R2-16
野尻川，有村川における土石流荷重計を用いた土石流流下時の縦断的な土砂移動
国土交通省 九州地方整備局 山国川河川事務所 野田信幸(前：大隅河川国道事務所), 大隅河川国道事務所 吐師一彦
日本工営(株) ○田方 智, 伊藤隆郭, 松田 悟
政策研究大学院大学 水山高久
１. はじめに： 桜島では平成 12 年頃までは火山活動が活発であり，野尻川・有村川をはじめとする河川において土石流が頻発していた。その後，平成 15 年～20 年頃までは火山活動沈静化に伴い土石流の発生回数が減少したが，平成 22 年頃より火山活動が活発化し，土石流発生増加傾向にあった。平成 28 年は噴火活動が沈静化しているものの，桜島全体では 25 回（内，野尻川 11 回，有村川 6 回）の土石流が発生している。島内の野尻川や黒神川における除石を中心とした管理型の砂防事業を実施していく上では，出水毎の土石流による輸送土砂量（全粒径）とその質（粗粒分，細粒分）の把握を行い，砂防施設内で堆積する石礫・砂礫と海域まで流出する泥水量を把握することが必要である。現在，桜島では，火山砂防計画への反映，管理型砂防計画への応用を見据え，土砂の質的な通過土砂量の把握を目的として，野尻川および有村川において土石流荷重計 1),2)を用いた土石流観測を実施している。
ここでは，野尻川 1 号堰堤および有村川 3 号堰堤における土石流荷重計による観測結果とそれを用いた解析結果，土石流荷重計で求めた土砂濃度と土石流流量を用いて推定した流出土砂量，野尻川における土砂生産域～河口～海域に至る縦断的な土砂移動について述べる。

中央，左岸で土砂濃度に横断的な違いが認められた。
雨量(mm/10min)
雨量(mm/10min)

0102030

雨量(mm/10min)

雨量(Xバンド野尻川全流域)[10分〈1分雨量の総和〉]
0102030超音波式水位計(野尻川1号堰堤)[1分毎]
水位(m)

2
10

超音波式流速計(野尻川1号堰堤)[1分毎]
流速(m/s)1050

荷重計(野尻川1号堰堤)左岸[1分間平均]荷重(t/m2)210

圧力水頭(m)

底面圧力計(野尻川1号堰堤)左岸[1分間平均]

上流

下流

左岸

上流

下流

中央

上流

下流

右岸

10-1-2荷重計(野尻川1号堰堤)中央[1分間平均]
荷重(t/m2)

210

圧力水頭(m)

底面圧力計(野尻川1号堰堤)中央[1分間平均]
10-1-2荷重計(野尻川1号堰堤)右岸[1分間平均]荷重(t/m2)

2
10

8:00

7:50

7:40

7:30

7:20

7:10

7:00

6:50

6:40

6:30

6:20

6:00

10-1-26:10

圧力水頭(m)

底面圧力計(野尻川1号堰堤)右岸[1分間平均]図-1 平成 28 年 6 月 19 日の観測ﾃﾞｰﾀ(野尻川 1 号)
比重

土砂濃度 【右岸】

10.80.539（土石流の土砂濃度）

0.7
0.60.5

10.4
0.3

0.5

0.2
0.1

0

圧力水頭 (m:上流側）

10.5
0.4

10.3
0.2

0.5

0.1
0060

水深（左岸）

比重0120
180
240
300
360
時間 (min): 2016/6/19 6:30:25を原点として時刻表示

土砂濃度12.42(土石流の比重)0.90.859（土石流の土砂濃度）
20.8
0.7
0.6

1.5

0.50.4

10.3
0.2

0.5

0.1
060

0120
180
240
300
360
時間 (min): 2016/6/19 6:30:25を原点として時刻表示

図-2 荷重計ﾃﾞｰﾀを用いた土石流比重・土砂濃度の解析結果（野尻 1 号；H28 年 6 月 19 日の土石流事例）

2.2 土石流荷重計ﾃﾞｰﾀを用いた解析結果(野尻川 1 号堰堤)： 図-2 に 6 月 19 日の土石流に対し，左右岸および中央の 3 箇所の荷重計で計測した圧力水頭，水深，荷重，およびこれら計測値を用いて求めた土砂濃度の解析結果を示す。また，表-1 に 6 月 19 日および 6 月 27 日の土石流における平均土砂濃度を示す。6 月 19 日土石流の平均土砂濃度は 0.27，6 月 27 日土石流の平均土砂濃度は 0.44 であり，土石流毎の違いが認められる。また，両事例とも右岸，- 100 -0.80.61.52.500.90.73

圧力水頭 (m), 水深[超音波] (m),
土石流の比重土砂濃度2120180
240
300
360
時間 (min): 2016/6/19 6:30:25を原点として時刻表示【中央】

比重2.42(土石流の比重)

2.5

060

水深（左岸）

0.838（土石流の土砂濃度）

0.91.92(土石流の比重)0

圧力水頭 (m:上流側）

3

土石流の土砂濃度

水深（左岸）

土石流の土砂濃度

圧力水頭 (m:上流側）

土石流の土砂濃度
圧力水頭 (m), 水深[超音波] (m),
土石流の比重圧力水頭 (m), 水深[超音波] (m),
土石流の比重0102030

雨量(Xバンド野尻川上流域〈8号堰堤上流〉)[10分〈1分雨量の総和〉]

２. 野尻川 1 号堰堤における土石流観測： 野尻川 1 号堰
堤では堰堤天端の 3 箇所（中央，左岸，右岸）に土石流荷重計が設置される 2)。荷重計の計測ﾌﾟﾚｰﾄのｻｲｽﾞは
1 m×1 m で有村川 3 号堰堤に比べ小型のﾀｲﾌﾟであ 【左岸】
2.5る。野尻川 1 号堰堤地点における流域面積は約23km2，堆砂域の平均河床勾配は 1/22(=2.6 °)であ1.5る。
2.1 土石流観測（野尻川 1 号堰堤）： 野尻川 1 号堰
堤では横断方向 3 箇所の土石流荷重計に加え，各々の荷重計に底面圧力計が設置されている。また，左岸側に超音波水位計および超音波流速計が設置され，右岸側には CCTV が設置されている。図-1 に
平成 28 年に発生した土石流のうち，荷重計による観測がなされた 6 月 19 日の事例を示す。
図中には 10 分雨量ﾃﾞｰﾀ(地上雨量計，X ﾊﾞﾝﾄﾞﾚｰﾀﾞ雨量計)，超音波水位計および流速計により求めた流量，荷重計による計測値，底面圧力計の計測値を示す。画像解析により求めたﾋﾟｰｸ流量は 6 月 19 日の事例では 81 m3/s であり，上流の野尻 7 号のﾜｲﾔｰｾﾝｻｰは 2 段目まで切断された。また，6 月 27 日の事
例ではﾋﾟｰｸ流量 43 m3/s であり，ﾜｲﾔｰｾﾝｻｰ 2 段目まで切断されている。

7号堰堤ワイヤーセンサー（2段目）6:44切断

雨量(野尻川地上)[10分]表-1 H28/6/19，H28/6/27 土石流の土砂濃度
土石流

右岸

中央

左岸

平均

H28/6/19

0.31

0.32

0.19

0.27

H28/6/27

0.52

0.43

0.38

0.44

2.3 流出土砂量の推定(野尻川 1 号堰堤)： 野尻川 1 号堰
堤および野尻川 1 号堰堤下流における CCTV 画像解析，
超音波水位計・流速計の計測ﾃﾞｰﾀ，相対水深と流速係数の関係から求めた土石流流量に荷重計ﾃﾞｰﾀ解析で算出した土砂濃度を乗じ，土石流毎の流出土砂量を推定した。野尻川河口における堆砂測量結果と合わせ，6 月 19 日および 6 月 27 日の土石流に対する土砂収支を図-3 に示す。
野尻川 1 号堰堤を通過する土砂量が約 12.5 万 m3 であるのに対し，約 3.1 万 m3 が野尻川河口部で堆積し，その差分である約 9.4 万 m3(野尻川 1 号堰堤通過土砂量の約（75%）が海域に流出したことになる。海域に流出した土砂の割合は発生した土石流によって異なり，約 20%～90%の値となった。図-4 に上述の方法で求めた野尻川 1 号堰堤における年間流出土砂量と堆砂測量による河口における年間堆積量を合わせた年間(H27 年 12 月～H28 年 12 月)の土砂収支を示す。野尻川 1 号堰堤における年間流出土砂量
が約 34 万 m3，河口部における堆積量が約 8.6 万 m3，海域の堆積量が約 25.4 万 m3 と見積もられた。

図-6 に圧力水頭，水深，荷重，比重，土砂濃度の時系列を示す。土石流の比重は今後の精査が必要であるが，1～4 の範囲にあり，土砂濃度は平均濃度で 0.40 となる。この土石流による流砂量は 69,090 m3（実質値）であり，そのうちの83%が細粒分，17%が粗粒分と求められた（図-6）。
雨量(mm/10min)
雨量(mm/10min)

0102030

超音波式流速計(有村川3号堰堤)[1分毎]
流速(m/s)151050

荷重(t/m2)

荷重計(有村川3号堰堤)[１分間平均]
10-1-2底面圧力計(有村川3号)[１分間平均]
上流
下流

2
12:00

1:50

1:40

1:30

1:20

1:10

1:00

0:50

0:40

00:30

①流量（画像解析）
×⼟砂濃度（荷重計）30:20

圧力水頭(m)Cd = 0.443
ΣQ= 72,169 m3

125,062m330

0:10.

20

0:00

1号堰堤010

雨量(Xバンド有村川上流域〈3号堰堤上流〉)[10分〈1分雨量の総和〉]

2016/6/19 + 2016/6/27
Cd = 0.270
ΣQ= 159,505m3

1号堰堤下流ワイヤーセンサー（2段目）0:38切断

雨量(有村川地上)[10分]

海域

②堆砂測量

30,709m3③1号堰堤流出量(①)－河⼝堆砂量(②)

94,353m3(75%)

図-3 野尻 1 号～河口～海域の土砂収支(6/19,6/27 土石流)
流出土砂量（荷重計）

野尻川1号堰堤

流出量 340,059 m3

荷重(tf/m^2)

1.00 (土石流の土砂濃度）*

431.39(土石流の比重)*2[*] 出水前半の土砂濃度は過大に算出されている．

10010.90.80.7
0.60.50.40.30.20.10粗粒分細粒分60
120
時間 (min): 2016/09/20 0:30:00 を原点として時刻表示（有村川 3 号；H28 年 9 月 20 日の事例）

４. 荷重計ﾃﾞｰﾀ解析による土砂濃度： 野尻川 1 号堰堤および有村川 3 号堰堤の土石流荷重計ﾃﾞｰﾀによりこれまで算出された土砂濃度を表-2 に示す。野尻川 1 号堰堤では平均濃度 0.28，有村 3 号堰堤では平均濃度 0.44 となる。
表-2 土砂濃度一覧（野尻 1 号，有村 3 号）

堆砂測量

堆積量 86,260 m3（H27/12～H28/12）

海域

水深(m)
土砂濃度(土石流全体)

図-6 荷重計ﾃﾞｰﾀを用いた土石流比重・土砂濃度の解析結果（H27/12～H28/12）

野尻川河口

圧力水頭 (m:平均）
比重5

土石流の土砂濃度

河口

圧力水頭 (m), 水深[CCTV読取] (m), 土石流の比重

図-5 平成 28 年 9 月 20 日の観測ﾃﾞｰﾀ(有村川 3 号)

流出土砂量（荷重計)－河口堆積量

253,799 m3（75%）

図-4 野尻 1 号～河口～海域の年間土砂収支(H28 年)

３. 有村川 3 号堰堤における土石流観測： 土石流荷重計が設置される有村川 3 号堰堤地点における流域面積は1.35 km2，堆砂域の平均河床勾配は 1/15.5(=3.7 °)，堰
堤水通し幅は 20.5 m である 2)。
3.1 土石流荷重計ﾃﾞｰﾀを用いた解析結果(有村川 3 号堰堤)： 有村川 3 号堰堤では，平成 24 年 6 月より土石流荷重計による土石流観測が行われている 1)。荷重計の計測ﾌﾟﾚｰﾄのｻｲｽﾞは幅 4 m×長さ 2 m であり，堰堤天端左岸側に配置されており，合わせて底面圧力計が設置される。さらに，CCTV 画像解析によりﾊｲﾄﾞﾛｸﾞﾗﾌ（水深・流速・流量）が算出されている。平成 28 年に発生した土石流のうち，荷重計による観測がなされた 9 月 20 日の事例を示す（図-5）。画
像解析により求めたこの土石流におけるﾋﾟｰｸ流量は 132
m3/s であり，下流側に設置されているﾜｲﾔｰｾﾝｻｰは 2 段目(河床から 1.2m)が切断されている。この土石流に対して，土石流全体の比重，土砂濃度，細粒・粗粒成分を算出した。

- 101 -

解析可能であった
土石流【野尻1号】
2014年6月21日
2014年6月27日
2015年3月19日
2015年4月6日
2015年6月8日
2016年4月21日
2016年6月19日
2016年6月27日
平均

平均濃度
0.16
0.19
0.44
0.37
0.19
0.18
0.27
0.440.28

解析可能であった
土石流【有村3号】
2012年6/15
2012年6/21
2014年6/27 (ﾜｲﾔｰ3段)
2014年8/1
2014年8/29
2015年6/3
2015年6/11
2015年6/14
2016年6/272016年9/20
平均平均濃度0.290.37
0.290.30
0.52
0.49
0.55
0.55
0.65
0.400.44

５. おわりに： 土石流荷重計により計測されたﾃﾞｰﾀを用いて土砂濃度等を算出し，画像解析等で求めた流量と合わせて流出土砂量を推定して野尻川および有村川の海域までの縦断的な土砂移動を検討した。今後は，ﾃﾞｰﾀ蓄積・解析を進め，生産域～流路（河道）～河口・海域に至る水と土砂の移動を把握し，降灰～土石流発生～流出の一連の過程(ﾌﾟﾛｾｽ)の解明，現地ﾃﾞｰﾀと解析に基づく生産域～河口までの土砂流出予測等を通じて火山砂防計画等に反映させていく予定である。
【参考文献】1)高橋：砂防学会誌，Vol.65，No.6，2013，2)田方ほか：平成
28 年度砂防学会研究発表会概要集，p.B92-93，2016