V の固有値，係数 a は固有値 λ に対応する固有ベクトルである．得られた固有値λ の中で最大の固有値に対応する固有ベクトルを使った主成分が「第 1 主成分」であり，以降「第 2 主成分, …」と続く．そして，式(2)を使って各個体に対して主成分の値を計算したものを「主成分得点」とよぶ．なお，第 i 主成分が元の情報量をどの程度含んでいるかを表す指標として「寄与率」を使う．寄与率は，第 i 主成分の固有値が固有値の総和に占める比率であり，第 1～ i 主成分までの寄与率の和が「累積寄与率」である．
一方，主成分分析は，元の情報量をできるだけ少ない情報量で表すことが目的のため，採用する主成分の数が重要となる．目安として，（1）累積寄与率をある程度（例えば，80%以上）大きくすること，（2）固有値が 1 以上3)であることなどが挙げられる ．ここで，本研究で対象とするような自然斜面における地盤内の水分変動は，地質や地形状況などに影響されるため，固有値が 1 以上となる主成分のみでは，降雨強度と地盤内の水分変動の関係を有効に把握して評価することは容易ではないと考えられる．そこで，本論文では，採用する主成分にはある程度の情報量を持つことが望ましいと判断し，「累積寄与率が 80%付近になるまでの主成分」を採用した．
(2) 主成分分析による降雨時斜面の危険度評価
図-3 の降雨時斜面の危険度評価について説明する．はじめに，過去の計測データを使って主成分分析を行い，固有値や固有ベクトルの成分の係数（以降，主成分の係数）などを算出し，採用する主成分を決める．次に，主成分の係数と現在の計測データを使って主成分得点をリアルタイムに求め，この主成分得点が評価基準を上回ると避難勧告などを発令し，基準値を下回ると解除する．
最後に，計測データを今後の分析データとして蓄積する．
(3) 分析に使用する計測データの設定
今回の分析には，計測を開始した 2004 年 7 月 22 日から 2007 年 12 月 31 日までに連続雨量 5mm 以上を記録したデータを使う．なお，連続雨量は，雨が降り始めてから無降雨状態が 3 時間続いた時間までの累積雨量とする．
a) 雨量指標
主成分分析の雨量指標（短期間，長期間：計 2 個）の変量に対して，次の 4 ケースを検討項目として分析する．
Case 1：時間雨量・連続雨量（道路）Case 2：時間雨量・24h 半減期実効雨量（矢野案 (1990) 4) ）Case 3：1.5h 半減期実効雨量・72h 半減期実効雨量（提言案 (1993) 5) ）Case 4：時間雨量・土壌雨量指数（連携案 (2005) 6) ）b) 間隙水圧
本論文では，図-1 に示す M 地点の計測データ（深さ20, 40, 60, 80, 100cm：計 5 個）を変量とする．今回，M地点のみを対象としたのは，B, C 地点のテンシオメータ内の脱気水が抜けやすく計測できなかった場合があり，主成分分析で用いるデータ数として十分ではないと判断したためである．

過去の計測データ（雨量指標，間隙水圧）

崩壊・非崩壊データを蓄積

主成分分析
固有値，主成分の係数，寄与率，累積寄与率を算出

現在の計測データ（雨量指標，間隙水圧）

主成分得点を算出

主成分得点を算出

評価基準を上回る？

NoNo

Yes

一連の降雨終了？

Yes（避難勧告）
現在の計測データ（雨量指標，間隙水圧）評価基準を下回る？

No（避難継続）

Yes（避難解除）

図-3 主成分分析による降雨時斜面の危険度評価

一方，間隙水圧の変化を時系列方向で評価するとき，雨が降り始めたときの間隙水圧の値（初期値）の違いによって単位時間あたりの変化量が異なる．実際，降雨開始時の地盤内が乾燥状態の場合，単位時間あたりの間隙水圧の変化量は大きくなるが，湿潤状態の場合は小さくなる．その結果，分析する毎に初期値が変化するため，分析結果を統一して処理することが困難となる可能性がある．したがって，計測結果を基準化することが必要であると考え，本論文では，式(6)を使って換算した「間隙水圧の無次元値」を主成分分析の変量とした．

u t′ =

ut − u0u0(6)

ここで， u0 は降雨開始時の間隙水圧（初期値）， ut は時刻 t の間隙水圧を表し，降雨開始時の ut′ は 0 である．

4. 危険度評価指標としての有効性
降雨時斜面の危険度を評価する指標として，主成分得点を使った方法が降雨量のみを使った方法よりどの程度有効であるかを検討する必要がある．本章では，わが国全体で甚大な被害をもたらした 2004 年台風 23 号時の計測データを一例に，3.(3)節で示した「時間雨量・連続雨量」を使って主成分分析を実施した．今回の分析には，計測を開始した 2004 年 7 月 22 日から台風 23 号の一連の降雨直前までの約 3 ヶ月分のデータを使用している．
分析結果（固有値，主成分の係数，寄与率，累積寄与率）を表-1 に示す．累積寄与率に注目すると，第 3 主成分までで全体の約 80%の情報を捉えていることから，7個の変量を有効に処理できたと推測される．次に，各主成分の係数の解釈について検討する．表-1 の太字斜体で表記した値より，第 1 主成分の係数は全て正値であるた表-1 「時間雨量・連続雨量」を使った分析結果（2004 年台風23 号直前までの計測データを使用）
固有値
深さ 20cm
深さ 40cm
深さ 60cm
主成分の深さ 80cm
係数
深さ 100cm
時間雨量
連続雨量
寄与率
累積寄与率

第1主成分 第2主成分 第3主成分
3.206
1.441
0.897
-0.1890-0.28640.45570.0107-0.2208
0.49350.05300.33120.54050.17990.39830.1792
0.46480.53080.6268-0.3300

0.2172-0.52590.62420.068920.6
66.4-0.1917
12.8
79.2

45.8
45.8

間隙水圧（kPa)

20-220cm
40cm
60cm

-4

間隙水圧の第1主成分得点

降雨量

-6

主成分得点の総和

め，降雨量の増加に伴う間隙水圧の増加を，第 2 主成分と第 3 主成分は短期的な降雨（時間雨量）に対する深い部分（深さ 60, 80cm）の間隙水圧の変化傾向を表す．
図-4 に 2004 年台風 23 号時の間隙水圧，降雨量（時間雨量，連続雨量），主成分得点（間隙水圧のみで表した第1 主成分，間隙水圧と雨量指標による総和）を示す．間隙水圧の第 1 主成分得点に注目したのは，表-1 に示すように，第 1 主成分の固有値は最も大きく元の変量をより多く説明できるからであり，後述する避難勧告や解除等を発令するタイミング設定の際に使用する．計測結果より，降雨開始時の間隙水圧が比較的大きいのは，台風 23号の一連の降雨の前に連続雨量 32.5mm を記録したためである．一方，主成分得点の総和は，過去に計測地点付
近で崩壊したときの値（雨量データ（気象庁 京都地方気象台（京都），1999 年 6 月 27 日 9 時，時間雨量：47mm/h，連続雨量：123.5mm）7)，崩壊時の間隙水圧を 0kPa と仮定したときの換算値：1（式(6)参照）から算定）に近づいていることから，崩壊に注意する必要があったと推測される．ここで，崩壊時の間隙水圧を 0kPa と仮定したのは，降雨による間隙水圧の増加，特に正圧（0kPa）が続くと，一般に斜面は不安定になりやすいためである．
今回の結果をもとに，避難勧告や解除等を 4 段階（①避難準備（警戒基準），②避難指示，③解除準備，④解除
指示：図-4 の①～④に対応）に分けて，発令するタイミングの設定基準を検討する．このとき，4 つの基準値（(1)：全ての間隙水圧を 0kPa と仮定したときの間隙水圧の第 1 主成分得点（式(6)より），(2)：(1)に対応する主成分得点の総和，(3)：1999 年崩壊時の主成分得点の総和，(4)：(2)と(3)の主成分得点の平均）を使う．なお，間隙水圧の 0kPa に注目したのは，先に述べたとおりである．
避難勧告のタイミングとして，「①避難準備」は，全ての間隙水圧を0kPaと仮定したときの間隙水圧の第1主成分得点よりも上回った時点とし，斜面の安定化が著しく低下した時間帯と解釈する．
「②避難指示」は，避難準備と崩壊発生の中間として位置付けるため，「①避難準備」発令時と崩壊時の主成分得点の総和の平均値よりも大きくなった時点とする．一方，避難解除のタイミングとして，「③解除準備」は，全ての間隙水圧を 0kPa と仮定したときの間隙水圧の第 1 主成分得点（①避難準備と同値）よりも下回り，間隙水圧の計測値が 0kPa よりも小さくなった時間帯とする．
「④解除指示」は，「①避難準備」発令時の主成分得点の総和より小さくなった時点で発令す
る．一般に，避難解除のタイミングは，避難指示よりも難しいといわれており，今回の方法を採用することで，解除を判断する目安になると考えられる．なお，今回のように単調増加の連続雨量を使うと，主成分得点の減少は小さく解除指示は遅れることから，減少を表現できる実効雨量や土壌雨量指数のほうが望ましいと推測される．
このように，主成分得点は雨量強度と間隙水圧の変動を直接反映できるため，降雨量に基づく評価方法よりも

140
1201008060402008680cm
100cm

時間雨量 (mm/h)
連続雨量 (mm)（1）（1） 全ての間隙水圧が全ての間隙水圧が0（kPa）のとき0（kPa）のとき

6.1

42

③

①

0
20 （3） 1999年の崩壊時（3） 1999年の崩壊時

10 （2）（2） （1）に対応する値（1）に対応する値

==

5

①

15 （4）（4） （2）と（3）の平均（2）と（3）の平均

0
4:00

18.1
13.5
8.9
②8:00

12:00

16:00

④20:000:00

図-4 2004 年台風 23 号時の間隙水圧，降雨量，主成分得点の総和の時系列変化

崩壊の危険度に対する避難勧告や解除等を発令するタイミングをより具体的に設定できる可能性がある．

5. 雨量指標の組み合わせに関する検討
前章で述べた主成分得点の総和を降雨時斜面の危険度判断に使う場合，どの雨量指標が最も有効な組み合わせであるかを検討する必要がある．本論文では，3.(3)節で示した 4 ケースの組み合わせにより主成分分析を行った．
今回の分析には，計測を開始した 2004 年 7 月 22 日から2007 年 12 月 31 日までの約 3.5 年間分の様々な降雨パタ深さ (cm)表-2 「時間雨量・連続雨量」を使った分析結果（2004 年の計ーンに対する間隙水圧の変化傾向を示したデータを用い測開始から 2007 年末日までの計測データを使用）ていることから，得られる分析結果はある一定の普遍性をもっていると判断し，分析結果に対して考察する．
第1主成分 第2主成分 第3主成分
はじめに，4 ケースの組み合わせに対する分析結果を固有値
3.953
0.958
0.696
示す前に，「時間雨量・連続雨量」による結果（固有値，0.1007 -0.6213
深さ 20cm
0.3950主成分の係数，寄与率，累積寄与率）を表-2 に示す．累深さ 40cm
0.0063 -0.4832
0.4265
深さ60cm
0.4121-0.28170.1130積寄与率に注目すると，第 3 主成分までで全体の約 80%主成分の
深さ 80cm
0.4006-0.28840.2564係数の情報を捉えていることから，7 個の変量を有効に処理
深さ 100cm
0.10780.38050.4680できたと推測される．次に，各主成分の係数の解釈につ時間雨量
0.14860.18720.9016
いて検討する．表-2 の太字斜体で表記した値より，第 1-0.0528
0.2470連続雨量
0.3898
寄与率56.5
13.79.9
主成分の係数は全て正値のため，降雨量の増加に伴う間累積寄与率
56.5
70.280.1
隙水圧の増加を表し，第 2 主成分の係数は時間雨量と深さ60, 80cm の間隙水圧の値が他の係数よりも比較的大き
表-3 雨量指標の組み合わせに対する分析結果（2004 年の計測いことから，短期的な降雨（時間雨量）に対する深い部開始から 2007 年末日までの計測データを使用）
分（深さ 60, 80cm）の間隙水圧の変化傾向を示している．
第 3 主成分の係数は，浅層から深層にかけて負値から正
時間雨量 ・ 連続雨量
Case 1値へと転じているため，浅層から深層の地盤内水分にコ
第1主成分
第2主成分第3主成分
ントラストが生じることを表している．つまり，浅い部固有値
3.953
0.9580.696
分が乾燥すると深い部分は湿潤になると解釈される．
寄与率
56.5
13.79.9
次に，「時間雨量・連続雨量」の分析結果と同様，4 ケ
累積寄与率
56.570.280.1ースの組み合わせに対する結果を表-3 に示す．ただし，
時間雨量 ・ 24h半減期実効雨量「時間雨量・連続雨量」以外の雨量指標を使って求めた
Case 2
第1主成分
第2主成分
第3主成分
主成分の係数は表-2 と似ているため，本論文では省略す
固有値
3.989
0.9580.692
る．表-3 より，「Case 3：1.5h 半減期実効雨量・72h 半減寄与率
57.0
13.7
9.9期実効雨量」の第 3 主成分までの累積寄与率は 82.7％と累積寄与率
57.070.780.6
最も大きく，第 1～3 主成分までで元の変量 7 個の大部分
1.5h半減期実効雨量 ・ 72h半減期実効雨量を説明できることを意味するため，対象斜面ではこの組
Case 3
第1主成分
第2主成分
第3主成分
み合わせが最も有効であると推測される．
固有値
4.256
0.836
0.699
このような結果が得られたのは，変量である短期間雨寄与率
60.8
11.910.0
量指標が影響したと考えられることから，
2004 年台風 23
累積寄与率
60.8
72.7
82.7
号時の計測結果を一例に，短期間雨量指標（時間雨量，時間雨量 ・ 土壌雨量指数
1.5h 半減期実効雨量）と間隙水圧の変化傾向に関して考Case 4
第1主成分
第2主成分
第3主成分
察する．雨量指標の特徴より，時間雨量は降雨終了 1 時
固有値
4.008
0.957
0.686
間後に 0mm となるが，1.5h 半減期実効雨量は降雨終了 3
寄与率
57.3
13.79.8
時間後も約 11.3mm を示している．一方，図-5 の降雨開累積寄与率
57.370.980.7始時（○）と無降雨状態 3 時間経過後（◆）の間隙水圧から判断すると，無降雨状態 3 時間経過した後も完全に間隙水圧 (kPa)回復していない．つまり，無降雨状態 3 時間経過した後-6-5-4-3-2-10120
も 0mm とならない 1.5h 半減期実効雨量のほうが地盤内
降雨開始の水分変動との関係を良好に表現できる可能性がある．
降雨終了
しかし，倉本ら 8)は，降雨量に基づく評価として雨量40
降雨終了
3時間経過
指標を選定する際の検討項目として「災害補足度，空振り率」を採用した場合，「時間雨量・土壌雨量指数」60が最も妥当な組み合わせであるという結果を得ている．
本論文では，2004 年台風 23 号時の計測結果を一例に，80一連の降雨に対する「主成分得点の総和」の最大値から無降雨状態 3 時間経過後の値までの減少率に注目し，100それぞれの時刻に対する各深さの間隙水圧の減少率を考
図-5 降雨開始時と無降雨状態 3 時間経過後の各深さに対する慮して，雨量指標の有効な組み合わせ（3.(3)節の 4 ケ
間隙水圧の変化（降雨終了時も含む）ースを対象）について検討する．

雨量指標の組み合わせに対する主成分得点の総和と各深さの間隙水圧の基準化した値で整理した結果をそれ
ぞれ表-4 と表-5 に示す．なお，表-5 の「間隙水圧の基準化した値」とは，式(6)を使って表したものであり，減少率は計測深度が大きくなるほど小さくなった．表-4 の減少率と表-5 の平均を比べると，「1.5h 半減期実効雨量・72h 半減期実効雨量：Case3」が最も近い値を示した．このような結果が得られたのは，表-3 に示す第 3 主成分までの累積寄与率に対してCase 3 が最大であることが影響していると考えられ，対象斜面において雨量指標と間隙水圧の変化傾向の関係を良好に把握している Case3 が 4ケースの中で最も有効であると解釈される．参考に，「1.5h 半減期実効雨量・24h 半減期実効雨量」，「1.5h 半減期実効雨量・土壌雨量指数」の組み合わせを用いて「主成分得点の総和に関する減少率」を求めると，それぞれ50.4%，55.1%であった．以上の 6 ケースの雨量指標の組
み合わせに対する減少率と表-5 の平均から判断すると，対象斜面では「時間雨量・土壌雨量指数」が最も離れた値（62.8%）となり，「1.5h 半減期実効雨量・24h 半減期実効雨量」が有効な組み合わせであると考えられる．このような結果が得られた理由背景として，(1) 短期間雨量指標（時間雨量，1.5h 半減期実効雨量）の変動傾向が異なること，(2) 土壌雨量指数の計算に使用するパラメ
ータは花崗岩が対象であること 1)が挙げられる．
今後は，2004 年台風 23 号時以外の様々な降雨パター
ンによる計測結果を使って，対象斜面における雨量指標の有効な組み合わせについて検証する必要がある．
一方，計測地点を変えた場合，各地点の地形や地質に対応した間隙水圧の変化傾向が分析結果に影響すると推測されるため，計測地点ごとに対して新たに分析することで最適な組み合わせが得られるのではないかと考えられる．

6. おわりに
本論文では，京都市東山山麓の重要文化財後背斜面で計測した間隙水圧と 10 分間降雨量を使って降雨時斜面の危険度を評価するため，主成分分析を使った評価方法を提案し，主成分得点を評価指標として採用することの有効性に関して，2004 年台風 23 号の計測結果を使って検討した．本研究で得られた知見を，以下に述べる．
1) 主成分分析より，第 3 主成分までで全体の約 80%の情報を捉えたことから，多変量（本論文は 7 個）を有効に処理できた．また，主成分の係数より，雨量強度と地盤内の水分変動との関係を表していると解釈することができた．
2) 主成分の係数と計測データを使った主成分得点は，降雨時斜面の危険度をリアルタイムに評価できて，雨量強度と地盤内の水分変動を直接反映していることから，避難勧告や解除の発令等のタイミングをより具体的に設定できる可能性がある．

表-4 雨量指標の組み合わせに対する主成分得点の総和の最大値，無降雨状態 3 時間経過後の値，減少率
短期間
雨量指標

長期間
雨量指標

主成分得点の総和
無降雨状態
最大値
3時間経過後減少率（％）

時間雨量

連続雨量

15.37

6.53

57.5

時間雨量

24h半減期
実効雨量

15.83

6.48

59.1

時間雨量

土壌雨量指数

15.48

5.76

62.8

1.5h半減期
実効雨量72h半減期
実効雨量

14.74

7.4249.6

表-5 各深さの間隙水圧の基準化した値に対する主成分得点の総和の最大時，無降雨状態 3 時間経過後の値，減少率
間隙水圧の基準化した値
計測深度

主成分得点の 無降雨状態
総和の最大時 3時間経過後減少率 （％）

20cm

1.437

0.434

69.8

40cm

1.514

0.203

86.660cm

1.541

0.815

47.1

80cm

0.961

0.688

28.5100cm

1.109

0.817

26.3

平均 （％）

51.6

3) 主成分分析の結果と間隙水圧の変化傾向から判断す
ると，降雨による対象斜面の危険度を評価する際の有効な雨量指標の組み合わせは，「1.5h 半減期実効雨量・24h 半減期実効雨量」であることが分かった．
参考文献
1) 岡田勝也：土壌雨量指数, 測候時報, 気象庁, 第 69 巻, 5 号,pp.83-84, 2002．
2) 酒匂一成, 深川良一, 岩崎賢一, 里見知昭, 安川郁夫：降雨時の斜面災害防止のための重要文化財周辺斜面における現地モニタリング, 地盤工学ジャーナル, Vol.1, No.3, pp.57-69,2006．
3) 田中豊, 脇本和昌：多変量統計解析法, 現代数学社, pp.53-84,
1983．
4) 矢野勝太郎：前期降雨の改良による土石流の警戒・避難基
準雨量設定手法の研究, 砂防学会誌, Vol.43, No.4, pp.3-13,
1990．
5) 建設省河川局砂防課：集中的に発生するがけ崩れに対する警戒避難基準雨量の設定手法(案), 1993．
6) 国土交通省河川局, 気象庁予報部, 国土交通省国土技術政策総合研究所：国土交通省河川局砂防部と気象庁予報部の連携による土砂災害警戒避難基準雨量の設定方法(案), 2005．
7) 気 象 庁 ： http://www.data.jma.go.jp/obd/stats/etrn/index.php,
2008.05.16.
8) 倉本和正, 野呂智之, 小山内信智, 小林幹男, 岡田憲治：土砂災害警戒情報の作成･発表基準に用いる降雨指標の検討,
砂防学会研究発表会概要集, pp.186-187, 2005．
（2008.5.16 受付）