2000年三宅島噴火における泥流発生シミュレーション

首都大学東京都市環境科学研究科
地理環境科学域
中山大地

0

噴火前の標高データ（1983年の火山基本図を元に作成）

1,000

2000年11月の標高データ

2,000

3,000mはじめに• 三宅島は，2000年6月27日に17年ぶりに噴火活動を再開• 大きく5回の噴火が発生• これ以前の噴火とは様式を異にする
側噴火による溶岩流出から山頂噴火による火山灰噴出に変化• ＜三宅島2000年噴火の特徴＞• 山頂に陥没口が形成• 噴火活動の終息後も多量の火山ガスを放出• 全島的に火山灰が降下，雄山斜面に厚く堆積･･･約850年ぶり
l 島内の各地で降雨による泥流が頻発‒ 大きく6回の泥流イベントが発生

2000年三宅島噴火の状況
北側からみた8月10日の噴煙
撮影時刻は12時4５分

アジア航測株式会社HPより
http://www.ajiko.co.jp/bousai/miyake/0810-ob-1-1280.jpg

中腹部林内の泥流・火山灰の堆積

中腹部村営牧場の泥流・火山灰の堆積土石流・泥流の発生により橋が崩落

土石流・泥流が堆積      







0810 0818 0829
    



 





0810 0812
 





0727


0726


0708 0714
 

 







大島における雨量（解析雨量）と噴火および泥流イベントの時系列



1108



0905


0818








7月8日噴火時の降灰堆積厚(mm)7月14日噴火時の降灰堆積厚(mm)8月10日噴火時の降灰堆積厚(mm)8月18日噴火時の降灰堆積厚(mm)8月29日噴火時の降灰堆積厚(mm)8月30日噴火時の降灰堆積厚(mm)12月31日までの累積降灰堆積厚(mm)目的• 発生した泥流により島内の各地で被害が発生していることから，泥流の発生地域を把握することは重要• そこで本研究では，以下の指標を用いて泥流発生地域の把握および，泥流による堆積域および侵食域の推定を行った
泥流発生地域の把握

泥流による堆積域および侵食域の推定

流域平均土砂生産高（DASH）

Sediment Transport
Index（STI）

使用データ• 10mメッシュ数値標高モデル（DEM）• 国土地理院より入手• レーダーアメダス解析雨量（5kmメッシュ）• 2000年7月1日〜12月31日･･･解析期間• 三宅島2000年噴火における降灰堆積厚• 2000年7月8日，7月14日，8月10日，8月18日，8月29日，8月30日• 三宅島2000年噴火降灰量調査報告書のアイソパックを元に作成• 火山灰の各データ（透水係数・空隙率）• 透水係数1cm/秒，空隙率50％で計算を行った．

• 堆積域および侵食域の空中写真判読結果• 2000年11月8日撮影の空中写真を使用（中山･黒田 2002）

解析フ口ーDEM

流路データ

斜面勾配

紙ベースの降灰堆積厚レーダーアメダス
解析雨量

火山灰
各デー夕

デジ夕ル化（ラス夕化）

流域面積
土砂生産モデルSediment Transport Index(STI)

流域平均土砂生産高（DASH ）

空中写真判読結果
泥流流出状況の把握

標高データから求めた斜面勾配
標高データ

斜面勾配

標高データから求めた流路網
標高データ

流路網

標高データから求めた斜面勾配と流路網
セル分布型
土砂生産モデﾉﾚ

STIDASHセル分布型土砂生産モデﾉﾚの概念
堆積した火山灰から降雨により生産される土砂をセルごとに求める．
l 厚さDの火山灰＝透水層と仮定
l 降雨→火山灰層内に雨が浸透→飽和により表面流発生→土砂生産aRainfallb

Rainfall
YYxx
TAKARA(1999)のFig.8を一部改変

流域平均土砂生産高（DASH）のインプットデータ

セル分布型土砂生産モデルの計算

7月8日噴火時の降灰堆積厚0708 0714
 08


0726


081


7月14日噴火時の降灰堆積厚


0727




 



(mm)(mm)



セル分布型土砂生産モデルによる土砂生産量l 火山灰の分布に沿った土砂生産を示している
l 斜面下部の火山灰がこのイベント以前に流出してしまっているl レーダーアメダス解析
雨量の誤差と思われる値に敏感に反応
7月26日（第1回目の泥流イベント）の土砂生産量(cm)

セル分布型土砂生産モデルによる土砂生産量l 火山灰の分布および堆積状況に沿った土砂生産を示している→長期間の解析では，累計の土砂生産量となるため，降雨に対する敏感さが解消され，単日に比較して良い結果が得られた
12月31日までの累計土砂生産量(cm)

流域平均土砂生産高（DASH）• DASH（Drainage-basin Average of Sediment-yield Height）
任意の流域の総土砂生産量【土砂生産モデﾉﾚ】

DASH＝流域面積【DEM】･･･単位面積あたりの土砂生産量を示す○ DASH大流域面積に比して土砂生産量が多い○ DASH小流域面積に比して土砂生産量が少ない

DASHが大きな値（単位面積あたりの土砂生産量が多い）の流域では，その谷筋において泥流が発生しやすいと考えられる

DASH（7月26日泥流イベント）①

7月26日泥流イベント時のDASHについて， 東京都三宅②支庁土木課･アジア航測株式会③社（2000）などを用いて各谷④筋の目視判読を行った．
⑤ l 雄山上部の土砂生産域から，⑥複数の谷筋で値の大きいセル⑦が連続している．
⑧‒ この谷筋を含む流域では流⑨
域面積に比して土砂の生産高が大きいことを示す
l

イベント時に泥流発生が確認されている谷筋と，本数・流下方向ともほぼ一致した(cm)DASH（12月31日までの累計）および泥流による侵食域・堆積域
火山灰が全島に分布しているため，DASHも全島的に現れている．
7月26日のDASHで表された谷筋以外にも，島内の各地のDASHが大きな値を示す谷筋が見られる⑦⑥⑤①大長井地区，②芦穴沢，③立根，④角屋敷，⑤伊ヶ谷沢，⑥平山沢，⑦姉川砂防ダム①

砂防･地すべり技術センター（2001）で報告されている，泥流発生の痕跡が確認されている谷筋がほぼ再現された．

②④③(cm)DASH（12月31日までの累計）および泥流による侵食域・堆積域
12月31日までの累計DASH
についても， 前スライドと同様に各谷筋の目視判読を行い，さらに，泥流による堆積域および侵食域を重ねることにより，泥流の発生した谷筋を推測した．

⑦⑥⑤①②④③：侵食域：堆積域

DASHはセル分布型で表す
ことにより，火山灰の分布および堆積状況に即した，泥流の流出分布を把握できる指標であると考えられる．

Sediment Transport Index (STI)• DASH：○どの谷筋で泥流が発生するか谷筋内の堆積域および侵食域の位置
STIを用いて堆積域および侵食域の位置の推定を行った
Sediment Transport Index（Burrough and McDonnell 1998 ）A⎞
STI = ⎛⎜ s⎟⎝ 22.13 ⎠

0.6

1.3

⎞⎟
× ⎛⎜ sin β0.0896 ⎠⎝As = β = ･･･各セﾉﾚにおける土砂の輸送力のポテンシャﾉﾚを示す．
○ STI大土砂の輸送力が大○ STI小土砂の輸送力が小STIが大きい値のセルでは土砂の輸送が行われやすく，小さい値のセルでは輸送が行われにくいと考えられる

STIについて

STI 100• 実際に泥流が発生した谷筋で値が大きく，特に谷筋中流部での値が大きい• 谷筋の上流部で土砂生産，中流部で運搬，下流部で堆積，という過程がうかがえる• 泥流の発生している各谷筋の下流部で，堆積域の有無に相違が見られる• （赤丸：堆積域あり，青丸：堆積域なし）
：侵食域
：堆積域

STIを用いた泥流堆積域について①釜の尻沢①釜の尻沢においては，STIの減少が②地獄谷・ 少ないため堆積域は存在しない．泥流
赤場暁
は海まで流下したと考えられる．
l ②地獄谷・赤場暁においては，STIが堆積域急減し，値の小さいセルが連続するため運搬力が低下し，堆積域が存在する．
l01,000（m）

地獄谷

土石流・泥流の発生により橋が崩落

赤場
暁
土石流・泥流が堆積

結論• 土砂生産モデﾉﾚは，長期間の解析では，累計の土砂生産量となるため，降雨に対する敏感さが解消され，単日に比較して良い結果が得られた．
• 分布型で表示したDASHからは，泥流の流出の確認された谷筋だけでなく，痕跡のみが確認された谷筋での泥流流出も再現できた．
→DASHは降下火山灰の分布および堆積状況に対応した，泥流流出を示す．
• 分布型で求めたSTIを用いることにより，堆積域の存在の有無の理由が確認できた．
→STIは泥流の流出による堆積域の位置の推定に用いることができる．

今後にむけて• 土砂生産モデルのアルゴリズム改良• 物理素過程を組み込んだ泥流シミュレーションモ
デルの開発• 噴火前後の詳細な地形データの入手• 噴火後の航空レーザー測量の実施• 火山灰の物理特性の把握• 浸透係数，空隙率など• 降灰シナリオの策定• 既往噴火の詳細な調査・データベース化