R4-24

深層崩壊に起因する土砂災害に対するハード対策の検討
国土交通省四国地方整備局四国山地砂防事務所
林 孝標※1，平澤良輔，尾嶋百合香※2，村上睦実
国土交通省国土技術政策総合研究所
桜井 亘，内田太郎
株式会社建設技術研究所 ○柳崎 剛，速見 智，岸上直之，和田孝志，向井信之※1 現所属：国土交通省水管理・国土保全局砂防部砂防計画課※2 現所属：国土交通省四国地方整備局河川部河川管理課
1. はじめに
深層崩壊に起因して発生する土石流，崩壊発生後の同一降雨期間中に決壊する「短期決壊型」1)の天然ダムは，応急対応が困難であるため，事前ハード対策により被害を減ずることが重要となる。本稿では，重信川流域(図-1)における深層崩壊起因の土石流と短期決壊型天然ダムの決壊に伴う被害の低減を目的に，対象となる土砂移動現象を数値計算により追跡した上で，既往施設及び重信川直轄砂防事業計画上の計画施設の効果を評価した。
N直轄砂防事業区域b ○a○c
重信川 ○050km

本谷川d○

砂防基準点e○

表川
05km

図-１

計画対象位置図

2. 流域概要
重信川水系直轄砂防事業区域は，流域面積約136km2，最大流路長約 33km であり，砂防基準点上流は重信川本川流域（約 58km2）と表川流域（約 78km2）に二分される。地質は和泉層群を主に，中央構造線より北側の領家帯と南側の三波川帯に区分される。
深層崩壊実績としては，表川支流本谷川の中流部において，寛政 2 年(1790 年)の豪雨により大崩壊（崩壊土量約 200 万 m3）が発生し，崩壊土砂が人家を押し潰した後，本谷川を堰止め天然ダムを形成した 2)ことが記録されている。既往検討 3)において，地質特性，地形特性，気候特性の等質性と深層崩壊跡地の分布状況を考慮した上で，蓋然性の高い深層崩壊現象の発生領域として 5 箇所が抽出されている（図-1 の○a ～○e ）。
3. 深層崩壊に伴う土砂移動現象の検討
本稿では，蓋然性の高い深層崩壊現象の発生領域5 箇所のうち，深層崩壊実績があり，土石流及び天- 244 -然ダムによる複合的な災害が想定される本谷川（図-1 の○ｄ ）を例として，深層崩壊に起因する土砂移動現象の計算結果，既往施設及び計画施設の効果の評価結果を報告する。
3.1 深層崩壊に伴う土砂移動現象の計算
1) 崩壊土砂量
本谷川における深層崩壊に伴う土砂量は，蓋然性の高い深層崩壊現象として整理 3)された標準規模
561 千 m3，最大規模 1,470 千 m3 を採用した。
2) 深層崩壊に起因する土石流の流下計算
深層崩壊規模に起因する土石流の流下・氾濫現象を追跡した上で，土石流による河道閉塞に伴い形成する天然ダムの形状を推定した。土石流の流下計算には，「深層崩壊に起因する土石流の流下・氾濫計算マニュアル(案)4)」に準じて細粒土砂は土石流中の間隙流体と一体となって移動する可能性を考慮した 1 次元河床変動計算を採用し，深層崩壊直下より天然ダム形成箇所までの通過土砂量を算定した。
3.2 天然ダム決壊タイプの分類
天然ダム形成箇所において通過土砂量は全量が堆積して天然ダムを形成すると仮定し，オベリスク式により天然ダム形状を設定し，湛水容量を算定した。次に，天然ダムは洪水ピーク流量発生時刻に形成し流入量が湛水容量より大きくなると決壊したとみなすものとして，天然ダムの決壊タイプを分類した。天然ダムの決壊タイプは，発災後の初動対応の目安である 48 時間以内に決壊する場合を短期決壊型とし，それ 48 時間を超えて決壊するものを長期継続型と分類した。
本谷川○ｄ 領域における標準規模，最大規模それぞれの土砂量に応じた天然ダム決壊タイプの分類
結果を表-1 に示す。最大規模は決壊まで 48 時間以上の時間的猶予があるのに対し，標準規模は天然ダム形成後 5 時間で決壊する。発災後の応急対応が難しいため，短期決壊型は，事前のハード対策により被害を軽減する必要がある。
表-1 天然ダム決壊タイプの分類
規模
標準
最大

ダム高
22.7m
40.6m

湛水容量
901,000m3
2,858,000m3

継続時間
5 時間
-決壊タイプ
短期決壊型
長期継続型

4. 既往施設及び計画施設の効果評価
4.1 施設配置計画
本谷川○
ｄ 領域における既往施設及び重信川水系

表-2 計画施設の諸元
配置施設

設置位置

機能

堤高

鋼製スリット型
既設堰堤（改良）
コンクリートスリット型
コンクリートスリット型
コンクリートスリット型

渓流谷出口
天然ダム下流
天然ダム下流
天然ダム下流
天然ダム下流

土石流の捕捉洪水流の制御洪水流の制御洪水流の制御洪水流の制御

9.5ｍ
10.0ｍ
10.0ｍ
10.0ｍ
10.0ｍ

N

凡

例

河川
深層崩壊想定斜面
天然ダム形成箇所
不透過型（既設）
ｺﾝｸﾘｰﾄｽﾘｯﾄ（計画）
鋼製ｽﾘｯﾄ（計画）本谷川

3 基の一体的な整備により天然ダムの決壊流量を抑制し，被害戸数は 55%程度まで減少する。被害をさらに軽減するためには，河川沿いの道路や集落の状況を踏まえて，追加整備を検討する必要がある。
ここで，計画施設の条件下で，深層崩壊規模と被害軽減効果の関係性に着目し，崩壊土砂量（50％値，25％値，12.5%値）と流出土砂量，天然ダム高を表-4 に整理した。標準規模 561 千 m3 の 25％値，12.5%値に対し，天然ダム高は 6.8m，2.6m まで抑制されるため，計画施設の被害軽減効果はより確実に発揮される。このことは、砂防事業計画上，ある程度の崩壊規模であれば深層崩壊対策としての被害軽減効果を便益として考慮できることを示唆している。

既設砂防堰堤500m

ｄ 領域の施設配置図
図-2 本谷川○
直轄砂防事業計画上の計画施設の配置状況を図-2，各計画施設の諸元を表-2 に示す。図中の既設砂防堰堤(H=10.0m,不透過型)は，砂防事業計画上では部分透過型への改良が計画されている。
4.2 施設効果の評価
施設効果を評価するため，統合的な土石流シミュ
レーターである HyperKANAKO を使用し，深層崩壊起因の土石流の 2 次元氾濫解析，天然ダムの越流決壊解析（1 次元）及び下流河道における 2 次元氾濫解析を実施した。天然ダムの越流決壊解析の対象区間は，各施設の効果を評価するため表川合流点までとし，合流点を 2 次元氾濫解析の開始点とした。2 次
元氾濫解析に用いる洪水ハイドログラフは，天然ダム形成箇所(A=10.0km2)に対し，合流する表川流域(A=21.9km2)の流域面積が大きいため，計画ハイドログラフを面積按分した洪水流量を天然ダム決壊ハイドログラフに加えて算定した。
検討ケースは，case1：無施設，case2：現行施設，case3：計画施設の 3 ケースとした。各ケースの天然ダム決壊時の氾濫流量ハイドログラフを図-3 に，土石流氾濫及び天然ダムの湛水，決壊に伴い想定される複合的な被害の状況を表-3 に示す。
氾濫ピーク流量は，case1 の 2,930m3/s に対しcase2 で約 10%，case3 で約 20%抑制される。一方，
case3 は，天然ダム上流の施設効果により湛水容量が縮小し，ピーク到達時間は早まる傾向にある。
深層崩壊直下の渓流谷出口に配置する鋼製スリット型堰堤は，天然ダム高を 1m 程度低減させるが，被害戸数の軽減効果は無い。天然ダム下流における既設堰堤の改良及びコンクリートスリット型堰堤- 245 -

天然ダム決壊流量・表川合流点(m3/s)

0

5,000
4,500
4,000
3,500

D-2 case1 無施設 天然ダム高22.7m
D-2 case2 既設・音田堰堤 天然ダム高22.7m
D-2 case3 計画施設配置 天然ダム高21.4m
天然ダム上流流入ハイドログラフ

3,000
2,500
2,000
1,500

1,000
500
0
6,000

9,000

12,00015,00018,000天然ダム形成からの時間(s)21,00024,000

図-3 天然ダム決壊時の氾濫流量表-3 対策施設案と被害低減効果
項 目
土石流総流出土砂量case1case2

case3

491 千 m3

491 千 m3

453 千 m3

土石流被害戸数

0戸

0戸

0戸

天然ﾀﾞﾑ高22.7m

22.7m

21.4m

901 千 m3

901 千 m3

791 千 m3

天然ﾀﾞﾑ湛水容量

1戸

1戸

1戸

決壊氾濫ﾋﾟｰｸ流量

湛水被害戸数

2,930m3/s

2,690m3/s

2,280m3/s

ピーク到達時間

19,843 秒

19,713 秒

13,815 秒

決壊氾濫被害戸数

289 戸

265 戸

162 戸

表-4 崩壊規模と総流出土砂量，天然ダム高の関係
50%値

25%値

総流出土砂量項 目

210 千 m3

100 千 m3

12.5%値
40 千 m3

天然ﾀﾞﾑ高12.3m

6.8m

2.6m

5. 結論
深層崩壊に起因する大規模な土砂移動現象に対し，単独の施設では十分な被害軽減効果を得ることができないため，下流域の既設堰堤や事業計画施設を一体的に整備することが重要と考えられる。
本稿の結果は，本来の事業計画上期待される砂防施設の効果に加え，深層崩壊対策としての被害軽減効果を事業評価の便益の一つとして期待できることを示唆している。
参考文献
1)蒲原潤一，内田太郎(2014)：深層崩壊対策技術に関する基本的事項，国総研資料第 807 号，ISSN1346-7328
2)国土交通省 四国地方整備局 四国山地砂防事務所(2004)：四国山地の土砂災害
3)林孝標,髙川智,岡田浩孝,桜井亘,内田太郎,池田誠,横尾公博,大塚智久,長塚結花(2016)：深層崩壊に起因する被害想定手法について
4)石塚忠範，山越隆雄，内田太郎，西口幸希 (2012)：深層崩壊に起因する土石流の流下・氾濫計算マニュアル(案)，土木研究所資料第 4240 号，ISSN0386-5878