ＩＳＳＮ ０３８６－５８７８
土木研究所資料 第４１２１号

土 木 研 究 所 資 料
天然ダム監視技術マニュアル（案）平成 20 年 12 月

独立行政法人土木研究所
土砂管理研究グループ
火 山 ・ 土 石 流 チ ー ム

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この報告書は、独立行政法人土木研究所理事長の承認を得て刊行したものである。したがって、本報告書の全部又は一部の転載、複製は、独立行
政法人土木研究所理事長の文書による承認を得ずしてこれを行ってはならない。

土 木 研 究 所 資 料
第 4121 号 2008 年 12 月

天然ダム監視技術マニュアル（案）

土砂管理研究グループ

要火山・土石流チーム

上席研究員

田村

圭司

〃

〃

主任研究員

山越

隆雄

〃

〃

交流研究員

松岡

暁

〃

〃

交流研究員

伊藤

洋輔

〃

〃

前交流研究員 田方

智*1

〃

〃

前交流研究員 柳町

年輝*2

旨平成 16 年新潟県中越地震により、信濃川水系の芋川流域において多数の天然ダムが発生した。また、平成 20 年に発生した岩手・宮城内陸地震においても、栗駒山周辺において多数の天然ダムが生じた。本報は、その際の教訓を踏まえ、天然ダムの監視技術についてこれまで検討した結果をまとめたものである。

*1

現 日本工営（株）*2

現 （株）拓和
キーワード：天然ダム

地震

監視はじめに地震や豪雨を起因とした崩壊等によって、崩壊土砂が河道を埋塞し、天然ダムを形成することがある。天然ダムの形成により、上流側では湛水による浸水被害が、下流側では天然ダム決壊による土石流等が下流域に大きな被害を及ぼす可能性がある。わが国ではこのような災害事例として、過去には、1889 年十津川災害、1953 年有田川災害や 1984 年長野県西部地震による御岳崩れが、最近では、2004 年新潟県中越地震による芋川流域の天然ダムや 2008 年岩手・宮城内陸地震による栗駒山山麓の天然ダムが記憶に新しい。
本マニュアルは、既存の文献「建設省総合技術開発プロジェクト災害情報システムの開発報告書」”第Ⅲ巻 第 5 編

土砂災害復旧編（平成 4 年 3 月）
”等に基づき、最近の 2004 年 10 月 23 日

新潟県中越地震および 2008 年 6 月 14 日岩手・宮城内陸地震で発生した天然ダムへの対応事例や明らかになった技術的課題を踏まえて作成された。現時点までに得られている知見、データ、技術情報をもとに天然ダムが形成された場所で必要となる監視を実施するために必要な技術を総覧できるように取りまとめた。本書が、現場における天然ダム監視システムの迅速かつ効率的な構築の一助となることを希望する。
なお、天然ダムへの対応全般については、上記の報告書のほか、「大規模な天然ダムの形成・決壊を対象とした異常土砂災害対応マニュアル（案）」（平成 17 年 3 月（財）砂防フロンティア整備推進機構）、または、「天然ダム形成時における土砂災害対応ガイドライン」（国土技術政策総合研究所作成中（平成 20 年 12 月時点）
）を用いられたい。
最後に、本マニュアルの作成にあたっては、平成 16 年新潟県中越地震後の天然ダム等に対応した国土交通省北陸地方整備局、新潟県土木部砂防課、また、平成 20 年岩手・宮城内陸地震後の天然ダムに現在も対応中の国土交通省東北地方整備局の天然ダム対応関係者から多大な助言、情報提供を受けた。また、（財）砂防フロンティア推進機構森俊勇理事長、京都大学大学院農学研究科の水山高久教授、ならびに、長野県建設部砂防課栗原淳一課長からは、記載内容全般にわたって懇切なご指導をいただいた。ここに記して感謝の意を表する。

目

次
頁

１．本マニュアルの目的 ························································1
２．天然ダム監視について ······················································3
2.1

天然ダム監視の目的と項目 ················································3

2.2

天然ダム監視体制整備の留意点 ············································8３．天然ダム概況把握 ··························································9
3.1

基礎資料の確認・収集 ····················································93.2

天然ダム全般の状況把握（概況調査） ·····································10(1) 現地踏査 ································································ 10(2) ヘリコプター調査 ························································ 11

４．監視・把握 ·······························································13
4.1

天然ダム全体状況の監視・把握 ···········································13

4.2

湛水位の監視 ···························································16

4.3

湛水部への流入流量の把握 ···············································23(1) 連続流量観測による流入流量の把握········································· 24(2) 定期的な流量観測による流入流量の把握····································· 24(3) Ｈ-Ｖ曲線と水位観測による流入流量の把握·································· 25(4) 雨量観測による流入流量の予測············································· 25

4.4

閉塞部の監視 ···························································27(1) 越流侵食による決壊に対する監視··········································· 28(2) すべり崩壊あるいは進行破壊による決壊に対する監視························· 30

4.5閉塞部からの流出流量の把握 ·············································32

4.6

崩壊部および周辺部の状況の監視 ·········································33(1) 崩壊の前兆現象の把握 ···················································· 33(2) 斜面変位の観測 ·························································· 33

4.7

閉塞部決壊による土石流等発生監視 ·······································36(1) 水位計（超音波式水位計等）による検知····································· 36(2) 振動検知式土石流センサー（振動センサー）による検知······················· 37(3) 監視員または監視カメラによる監視········································· 38(4) 接触型センサー（ワイヤーセンサー等）による検知··························· 38(5) 雨量観測による土石流発生予測············································· 39

５．監視情報伝送システムの選定 ···············································40(1) 衛星小型画像伝送装置（Ku-SAT）··········································· 41(2) 災害対策テレメータ ······················································ 43

６．事態の推移に応じた観測機器・情報伝送システムの更新 ·······················45

＜参考文献＞ ································································46＜観測機器、伝送機器に関する用語解説＞ ······································47＜巻末資料＞ ································································49
１．代表的な監視・観測機器の性能・規格 ·································50２．ヘリコプターによる監視 ·············································52
３．簡易レーザ測距計によるヘリコプターからの天然ダム調査シミュレーション結果···································································68
４．決壊や上流部の浸水被害発生までの時間の推定方法 ·····················71
５．越流による天然ダム決壊時のピーク流量推定手法 ·······················75
６．上流域からの流入流量予測手法 ·······································78
７．地上測量機器の性能比較表 ···········································83
８．投下型水位観測ブイ ·················································84
９．崩壊検知センサー ···················································86
１０．崩壊部の計測データ管理基準値（参考資料） ·························87
１１．崩壊斜面の緊急計測手法（RE・MO・TE2） ····························88
１２．観測施設台帳の事例（岩手宮城内陸地震時の事例） ···················89
１３．監視情報通信システム ·············································99
１４．天然ダム場内の監視機器の無線化について ··························105
１５．中越地震で発生した天然ダムの監視手法に関するヒアリング結果 ······106
１６．岩手・宮城内陸地震で発生した天然ダムの監視手法に関するアンケート結果··································································111

１．本マニュアルの目的
本マニュアルは、天然ダムが形成された箇所において、監視を実施する際の留意点等をまとめ、天然ダム監視システムを迅速、かつ効率的に構築し、応急的な監視の円滑な実施に資することを目的としたものである。

「解説」
本マニュアルの適用範囲
天然ダムが発見された場合、緊急的に二次災害防止のための概略調査、危険度緊急評価がなされる。本マニュアルでは、これらの調査、評価によって監視すべき天然ダムが選定された後の応急的な監視方法について述べる。

図 1.1 天然ダム対応フロー
なお、天然ダム発生後直ちに対応を要するため、監視を行う時間的余裕が全く無い場合
や、規模が小さい等、監視を必要としない場合には、本マニュアルは適用しない。
本マニュアルは、事務所の土木系職員を対象に初期段階の対応を中心にまとめたものであり、図 1.1 に示す天然ダム対応フローの「監視」以外の部分については、別途国土技術
政策総合研究所「天然ダム形成時における土砂災害対応ガイドライン（案）」等によって対応されたい。

1

本マニュアルの概要
本マニュアルでは、天然ダムが形成された箇所において、下記の項目について具体的に解説している。
○

監視の項目と方法○

監視に必要となる機器の選定○監視のための情報通信システムの構築

なお、本マニュアルは、既存の文献「建設省総合技術開発プロジェクト災害情報システ
ムの開発報告書」”第Ⅲ巻 第 5 編

土砂災害復旧編(平成 4 年 3 月)”1)等をもとに、平成16 年 10 月 23 日に発生した新潟県中越地震による芋川の天然ダムにおける対応事例や平成
20 年 6 月 14 日に発生した岩手・宮城内陸地震による栗駒山周辺の天然ダムにおける対応事
例を踏まえて、作成されたものである。
本マニュアルでは天然ダムが形成された場所を大きく 4 つに分け「湛水部」、「閉塞部」、「崩壊部」「周辺部」と呼ぶものとする(図 1.2 参照)。なお、周辺部とは湛水部に隣接した斜面のことを示す。

図 1.2 天然ダムの部位名称

2２．天然ダム監視について
２.１

天然ダム監視の目的と項目

天然ダム形成後の二次災害を事前に予測し、適切に対策を講じるために、天然ダ
ム全体状況、湛水位、湛水部への流入流量、そして、閉塞部の監視等を行う。

「解説」
河道が閉塞すると、流水が上流に貯留されて湛水部が形成される。その結果、上流部では浸水による被害、下流部では湛水部からの越流や浸透水の流出による閉塞部の侵食、決壊による土石流、洪水、崩壊部の拡大崩壊など甚大な二次災害が発生する恐れがある。
これらの二次災害発生危険度を評価し、適切に対策を講じるためには、閉塞部、湛水部、崩壊部、および閉塞部の上・下流の監視を実施する必要がある。
監視項目は、天然ダム形成場所、規模等により異なるが、一般的な監視項目を表 2.1 に示す。この内、新潟県中越地震および岩手・宮城内陸地震の教訓をふまえると、重要な項目として次の 4 項目があげられる。
①天然ダム全体状況の監視・把握②湛水位の監視③湛水部への流入流量の把握④閉塞部の監視表 2.1 天然ダム形成後の監視項目と手法・観測機器
監視の目的

監視項目

手法・観測機器①

天然ダム全体状況の監視・把握・閉塞部、湛水部、崩壊部
および周辺部・目視判読、ヘリコプター、監視カメラ②

湛水位の監視・湛水位

・ヘリコプター、水位標、地上測量、
水圧式水位計、投下型水位観測ブイ③

湛水部への流入流量の把握

・流量
・湛水位
・雨量

・流速計、浮子、監視カメラ
・ヘリコプター、水位標、地上測量、
水圧式水位計、投下型水位観測ブイ
・雨量計④

閉塞部の監視・侵食速度・量・変状・目視判読、ヘリコプター、監視カメラ
・簡易レーザ、地上ﾚｰｻﾞｽｷｬﾅ、ﾄｰﾀﾙｽﾃｰｼｮﾝ
・崩壊検知センサー⑤

閉塞部からの流出流量の把握

・流量・流速計、浮子、監視カメラ
・水位標、水位計⑥

崩壊部および周辺部の状況の監視

・崩壊の前兆現象
・斜面変位⑦

閉塞部決壊による土石流等発生監視・土石流等の発生・目視判読・地表伸縮計、崩壊検知センサー、抜き板、
移動杭、GPS 測量、地上測量
・水位計、振動センサー、目視判読、監視カメラ、ワイヤーセンサー
・雨量計

：重要項目
3

天然ダム形成後の監視の流れを図 2.1、天然ダム監視・観測機器の配置等のイメージを図2.2 に示す。また、本マニュアルで示した監視・観測機器の選定条件についてまとめたもの
を表 2.2 に示す。

4

図 2.1 天然ダム形成後の監視の流れ（注： 非着色部分は本マニュアルの対象外）

5

図 2.2 天然ダム監視全体イメージ
6

7

○

×

×

国土交通省移動通信システム
K-COSMOS

災害対策用
テレメータ

備 考

○

×

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

※9

※9

※9

－
(ヘリ運搬)

○

○

※５
△

※６
○

※６
○

※６
○

○

○

○

○

※２
△

○

○

○

※５
△

※６
○

※６
○

※６
○

○

○

○

○

※２
△

○

○

転倒ます
型雨量計

×

※５
○

※４
○

※４
○

※４
○

△
視界が
あれば可

×

－
不要

×

○

○

○

○

浮 子

×

※５
○

※４
○

※４
○

※４
○

○

○

○

×

※２
△

○

○

○

×

※５
○

※４
○

※４
○

※４
○

×

×

○

×

○

○

○

×

※５
○

※４
○

※４
○

※４
○

×

×

※１
△

×

※２
△

○

○

(ﾉﾝﾌﾟﾘｽﾞﾑ)

×

×

※６
○

※６
○

※６
○

×

○

※１
△

△
ソフト要開発○14～18kg
程度
※２
△

○

3Dレーザ
ｽｷｬﾅｰ

地上測量機器侵食量

携帯型簡易 距離計（簡易
流速計
レーザ）
ﾄｰﾀﾙｽﾃｰｼｮﾝ

流速

豪雪地帯の 概ね1回/1日 計測範囲はポイント毎で24時間体制 人が近づけ 迅速性、安ポイント毎で土砂による 冬期の監視 程度計測、 ポール等の突の計測の人手を要 ない場合で 全性に優れの計測埋没に注意 には向かな 人手を要す き出し位置ま
精度悪い
する
も計測可能
る
で
る
い

×

※５
○

※５
○

衛星携帯電話

※４
○

※４
○

※４
○

※３
△

※４
○

△
視界が
あれば可

※４
○

※４
○

※３
△

携帯電話

衛星小型画像伝送装置
Ku-SAT

△
視界が
あれば可

△
視界が
あれば可

大雨・霧

×

○

×

※２
△

○

○

○
○

水圧式
水位計

降雨量

×

※５
△

※６
○

※６
○

※６
○

○

○

○

○

※２
△

○

○

伸縮計

○

※５
△

※６※８
△

※６※８
△

※６※８
△

○

○

○

○

※２
△

○

○

崩壊検知
センサー

崩壊検知

○

※５
△

※６※８
△

※６※８
△

※６※８
△

○

○

○

○

※２
△

○

○

振動セン
サー等

土石流発生
検知

豪雪地帯の 豪雪地帯の 豪雪地帯の
冬期の監視 冬期の監視 冬期の監視
人手を要するには向かな には向かな には向かな
い
い
い

×

※５
○

※４
○

※４
○

※４
○

×

×

○

×

※２
△

○

○

地上測量

移動量

○

○
（10ｋｇ）

通信方式○○(10ｋｇ)

衛星携帯電話○△(約100kg､
複数分割可)

○

備考

データ
伝送容
量

下り最大64kbps
上り4.8kbps○

映像伝送64kbps
データ伝送
16kbps○△△
大雨時不安定な 大雨時不安定な
場合がある
場合がある

電話回線
データ通信

○

○

※7

数百bps程度（水位計データ
等最大2量）○○○
蓄電池で2週間○△(約70kg、
複数分割可)

データ伝送量が静止衛星、周回少ない
災害時通信の 衛星によりアン 輸送する車、発 通信可能エリア
BCD信号入力2が限られる
信頼性が低い テナ調整の要否 電機が必要
量、雨量入力1
異なる
量まで

3G携帯使用：高速通信地域：
最大384kbps
通常地域：
64kbps

災害時
×
通信の (災害規模・状況
信頼性
による)

大雨・霧

○

○

○
(数kg)

災害対策用
テレメータ

地上無線通信システム

衛星小型画像 国土交通省移伝送装置
動通信システム（Ku-SAT）（K-COSMOS)

衛星通信システム○×
静止衛星の場
発動発電機
合は、通話時間が必要○
120分程度、低 （1回の燃料補(バッテ
待受：500時間、
リー、太軌道周回衛星 給で使用可能な
陽電池） 通話200分程度 の場合は通信 のは標準で4～8
専用で3ヶ月程 時間程度、長時度
間型は72時間）
電 源

迅速性

人力で
の可搬
性

携帯電話

●伝送機器

※１ 機器の運用可能時間は、観測頻度や用意したバッテリー容量により変わる。（一般連続使用例：○ビデオカメラ：専用大容量バッテリー使用：5時間程度、○トータルステーション：内蔵バッテリー：半日程度、○３Ｄレーザスキャナー：専用バッテリー：数時間程度）※２ 観測機器の手配に時間を要する場合がある※３ PC等を利用し静止画伝送※４ 電話機能を使い口頭にて伝えるか、PC等に手入力しデータ通信を行う※５ 電話機能を使い口頭で伝える※６ データロガー・PC・モデム等に接続しデータ通信を行う※７ 緊急対応として、簡易的なポールやパイプを利用しアンテナを設置する。
※８ システム構造に起因する検知から伝送までの時間遅れが重大な影響を及ぼす場合がある。
※９ ブイ内に特定小電力無線装置を収容して送信し、無線受信した後に信号変換することにより対応可能

情
の
報
適
伝
応
達
性
路

×

×

－
不要

×

○

迅速性
（観測体制の整備時間）

※１
△

○

○

○

○

可搬性
（人力のみ）⑥土石流等発生⑤崩壊部および周辺部の状況④閉塞部からの流出流量③閉塞部②湛水部への流入流量

設
置
運の無人自動連続観測
用
適
・
応
電 源
環
性
境 （人力で運搬可能なバッテリー・太陽電池で運用）
条
件
夜間

監
視
の
目
的

○
○

○
○
○
○
○
○

監視機器

○
○

測量機器 投下型水位
による計測
観測ブイ

水位標
の目視

監視カメラ
（市販のビデオカメラ等）

○
○

水位

全体状況

監視内容

①湛水位

●観測機器

表 2.2 天然ダム監視・観測機器選定条件

２.２

天然ダム監視体制整備の留意点

基礎資料収集、概況調査結果をもとに、機材の準備状況、現地の電力・通信・交通イン
フラの破損状況を考慮して、実施可能な天然ダム監視体制を整備する。監視にあたって
は、可能な限り複数の手法を用いることにより、データの信頼性の確保に努める。
「解説」（１）監視体制の整備
監視体制整備には一定の時間を要する。長い時間をかければより高精度な監視を行う体制
を組むことができるが、監視体制整備可能期間※、機材の準備状況、現地の電力・通信インフ
ラ破損状況、他機関の対策・監視体制、そして、現地への道路交通事情に応じて実施可能な監視体制を組む必要がある。個々の監視項目における監視手法、機器選定については、第 4章を参照のこと。
本マニュアルで定める監視体制は、あくまで応急的なものであることから、個々の監視手
段による監視データの信頼性は平常時に比べて低くならざるを得ない。そこで、監視対象である天然ダムの重要度を考慮しつつ、なるべく単一の監視手法、単一の通信手段に頼らない多重的な監視体制を整備することが望ましい。
たとえば、重要な監視項目である流入流量は、流入河川の流量を直接計測することによるばかりでなく、湛水部の水位計測結果から単位時間内の水位増分を求めることによっても求めることができるので、二通りの手法で求めることが重要である。また、水位計測にあたって、連続的に自動観測可能な水位計が設置できたとしても、水位標による目視監視も並行して実施する方が良い。
（２）監視体制の見直し
天然ダムの状況や保全対象の状況の推移、そして気象条件の変化に応じて、監視体制を随時見直す。なお、監視期間が長期化する場合のより持続的な監視体制構築に関する留意点については、第 6 章を参照のこと。
※監視体制整備可能期間の決定
監視体制整備は、少なくとも、対象とする天然ダムが決壊してしまったり、上流の家屋が浸水してしまう前までに済ませなければならない。監視体制の整備の迅速さが最優先されるが、満水または浸水までの猶予時間を推定することで、監視手法の改善等、監視体制の随時の見直しが可能な期間が求められる。
まず、概況調査結果等から求めた天然ダムの諸元や周辺の保全対象の位置等を踏まえ、天然ダム箇所周辺の大縮尺図面から、満水位および天然ダム上流域の浸水被害が生じる恐れのある湛水位を求め、低い方の水位に対応する容量（V）を求める。
上流からの流入流量が水位上昇速度などの現地調査により推定できる場合には、それを流入流量（Qin）として、V/Qin より満水または浸水までの時間を推定し（巻末資料４参照）、それをもとに監視体制の整備にかけることが可能な期間を決定する。
なお、現地調査によって推定できない場合には、近隣に存在する観測所の流量観測データ（至近
10 年間程度）を用いて単位面積当りの月別平均日流量等を整理し、天然ダム上流の流域面積に乗ずることで、天然ダム形成時期に応じた湛水部への流入流量（Qin）を概略推定する。

8

３．天然ダム概況把握
３.１

基礎資料の確認・収集

監視体制整備の基礎資料とするために、地形図や流域空中写真・衛星画像、雨量・水位（流量）観測所等の情報を収集し確認する。

「解説」
地震や豪雨等により天然ダムの発生が報告された場合、緊急的に二次災害防止のための広域の概略調査、危険度概略判定がなされる。これらの調査、判定により監視すべき天然ダム箇所が選定された場合、その後の監視体制整備のために、天然ダム形成位置、保全対
象の分布状況を確認するとともに、流域状況（流域規模、流路平面・縦断状況、砂防施設
設置状況等）および湛水予想範囲を早急に把握する必要がある。
また、崩壊斜面の拡大や湛水位の上昇・決壊に伴い被害の拡大するおそれがあるため流域の雨量状況とともに湛水部への流入流量を把握する必要がある。さらに被害の拡大の誘因となる余震等の地震情報も把握する必要がある。
したがって、次の資料や情報を確認し収集する必要がある。
○

大縮尺地形図（1/1,000～1/5,000）○

広域地形図（1/10,000～1/25,000）○

縦断図（湛水域の上流端～保全対象まで）○横断図（湛水域、閉塞部、保全対象周辺、その他流下区間におけるトラブルス
ポット（橋梁など））○

流域空中写真または衛星画像（天然ダム形成後）○

流域の雨量、河川の水位（流量）情報○

震度、震源に関する情報○

道路、電気、通信インフラ被害状況

なお、これらの基礎資料については、概略調査時にある程度、確認・収集されているものと考えられる。例えば、国土地理院は大きな災害が発生した場合には、緊急的に空中写
真や図面を提供しているので、それを入手し活用する。ここでは、天然ダムの監視に必要な資料を再度確認し、不足資料を収集するものとする。

9

３.２

天然ダム全般の状況把握（概況調査）

天然ダムの規模、形態、湛水部範囲等、天然ダム全般の状況を把握することを目的に、現地踏査、ヘリコプター、監視カメラによる調査を実施する。また、調査結果は、監視体制整備の基礎資料とする。
「解説」
広域の概略調査時に天然ダム箇所の規模、形態、範囲等全般の状況はある程度把握されているものと考えられるが、監視にあたって必要となる次の項目を確認し、必要に応じて再度調査を実施する。調査方法としては、現地踏査、ヘリコプターによる手法があげられる。
○

崩壊部：崩壊地の拡大可能性、地質、幅、長さ、発生源面積、比高
推定最大崩壊深、推定移動土塊量、崩壊地の勾配○

閉塞部：天然ダムの高さ・長さ・幅・上下流法勾配
構成材料の透水係数・粒度分布、越流川幅、越流流量
堤体の侵食箇所と形状、堤体土砂の侵食状況
天然ダム形成前の元河床勾配○

湛水部：天然ダム湛水池への流入流量、
天然ダム湛水池の水位、天然ダム湛水池状況
満水までの比高・容量、天然ダム上流の流域面積○

周辺部：天然ダム湛水池周辺の斜面の崩落等

これらの調査項目には定性的なものも含まれるが、今後の監視を実施していく上で、基礎的な情報となるため重要である。また、監視機器設置の制約条件となりうる事項を確認しておく必要がある。
表 3.2 に天然ダム全般の調査結果を記入する様式例を示す。
（１） 現地踏査
概況調査は二次災害の危険がないと判断される箇所から、目視、写真撮影、ビデオ撮影、
簡易レーザ、GPS などにより、天然ダム全般（主に閉塞部・湛水部・崩壊部）の状況を把握し記録する。可能であれば、仮の水位標を設置しておく。また、観測機器の設置箇所および設置可能な人工構造物の有無（護岸、橋梁など）、電源の確保方法、現地へのアクセ
ス方法などを確認しておく。
調査には、携帯電話（複数社が望ましい）・K-COSMOS・衛星携帯電話等の通信機器を持参し、通信状況を確認する。また、通信可能な場合、必要に応じて情報・画像をリアルタ
イムで事務所等に伝送する。

10

（２） ヘリコプター調査
ヘリコプターにより上空から流域内全般を調査し、閉塞部の位置、規模、形態、決壊の危険性、湛水部の大きさ、流入状況、崩壊部の規模、崩壊拡大の危険性、保全対象の位置などの情報を得る。
ただし、夜間や悪天候時にはヘリコプターによる上空からの調査は難しくなるため地上での限定的な調査となる。ヘリコプターによる調査のポイントおよび詳細については、表
3.1 や巻末資料２・３を参照されたい。
表 3.1 ヘリコプターによる調査のポイント
調査項目

調査（撮影及び判読）のポイント
GPS による緯度経度情報より地形図上で位

①位置

置を確認

情報の質
実態
○

②高さ

天然ダム全体を撮影し、ビデオ映像から地○③長さ形図上に描き高さ、長さ、幅を計測する○④幅

機上から簡易レーザ測距計を用いて計測を○※⑤上下流法勾配行う⑥流水流入量

浮木を投下して撮影し、ビデオ映像から流○○速、川幅を読みとる⑦ダム水位（変化）

変動

同一箇所を飛行毎に撮影し、既存の画像と○の比較等から読みとる⑧構成材料の透水係数

天然ダムをズームアップで撮影し、ビデオ○⑨構成材料の粒度映像から推定する○⑩周辺の地形・人家の配置

全体を撮影したビデオ映像から読みとる。

○⑪人名・建物・施設等の被害状況

被災箇所はズームアップで撮影する○※巻末資料３参照「建設省総合技術開発プロジェクト災害情報システムの開発報告書 (平成 4 年 3 月)」1)を一部改

一方、天然ダムの規模、形状および湛水範囲等の定量的な把握にあたり、対象とする規模が大きな場合や地上からでは見通しが悪い等、全体の把握が困難な場合には、「航空レーザ測量」が有効である。この場合、3 次元データの取得が可能となる。特に、天然ダム
発生後の航空レーザ測量を基に作成した地形図は精度が高く、湛水部の満水までの容量を把握するのに非常に有効である。また、航空レーザ測量は比較的容易に繰り返し計測が可能であることや計測結果を直接デジタル化できるため、閉塞部や崩壊部の変位状況の把握にも有効である。ただし、計測後データ化されるまでに時間を要することから、調査後直ちにデータを活用することはできないことに注意が必要である。
また、夜間等通常のヘリコプターを飛行させることが困難な状況においては、UAV（Unmanned Aerial Vehicle）と総称される無人航空機の活用も検討すべきである。
11

表 3.2 天然ダム調査様式（例）調査表作成日時；

年

調査者；所属
①形成地区名都道府県②河 川 名

市郡区

水系

日

時

分※

☆： 閉塞部から越流が始まっている場合に記入する。
太線： 現地踏査あるいはヘリコプター調査で確認すべき項目。

川（1/25,000）④天然ダム位置緯度⑤天 然 ダ ム 形 成 日 時

年
月
日
時
分（頃）
地震・火山噴火・豪雨・融雪・その他（（地震の情報；震度・震央からの距離・余震の可能性）（豪雨の原因；台風・前線・雷雨・その他（⑲略図・写真（写真はヘリコプターにより撮影し判読に使用したハードコピーも添付する。
）

経度⑦土砂移動形態

土石流 ・ 地すべり ・ 崩壊 ・ その他（

⑧調査方法
⑨形成地区概況（地形・地質特性）

地上 ・ 空中；※： 天然ダム形成時から時間を追って、各時刻 1 枚ずつ作成する。
＊： 資料があれば記入する。

氏名
区町村③図 面 名⑥直接の誘因月★

長さ(L1)）））
下流法勾配

目視 ・ 測量 ・ 写真 ・ VTR ・ その他

高さ(H)

1:n2

地

質

⑩崩壊部の状況幅
長さ

上流法勾配 1:n1

推定満水位（h1）
湛水位（h3）元河床勾配(θ)

：
：

最大幅

平均幅

（ｍ）

：

最大長さ

平均長さ

（ｍ）

発 生 源 面 積 ：

（㎡）

比

：

（ｍ）

推定最大崩壊深：（ｍ）

推定移動土塊 量：（m3）

崩 壊 地 の勾 配 ：（°）

天 然 ダムの高 さ（Ｈ）：（ｍ）

高

顕著な台形形状を呈する場合は L1 も計測★

長さ(L2)）

天 然 ダ ム の 長 さ （ Ｌ ） ： 天端長さ L1

底部長さ L2

推定満水面
幅(B)
湛水面（

月

日

時

分）

（ｍ）

天 然 ダ ム の 幅 （ Ｂ ） ：（ｍ）⑪閉塞部の状況天 然 ダ ム の 上 下 流 法 勾 配 （ n ） ： 上流法勾配（n1）下流法勾配（n2）

天 然 ダ ム 推 定 土 塊 量 （Ｖ ） ：（m3）

天然ダムの構成材料の透水係数（Ｋ）： ＊（m/s）

推定満水位（h1）
湛水位（h3）天 然 ダムの構 成 材 料 の粒 度 分 布 ： ＊越 流 川 幅 、越 流 流 量 ： ☆

（m3/sec）（ｍ）

満水までの容量

堤 体 の 侵 食 箇 所 と 形 状 ： ☆ 略図に示す
堤 体 土 砂 の侵 食 状 況 ： ☆
⑫湛水部の状況天 然 ダム形 成 前 の元 河 床 勾 配 （θ）：（°）

天然ダム湛水池への流入流量（Qin）：

3（m /sec）

・左右岸で高さ（H）が異なる場合は、左岸の高さ（Ｈ左）、右岸の高さ（Ｈ右）とする。
・天然ダムの形状のスケッチ、諸元の定義

天 然 ダ ム 湛 水 池 の 水 位 ： 略図に示す
天 然 ダ ム 湛 水 池 状 況 ： 略図に示す
満 水 ま で の 比 高 ・ 容 量 ： 略図に示す

比高（h1-h3）＝

天 然 ダム上 流 の流 域 面 積 （Ａ）：
⑬天然ダム越流予想時刻(満水までの容量)÷（流入流量）⑭天然ダム浸水予想時刻(浸水までの容量)÷（流入流量）（⑮天然ダム周辺の地形、人家等の配置

略図に示す⑯人命・建物・施設等の被災状況

時間経過に従い表に示す（ｍ） 、 容量＝

（m3）
（k ㎡）

（

時間
日
時間
日

分後
時

分頃）
分後

時

分頃）
⑳対応（監視すべき場所や現地の制約条件、崩壊地の拡大可能性など）⑰今後の雨量、流量等の情報⑱その他「建設省総合技術開発プロジェクト災害情報システムの開発報告書 (平成 4 年 3 月)」1)を一部改

12

４．監視・把握
４.１

天然ダム全体状況の監視・把握

天然ダムの規模、形状、湛水部範囲等、天然ダム全般の状況を監視することを目的として、監視員または監視カメラにより連続監視する。また、現地踏査、ヘリコプターにより全体状況を定期的に監視・把握する。
「解説」
天然ダムの規模、形状、湛水部範囲等、天然ダム全般の状況を連続的に監視するために、監視員の配置または監視カメラを設置する。監視員の配置にあたっては、その安全管理に万全の注意を払う必要がある。また、監視が長期に及ぶ場合には、監視カメラを設置して監視することが望ましい。その他、天然ダムが大規模で、監視所、監視カメラ設置地点から全体が見渡せない場合、又は監視カメラを設置できない場合には、3.2 節で述べたような現地踏査、ヘリコプターによる調査を実施して、全体状況の連続的な監視・把握に努める。
なお、監視カメラ等による監視成果は、例えば水位計が異常値を示した場合に、現場状況（「水面に波が立っている」等）や観測機器の設置状況（「水位センサーがなんらかの理由で破損している」等）を確認できる等、観測機器データと現地状況との対応を把握する補完的な役割も有する。
監視カメラは次の事項の監視を目的として、該当箇所にそれぞれ設置することが望ましい（P7 表 2.2）。
① 湛水部の水位② 湛水部への流入流量③ 閉塞部の変状④ 閉塞部からの流出流量⑤ 崩壊部および周辺部の変状⑥ 土石流等の発生監視カメラは、中越地震の天然ダム形成時も災害発生から約 1 週間後に設置され、閉塞部やその周辺を連続的に監視することが可能となった。

【ヘリコプターによる監視の留意点】
天然ダムが大規模であり、監視カメラ等で全体が見渡せない場合には、ヘリコプターによる監視が有効である。調査実施時期は晴天継続時の定期的な監視と降雨後あるいは地震（余震）後等において地形変化が懸念される場合とに分けられる。以下に、ヘリコプターによる
主な確認のポイントを挙げる。監視調査により閉塞部等の変化が確認された場合には、その13

様子を図示し、写真撮影を実施する。なお、監視の詳細は巻末資料２を参照されたい。
＜晴天継続時＞


閉塞部下流側の水の色¾



上流側との変化を断続的に確認する

閉塞部上流部の湛水状況¾

目標物を決め変化を確認する¾

なるべく同じ構図で写真撮影し、視覚的に変化を捉える（地図、容量データ完成後には定量的な評価も可能であれば実施する）



閉塞部の漏水・新しい水みちの有無¾

前回との変化を見る（調査員が変更している場合は、写真との比較を行う）



斜面の大規模な亀裂・ズレの有無



斜面の漏水、水たまりの有無＜雨天後、地震（余震）後＞次の事項を追加する



さらに周辺に大きな天然ダムがないかを確認する



崩壊地の足下が洗掘を受けていないかを確認する【監視カメラによる監視の留意点】
初動時の観測では、汎用ビデオカメラにより現地状況の画像監視を迅速に開始する。
電源はバッテリーにより数時間程度使用が可能であるが、連続監視の場合には定期的な交換が必要となるため、発動発電機を用意することが望ましい。また、発動発電機への燃料補給体制も検討しておく必要がある。
撮影は、極力画角を一定にしておいて、対象物の変化を認識しやすいようにしておく。可能であれば、水位標などを設置して水位を読み取れるようにしておく。
設置に際しては、防雨性や防塵性に配慮する。また、夜間監視も対象とする場合には照明施設の設置や高感度カメラの導入が必要となり、照明施設用の電源として発動発電機も必要となる。監視が冬季にも及ぶ場合には耐寒性にも配慮する。
撮影した映像は Ku-SAT を用いてリアルタイムに遠方伝送することが可能であるが、機材が搬入されるまでの間は、携帯電話・衛星携帯電話による通信手段と PC 等を利用して静止画を伝送することが可能である。
天然ダムの状況や事態の推移に応じて、長期間にわたる監視が必要となった場合には、据置型の監視カメラを設置することが望ましい。この場合には、情報通信システム等の更新とあわせて、商用電源の利用などを行う（6 章参照）。

14図 4.1 監視カメラと Ku-SAT●天然ダムの湛水部監視

×日後

・湛水位が高いまま推移●天然ダム下流側流路の監視

×日後・土砂流入による河床上昇

図 4.2 監視カメラによる映像監視
画角を揃えておき、変化を捉えやすいようにしておく。

【情報連絡手段】
現地と遠方の保全対象地域又は災害対策本部などの間の連絡手段を確保しておく必要がある。初動的には携帯電話、衛星携帯電話を用い、Ku-SAT が搬入されたあとはこの通話機能も併せて利用し、情報連絡手段の冗長化を図っておく必要がある。
15

４.２

湛水位の監視閉塞部からの越流による決壊に至るまでの時間（満水までの時間）の予測、湛水域拡大に伴う上流部の浸水被害予測を目的に、湛水位を監視する。

「解説」
河道が閉塞すると上流部に湛水部が形成される。湛水部の水位上昇は閉塞部の越流による決壊や上流での浸水被害をもたらす。従って湛水深、閉塞部の天端までの比高、上流の浸水範囲を把握するために湛水位およびその変動を監視する。
水位は昼夜問わず上昇するため、24 時間監視が必要で、観測間隔は 1 時間間隔を基本とし、水位変動の状態により弾力的に対応する。危険なため湛水部に接近できない場合には、ヘリコプターから目視で監視することも重要である。
なお、観測した湛水位をもとに、決壊や上流部の浸水被害発生までの時間を推定する方法
については巻末資料４に記した。
【湛水位観測方法の選定】
湛水位を監視する方法には、ヘリコプターから目視で観測する方法、投下型水位観測ブイを設置して自動観測する方法、水位標を設置して地上から目視により観測する方法、測量機器を用いて基準面と水面の比高を観測する方法、水圧式水位計による自動観測等がある。
地上から湛水部への接近が困難な場合や、二次災害の危険が高い場合には、初動的対応としてヘリコプターから目視によって湛水位を観測する。また、投下型水位観測ブイはヘリコプターから投下するだけで安全・迅速に設置できるためこれを利用することも有効である。
地上から湛水部付近へ立ち入ることが可能な場合には、水位標を設置して目視により観測する方法を用いるが、急崖などで湛水部付近まで立ち入ることができない場合は遠方から測量機器を用いて水位変化を観測する方法もある。いずれの場合も、余震等に伴う斜面崩壊や、閉塞部の決壊による土石流によって作業員が被災することの無いよう、十分に注意する必要がある。
また、決壊までに猶予時間があり、かつ機材の準備・搬入が可能な場合には、水圧式水位計や非接触式水位計を設置して、水位の自動観測を行う。なお、自動観測が開始された後も機器の精度を確認するために水位標等による目視観測は継続して行う必要がある。

16

湛水位の監視①ヘリコプターからの目視による監視
人力による観測
yes

湛水部に近づけるか？

②水位標の目視判読

no③地上測量による計測

決壊まで数日あり
観測機器が設置可能な場合

自動観測④水圧式水位計による計測⑤投下型水位観測ブイによる計測※水位標の目視判読も継続

図 4.3 水位観測選定フロー①ヘリコプターからの目視による監視
天然ダム発生後、初動時の観測および決壊までの時間が極めて限られる場合で、地上から湛水部への接近が困難な場合には、ヘリコプターから目視によって湛水位を観測する。水位の監視にあたっては、なるべく、湛水域周辺の人工構造物等を参考にして、水位上昇を定量的に判読するように努める。また、判読する度に同じ位置・構図の写真を撮影し、次回判読する際に、水位を比較することができるようにする必要がある。
②水位標の目視判読
天然ダムの決壊が迫っている時などは、水位計や Ku-SAT の準備が間に合わない場合が多い。
その場合には、水位標（河川用量水板や測量用スタッフ）を必要な測定範囲分設置し、目視により水位を定期的に観測する。また、水面付近に近寄れない場合は投げ込み式水位標（浮いているフロートを目視で計数するもの）を投げ込んで設置して観測を行う。
緊急時では昼夜問わず観測を要するため、夜間連続観測が可能な人員体制を図ったり、照明機器を配備するなどの対応が必要となる。
また、監視カメラが確保できる場合はそれによるものとし、二次災害を回避できる安全な場所でモニター監視することもよい。その後、通信・測定機器が搬入され次第、水位計とKu-SAT による自動連続観測に移行し、遠方監視体制を構築する。
但し、自動連続観測が開始された場合でも、水位標を目視やカメラで確認できる状態を継続しておく必要がある（観測データ異常値が生じた場合の確認などのため）。
17河川用量水板

測量用アルミスタッフ

河川の水位測定に一般的に使用されており、目視で読みとりやすい。

調達性に優れるが、測量用のため数字や目盛りが小さい。

図 4.4 一般的に使用される水位標の種類
目視
カラーフロート（10cm おき）
水位標想定される最大水深まで読み取れるように

ウェイト

湛水部

閉塞部、渓岸など

河川用量水板、測量用スタッフ（水位標を閉塞部などに打ち込める場合）

投げ込み式水位標（急崖、土砂崩落などで水際に近寄れない場合）

図 4.5 水位標の目視判読

図 4.6 水位標の設置事例
18

③地上測量による観測
湛水部に近づけないなど水位標等の設置が不可能な場合は、遠方から測量機器を用いて水位変化を観測する。斜距離および高度角を計測できる測量機器（一般にはノンプリズム型、
測距距離 2,000m）を用いて、基準地点と水面の比高を計測し、水位を算定する。この際、基準地点の標高（または任意高さ）をあらかじめ設定しておく。夜間は標的とする水面を照明機器で照射し観測する。
なお、この計測方法は、湛水面と渓岸の接する箇所が見通せることが条件となり、観測地
点の現場状況（二次災害の危険性など）には十分注意を払う必要がある。
h+T（ｍ）XLθ

標高 h（ｍ）

T : 機器高さ（ｍ）
L ： 斜距離（ｍ）
θ： 俯角（°）

X＝sinθ・L∴
図 4.7

湛水位標高＝h＋T－X（ｍ）

湛水位標高算定の概念図④水圧式水位計による観測
人力による水位観測は非常に労力を要するため、決壊まで数日あり観測機器の準備が整った場合には、水圧式水位計などを設置して自動観測体制に移行することが望ましい。
機器の設置は、背後斜面からの土砂流入が少なく渓岸部が安定している地盤にアンカー等
で堅固に固定することが望ましいが、ルーズな地盤の場合には、仮杭やおもりを付けて暫定的に設置する。なお、センサーの設置深度は、浅くすると水位低下時に水位センサーが干上がって測定できなくなり、深くすると土砂に埋没して水圧を受けることができなくなるため、深浅のバランスを考慮して安定した測定が確保できるようにする必要がある。
水位計とともに、Ku－SAT や災害テレメータも併設して自動伝送を行うものとする。
天然ダムが地震により発生している場合には、水位計設置後に余震でセンサー位置がずれる可能性もあるため、余震発生前後での水位データの不連続などが生じた場合は補正する必要がある。また水位標を併設しておきデータ精度を確認する手段を確保しておくことが望ましい。
土砂の流入が多く水圧式水位計での設置・運用が困難な場所で、かつ湛水面上に橋梁等がある場所では、非接触の水位計（超音波式・電波式・光波式）を用いることにより、土砂による埋没や流下物の衝突による破損を回避することができる。
＜水位自動観測を開始できるまでに要する日数＞
水位計による自動観測の開始は早いことが望ましいが、機器の手配日数、現地へのアクセスを確保するまでの日数などにより、災害発生後数日から数週間程度かかる場合が多い。また、観測機器と伝送機器のインターフェースなどの不整合も日数を増加させる要因となる。平成 20 年岩手・宮城内陸地震では 15 箇所の天然ダムが発生したが、最短で 5 日間、最長で 3 週間程度を要している。
このため、少しでも早い水位自動監視を実現するためには、機器の事前準備による手配日数の軽減、ヘリコプターによる運搬や設置による設置日数の軽減が必要となる。

19

センサー下部が最低水位よりも下回らない高さとなるように施工する

水圧受感部
センサー取付高さについて
センサーケーブル
波付硬質ポリエチレン管等
センサーケーブル
木杭
保護管

護岸

固定金具

ワイヤー
水位センサー

水位センサー
土砂
湛水部

湛水部

護岸等構造物に設置する場合

閉塞土砂・渓岸部に設置する場合

図 4.8 水圧式水位計設置概念図

図 4.9 水圧式水位計設置事例
センサーにワイヤーと重錘を付けて上部から吊るし、ケーブルは波付硬質ポリエチレン管で保護している。
（平成 20 年岩手・宮城内陸地震で発生した磐井川・市野々原地区の天然ダムの湛水測定事例）

20

⑤投下型水位観測ブイによる観測
天然ダム発生後、迅速かつ安全に湛水位を自動的・連続的に観測したい場合には、土木研究所で開発された投下型水位観測ブイを設置する。
投下型水位観測ブイは、衛星通信装置を収容したブイ部と、水位センサーを収容したケージ部から構成され、ヘリコプターでの運搬性が考慮されるとともに、投下するだけでブイとケージが分離して観測体勢となり、衛星通信を通じて遠方監視が可能な機器である。
設置の際は、見込まれる湛水位上昇量が水位計の測定可能範囲内となるよう、設置時点での水深状況などを勘案して設置ポイントを決める必要がある。また、水位計ケーブルが絡まると測定に影響を来すため、樹木等が少ない地点や土砂流入が少ない地点を選択する必要がある（詳細は巻末資料８参照）。なお、設置した段階で観測される水位は、設置時の水位を基準とした観測水位との相対的な値であり、標高は不明である。このため、地上測量や航空レーザ測量等による水面や閉塞土砂の測量結果を用いるなどして、標高値への換算が必要となる。

図 4.10 投下型水位観測ブイの外観
低軌道周回衛星通信（イリジウム）
ヘリコプターを利用してデータ伝送

投下

ブイ
ブイ浮上
ケーブル

ケージ沈下
水位センサーで水位測定

投下型水位観測ブイ①ヘリで輸送②水中に投下、直ちに観測開始

図 4.11 投下型水位観測ブイ設置概念図21

【満水位と観測水位との比高の算出】
上記①～⑤の方法で観測した水位データは電子基準点等に基づいて、絶対標高に変換しておくことが望まれる。絶対標高により、天然ダム天端（満水位）の絶対標高から越流開始（満水）までの比高を把握しておくことが可能である。また、上流域の浸水範囲を把握することも重要である。
なお、水位データを絶対標高に変換することが困難な場合には、観測水位と満水位までの比高を最低限、把握しておくことが重要なため、天然ダム天端（満水位）を測量することなどが必要である。測量にあたっては、例えば航空レーザ測量の活用や、ヘリコプターからの目視による推定などが有効である。
また、実施には天端付近の巨礫、倒木等の間隙より通水し、満水位に達しなくても越流に近い状態が起こることも想定される。したがって、ここで算出した満水位と観測水位との比
高は安全側に余裕を見ておく必要がある。

越流開始までの比高
満水位
観測水位

図 4.12 越流開始（満水）までの比高【観測機器と伝送機器のインターフェース整合性】
湛水位を測定するための観測機器と、そのデータを遠方伝送するための伝送機器のインターフェースは整合が図られていなければならない。
一般的に、使用される信号はデジタル信号とアナログ信号に大別され、前者は BCD 信号（桁数、ピンアサインに数種類ある）、電圧接点信号、シリアル信号（RS-232C や RS-422
といった規格があり通信フォーマットは機器毎に異なる）などがあり、後者には電圧か電流かといった違いや出力レンジなどに種類がある。
このため、観測機器側からの出力信号と伝送機器側への入力信号は、信号種類及び規格を事前に十分確認して必要に応じて信号変換器を設けるなど、整合を図っておく必要がある。

22

４.３

湛水部への流入流量の把握

閉塞部の越流による決壊や上流部の浸水被害発生までの時間の予測、ポンプ排水の場合の排水量の算定および決壊時のピーク流量予測を目的に、湛水部への流入流量を把握する。

「解説」
閉塞部の越流や上流部の浸水までの時間を予測するためには、湛水部の水位上昇速度を把握する必要がある。水位上昇速度は上流からの流入流量と湛水面積によって規定されるため、流入流量の把握・監視は最も重要な事項の一つとなる。また、ポンプ排水を行う場合には、必要な排水量を算定するためにも流入流量を把握する必要が生じる。
巻末資料４に、水位上昇速度の計測値から越流・浸水までの時間を予測する手法を示したが、水位上昇速度ではなく、上流側からの流入流量を直接計測することによっても同様に越流・浸水までの時間を予測することができる。また、二重にチェックする意味においても、
越流・浸水までの時間の予測の上で重要である。そのほかにも決壊時のピーク流量を予測する場合には、上流からの流入流量が不可欠なパラメータとなっていることから、流入流量の把握は重要である。
実際には、急峻な山間部などで天然ダムが発生した場合には、天然ダムの上流側へアクセスすること自体も困難となり、流入流量の把握が難しいことも想定される。ただし、上述のとおり重要性は高いため、流入流量の観測を実施しておくことが望まれる。
なお、観測した流入流量および湛水位（4.2）をもとに、決壊や上流部の浸水被害発生までの時間を推定する方法や、越流による天然ダム決壊時のピーク流量推定手法は巻末資料
４・巻末資料５にとりまとめた。
【流入流量観測方法の選定】
天然ダム発生後、初動時の対応や決壊までの時間が極めて限られる場合には、流入流量は、湛水部の水位上昇速度と流出流量の差から逆算して求める。すわなち、流出流量が把握できているか、または無視できるほど少ない場合で、巻末資料４に示すＨ－Ｖ曲線が精度よく把握できている場合には、水位観測結果から流入流量を逆算する。
また、湛水部上流の流入部へ接近可能で、流量計測する時間的余裕がある場合の流入流量を把握・監視する方法としては、現地状況により次の 2 種類が挙げられる。観測機器が設置可能な場合は水位計・流速計による自動観測により流入流量を求める。観測機器が設置不可
能な場合には、携帯型簡易流速計、浮子やビデオカメラ等を用いて定期的に流入流量の瞬時値を算出する。なお、湛水部に流入する河川が複数ある場合には、各河川において観測を行
い、流入流量を把握しておくことが重要である。
また、観測した流出流量の精度を確認するために、前述のように、H-V 曲線と水位観測（4.2）により間接的に求めた流入流量の推定値と比較しておくことが望ましい。
23そのほか、数値計算等による流入流量を算出する場合には、雨量データを入手することが重要であり、必要に応じて雨量計を設置することが望ましい。

流入流量の把握・監視巻末資料４参照

湛水部の水位観測（4.2）と H-V曲線による流入流量の把握
観測機器が設置可能な場合観測機器が設置不可能な場合(1)連続流量観測（水位計・流速計）(2)①可搬型簡易流速計による計測②浮子による観測③監視カメラによる画像解析

図 4.13 湛水部への流入流量観測選定フロー（１）連続流量観測による流入流量の把握
流入部に護岸工などの構造物があり、観測機器の設置が可能な場合、水圧式水位計や流速計を設置し、流量を求めることができる。特に橋や砂防えん堤など横断構造物がある
場合は、これらに非接触タイプの水位計（超音波式・電波式・光波式）
・流速計を取り付け計測することも可能である。
なお、流入部上流に既設の流量観測機器（水位計・流速計）がある場合には、そのデー
タも活用する。
（２）定期的な流量観測による流入流量の把握
流入部に人工構造物等がなく、観測機器の設置が困難で、連続観測が必要な場合には、定期的な可搬型流速計（電磁式・回転式）による定期的な計測や浮子・ビデオカメラ等の目視判読と水深および流路幅を概略把握することにより、定期的に流入流量の瞬時値を算出することが可能である。
①

可搬型流速計による観測
可搬型流速計（電磁式・回転式など）を用いて、人力で湛水部流入部の流速を測定し、同時に水深と流水幅を概略把握して湛水部への流入流量を求める。水中に立ち入る必要があるため、二次災害には十分注意する必要がある。

24

②

浮子による観測湛水部より上流の河道部で浮子を用いて流速を測定し、同時に水深と流水幅を概略把握

して湛水部への流入流量を求める。現地に近寄れる場合にはこの手法が簡便である。流速の測定頻度は降雨・融雪状況にもよるが、平常時では概ね１日に１回程度実施する。
③

監視カメラによる画像解析
監視カメラを用いた場合、現地の推移状況がリアルタイムで把握できるとともに、録画した画像再生により繰り返し、水位、流速の判読可能な利点がある。
監視カメラは流速が精度良く判読できるよう、断面の変化が比較的少ないと思われる場
所において、流下方向に対しできるだけ直角方向に設置することが望ましい。視野内の代表的な河道断面で横断測量を行い、水位と断面積の関係を求めておく。また、カメラ
画像から水位と流速が読み取れるように観測地点にマーキングをしておく。流速は、浮遊する小枝・落葉などが単位時間当たりに流下する距離を読み取り推定する。
なお、状況によってはビデオカメラを用いて撮影、画像解析することも有効である。
（３）Ｈ-Ｖ曲線と水位観測による流入流量の把握
地形図と閉塞部の形状、高さから断面法などにより標高別の湛水量を算出し、Ｈ(湛水位)－Ｖ(湛水量)曲線を作成する。H-V 曲線と湛水部の水位観測（4.2 参照）から流入流量を算出でき、満水までの時間も推定できる。ただし、この方法では閉塞部からの流出流量や漏水量などが含まれた量であることや地形図の精度に依存するため、流入流量の値については、概略値であることを留意しておく必要がある。また、流入部に支川が複数ある場
合でも、個々の河川における流入流量は求められない。なお、流出流量（4.5 参照）が把握されている場合は、その流量も考慮して流入流量を算出する。

H
Qin

ｈb

閉塞部

ｈa

ｈb

Qin

ｈa
va

vb

V

H-V 曲線から算出
2 回の水位観測時刻 ta→tb の間に、湛水位がｈa→ｈb に上昇したとすると、流入流量 Qin は H-V 曲線から次のとおりである。

Qin＝(vb－va)/(ｔb－ｔa)

図 4.14 H-V 曲線から流入流量の算出（４）雨量観測による流入流量の予測
天然ダム形成後に降雨等が予想されている場合には、決壊予測のために上流部からの流入流量予測を行う。流入流量を予測するための資料として、天然ダムが形成された流域内
25

の上流部、ならびに天然ダム形成部周辺の降雨量を把握する必要がある。近傍の雨量観測
局のデータも利用し、流域が広い場合には、レーダー雨量計データを積極的に活用すべきである。例えば、気象庁が発表している降水短時間予測や降水ナウキャスト※のような降雨予測情報を利用するのも有効な方法である。また、積雪の多い山間地で積雪期に天然ダムが発生した場合には、融雪量の把握も必要である。
なお、観測した雨量等をもとに、上流域からの流入流量を時系列的に予測する手法については、巻末資料６にとりまとめて示した。
※

降水短時間予報や降水ナウキャストは、過去の雨域の動きと現在の雨量分布を基に、目先 1～6 時間までの雨量分布を 1km 四方の細かさで予測するものである。通常１日３回発表される今日・明日の予報や天気分布予報とは異なり、短い時間間隔で発表することにより、1～6 時間先までの雨量予測を可能な限り
詳細かつ迅速に提供している。

26

４.４

閉塞部の監視閉塞部からの越流による侵食状況又は閉塞部の変状把握を目的として、目視、地上測量、監視カメラおよびセンサー類により監視する。
「解説」
天然ダムの決壊原因としては、①越流侵食による決壊、②すべり崩壊による決壊、そして、③進行性破壊による決壊の 3 通りがあると言われている 2)。しかし、これまでの災害発生事
例のほとんどが越流によるものである 3)。ただし、閉塞土砂の透水性が高い等の場合には、堤体内の浸透が進み、すべり崩壊または進行性崩壊等による決壊も考えられる。
したがって、越流侵食に伴う侵食状況や、天然ダム土塊からの浸透水の浸出状況等の変状の監視が必要となる。
2004 年中越地震後の芋川流域東竹沢地区に形成された天然ダムでは、監視カメラによる定性的な侵食状況の把握であったため、定量的な監視の必要性が課題として挙げられた。

越流侵食に
よる決壊

すべり崩壊
による決壊

進行性破壊
による決壊

図 4.15 天然ダムの決壊原因の概念図【下流法面状況の監視方法の選定】
天然ダム発生後、初動時の対応や決壊までの時間が極めて限られる場合には、ヘリコプターによる監視（4.1 参照）および目視監視や、手で持ち運び可能な計測機器（デジタルコン
パス・距離計）による監視を行う。
決壊までの時間に余裕がある場合には、観測機器（測量機器、又はセンサー類）を用いた監視を行う。

27

閉塞部の監視・ ヘリコプターによる監視・ 監視員・監視カメラによる監視・ 距離計・デジタルコンパスによる監視
決壊まで数日あり
観測機器が設置可能な場合

・地上レーザスキャナによる監視・トータルステーションによる監視・センサー類（崩壊検知センサー）による監視
図 4.16 閉塞部の観測選定フロー（１） 越流侵食による決壊に対する監視
侵食状況等の監視には、監視カメラによる定性的な観測、地上レーザスキャナ等の測量機器による定量的な観測があげられる。観測機器の設置が不可能な場合、あるいは緊急を要するときには簡易レーザ（デジタルコンパス・距離計）が有効である。それ以外の場合には、地上レーザスキャナ
もしくはトータルステーション（ノンプリズム）により観測を行う。代表的な地上測量機器の性能・規格を巻末資料１に示した。また、天然ダム
堤体の侵食擬似モデルを利用した計測実験による各観測機器の性能比較表を巻末資料７にとりまとめた。この計測実験によると、自然環境の中では観測機器の性能（適応距離など）がレーザ入
射角や対象物の色等に依存し、必ずしも公称値ど
おりとはならないことが確認され、使用する際に東竹沢地区の堤体侵食状況

出典「平成 16 年(2004)新潟県中越地震による土砂災
害と対応 Ｈ17.2 湯沢砂防事務所」

は現場の自然条件に注意する必要がある。
観測機器の設置場所は、観測対象物の不可視域がなく全体形状を俯瞰できる安全な場所を選定することが望ましい。
なお、侵食状況および侵食速度のみを把握するのであれば、トータルステーションによる計測が高精度かつ安価であるが、侵食状況の把握以外に、数値計算等を実施する場合の地形データとして活用するなど、他の解析も検討することが考えられる場合には地上レーザ
スキャナによる計測が望まれる。また、監視対象までが長距離（2000m 以上）又は、地上
28

からの見通しがきかない場合は航空レーザ測量を用いることも考えられる。
これらの観測機器による堤体の侵食状況等の監視に加え、流出流量（4.5 参照）による観測結果と合わせて、越流侵食による決壊に対する観測を行う。
①

距離計又はデジタルコンパス距離計（簡易レーザ）
計測対象物に遠隔からレーザ光線を照射し、斜距離の計測が可能なため、侵食部の奥行きを経時的に計測することで侵食速度の把握が可能となる（測距距離 1,100m）。軽量
で手軽に計測できる半面、手ぶれや視準性に劣るため調査精度は概略把握の位置づけとなる。
斜距離だけでなく、高度角及び水平角も計測可能なタイプもあり、ノンプリズム型トータルステーションの簡易版となりうる。このタイプの侵食部の計測方法および侵食速度・侵食量の算出方法、観測条件はノンプリズム型トータルステーションと同様である。
②

地上レーザスキャナ
地上レーザスキャナ（測距距離 2,000m）は、遠隔地からレーザビームを照射し、その反射光を測定することにより、観測対象物の地形形状を表す 3 次元データが得られる。侵食の進行が予測される面を経時的に連続観測することにより、侵食箇所、形状、侵食速度を定量的に把握することが可能である。
機器は本体、三脚からなり、人力により測定地点まで運搬することが可能であるが、他の測量機器より重量（本体 14～18kg）がある。観測開始から測定地点に据え置きで設置するのが効率的であるが、本体は防水機能を備えていないため、この場合には屋根などが必要となる。また、観測時には人による操作が必要となる。電源は 12V のバッテリー
または発動発電機で稼働可能である。
観測条件としては昼夜間問わず観測が可能であるが、霧の場合は観測が困難となる。
また、観測対象物に対しレーザビームの入射角が低かったり、対象物が暗色系である場合、反射率が低下しデータ取得が困難になるなど、注意が必要である。
③

トータルステーション（ノンプリズム型）
トータルステーションには、プリズム型（測距距離 5,500m）や反射シートを必要としないレーザ光を用いたノンプリズム型（測距距離 2,000m）がある。
土塊の侵食上端、下端、側端部を測定点として XYZ 座標を計測し、得られた数値をプロットすることで侵食形状が得られる。これらの計測を経時的に実施することで、侵食
速度、侵食量を把握することが可能である。
観測条件としては、入射角が低かったり、対象物が暗色系であるなど、反射率が低下する場合には計測が困難になるなど、注意が必要である。また、夜間は観測対象物を照
明機器で照射し、観測点を視認できるようにする必要がある。

29

図 4.17 地上レーザスキャナを用いた３次元データ作成例【侵食状況の把握】
縦断方向への侵食速度を把握することにより、決壊への危険性を判断することが出来る。
このため、少なくとも計測ごとに縦断図を作成し、経時的な変化より堤体部の侵食状況を把握することができ、今後の予測にも活かすことができる。なお、地上レーザスキャナ等を用いて計測した場合は、可能であれば侵食土砂量も算出しておくことが望ましい。
（２） すべり崩壊あるいは進行性破壊による決壊に対する監視監視員、監視カメラまたはヘリコプターによる定期的な監視（詳細は 4.1 参照）により、主に堤体下流法面の漏水の濁り状況や亀裂、パイピング、小崩壊といった閉塞部の変状を定性的に監視する。監視カメラは堤体全体を見渡せる安全な場所を選定し、地上レーザス
キャナ等の定量的な観測と併用し、閉塞部を監視する。堤体法面に観測機器の設置が可能な場合には崩壊検知センサー（土木研究所共同研究、巻末資料９参照）により、流出流量の把握（4.5 参照）による計測結果も考慮して、下流法面の漏水の濁りや、すべり崩壊・進行性破壊を監視する。
崩壊検知センサー
崩壊検知センサーは、変位によるセンサーの傾きを検知して無線伝送するものであり、閉塞部の変状を監視することができる。すなわち進行性破壊が生じそうな場所にあらか
じめ設置しておくことにより、大規模な決壊の前兆（小崩壊）あるいは決壊に至るすべ
り崩壊そのものを捉えることを目的とする。
特徴としては、リアルタイムで崩壊情報が得られること、設置が簡便であること、安価であることなどが挙げられる。
機器構成は、センサー、受信機、電源装置などである。センサーから送信される無線の伝搬距離は直線見通し上で約 500～1km 程度であるが、地形や樹木による遮蔽により
30

その距離は低減するため、実設置前に無線伝搬試験を行う必要がある。
測定は、センサーを設置する点での測定となるため、これを多点的に配置することにより、閉塞部の変位が生じた位置及び発生時刻を検出し、別途伝送装置によりリアルタ
イムで遠方監視することが可能となる。
②無線伝送
③無線受信

①転倒・検知

④外部出力
受信機

センサー
崩壊土砂・斜面など

図 4.18 崩壊検知センサーの検知イメージ31

センサー外観４.５

閉塞部からの流出流量の把握

閉塞部の決壊の監視を目的として、閉塞部下流で水位等観測し、流出流量を把握する。

「解説」
閉塞部の破壊原因は、主として a)越流に伴う侵食による破壊、b)閉塞内部において浸透水によりパイプ状の水みちができ、これが拡大して破壊に至る場合が考えられる 4)。
平成 16 年中越地震後に新潟県中越地方芋川流域での事例のように閉塞部の天端にホース等を設置して排水する場合、排水量が多くなると、排水路末端で侵食が発生しやすくなる
こともあり、応急対策後も流出流量の把握が必要となる。
従って、応急対策前は閉塞部からの流出流量（＝越流流量＋漏水流量）を、応急対策が施された場合は排水流量も含めた流出流量を、閉塞部下流で注意深く監視し、流入流量に比べて流出流量が急激に増大するなど、通常認められない現象が起きた場合には、閉塞部の侵食による破壊等を警戒しなければならない。なお、下流への流出流量は湛水位の上昇の結果、堤体内の動水勾配が増すため、パイピングによる破壊が起きなくても流出流量が増加していく可能性もある。また、湛水部の水位上昇速度を把握する場合にも流出流量は重要な事項となる。
【流出流量観測方法の選定】
流出流量観測方法の選定については、「流入流量観測方法の選定」と同様とする（4.3 参照）。

流出流量の把握観測機器が設置可能な場合観測機器が設置不可能な場合

4.3(1)連続流量観測（水位計・流4.3(2) ①可搬型簡易流速計による計測

速計）②浮子による観測③監視カメラによる画像解析

図 4.19 湛水部の流出流量観測選定フロー

32

４.６

崩壊部および周辺部の状況の監視

崩壊部および周辺部の拡大崩壊、新規崩壊などを監視することを目的として、崩壊の前兆現象および崩壊しそうな斜面の変位を地表伸縮計、地上測量等により把握する。

「解説」
天然ダム形成直後には、救助活動、応急対策工事などが実施される。これらは崩壊地の直下や直近で実施されるため、作業の安全性を確保することが必要となる。斜面の拡大崩壊に対する安全確保を目的とし、崩壊の前兆現象および崩壊斜面の変位状況を把握する。斜面変位は地表伸縮計や地上測量で、地表面の移動量を直接観測し、移動速度から危険度評価を行う。二次災害防止のため、安全確保に細心の注意を払う。崩壊部の観測データ管理基準値を
巻末資料１０に示す。
また、大規模な崩壊が発生した場合には崩土が湛水部に流入し、段波による越流により、決壊する恐れがある。崩壊した斜面以外でも、余震、降雨や湛水の進行に伴って新規の崩壊が発生する可能性もあるため、周辺部を含めた崩壊の危険性に対する監視も必要である。
（１）崩壊の前兆現象の把握
斜面崩壊発生の前兆現象として主に次の現象があげられる。前兆現象が確認された場合
は、崩壊発生の危険性が高いものと判断する。
z

頭部の亀裂・段差発生の有無・拡大z

落石や小崩壊の有無z

樹木の根が切れる音の有無

z

斜面からの湧水量の変化（２）斜面変位の観測
亀裂等が確認された場合には、斜面の変位およびその移動速度をモニタリングすることが必要であり、現場の状況に合わせて次の観測機器を用いることとする。
z

地表伸縮計

z

抜き板

z

移動杭

z

GPS 測量z

地上測量

なお、上記の計器設置のために崩壊部に立ち入る必要が生じることから、設置作業においては注意を要する。
①

地表伸縮計
地表伸縮計は地表面の移動部と不動部の２点間(崩壊の亀裂を挟んで)にインバー線を
33

張り、この伸縮状況を観測し地表面上の２点間の相対変位を測定するものである。伸縮計
本体を亀裂より上部の不動点位置に設置し、亀裂下部の移動部に杭などを設置し、その間をインバー線で結ぶ。インバー線は落葉・落枝や野生動物が触れないよう、塩ビパイプなどで保護する必要がある。
使用上の留意点として、崩壊地が広大な場合には不動点が得にくいこと、地表が著しく攪乱している場合にはインバー線を直線的に張れないことなどが挙げられる。また、地震により発生した天然ダムの場合には、余震時に変位が認められなくても震動により伸縮計の警戒レベルを超えアラームがなる恐れがある。

図 4.20 伸縮計の外観と測定概要図②

抜き板
抜き板は、地表面伸縮計と同様、2 点間の相対変位を測定するものであるが、自動観測ができないため、定期的に手動で計測する必要がある。木材を組み合わせて現地製作する
ものと、固定具やゲージがついたアルミ製などの専用品などがある。

木杭・平板

図 4.21 抜き板の外観と測定概要図③

移動杭
複数の移動杭を設置することにより見通し線上の移動速度を計測可能である。想定される拡大崩壊あるいは新規崩壊の頭部が明瞭でない場合などに有効である。

34

図 4.22 移動杭の外観と測定概要図④

GPS 測量
基準点、測点の 2 ヶ所に GPS 観測機を設置し、GPS 衛星から発信される電波を受信して 2 点間の距離を測定する。

図 4.23 GPS センサーの外観と測定概念図⑤

地上測量（固定点測量）
移動部内に測定点を設置し、この点の座標を不動部に設定した基準点をもとに一定期間毎に測量し、移動量を算出する。
測定点（杭）にプリズムや反射シートを装着し、トータルステーションによって測量する。
なお、崩壊地が立ち入り困難な危険斜面である場合、あるいは余震等により拡大崩壊などが懸念される場合には、例えば RE･MO･TE2（土木研究所共同研究）を利用することも望まれる（巻末資料 1１参照）
。

35

４.７

閉塞部決壊による土石流等発生監視

閉塞部決壊による土石流等発生に対し、下流部に土石流発生検知装置を設置し、土石流の発生を検知する。

「解説」
閉塞部が決壊すると土石流などが発生する。閉塞部下流の河床勾配や堤体のダム高、湛水量や構成材料などにより、流下形態は土石流、土砂流あるいは鉄砲水などさまざまである。これらは段波として下流へ流下し、降雨時のみだけでなく無降雨時でも下流域において急激に水位上昇する可能性があるため注意を要する。
閉塞部決壊による土石流等の発生は、閉塞部の監視（4.4 参照）により直接、発生監視を行うことを基本とするが、夜間や観測機器の整備が間に合わないような場合には、閉塞部
より下流部の適地において間接的に監視を行う。万が一、閉塞部が決壊して土石流等が発生した場合に備え、土石流等の発生を検知するための土石流発生検知センサーを設置し土石流等の発生を監視する。土石流等の発生検知基準を決定する場合には、監視結果等から推定される決壊により発生する土石流等のピーク流量を考慮するものとし、下流の氾濫被害に備えた警戒避難用（住民用）と下流河道内の緊急工事等に対する安全管理用（工事関係者用）の２つの検知基準を想定しておくが望まれる。また、土石流等が発生し、これを検知した場合の情報伝達方法については、用途に応じて方法を検討する。可能であれば、複数の検知手法、通信手段を確保することが望ましい。
これらの各観測機器の設置箇所、設置目的などを観測施設台帳として整理しておくこと
により、各関係機関で情報共有しておく必要がある（巻末資料１２参照）。
（１）水位計（超音波式水位計等）による検知
天然ダムの下流側に水位計を設置することが可能であれば、水位計によって土石流等の発生を検知することができる。測定方式は、土石流に対して非接触で測定できる超音波式
水位計、電波式水位計等が適している。
設置の際の留意事項としては、センサー設置高を想定される土石流の水位以上にすることや、澪筋の変化の影響を受けにくい位置を選択する必要がある。
ポール・アームなど
センサー
データ伝送装置に接続

反射時間により水位換算

堰堤・橋梁など
湛水部

図 4.24 超音波水位計の測定概要
36

（２）振動検知式土石流センサー（振動センサー）による検知
振動センサーは土石流による地盤振動の加速度又は速度を計測し、設定値を超えた場合に土石流として検知するセンサーであり、繰り返し使用ができること、振動強度により土石流規模の推定ができるなどの特徴を持つ。
設置場所は、土石流による振動が確実に伝わり、かつ土石流以外の要因による振動ノイ
ズ（工事車両の通行など）の影響が少ない地点を選定する必要があるため、設置前に起振試験とノイズ測定が必要となる。一般的には渓流から近い位置となるため、設置の際は二次災害に十分注意する必要がある。
得られた振動データから土石流を検出するため、地盤振動の強度 5)、波形、継続時間、
エンベロープ比例えば 6)、7)などに基づいて検知基準が定められる。波形データは一般に大容量データとなることから、災害直後には、リアルタイムで波形データそのものを送信できるだけの通信ネットワークを構築することが困難な場合がある。その場合には、現地で上記のような基準に基づいて土石流の発生を判別し、その結果を送信する。大容量データ送信が可能であれば、現地対策本部等でそのデータを処理して検知することが望ましい。そうすることにより、何らかの理由で誤って検知信号が発せられた場合に、すぐに技術者が波形をチェックして確認を取ることができるからである。
なお、発生する土石流が石礫を多く含まないタイプの場合は十分な振動強度を得られず、
土石流として検知することができない場合があるので留意する必要がある。
振動センサーの設置等に関する詳細については、「振動検知式土石流センサー設置マニュ
アル（案）平成 17 年 7 月」5)を参照されたい。

土石流の振動が得られる地点に設置

土石流の流下振動センサー
振動（埋め戻し前の状態）

図 4.25 振動センサーの外観と設置例※+x,－x：判定しきい値

加速度(gal)

土石流検知
+x
0
－x
土石流非発生土石流発生
時間経過

図 4.26 振動センサーによる土石流検知の概要
37

（３）監視員または監視カメラによる監視
土石流等の発生を監視するために、監視員の配置または監視カメラの設置を行う。なお、
天然ダム全体状況の把握用として設置した監視カメラも、土石流の発生を映像として監視可能なため、（１）、（２）あるいは（４）の観測機器の補助的観測方法として、当該カメラ
を土石流発生の監視用として活用する。また、近年画像解析による技術が向上し土石流発
生を画像解析により検知する技術もあり、監視カメラの映像も有効に活用する。
（４）接触型センサー（ワイヤーセンサー等）による検知
ワイヤーセンサーは、渓流を横断するように張ったワイヤー線が土石流等の流下により切断されることによって土石流等の発生を検知するセンサーである。
渓流下流の橋脚、砂防えん堤などの安定した箇所を利用して、平常時の水深と決壊後に想定される土石流のピーク流量から推定される水深を考慮してその設置高さを決定し、渓流の横断方向にワイヤーを張る。また、橋脚等構造物が無い場合は、立ち木を利用する、杭を立て仮設置する等の方法もある（ワイヤーが切れる強度まで耐えうるものを考慮する）。設置には渓流内へ立ち入る必要が生じるため、工事安全管理には十分な注意が必要である。
また、ワイヤーセンサーの配置位置は、下流の工事関係者や住民が土石流等発生検知から土石流到達までの間に安全な場所への避難行動時間が確保できるよう、可能な限り上流に配置する。土石流等の発生を工事関係者や住民に直接伝達する場合は、警報機を工事箇所や集落の近傍に設置する。なお、ワイヤーを上下 2 本以上張り、工事安全用の厳しい基準（設置高：低）と警戒避難用の緩い基準（設置高：高）とに分けて対応することも有効である。
センサーの検知の確実性を増すには、ワイヤーを上下流 2 本以上張り、複数のワイヤーが切れた場合に土石流等の発生とする、という方法もある。
また、豪雪地域においては、ワイヤーが雪などにより切断される可能性があるので、雪が被らない橋梁の下等に設置する等の対策が必要となる。

土石流

ワイヤーの切断→検知

ワイヤーセンサー（堰堤、巨礫、樹木等に固定する）

図 4.27 ワイヤーセンサー設置概要38

（５）雨量観測による土石流発生予測
天然ダム、斜面崩壊などが発生している場合、その後の大雨が誘因となって土石流が発生することが想定される。このため、監視区域上流部の雨量観測が必要となるが、既往の雨量観測所は観測密度が大きくないこと、地震時には破損して観測できなくなる可能性があることなどの理由により、新たに雨量計を設置する必要が生じる。
天然ダムに用いる雨量計システムとしては、特に受感部タイプ、運搬性、情報伝送、電源などの要件が重要となってくる。
受感部タイプとしては、上部が開口した一般的な転倒ます型雨量計の他に、側面が開口
して強風下での雨滴捕捉率を向上させた高標高雨量計などがあるので現場状況に応じて選択する。
運搬性は、ヘリコプターで直接設置場所に運搬できる場合には、アングル枠などに必要器材を組み込んでおき吊り下げて設置し、現地作業は微調整のみで短時間で済ませることが望ましい。また人力で運搬する場合には、必要器材を分割して重量を分散させる必要がある。
情報伝送の手段は、可搬性や低消費電流の観点から、衛星携帯通信が望ましい場合が多い。衛星携帯通信には低軌道周回衛星、静止衛星を利用した 2 タイプがあるが、前者の方が消費電流、通信性などで有利な場合が多い。
電源は、商用電源が得られないことを前提としてバッテリーによるものとし、想定される監視対象期間が長い場合には太陽電池を組み合わせるものとする。
各機器をわく状に組み込んで配線しておけばヘリコプターで運搬しやすく、
現地での設置調整が短時間で済み二次災
害を防ぎやすい衛星携帯アンテナ

太陽電池パネル

雨量計感部

機器収容ボックス
バッテリーボックス
・衛星携帯通信装置
・チャージコントローラー など

図 4.28 雨量観測システムの概要図

39

５．監視情報伝送システムの選定
観測情報を遠方で監視するための伝送システムを構築し、情報の伝達を行う。天然ダム
形成初期には、現場へのアクセス条件、情報容量、通信回線および電源事情を勘案しシステムの選定を行う。
「解説」
４章で示した観測機器等の情報を伝達するための伝送システムを構築し、災害対策本部、事務所等で監視を行えるようにする。
監視員による監視結果の報告は、使用可能ならば携帯電話や、K-COSMOS によって行うが、これらが使用不可能な場合には、衛星携帯電話、無線の活用を検討する（巻末資料１３参照）。
また、監視機器からのデータ、情報を伝達する場合には、以下のとおりとする。
通常、連続観測を行っている機器からの情報伝送には、光ケーブル等を用いた有線での情報伝送および雨量計等の情報を伝送するテレメータ無線通信方式が使われている。もし、既設の監視機器および情報伝送手段が使用可能であれば、それを活用する。
しかし、天然ダム箇所は常時の観測を行っている場所で起きるとは限らない、光ケーブル等が断線している、施設が故障している等が考えられるので、上記の伝送システムをそのまま流用出来る可能性は少なく、新たに伝送システムを構築する必要がある。
通常、天然ダム形成初期に構築可能なシステムは、現場へのアクセス条件、情報容量、通信回線および電源容量により構築可能なシステム性能が制限されるが、迅速性を優先する必要がある。
【観測情報伝送システムの選定】
天然ダム形成時の観測情報伝送システムの構築に際しては、主に天然ダム形成初期のシステム
構築と、それ以降の事態の推移に対応したシステム更新の２種類に分類される。
天然ダム形成初期に構築可能なシステム
天然ダム形成初期に構築可能なシステムでは、安定した回線・電源の確保や伝送容量の大きさの問題よりも、一刻も早くシステムを構築し、まず監視を開始することが最優先となる。したがって、必要最小限の情報が伝送可能で、早急に用意可能な通信機器で通信が行えるシステムを暫定的に構築することとなる。
その後事態が推移し長期化した場合には、電話回線の復旧、商用電源の敷設、光ケーブル等の敷設により初期で運用している通信システムを、より安定し大容量を伝送出来るシステムに更新
していくこととなる（第 6 章参照）。
天然ダム形成時の観測情報伝送システムには、緊急に回線の確保が可能で災害や輻輳に強い、
国土交通省が保有する衛星小型画像伝送装置（Ku-SAT）及び災害テレメータが最も有効な情報伝達方法であり、これらを積極的に活用すべきである。

40

(1) 衛星小型画像伝送装置（Ku-SAT）
１）システム概要
国土交通省が保有する衛星小型画像伝送装置（Ku-SAT）は、可搬局と呼ばれる持ち運び可能
な衛星通信装置を災害現場に搬入し、現地での監視情報を人工衛星を介して別の可搬局又は固定局（災害対策本部・事務所等）に伝送するシステムである。

送受信装置

画像符号化装置
変復調装置
カメラ

パラボラアンテナ

発動発電機

図 5.1 Ku-SAT 可搬局外観と現地設置状態
２）特徴①利点
・地上災害の影響を受けることなく通信が可能である。
・可搬型なので災害現場に持ち込むことができる。
・現地情報を多地点で同時に受信可能なため、同報性に優れ情報共有化が図りやすい。
・画像伝送装置による準動画伝送が可能であり、対策本部等での状況把握に有用である。
・音声通話・データ通信が可能であるため、情報連絡回線として有用である。
・画像回線、音声回線数を増やすことが可能。
・場内 PHS 電話網の構築が可能であるため、対策本部等と、Ku-SAT から離れている
現地作業者との連絡が可能となる。
・衛星レシーバーの利用により、アンテナ向き調整が容易に行える。
・これまで多くの災害時に使用されており、有用性が実証されている。
②使用にあたっての留意事項
・使用場所は、南方向の仰角約 45°（緯度経度により異なる）が開放していること。
・発動発電機の燃料補給が高頻度で必要（但し最近は 3 日間連続使用可能なタイプあり）。
・豪雨時に通信が不安定になる可能性がある。このため、ワイヤーセンサーなど検知を短時間で伝達する必要のある情報の場合には、支障が出る可能性がある。
・現有台数は 1 事務所あたり 1～2 台のため、災害が多地点で発生した場合には台数が不足する場合がある。
（この場合局・事務所間で調整して台数を確保する必要がある）
・重量は全体で約 100kg 程度あるため、分割できるとはいえ人力のみではあまり遠くまで搬入出来ない。
・冬季、積雪地帯で使用する場合には、積雪の影響により使用不能となってしまう恐れがある。
なお、対策として小屋を設置し、Ku-SAT を屋内に入れるなどの方法がある（図 5.2 参照）。

41

冬期・積雪期間の情報通信手段について、
衛星通信（Ku-SAT）しか方法がない場合の現地設置について、温湯地区についてユ
ニットハウス内への設置を行った。

「注意 衛星回線通信中
窓の外に立たないでください。車両の駐車ご遠慮願います。」

設置に当たっては、窓を通した送受信を行おうとしたが、ガラス窓の影響により、良好な送受信環境が整わなかったことから、窓をはずし、アクリル板を設置することにより、送受信を可能とした。

温湯地区積雪及びユ
ニットハウス設置状況
窓があると良好な通信が出来ない

窓をはずし、アクリル板を設置
し、通信を可能とした。

アクリル板とKu-satの位置関係。

図 5.2 冬季・積雪期間における Ku-SAT 設置事例（迫川水系温湯地区）
３）利用イメージ
・携帯電話、衛星携帯電話等では送れない現場状況の動画像の伝送および音声通話・データ
伝送システムとして利用

表 5.1 衛星小型画像伝送装置（Ku-SAT）システム監視機器対応表
監視内容

水位

全体状況

流速

降雨量

侵食量

監視機器

監視カメラ
（市販のビデオカメラ等）

水位標
の目視

測量機器
による計測

投下型水位
観測ブイ

水圧式
水位計

転倒ます
型雨量計

浮 子

画像伝送装置

○

---

---

---

---

---

---

---

---

---

データ伝送
（ロガー・PCに接続）

---

○

○

○
要入力作業

△
ﾀｲﾌﾟにより
要入力

○
要入力作業

○

△
○
○
別途中継装置
要入力作業 要入力作業
が必要

移動量

地上測量機器

流速計
距離計（簡易(回転・電磁・ﾄｰﾀﾙｽﾃｰｼｮﾝ
レーザ）
超音波）
(ﾉﾝﾌﾟﾘｽﾞﾑ)

3Dレーザ
ｽｷｬﾅｰ
---

天然ダム場内

図 5.3 衛星小型画像伝送装置（Ku-SAT）システム構成例

42

土石流発生
検知

地上測量

伸縮計

崩壊検知
センサー

ワイヤーセン
サー等

---

---

---

---

○

△

△

送受信タイム
ラグあり

送受信タイム
ラグあり

○
○
通信時間長
要入力作業
い

※音声通話にて各監視機器の情報を口頭で伝達する方法もある。

崩壊検知

(2)災害対策テレメータ
１）システム概要
災害対策テレメータは、一般に雨量観測等で使われているテレメータ無線装置を可搬型にしたもので、災害時には車両等で搬入する。
災害テレメータの特徴としては、電波使用免許は国土交通省として許認可済みなので（50MHz
帯 3 周波数の１つを利用）申請は不要で、すぐに利用可能である。
伝送可能なデータ数は、水位×1 量、雨量×1 量、接点（ワイヤーセンサー、振動センサー、伸縮計等）×1 量である。
なお、設置前に机上検討及び回線設計を行い、無線回線を行えるかどうかを確認しておく必要がある（伝搬距離及びその間の地形状況により無線の伝搬性能が関わってくるため）
。

外観写真

空中線

空中線

同軸避雷器
サイレン

同軸避雷器
制御装置

観測装置

データ処理装置

電池部
監視装置
水位センサーUPS

ワイヤーセンサー
AC100V

雨量計

天然ダム場内保全対象区域・現地本部など

図 5.4 災害対策テレメータ観測装置
２）特徴①利点
・無線免許は申請済みであるためすぐに利用可能である。
・災害時使用における輻輳の心配がない。
・伝搬時間遅れが少ないため、ワイヤーセンサーなど緊急性の高い情報に向いている。
・防雨ケース等に収容されており、屋外利用が考慮されている。
・運搬性が考慮された大きさとなっている。
②使用にあたっての留意事項
・設置前に、無線回線の机上検討と現地伝播試験が必要である。
・情報伝送量が少ない。
（水位センサー×1 量、センサー接点×1 量、雨量×1 量）
・全国での普及台数が極めて少ない。
43

LAN

外部装置

３）利用イメージ
・臨時のセンサーデータ通信システムとして利用

表 5.2 災害対策テレメータ監視機器対応表
水位

監視内容

全体状況

監視機器

監視カメラ
（市販のビデオカメラ等）

水位標
の目視

データ伝送
（ロガー・PCに接続）

××

測量機器 投下型水位
による計測
観測ブイ

×

流速

降雨量

△
別途中継装置
が必要

水圧式
水位計

転倒ます
型雨量計

浮 子

○

○

×

侵食量

地上測量機器
流速計
距離計（簡易(回転・電磁・
3Dレーザ
ﾄｰﾀﾙｽﾃｰｼｮﾝ
レーザ）
超音波）
(ﾉﾝﾌﾟﾘｽﾞﾑ)
ｽｷｬﾅｰ△
ﾀｲﾌﾟにより
要入力

×

天然ダム場内図 5.5 災害対策テレメータ利用イメージ

44

移動量

×

×

崩壊検知

土石流発生
検知

地上測量

伸縮計

崩壊検知
センサー

ワイヤーセン
サー等

×

○

○

○

６．事態の推移に応じた観測機器・情報伝送システムの更新
天然ダムの状況や事態の推移に応じ、観測機器や情報伝送システム等を更新する。

「解説」
初期に構築した観測機器や情報伝送システムは、早急な監視開始を優先としているので、観測・伝送項目の不足などの問題がある。したがって、天然ダムの状況や事態の推移に応じて、システム全体の更新を行い、安定性、多情報量性、高精度性などを確保できる状態にする必要がある。
主な初期システムの問題点と更新例を以下に示す。
①利用可能な伝送装置が限られるので、情報量が少ない、通信が安定していない。
→ 天然ダム現場まで光ケーブルを敷設する等の大容量の情報伝達システムを構築する。
②電源供給が太陽電池やバッテリーに依っているシステムでは、観測機器は低消費電力タイプに限られるため、機能や仕様が制限される。また、発動発電機に依っているシステムでは、高頻度の燃料運搬・補給が必要である。
→ 天然ダム現場まで商用電源を敷設する。
③観測～情報伝送の過程において、人手を要する半自動システムとなっている場合が多く、高密度な人員体制を継続的に維持する必要がある→ システムを自動化し、無人連続観測を行う。
④観測機器から情報伝送機器又は保全対象の警報装置までの間が、ケーブルで長距離敷設されているため、土石流や斜面崩壊、対策工事用車両などにより切断されたり、雷サージの影響を受ける恐れがある。
→ 監視機器から情報伝達装置間を無線化する（巻末資料１４参照）。

図 6.1 システム更新後の天然ダム監視・観測イメージ

45

＜参考文献＞
１）建設省総合技術開発プロジェクト災害情報システムの開発報告書 (平成 4 年 3 月)
２）高橋保・匡尚富：天然ダムの決壊による土石流の規模に関する研究，京都大学防災研究所年報，31 号，B-2，pp.601-615，1988.
３）Schuster R.L. and Costa J.E., "A Perspective on Landlside Dams", in Landslide Dams by
the American Society of Civil Engineers, pp.1-20., 1986
４）水山高久・石川芳治・福本晃久：天然ダムの破壊と対策，土木技術資料，31-11，pp.50-56，1989５）振動検知式土石流センサー設置マニュアル（案）平成 17 年 7 月，土木研究所資料
６）武澤永純・柳町年輝・山越隆雄・栗原淳一：波形形状に着目した振動センサーの土石流検知基準の提案，砂防学会研究発表会概要集，pp.202-203，2007
７）大角恒雄・浅原裕・下川悦郎：野尻川における振動センサーを用いた土石流検知自動判定シ
ステムに関する一考察，砂防学会誌，Vol.61，No.1，pp.3-10，2008

46

＜観測機器、伝送機器に関する用語解説＞
水位標
水位を目視するために使用する、目盛りが付された板。河川・ダムでは 1cm 毎に視認性に優れた目盛りが刻まれた専用品が用いられる。緊急時には測量用のスタッフでも代用できる。
水圧式水位計/水晶式水位計
水圧変化を電気信号に変換して水位を測定する水位計であり、小型で設置が容易である特徴をもつ。また、水圧の受感部に水晶振動子を用いたものをとくに水晶式水位計といい、高精度、高測定範囲であるため、天然ダム湛水部の水位測定に多く用いられる。
投下型水位観測ブイ
ヘリコプターから投下するだけで設置でき、直ちに運用可能な水位計。ブイ部（衛星通信装置内蔵）と、ケージ（重錘、水位センサー内蔵）により構成され、迅速性、二次災害に対する安全性に優れる。土木研究所により開発された。
超音波式・電波式・光波式水位計
超音波（又は電波、光波）を送受信するセンサーから、パルスを水面に向かって発射して反射するまでの伝搬時間から水面距離を検出する水位計。水面に非接触で測定可能であるため、流下物による破損の危険がない。土石流などが流下する渓流などに適している。
浮子（ふし）
河川の流速を求めるために使用する、水上長と吃水長を保つ竿状の浮き。橋梁等から投下し、所定の距離を流下する時間から流速を求める。流水に直接立ち入らずに観測ができるが、可搬型流速計を用いる場合に比べて精度は落ちる。なお夜間の測定時は、浮子の上端にケミカルライトを取り付けて視認性を向上させる。また、浮子の材質は、一般的には紙管原紙が用いられるが、ゴミとして残存することを防止するために水溶紙を用いた高分解型もある。
可搬型流速計
手動で流速を計測できるものであり、プロペラの流水による回転数を計数して流速を知る回転式流速計や、流水が磁界を横切る時に生じる起電力を検出して流速に換算する電磁式流速計などがある。測定の際は流水に立ち入る必要があるため、二次災害には注意しなければならない。
電波式流速計・超音波流速計
水上から流水面に向かってビームを送受信し、その時に生じる周波数の位相差（ドップラー効果）により表面流速を測定する固定式の流速測定機器。水面に非接触で高流速まで測定可能である特徴をもつ。両者の違いは、電波式はその精度が気温の影響を受けないことや電波免許が必要
なこと、超音波式は気温の影響を受けるため気温計を併設して補正を行うという特徴をもつ。別途設置する水位計により水位及び断面積を測定しておき、本流速計で測定する流速を乗じること
により流量を算出することができる。
地表伸縮計
地表面の移動部と不動部の 2 点間(崩壊の亀裂を挟んで)にインバー線を張り、この伸縮量を計測して変位を検出する機器であり、地すべり監視で広く用いられる。
ワイヤーセンサー
土石流検知センサーのひとつ。渓流の横断方向にワイヤーを張り、ワイヤーが土石流の通過により切断される事により土石流を検知する。単純な構造で比較的信頼性が高いが、一度検知するとワイヤーの張り直しが必要となる。同一場所の高さ方向に複数のワイヤーを張ることにより、土石流規模の推定も可能である。
振動検知式土石流センサー（振動センサー）
土石流検知センサーのひとつ。渓流を土石流が流下する際に発生する地盤振動レベルを渓流付近に設置した振動計で測定し、一定レベル以上の振動を得た場合に土石流発生と検知判断する機器。繰り返し検知が可能なこと、土石流流量規模の推定が可能なことなどの特徴をもつ。
崩壊検知センサー
崩壊検知センサーは、変位によるセンサーの傾きを検知して無線伝送するものであり、閉塞部が侵食等により変位を生じることを監視することができる。安価、施工が簡単、長期間運用可能であることなどの特徴を有する。
47

雨量計（転倒ます型雨量計）
口径 200mm の受水口に入った降水を 0.5mm または 1.0mm で一回転倒するますで受けて、転倒す
る回数から雨量を計測する雨量計。気象庁のアメダス観測所等で数多く使われている。また最近
は、受水部が側面にあり風雨時の捕捉性を向上させた高標高用雨量計も開発されている。
監視カメラ
民生用のハンディタイプビデオカメラと、監視専用の CCTV カメラなどがある。前者は安価で操作性、調達性に優れ、消費電力も小さいので Ku-SAT の画像監視用として多用される。後者は解像度やタイプにより夜間使用性に優れるが、消費電力も大きく情報伝送量も大きいため、光ケーブ
ル等による情報伝送が必要となる。
レーザスキャナ（レーザプロファイラ）
計測対象物に向かってレーザ光線を照射し、レーザパルスの往復時間から距離を計測するとともに照射方向・角度データと合わせることにより、計測対象点の 3 次元座標を取得する機器。対象物の詳細な立体形状を描くことが可能である。航空機にレーザ測距装置等を搭載して計測する「航空レーザ測量」と、航空レーザ測量より高密度かつ高精度にデータを取得できる可搬式の測量機による「地上レーザ測量」とがある。
トータルステーション
トータルステーションとは、測定点の鉛直角・水平角・距離の 3 要素を同時に測定し、測定値を電子的データとして出力または保存する機能を有する電子光学測量機で、現在の測量機の主流となっている。トータルステーションには、プリズム型とノンプリズム型があり、前者は測定点に置くプリズム反射鏡からの反射光を測定する方法であり、測定距離が長く精度も良いが、プリズム反射鏡を設置が困難な天然ダム現場では使用できない場合が多い。後者はプリズム反射鏡を置かず対象物からの反射を測定する方法であるため、天然ダム現場で用いることができる。
距離計（簡易レーザ）
計測対象物に遠隔からレーザ光線を照射し、その反射時間から距離の計測を行う。高度角及び水平角も計測可能なタイプもあり、ノンプリズム型トータルステーションの簡易版となりうる。
安価であり、小型で重量が軽いため携帯性に優れている。
GPS（Global Positioning System）
地球上における現在位置を測定するために衛星を用いる全地球測位システムであり、測量をはじめ様々な分野で応用されている。GPS を閉塞土砂等に設置することによりその移動量を知ることができる。山間部の使用に当たっては、地形や樹木の影響を受けて受信できない場合があるた
め注意が必要である。
Ku-SAT（衛星小型画像伝送装置）
国土交通省の各事務所に整備がされている通信衛星を利用した情報伝送装置であり、固定局（事務所に設置）、可搬局（災害現場に設置）から成り、機器はアンテナ、ODU、IDU、画像符号化装置などにより構成される。特徴として、機動性、広域性、同報性、耐災害性などに優れることなどがある。画像伝送、電話通話及び電話回線を利用したデータ送信が可能である。
テレメータ/災害テレメータ
テレメータは、水位・雨量などの観測情報を無線により遠方に伝送するシステムであり、国土交
通省や自治体などで広く普及している情報基盤である。災害テレメータは、このシステムを人力可搬式にして災害現場に持ち出せるようにしたものである。

48

巻末資料

49

１．代表的な観測機器の性能・規格
表 代表的な観測機器の性能・規格（１）
全体状況

監視内容

流速
非接触型水位計

携帯型カメラ（デジタルビデオカメラ）

固定型カメラ

水圧式水位計

投下型水位観測ブイ

測定項目

映像

映像

水圧から水位変換センサーから水面までの距離（水深）

測定範囲

レンズ・設置位置による
最低被写体照度：5lx

レンズ・設置位置による
最低被写体照度：
0.00007lx～水深70m～水深40m

水深0.6～15m

水深0～20m

測定精度

画素数：水平1920画素× 解像度：水平850本、垂直垂直1080画素
350本

F.S 0.05%(10m測定用で0.5cm)

F.S 0.05%(10m測定用で0.5cm)

±1cm

監視機器

外

超音波式水位計

非接触型流速計

可搬型流速計（プライス式・電磁式等）

電波式流速計

超音波式流速計

プロペラの回転数など

ドップラー変位

ドップラー変位

水深３～５０m

0～2m/s程度

流速：0.5～20m/s
距離：1～40m

流速：0.5～10m/s
指定水位から10m以内

±10mm

±1cm

F.S 1%±0.05m/s±0.01m/s

電波式水位計

光波式水位計

観

電源種別
電
源

水位

消費電力・電流(又は標準バッテリでの使用時間）

情報通信システムとの接続（詳細は表2参照）

センサーから水面
までの距離

商用電源
バッテリー駆動

商用電源

商用電源
バッテリー駆動

バッテリー駆動

商用電源

商用電源
バッテリー駆動

商用電源
バッテリー駆動

バッテリー駆動

商用電源
バッテリー駆動

商用電源

4.5W
標準バッテリー使用：
約2時間

AC100V
約270W

DC12V
3ｍA
（センサー単体）

ＤＣ１２Ｖ 450mA(センサー、通信装置含む)

DC12V－20W以下
AC100V－30VA以下（センサー単体）

DC18～36V
最大22mA（センサー単体）

DC12V（センサー単体）電池で約15時間程度

DC48V
最大0.12A

AC90～110V

Ku-SAT
衛星通信車
光ケーブル等

Ku-SAT
衛星通信車
光ケーブル等

ほとんどの機器で伝送可能内蔵する衛星通信端末で伝送する。

ほとんどの機器で伝送可能

ほとんどの機器で伝送可能

ほとんどの機器で伝送可能－

ほとんどの機器で伝送可能

ほとんどの機器で伝送可能

三脚等で設置
屋外設置対策が必要

カメラ支柱、電源配線等
施工

護岸等に固定設置

ヘリコプターから投下設
置

送受波器取付ポール等
施工

送受波器取付ポール等
施工

送受波器取付ポール等
施工

人手による入水
ポール等に取付

衛星通信

ブイ
センサ

取付
ポール等

施工性・付帯施設
ケーブル

反射波

センサ

取付
ポール等

センサ

三脚等で簡易設置、橋脚等構造物に設置
橋脚等構造物に設置
俯角30～45°（45゜標準）
俯角20～45°（40°推奨）、
偏 角 0゜標準
偏角0～20°（0°推奨）

取付
ポール等

センサ

橋梁等

センサ

反射波

反射波

橋梁等

反射波

反射波

ケージ
水位センサ

センサ

上
流

下
流

上
流

下
流

維持管理の注意事項

バッテリーの交換
レンズの汚れ－土砂流入により埋没
受感部の汚れ・つまり土砂・流木によるケーブルの引っかかり、余震によるケージの転倒－－

レンズの汚れ－－－代表的な機器の概算単体（工事費・通信機器は含まない）

5～20万円

300～500万20～130万

370万～（通信機器込み）

100～200万100～200万100～200万40～60万100～300万100～300万

初動時の対応（適応性）

民生品で多く出回っているので入手が容易

商用電源が必要設置工事に時間がかかる

水文観測に多く使われてお入手はメーカーの在庫次第 入手はメーカーの在庫次第 入手はメーカーの在庫次第 入手はメーカーの在庫次第
り、入手は容易
だが、事前整備が望ましい
ポール等施工が必要
ポール等施工が必要
ポール等施工が必要
仮設置で運用可能

水文観測によく使われ入手が容易

入手はメーカーの在庫次第 入手はメーカーの在庫次第
橋梁等の構造物が必要
橋梁等の構造物が必要

備 考

50

表 代表的な監視・観測機器の性能・規格（２）
監視内容

降雨量

監視機器

転倒ます
型雨量計

外

侵食量
距離計（簡易レーザ）

ﾄｰﾀﾙｽﾃｰｼｮﾝ(ﾉﾝﾌﾟﾘｽﾞﾑ)

3Dレーザ
ｽｷｬﾅｰ

発生検知

移動量

崩壊検知

伸縮計

崩壊検知センサー

ワイヤーセンサー

振動センサー

インバー線の伸縮量センサーの傾き

ワイヤーの切断

土石流の振動観

レーザの往復時間から対 光の往復時間から対象ま レーザの往復時間から対象までの距離に変換
での距離に変換
象までの距離に変換

測定項目

転倒ますの転倒回数

測定範囲

150mm/h以下

10～1,100m

5～2,000m

2～2,000m～500mm30°以上の傾き

ワイヤーの切断
引張強さ141kg～2000gal
DC～30Hz

測定精度

0.5 or 1.0mm

0.5～1.0m±（10+10ppm・D)mm

±10mm

0.1mm

－

－

0.1gal以下

商用電源
バッテリー駆動（センサーは電源不要）

バッテリー駆動

バッテリー駆動

商用電源

バッテリー駆動

バッテリー駆動（受信機側は別途必要）

商用電源
バッテリー駆動

商用電源
バッテリー駆動

単4電池2本で約1年間（簡易ロガー使用）

DC3Ｖ

DC6Ｖ
内蔵バッテリーで6時間程度

108W以下ほとんどの機器で伝送可能－

ほとんどの機器で伝送可能

ほとんどの機器で伝送可能

ほとんどの機器で伝送可能

ほとんどの機器で伝送可能

ほとんどの機器で伝送可能

ほとんどの機器で伝送可能

基台に水平に固定

距離計：手持ち計測

三脚等で設置

三脚等で設置杭、保護管等設置

斜面に杭を打設してセンサーを固定

渓流を挟んだ構造物、又は杭などに設置

基礎土台に設置

維持管理の注意事項

受水部への草・葉等の除
去

－

－

－

インバー線の接触－動物などによる切断

ノイズによる誤動作

代表的な機器の概算単体（工事費・通信機器は含まない）

10～40万距離計：3～6万100～200万～2000万20～30万センサー 5万/台
受信機 50万

60万

70～200万

電源種別
電源

消費電力・電流(又は標準バッテリでの使用時間）

情報通信システムとの接続（詳細は表2参照）

DC12V
単一乾電池3本使用で6ヶ単3乾電池4本で1年以上 平均消費電流：0.5mA以
月以上計測
下

DC12V
20mA

施工性・付帯施設

初動時の対応（適応性）

土石流観測等に多く使われ 入手はメーカーの在庫次第
気象観測で多く使われてお 測量等多く使われ入手が容 測量等多く使われ入手が容 価格が高く所有しているとこ 地すべり観測に多く使われ入手はメーカーの在庫次第おり入手が容易
検知基準の設定が必要
り入手・施工が容易
易
易
ろが限られるおり入手が容易

備 考51

２．ヘリコプターによる監視～土木研究所資料：ヘリコプターによる土砂災害状況に関する研究報告書（平成 3 年 7 月）より抜粋～

52

53

54

55

56

57

58

59

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61

62

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64

65

66

67

３．簡易レーザ測距計によるヘリコプターからの天然ダム調査シミュレーション結果
1 はじめに地震によって形成された天然ダムの大きさ等は、その後の緊急対応を決めるための極めて重要な情報であるが、従来は災害発生直後のヘリコプ
ターからの調査では、周囲の地物をスケールとした目視判読に頼らざるを得なかった。
そこで、ここでは、ヘリコプターの上から、簡易レーザ測距計によって天然ダムの諸元を計測可能かどうか、実際にシミュレーションを行い、
検証した。

表.1
製品名
サイズ
重量
測定モード

間隔測定モード

測定範囲

2 実験方法
シミュレーション計測は、平成 16 年 10 月の中越地震で形成された新潟県芋川流域の東竹沢の天然ダムを対象とした。使用したヘリコプターは
北陸地方整備局の「ほくりく」号（写真.1）である。簡易レーザ測距計としては、米国レーザテク
ノロジー社製の「トゥルーパルス３６０」（写真.2）を用いた。また、「トゥルーパルス３６０」の概要を表１に示す。

写真.1

写真.2

トゥルーパルス 360 概要

精度

トゥルーパルス３６０(レーザーテクノロジー社：アメリカ）
50×120×90mm
220g
直線距離、水平距離、垂直距離
傾斜距離、目標物の高さ、方位角
直線間隔距離、水平間隔距離
高低差、高低傾斜角、２点間ラインの方位角
距離0.1m～1000m

傾斜距離

上下±90°

方位角0～359.9°

距離

±30cm

傾斜距離

±0.25°

方位角

電源

±1°
単三アルカリ電池２本（電池寿命：約7500回）

写真.3

天然ダム（東竹沢）

写真.4

崩壊斜面（東竹沢）

ほくりく号

トゥルーパルス 360

計測箇所としては、天然ダムの堤体をイメージした①東竹沢一号、二号えん堤（写真.3）、崩壊地をイメージした②東竹沢地区崩壊法面対策工（写真.4）の 2 箇所とした。

各計測箇所について、ヘリをホバリングさせ、
表 2 に示す 6 通りの組み合わせで計測シミュレー
ションを行った。また、三脚の設置状況ならびに
フリーハンドでの計測状況を写真 5，6 に記す。

68250m 程度の距離）。ヘリの風防ガラス（ポリカーボネート）の屈折率が大きいことなどが原因と考えられる。

表.2 計測方法
対物距離
窓の状態
測定方法

遠い（700～800ｍ） 近い（300～400ｍ）
開閉
三脚
フリーハンド

写真.5

3.2 計測所要時間
現場への移動時間（20 分）を除いて、現場で、計測を行った時間は、13：30～14：10 の約 40 分であった。シミュレーションは、各計測箇所で上記の 6 通りを行う予定であったが、実際には窓を閉めた状態での計測が不可能だったため、4 通り
しか行えなかった。したがって、計測箇所 1 箇所
当たりの所要時間は、約 5 分である。この 5 分の間に、4 点の計測をそれぞれ実施した。
3.3 計測環境
フリーハンドでも三脚を用いても、手ぶれがひ
どく、計測が難しい。計測自体は大変簡単で、1点の計測に要する時間は本来であれば、数十秒に過ぎないが、手ぶれのためにしばしば計測エラーに陥り、時間を要することとなった。
700～800m 先になると、砂防えん堤の袖全体（概ね 15m×15m の大きさ）でさえ、振動のため三脚の設置状況

ターゲット内に収めることは困難であった。

写真.6

3.4 計測精度
感覚的には三脚を用いた方が、振動の振幅は著
しく、振動数も高くなり、フリーハンドでの計測に比べてより計測が困難であるように感じたが、計測データを見る限り、フリーハンドの場合とそれほど精度の点で劣ってはいない。結論的には、どちらも結果としてはほぼ同様の結果であった。
三脚は、2 脚を機体の床に置き、1 脚をシートにおくことによって据えた。床に置いた 2 脚から機体の振動がダイレクトに伝わってしまったようである。
一方、フリーハンドの場合には、機体の振動は相当に吸収させることができたが、計測ボタンを押す際に計測器が傾くなどの影響が出たものと考えられる。プロフェッショナルのカメラマンであれば相当に手ぶれを軽減できる可能性もある。
また、一脚を観測者の大腿部に押しつけるようにして計測したり、計測ボタンにレリースを取り付けるなどの努力をすることによって相当に精度を上げることが可能になるであろう。

フリーハンドでの計測

3 実験結果今回の計測結果を表 3 に示すとともに、実験結果の概要を以下に記す。

表.3 計測結果

3.5 計測誤差
今回計測できたデータについて、真値との比をとると、18 データの内、13 データについて計測
誤差は真値の 20%以下となった。ただし、大きく真値からかけ離れたデータ（30%以上）も３つ得られており、その理由については今後検討を要す

3.1 窓を閉めた計測
窓を閉めた状態では、まったく計測を実施することができなかった。ただ、機体から真下に向けて計測した場合にのみ計測が可能であった（約69ことができたが、実際に緩やかな天然ダム下流法
面を計測する場合には、天然ダムのほぼ直上にヘリをホバリングさせて計測すると精度よく観測が可能となるものと思われる。

る。手ぶれで観測者が狙いをつけた地点と異なる地点を計測してしまった可能性もある。
実際に計測する際には、同じ箇所において、何回か計測を繰り返し、平均をとる必要がある。
崩壊地の計測においては、崩壊斜面長の計測に比べて、崩壊斜面幅の計測精度が著しく悪い。これは、使用した測距計の水平角計測精度が垂直角
計測精度の 4 倍悪いことが原因の一つと考えられる。

3.7 その他
今回は、晴天に恵まれ、また、調査対象エリア
が完全に積雪に覆われていたことから、レーザ光が減衰せず、かつ、反射も強く、レーザ計測には理想的な状況であった。靄のかかっている気象条
件下、または、暗色系の土色を持つ崩壊土について今回程度に遠距離から計測が可能かどうかについては今後検討の余地がある。
開閉可能な窓の幅は約 23cm と小さかった。距
離計測をする際に邪魔となるので、この目的のためにはもっと広い窓が良い。
撮影した計測対象（天然ダム、崩壊など）の写
真に、その場で、幅、長さなどを記入できるようにしておくと便利である。
一人が観測をし、もう一人が記帳する、等の体制を組めば、より迅速に計測が可能である。

3.6 観測者と計測方向
計測箇所①においては、当初、えん堤脇の雪面をターゲットにして計測を試みたが、計測できなかったため、砂防えん堤本体を計測ターゲットとした。また、前述のとおり、窓を閉めた状態であっても真下を狙うと、距離によっては計測をすることができた。以上より、計測方向は、なるべく観測対象斜面に垂直となるように留意すべきと考えられる。したがって、今回は、砂防えん堤本
体前のりをターゲットとすることで計測を行う

70

４．決壊や上流部の浸水被害発生までの時間の推定方法～湛水位のみを用いた、決壊や上流部の浸水被害発生までの時間の推定～
閉塞部の越流や上流部の浸水までの時間を予測するためには、湛水部の水位上昇速度を把握する必要がある。水位上昇速度は湛水位と上流からの流入流量によって規定されるため、流入流量の把握・監視は最も重要な事項となる。
流入流量や流出流量はそれぞれ流量観測（4.3・4.4）で計測した値を用いることが望ましいが、流量観測が困難な場合には次の方法により、越流開始（満水になる）や上流部の浸水被害発生までの時間を算出することができる。
越流までの時間(s)＝満水までの容量(m3)／（流入流量(m3/s)※1）
浸水までの時間(s)＝浸水までの容量(m3)／（流入流量(m3/s) ※1）※1：H-V 曲線と湛水部の水位観測（4.2）による流入流量【満水までの容量の算出方法】
湛水部の満水までの容量は、航空レーザ測量等をもとに作成した地形図を利用することが望まれるが、この場合早期に図面の作成が必要である。レーザ測量に時間を要する場合には、既存の地形図を利用して満水までの容量を求めることができる。精度が悪くなることを念頭に置く必要があるが、時間的には前者
よりも早く成果を得られる。地形図の縮尺としては、精度のあるなるべく大縮尺のものが望ましい。
V1＜満水までの容量（m3）＞＝（h1-h2）（A1＋A2）/2＋（h2-h3）（A2+A3）/2（A2＋A3）/2
V2＜浸水までの容量（m3）＞＝（h2-h3）
・ h3 は水位観測（4.2）による計測値（m）
・ A1～A3 は地形図より求めた面積（m2）*断面法では、なるべく細かく断面（面積）に分けることが望ましい。

h1：満水位h3：観測水位

h2：保全対象の標高

A1
A2

h1：満水位A3

h2：保全対象の標高
h3：観測水位図 満水および浸水までの容量算出方法の例71

【流入流量の算出方法】
地形図と閉塞部の形状、高さから断面法などにより標高別の湛水量を算出し、Ｈ(湛水位)－Ｖ(湛水量)曲線を作成する。H-V 曲線と湛水部の水位観測（4.2 参照）から流入流量を算出でき、満水までの時間も推定できる。ただし、この方法では閉塞部からの流出流量や漏水量などは考慮されていないことや地形図の精度に依存するため、流入流量の値については、概略値であることを留意しておく必要がある。また、流入部に支川が複数ある場合でも、個々の河川における流入流量は求められない。
H
Qin

ｈb

閉塞部

ｈa

ｈb

Qin

ｈa
va

vb

V

H-V 曲線から算出
2 回の水位観測時刻 ta→tb（s）の間に、湛水位がｈa→ｈb（m）に上昇したとすると、流入流量 Qin（m3/s）は H-V 曲線から次のとおりである。

Qin＝(vb－va)/(ｔb－ｔa)

図 H-V 曲線から流入流量の算出【越流及び浸水までの時間の算出方法】
上記で求めた満水までの容量と流入流量を用いて、次の通り満水までの時間及び浸水までの時間を算出する。
t1＜越流までの時間（s）＞＝V1/Qin
t2＜浸水までの時間（s）＞＝V2/Qin
Qin（支川の流入流量を含む）

閉塞部

ｈ1：満水位
ｈ2：保全対象の標高
ｈ3：観測水位保全対象

図 閉塞部の越流や上流部の浸水までの時間の算出方法の例

72

～湛水位と流入流量・流出流量を用いた、決壊や上流部の浸水被害発生までの時間の推定～
閉塞部の越流や上流部の浸水までの時間を予測するためには、湛水部の水位上昇速度を把握する必要がある。水位上昇速度は湛水位と上流からの流入流量によって規定されるため、流入流量の把握・監視は最も重要な事項となる。
越流開始（満水になる）や上流部の浸水被害発生までの時間を予測するには次のように算出することができる。
越流までの時間(s)＝満水までの容量(m3)／（流入流量(m3/s)－流出流量(m3/s)）
浸水までの時間(s)＝浸水までの容量(m3)／（流入流量(m3/s)－流出流量(m3/s)）
ここで、湛水部の満水までの容量は、航空レーザ測量等をもとに作成した地形図を利用することが望まれるが、この場合早期に図面の作成が必要である。レーザ測量に時間を要する場合には、既存の地形図を利用して満水までの容量を求めることができる。精度が悪くなることを念頭に置く必要があるが、時間的には前者よりも早く成果を得られる。地形図の縮尺としては、精度のあるなるべく大縮尺のものが望ましい。
流入流量や流出流量はそれぞれ流量観測（4.3・4.5）で計測した値を用いることとする。

【算出方法】
V1＜満水までの容量（m3）＞＝（h1-h2）（A1＋A2）/2＋（h2-h3）（A2+A3）/2（A2＋A3）/2
V2＜浸水までの容量（m3）＞＝（h2-h3）
・ h1 は水位観測（4.2）による計測値（m）
・ A1～A3 は地形図より求めた面積（m2）*断面法では、なるべく細かく断面（面積）に分けることが望ましい。

h1：満水位h3：観測水位

h2：保全対象の標高

A1
A2

h1：満水位A3

h2：保全対象の標高
h3：観測水位図 満水および浸水までの容量算出方法の例

73

t1＜越流までの時間（s）＞＝V1/{（Qin＋qin 支川 1＋･･･）-Qout}
V2＜浸水までの時間（s）＞＝V2/{（Qin＋qin 支川 1＋･･･）-Qout}
・ Qin（m3/s）および qin 支川 1（m3/s）は流量観測（4.3）による計測値（ただし、支川が複数ある場合は全ての河川の流入流量を足し合わせる）
・ Qout（m3/s）は流量観測（4.5）による計測値

支川（ある場合）
Qin 支川 1
Qin
閉塞部

ｈ1：満水位
ｈ2：保全対象の標高
ｈ3：観測水位

保全対象

Qout

図 閉塞部の越流や上流部の浸水までの時間の算出方法の例

74

５．越流による天然ダム決壊時のピーク流量推定手法
越流による天然ダム決壊時のピーク流量は、下流になるにつれ減衰する（里深ほか，2007a）。
また、天然ダムの形状により、決壊ピーク流量の差異が生じることもシミュレーション計算により確かめられている（里深ほか，2007b）。これらを考慮したピーク流量算定手法の例を以下に挙げる。
ただし、天然ダム形成後、直ちに天然ダム直下の概略ピーク流量を算出する必要がある場合には、後述する 3 つの概算式を用いることも有効である。
～下流へのピーク流量の減衰を考慮した天然ダム決壊時のピーク流量算定手法～
高濱ほか（2000）で提案している、土石流から掃流状集合流動への遷移過程を解析する二層流モデルをもとに、里深ほか（2007a）では、天然ダムの決壊に伴う洪水解析を行っている。例えば、徳島県那賀川流域高磯山の崩壊による天然ダムの決壊時の洪水に適用した結果では、図 1 に示すとおり、天然ダム形成地点より約 42km 下流の細野におけるピーク流量は、天然ダム直下（約 5km）に位置する小浜のピーク流量の約 1/3 程度になっており、下流の地点ほどピーク流量が減衰しているのが認められる。

図 1 流量の時間変化（里深ほか，2007a より引用）

図 2 計算河道の縦断状況と川幅（里深ほか，2007a より引用）

75

また、側岸侵食や天然ダムの形状を考慮した例として、里深ほか（2007b）では、新潟県中越地震で発生した芋川流域の天然ダムをモデルとして、決壊に伴う洪水ハイドログラフを計算している。この結果によると、形状以外の諸元がほぼ等しい天然ダムにおいて、三角形形状（図 3 の天然ダムＣ）の下流のピーク流量が、台形形状（図 3 の天然ダムＡ）のピーク流量より 5 倍以上大きくなること（図 3）、下流の川幅が狭い地点では側岸侵食幅が大きくなっていること（図 4）などが確かめられており、決壊時のピーク流量を計算する場合にはこれらを考慮しておく必要性があると考えられる。

台形形状

三角形形状

図 3 天然ダム下流のハイドログラフ（里深ほか，2007b より引用）

図 4 川幅の変化（里深ほか，2007b より引用）
なお、これらのモデルの詳細については、里深ほか（2007a）および里深ほか（2007b）を参照されたい。
～参考文献～
里深好文・吉野弘裕・小川紀一朗・森俊勇・水山高久・高濱淳一郎（2007a）：高磯山天然ダム決壊時に発生した洪水の再現，砂防学会誌，Vol.59，No.6，p.32-37．
里深好文・吉野弘裕・小川紀一朗・水山高久（2007b）：天然ダム決壊時のピーク流量推定に関する一考察，
砂防学会誌，Vol.59，No.6，p.55-59．
高濱淳一郎・藤田裕一郎・近藤康弘（2000）：土石流から掃流状集合流動への遷移する流れの解析法に関する研究，水工学論文集，第 44 巻，p.683-686

76

～越流による天然ダム決壊時の天然ダム直下のピーク流量算定概算式～① Costa（1988）によるピーク流量算定式
Q=181×（V×h／106）0.43
ここに、Ｑ：天然ダム決壊に伴うピ－ク流量（ｍ3／ｓ）
V：天然ダムによる貯水容量（ｍ3）h：天然ダムの高さ（ｍ）② 田畑ほかによるピーク流量算定式

( )

0.5
⎡
⎤
q
gh 3
= 0.542 × ⎢⎥q in⎣⎢ tanθ × q in × 1,000 ⎦⎥0.565

ここに、ｑ ：天然ダム決壊に伴う単位幅当たりのピ－ク流量（ｍ2／ｓ）
ｑｉｎ：天然ダム地点への単位幅当たりの流入量（ｍ2／ｓ）
ｇ：重力加速度（9.8ｍ／ｓ2）
ｈ：天然ダムの堤高(ｍ)θ：河床勾配(°)(「田畑・水山・井上：天然ダムと災害，p.161」より)③ 石川ほかによるピーク流量算定式●粒径による関係式
Q＝0.512×（S×h／104）0.347×B (平均粒径 0.25mm の場合)
Q＝0.290×（S×h／104）0.384×B (平均粒径 2.50mm の場合)
●単位幅流入量による関係式
Q＝0.194×（S×h／104）0.485×B (天然ダム地点への単位幅流入量が 0.1m2/s の場合)
Q＝0.780×（S×h／104）0.326×B (天然ダム地点への単位幅流入量が 1.0m2/s の場合)
ここに、Ｑ：天然ダム決壊に伴うピ－ク流量（ｍ3／ｓ）
Ｓ：天然ダムによる貯水量（ｍ3）ｈ：天然ダムの高さ（ｍ）
Ｂ：天然ダムの幅（ｍ）(「石川ほか（1991）：土木研究所資料，pp57」より)

77

６．上流域からの流入流量予測手法（１）既存の流出予測手法の活用
天然ダムへの流入流量の予測を行う当該流域または周辺の類似流域において、ダム開発調査等が実施されて流出予測モデルがすでにある場合には、天然ダム上流域の予測降雨量を把握することにより流入流量を推定することができる。
（２）当該流域または周辺の類似流域において河川流量データがある場合
既存の流出予測手法が無い場合には、「建設省河川砂防技術基準（案）調査編」等に紹介されている、タンクモデル法、等価粗度法、貯留関数法等の一般的な流出計算手法をはじめ、学会等で提案されている手法の中から適当な手法を選び、その手法により流量を計算する。これらの手法では、複数のパラメータを決定しなければならない。パラメータの決定に当たっては、
既存の降水量データと河川流量データが必要で、それらのデータに基づいて適当なパラメータを同定する必要がある。参考まで、次ページ以降に、信濃川水系芋川流域において、陸ら（1998）のモデルを適用した結果を示す。なお、モデルの詳細については伊藤ら（2006）を参照された
い。
（３）当該河川または周辺河川で参考となる流量データが無い場合（１）で述べたような手法も無く、当該河川または周辺河川で参考となる流量データが無い場合には、合理式と単位図法を合成した手法（防災調節池等技術基準（案））がある。

～参考文献～
陸旻皎・小池俊雄・早川典生（1989）：分布型水文情報に対応する流出モデルの開発，土木学会論文集，第411 号，pp.135-142．
伊藤禎将・山越隆雄・栗原淳一・寺田秀樹・宮島邦康・幸弘美・見上哲章（2006）：芋川流域における分布型モデルを用いた融雪量シミュレーションについて，砂防学会研究発表会概要集，pp.380-381．
防災調節池等技術基準（案）解説と設計実例（1988）：社団法人日本河川協会，p.13-1478空間分布型流出モデルの適用事例１～平成 18 年度大規模地震に起因する土石流の発生予測手法に関する検討業務 報告書 平成 19 年 2 月
独立行政法人土木研究所土砂管理研究グループ火山・土石流チーム より抜粋、一部改～再現計算対象：夏季の豪雨に伴う出水適用対象流域：信濃川水系魚野川右支川芋川流域（３８ｋｍ２）
適用モデル：陸らの洪水流出モデル
雨量データ：地上雨量データ
パラメータ：下記のとおり
地形メッシュ：５０ｍメッシュ
入力データ：時間雨量
標高データ

実河道データ降雨

新安江モデル

表 設定パラメータ
擬河道網

直接流出成分

中間流出成分

基底流出成分

線形貯留モデル

線形貯留モデル

線形貯留モデル

Kinematic Wave流

出図 陸らの洪水流出モデルのフローチャート
表 設定したパラメータの一覧
モデル
パラメータ

B
Imp
WMM
WM

内容
土壌水分量の分布曲線を表す勾配不浸透域の面積率
各メッシュの最大貯
水能力

陸らの
パラメータ
0.2
記載なし
記載なし

W

各メッシュの貯水能力
初期土壌水分量

120mm
記載なし

Cs

表面流出減衰係数

0.3Cg

中間流出減衰係数

記載なし

Cb

基底流出減衰係数

0.995

Fc

最終浸透能

40mm/dayN

等価粗度係数記載なし

79

本モデルのパラメータ0.2（陸らのパラメータと同じ）
0.1
160mm
b,imp,WMから逆算した。式（2.6）
参照
120mm（陸らのパラメータと同じ）初期流量と概ね一致するよう初期土壌水分量を調節した。
0.3（陸らのパラメータと同じ）
0.953（既往の研究成果を用いた※）
0.995（陸らのパラメータと同じ）
40mm/day（陸らのパラメータと同じ）
水理公式集の適用範囲内で設定（表2.4参照）モデルの再現結果：

雨量（mm/hr）

0
10
20
30
40

地上雨量

50

水 位 (m)

4.0

実績水位
計算水位
実績流量
計算流量

3.5
3.0

45
40
35

2.5

30

2.0

25

1.5

20

1.0

15

0.5

10

0.0

5

-0.5
06/ 30 00: 00

006/ 30 12 :00

0 7/0 1 00:0 0

07/0 1 12:0 0

0 7/02 0 0:00

0 7/0 2 1 2:00

0 7/0 3 00:0 0

図 分布型再現計算結果（地上雨量）80

07 /03 12 :00

07 /04 0 0:00

空間分布型流出モデルの適用事例２～伊藤ほか（2006）より抜粋、一部改～再現計算対象：融雪期の豪雨に伴う出水適用対象流域：信濃川水系魚野川右支川芋川流域（３８ｋｍ２）
適用モデル：陸らの洪水流出モデル＋栗原らの融雪モデル
雨量データ：地上雨量データ
パラメータ：下記のとおり
地形メッシュ：５０ｍメッシュ
入力データ：時間雨量、天気（日射量）、最高・最低気温

図 栗原らの融雪モデル（上段）と陸らの洪水流出モデル（Ar-As モデル；下段）のフローチャート

81表 設定したパラメータの一覧
モデル
パラメータ

数値

備考

1.2

水津（2001）より新潟県津南町での事例

As

内容
潜熱と顕熱の計算に必要な地形特性を反映した係数
直接流出および基底流出成分
の配分率

0.9

試行錯誤で設定

Aｒ

有効流出率

0.8

試行錯誤で設定

N

等価粗度

-

水理公式集の適用範囲内で設定

Ksl

モデルの再現結果：

図 流出計算結果（小芋大橋地点）

82

７．地上測量機器の性能比較表
特 性

計測機器

①

ﾄｰﾀﾙｽﾃ-ｼｮﾝ
（TS）

ノンプリ
ズム型

デジタル
コンパス

②

簡易レーザ

③

距離計

83
④

3D ﾚｰｻﾞｽｷｬﾅ

地上

長 所■遠隔地からの計測が可能。
■TS(プリズム型)には劣るが、高精度かつ長距離で計測できる。
■手動計測だが、１点当たりの計測
時間はプリズム型と同程度である。
■遠隔地からの計測が可能。
■斜距離、水平角、高度角の計測が可能。
■携行性に優れる。
■１点当たりの計測時間は数十秒程度。
■遠隔地からの計測が可能。
■斜距離計測を速やかにできる。
■携行性に非常に優れる。

短 所■レーザ入射角が浅い場合や標的が暗色系の場合、レーザ反射率が低下し、計測困難になる。
■侵食量算定は別途、計算が必要。
■中精度である。
■レーザ入射角が浅い場合や標的が暗色系の場合、レーザ反射率が低下し、計測困難になる。
■侵食量算定は別途、計算が必要。

■低精度である。
■レーザ入射角が浅い場合や標的が暗色系の場合、レーザ反射率が低下し、計測困難になる。
■侵食量算定は別途、計算が必要。
■計測値の自動記録ができない。
■遠隔地からの計測が可能。
■レーザ入射角が浅い場合、デー■面的な計測が可能。
タ取得が困難になる。
■観測対象物を 3 次元で捉えるこ ■侵食量算定の解析処理に30分～とができる。
数時間を要する。
■長距離かつ高精度に計測できる。 ■計測機器が高価（約 2000 万円）。
■計測自体は数十分で行える。

堤体への
立入要否

機器の性能（公称値一般）※1
適応距離

精度

重量

作業面等からみた一般的な適応可能距離※2電源

本体 5～6kg
三脚kg

1.5～200ｍ

着脱式バ
ッテリー

計測不可

本体 1.6 kg
支柱 0.4 kg

1.0～130ｍ(A 社製の場合)

乾電池

計測不可

○
不要

1.5～250ｍ（ターゲットなし、白色物測定時）○
不要

1.0～200ｍ（白色・灰色対象）○
不要

1.0～1,000ｍ

0.5ｍ単位＠100ｍ未満
1.0ｍ単位＠100ｍ以上(B 社製の場合)

本体
0.2～0.4kg

1.0～150ｍ(B 社製の場合)

乾電池

計測不可

○
不要

2～1000ｍ(C 社製)
300ｍ(D 社製)
1.5～350ｍ(E 社製)＜標準偏差＞±10mm（単発測定）±5mm（平均化）(C 社製)
距離 4mm、座標 6mm＠50m(D 社製)
6.5mm＠200ｍ(E 社製)

本体 14～18kg
三脚
kg
発電機
kg
ﾊﾟｿｺﾝ 1.5kg

1.5～200ｍ(E 社製の場合)

発動発電
機

計測不可

±(5+2ppm・D)mm

50ｍ --- 3cm
150ｍ --- 5cm(A 社製の場合)※1）主としてコンクリート構造物等を対象としているため、天然ダム土塊では大きく劣る可能性がある。
※2）異なる自然環境の中で、作業効率と測量精度等勘案して、一般的に使用する状況から判断した距離数値である。記載数値よりもっと条件が厳しくなることがある。

上記①～④の計測機器の計測条件別の適応性を以下に示す。
外部環境条件
夜間
雨・雪
大雨・霧
逆光

計測の適応性
投光器が必要。3D の場合は投光器があるとよい。
計測可能。
標的の視準が不可能。
精度を確保できないおそれ有。

不可視域へ
の対応

標的条件
水
積雪
水分を多く含んだ土鏡のような岩盤が湿った場合
暗色系の地盤計測の適応性
レーザ光が乱反射する。
積雪により土砂面の計測が正確にできない。
レーザ光が乱反射のおそれあり。
レーザ光が乱反射のおそれあり。
レーザ光の反射が劣る。

８．投下型水位観測ブイ(1)概要
天然ダムによる湛水位監視の必要が生じた場合、従来は陸路で水位計や衛星通信装置を搬送して人力で施工していたため、道路が寸断されていると施工ができないことや施工中の二次災害が懸念されるなどの課題があった。
投下型水位観測ブイはそれら課題を解決するために土木研究所で開発されたものであり、ヘリコプターで迅速・安全に湛水位監視を開始することができる。
(2)機器の特徴①利点
・迅速で安全な設置が可能
ヘリコプターから投下するだけで設置・運用が可能なため、地上道路の寸断に左右されることなく、かつ二次災害を受けない。
・安定した長期運用
内蔵バッテリーで 3 ヶ月程度の運用が可能であること、湛水部中央への設置が可能なため、土砂流入による機器破損の危険が少ないことなどにより、長期間安定した運用が可能となる。
・衛星携帯電話伝送システムを利用
低軌道周回衛星による伝送システムを利用するため、低消費電流、機器の小型化、アンテナ向き調整不要などの利点を有する。また、測定したデータは E メールで配信されて専用ソフトで作表等がされる。
・閉塞部の危険度評価に役立てることが可能
ヘリコプターでの設置時に、水面と閉塞土砂の天端との比高を目視で読み取っておくことにより、満水位と観測水位の差を得て、閉塞部の危険度評価要素とすることができる。
②使用にあたっての留意事項
・ヘリコプター利用について設置計画を立案又は実行する段階で、ヘリコプターの運航管理者に以下の事項を確認しておく必要がある。また、運航にあたっては航空局へのフライト計画提出・許可などが必要となるため、極力早めに協議しておくことが望ましい。
＊ ヘリコプターは、物資の吊り下げ輸送に対応した小型タイプ（ワイヤー、電磁フックを装備したもの）であること。また、設置作業者も 2 名程度同乗すること。
＊ 投下型水位観測ブイの重量は約 60kg 程度であること（ヘリコプターの吊り下げ可能重量（数百 kg）に比べてかなり軽量であるため、輸送中にブイが後方に靡かないように運航速度の調整が必要になる）。
＊ 投下設置は、ブイが直立した状態で、かつ水面付近から行うこと。
＊ 投下設置前に、位置を選定するために、狭隘な天然ダム一帯を巡航すること。
・余震による水位センサー位置のずれ
大地震により形成された天然ダム湛水部を監視する場合、余震によって水中のケージ部に取り付けられた水位センサー深度が変わり、得られる水位データにずれが生じる可能性がある。
（但しこの問題は他の水位測定手法でも起こりうる）
・標高値への換算設置した段階では、設置時の水位を基準として、観測水位との相対的な水位差が観測され、標高は不明である。このため、地上測量や航空レーザ測量等による水面や閉塞土砂の測量結果を用いるなどして、標高値への換算が必要となる。

84

(3)機器の概要
低軌道周回衛星通信（イリジウム）
ヘリコプター

投下

ブイ
ブイ浮上
ケーブル

ケージ沈下
水位センサーで水位測定

投下型水位観測ブイ①ヘリで輸送②水中に投下、直ちに観測開始

投下型水位観測ブイの概要図①準備作業（電源ON）②ヘリコプターに積み込み③ヘリコプターで現地に輸送

本事例における利用ヘリコプター：
ユーロヘリ社製 AS350B3 Ecureuilタイプ④ヘリコプターから設置⑤設置完了、直ちに観測開始※画像提供：東北地方整備局

投下型水位観測ブイの設置手順（平成20年岩手・宮城内陸地震で発生した迫川・湯浜地区の天然ダムへの設置事例）
3.5
3.3
3.1

水位（m

2.9
2.7
2.5
2.3
2.1
1.9
1.7
1.5
7/1

7/6

7/11

7/16

7/21

7/26

7/31

8/5

8/10

8/15

8/20

投下型水位観測ブイにより得られる水位データの事例
85

8/25

8/30

9/4

9/9

９．崩壊検知センサー(1)概要
崩壊検知センサーは、斜面変位情報をリアルタイム監視することを目的として土木研究所と民間会社の共同研究により開発された機器である。
変位によるセンサーの傾きを検知して無線伝送するものであり、閉塞部が侵食等により変位を生じることを監視することができる。
機器は、センサー、受信機、電源装置などで構成され、監視対象箇所に設置されるセンサ
ーが傾きを検知すると同時に無線を発信し、受信器で受信する。無線の伝搬距離は直線見通
し上で約 500～1km 程度であるが、地形や樹木による遮蔽によりその距離は低減するため、
実設置前に無線伝搬試験を行う必要がある。
測定は、センサーを設置する点での測定となるため、これを多点的に配置することにより、閉塞部の変位が生じた位置及び発生時刻を検出し、別途伝送装置によりリアルタイムで遠方監視することが可能となる。
(2)機器の特徴①利点
・リアルタイムで土砂の変位監視が可能：
センサーの転倒後、直ちに無線送信・受信され、受信機からは任意の伝送機器に出力させることができ、リアルタイムでの監視が可能である。
・設置が簡単：センサーは 1 個あたり 2kg 程度であり運搬・設置が容易である。このため設置時間が短くて済み、二次災害に遭遇する危険を回避しやすい。
センサーの外観・長期運用が可能：
センサーは内蔵したバッテリーで 1 年以上の運用が可能である。
・安価：
センサーは 1 台数万円程度であるため、多点監視を行う際に費用が少なくて済む。
②欠点
・無線伝搬距離：
無線の伝搬距離は直線見通し上で約 500～1km 程度であるが、地形や樹木による遮蔽によりその距離は低減するため、実設置前に現地で無線伝搬試験を行う必要がある。
・検知後の再使用が困難：
センサーは一回検知すると、そのままの状態では継続使用ができない。この場合、人力で直立に修正する必要がある。
②無線伝送①転倒・検知

③無線受信
④外部出力
受信機

センサー
崩壊土砂・斜面など

崩壊検知センサーの検知概要図86

１０．崩壊部の計測データ管理基準値（参考資料）
崩壊部の計測データの管理基準値を設定するときの参考資料を下表に示す。
表 崩壊部の計測データ管理基準値の参考資料
計測器種類

地表伸縮計

機関名または研究者
渡（1985）

西嶋（1991）（財）高速道路調査会
昭和 63 年 2 月

斉藤（1972）

建設省
河川砂防技術（案）・調査編藤原（1979）
変動種別
変動Ａ
変動Ｂ
変動Ｃ
変動Ｄ
（財）高速道路調査会
昭和 63 年 2 月
光波測距儀

管理基準値
1mm/day 以上が 5～10 日継続または 1cm/day 以上が 2 日以上継続。
緊急避難・地区内立入り禁止
2～4mm/h 以上。
警戒体制
5～10mm/日以上
避難体制
2～3mm/h 以上

備考

警戒態勢/必要に応じて避難調査・設計段階の管理基準値
・異常値と認められる最小値
0.5mm/日
・活動中地すべりと判定すべきとき（上記に加え）（1）計測値に経時的な累積性が認められる場合（2）複数の計測機器で同時に同様な変動傾向を示す場合（3）降雨・降雪に関連して累積変動を繰り返す場合（回転・回帰変動を含む）（4）とくに、パイプひずみ計や地中傾斜計など地中変位計測ですべり面と認定できる計測結果が得られた場合
施工段階の管理基準値
・点検・要注意または観測強化
5mm 以上/10 日
・対策の検討5～50mm 以上/5 日
・警戒・応急対策・通行止め検討
10～100mm 以上/1 日
・厳重警戒・通行止め
100mm 以上/1 日
維持管理段階の管理基準値
・点検・要注意または観測強化
10mm 以上/30 日
・対策の検討5～50mm 以上/5 日
・警戒・応急対策・通行止め検討
10～100mm 以上/1 日
・厳重警戒・通行止め
100mm 以上/1 日-7
日常変化
10 /分以下
単位は要注意
10-7/分以上
地表歪速度
要警戒10-6/分以上
厳重警戒
10-6/分以上
警報
4～1mm/h 以上

農水省技術検討委員会「緊急時に於ける地すべり対策」で発表分。延 15 年間の長野県下の地
すべり調査・対策・施工結果のまとめ。
計測誤差を越えた計測値を「異常値」という。

土と基礎（1972）他。
未崩壊含む経験余裕時間からの見当による区分値。
市販の警報器について

地すべりの運動形態の予測（一部のみ抜粋）
新鮮又は弱風化の岩盤
突発性
風化岩盤
急速性,1cm/日以上になる
礫混じり土砂断続性,1mm～10cm/日
粘土性
継続性,1mm～1cm/日
地盤変動種別一覧
変動形態
総合判定
日変位量
一定方向への
累積変動量（引張り、圧縮、
(mm)
累積傾向
変動判定
活動性
断続
活発に運動中
1 以上
10 以上
顕著
引張り
確定
表層・深層すべり
緩慢に運動中、粘質土・崩
0.1～1
2～10
やや顕著
引張り・断続準確定
積土すべり
0.02～10.5～2
ややあり
引張り・圧縮潜在
継続観測必要0.1 以上
なし
なし
規則性なし
以上
局部的な地盤変動・その他
調査・設計段階の管理基準値
・異常値と認められる最小値

固定式
05mm/回移動式
10mm/回
・活動中地すべりと判定すべきとき（上記に加えて）（1）計測値に経時的な累積性が認められる場合（2）複数の計測機器で同時に同様な変動傾向を示す場合（3）降雨・降雪に関連して累積変動を繰り返す場合（回転・回帰変動を含む）（4）とくに、パイプひずみ計や地中傾斜計など地中変位計測ですべり面と認定できる計測結果が得られた場合
施工段階の管理基準値
・点検・要注意または観測強化
5mm 以上/10 日
・対策の検討5～50mm 以上/5 日
・警戒・応急対策・通行止め検討
10～100mm 以上/1 日
・厳重警戒・通行止め
100mm 以上/1 日
維持管理段階の管理基準値
・点検・要注意または観測強化
・対策の検討・警戒・応急対策・通行止め検討
・厳重警戒・通行止め

計測誤差を越えた計測値を「異常値」という。

10mm 以上/30 日
5～50mm 以上/5 日
10～100mm 以上/1 日
100mm 以上/1 日

出典）地すべり観測便覧 H8.10 （社）地すべり対策技術協会他

87

１１．崩壊斜面の緊急計測手法（RE・MO・TE 2）
概要
RE・MO・TE 2（Remote Monitoring Technology 2）1は、再崩落や被害の拡大が予想される斜面に遠隔からターゲットを設置し、そのターゲットを視準することで地盤変位を精度よく計測
しようとするものである（図－1～4）。この計測方法は、次のような特徴を有する。
①標的の存在により、視準誤差が生じにくい。
②トータルステーションの性能以上の距離、夜間の計測も可能。
③ピンポイント（±30cm/300m）で標的 設置・計測が可能。
④設置準備作業は 5 分程度。設置直後から計測可能。
⑤安全な場所で標的設置・計測作業のすべてが行える。
⑥専用のパッキングにより、全国 24 時間以内に現場へ手配可能。

図-1 標的設置および観測の概要

1

特願第 2006－219156 号
88

１２．観測施設台帳の事例（岩手宮城内陸地震時の事例）

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

１３．監視情報通信システム
１３．１ 携帯電話通信システム
１）システムの概要
一般に使われている携帯電話を利用し監視情報を伝達する方式。すぐに手に入るまたは既に持っている、誰しもが使い慣れている、システム構築がいらない等、迅速に利用可能なシステムとしては有効な方法である。
しかし山間部ではサービスエリア外で使用できない、地震などの大規模災害時には携帯電話会
社の通信ネットワーク自体がダウンしている、通信が殺到し輻輳状態になり繋がらない等の問題点があるため留意が必要である。
携帯電話の使用方法として、情報連絡等の一般的な通話、内蔵したカメラで撮影した動画や静止画の伝送、パソコンに接続してのデータ伝送などが挙げられる。
２）特徴①利点
・すぐに手に入るまたは既に持っている・誰しもが使い慣れている・新たなシステム構築がいらない、すぐに数多く用意が出来る・高解像度のデジタルカメラ内蔵・動画撮影可能なタイプがある②欠点
・山間部ではサービスエリア外で使用できない場合が多い
・地震などの大規模災害時には携帯電話会社の通信ネットワークがダウンしている場合がある
・災害時、通信が殺到し輻輳状態になり繋がらない場合が多い
・バッテリーの充電が必要であり、電源確保が必要
３）利用イメージ
・携帯電話が通じた場合の初動の概略調査から用いる迅速かつ安易な音声通話・データ伝送シス
テムとして利用表 13.1 携帯電話通信システム監視機器対応表
監視内容

全体状況

監視機器

監視カメラ
（市販のビデオカメラ等）

データ伝送（ロガー・PCに接続）

△
静止画像

水位
水位標
の目視

測量機器 投下型水位
による計測
観測ブイ

○
○
要入力作業 要入力作業

流速

降雨量

○

水圧式
水位計

転倒ます
型雨量計

浮 子

○

○

○
要入力作業

侵食量

△
ﾀｲﾌﾟにより
要入力

○
要入力作業

○

※音声通話にて各監視機器の情報を口頭で伝達する方法もある。

天然ダム場内図 13.1 携帯電話通信システム利用イメージ

99

移動量

地上測量機器
流速計
距離計（簡易(回転・電磁・
3Dレーザ
ﾄｰﾀﾙｽﾃｰｼｮﾝ
レーザ）
超音波）
(ﾉﾝﾌﾟﾘｽﾞﾑ)
ｽｷｬﾅｰ

地上測量

○
○
通信時間長
要入力作業
い

伸縮計

○

崩壊検知

土石流発生
検知

崩壊検知
センサー

ワイヤーセンサー等△△

送受信タイム
送受信タイムラグによる警報 ラグによる警報発令への影響 発令への影響ありあり

１３．２ 衛星系無線通信システム
衛星通信システムは人工衛星を中継局として利用したシステムで、広域性、同報性、耐災害性に優れ、かつ柔軟で容易な回線設定が可能である特徴を有する。すでに多くの分野で活用されており、災害時通信の有効性も広く確認されている。
衛星通信システムは、人工衛星を中継局としているため災害時の影響を受けにくく、かつ山間地でも通信が可能である。このため、国土交通省・地方自治体・警察・消防用の緊急電話回線として、緊急時の情報伝達システムとして実績が多い。
衛星通信システムの主な種類には、民間電話会社が提供する①衛星携帯電話を利用する方法と国土交通省が保有している②衛星通信車、③衛星小型画像伝送装置（Ku-SAT）を利用する方法が挙げられる。
（１）衛星携帯電話
１）システムの概要
衛星携帯電話は、携帯電話における地上の中継局の代わりに人工衛星を中継局として利用したシステムであり、使用できるエリアが広いこと、
地上災害の影響を受けにくいなどの特徴がある。
種類として、静止衛星を利用したものと、低軌道周回衛星を利用したものがあり、その特徴を以下の比較表に示す。
表 13.2 衛星携帯電話比較表
使用する衛星静止衛星

低軌道周回衛星

飛行高度12000km

780km

アンテナ向き調整

必要（真南方向で仰角 45°付近が不要

見通せる必要あり）
データ通信

可能

可能

バッテリー性能

連続待受時間：20 時間

連続待受時間：30 時間

通話端末重量

連続通話時間：2 時間

連続通話時間：3.6 時間

約 1700g

約 400g

端末の外形(画像：NTT ドコモ社 HP より転載)(画像：KDDI 社 HP より転載)

２）特徴
①利点
・地上設備の被災の影響を受けることがなく通信が可能
・山間地でも通信が可能（ただし、衛星と結ぶ直線上に樹木などの障害物がない場所で通信する必要がある）②欠点
・携帯電話に比べ連続通話時間が短い
・一般の携帯電話より音声の品質が良くない
・データ送信から受信までのタイムラグが数分ある。

100

３）利用イメージ・携帯電話が通じない場合の初動の概略調査から用いる、迅速かつ安易な音声通話・データ伝送
システムとして利用表 13.3 衛星携帯システム監視機器対応表
監視内容

全体状況

監視機器

監視カメラ
（市販のビデオカメラ等）

データ伝送（ロガー・PCに接続）

△
静止画像

水位
水位標
の目視

測量機器 投下型水位
による計測
観測ブイ

○
○
要入力作業 要入力作業

流速

降雨量

○

水圧式
水位計

転倒ます
型雨量計

浮 子

○

○

○
要入力作業

侵食量

△
ﾀｲﾌﾟにより
要入力

○
要入力作業

○

※音声通話にて各監視機器の情報を口頭で伝達する方法もある。

天然ダム場内図 13.2 衛星携帯システム利用イメージ

101

移動量

地上測量機器
流速計
距離計（簡易(回転・電磁・
3Dレーザ
ﾄｰﾀﾙｽﾃｰｼｮﾝ
レーザ）
超音波）
(ﾉﾝﾌﾟﾘｽﾞﾑ)
ｽｷｬﾅｰ

地上測量

○
○
通信時間長
要入力作業
い

伸縮計

○

崩壊検知

土石流発生
検知

崩壊検知
センサー

ワイヤーセンサー等△△

送受信タイム
送受信タイムラグによる警報 ラグによる警報発令への影響 発令への影響ありあり

（２）衛星通信車
１）システム概要
国土交通省が保有する衛星通信車は、車両に衛星通信施設、電源等を搭載し、静止衛星（ＪＣＳＡＴ衛星）を使用し、災害現場の衛星通信車と災害対策本部や地方整備局等間で回線を構築するもので、日本国内のほぼ全域で通信を確保することが可能である。衛星通信車は、災害の影響を受けることなく、どこでも回線を設置することが可能なため、災害現場の情報収集や他の回線のバックアップに利用されている。また、ヘリコプターからの映像を事務所等へ中継する装置なども搭載されている。しかし、短所として、天然ダム箇所の近くまで道路が通じていないと車両が入れない事である。
＜衛星通信車の主な送受信装置と回線数＞
送受信装置 ：送信出力 300W
送受信周波数： 14/12GHz
通信端局装置：通信回線数 6ch、打合せ回線数 1ch
画像端局装置：1.5Mbps 準動画、6.3Mbps 動画
小型交換装置：収容回線 衛星回線接続数 6 回線
衛星自動車電話回線数 1 回線
内線数 11 回線
発動発電機 ：定格出力 11KVA
図 13.3 衛星通信車の外観と主な仕様（参考例：北陸地方整備局所有の衛星通信車）

２）特徴
①利点
・災害の影響を受けることなく通信が可能
・画像伝送装置による動画伝送が可能（ヘリコプターからの映像も事務所等へ中継可能）
・衛星電話等の交換装置を搭載し、複数の電話回線が利用可能
・関係機関に衛星受信装置を設置すれば同時に情報の受信が可能（情報の一斉配信・共有化）②欠点
・天然ダム箇所の近くまで道路が通じていないと車両が入れない。
３）利用イメージ
・天然ダム箇所の近くまで道路が通じている場合の画像伝送や、対策本部、市町村等の情報通
信基地局として利用表 13.4 衛星通信車システム監視機器対応表
水位

流速

降雨量

侵食量

監視内容

全体状況

監視機器

監視カメラ
（市販のビデオカメラ等）

水位標
の目視

測量機器
による計測

投下型水位
観測ブイ

水圧式
水位計

転倒ます
型雨量計

浮 子

画像伝送装置

○

---

---

---

---

---

---

---

---

---

データ伝送
（ロガー・PCに接続）

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

※音声通話にて各監視機器の情報を口頭で伝達する方法もある。

天然ダム場内図 13.4 衛星通信車システム利用イメージ
102

移動量

地上測量機器
流速計
距離計（簡易(回転・電磁・
3Dレーザ
ﾄｰﾀﾙｽﾃｰｼｮﾝ
レーザ）
超音波）
(ﾉﾝﾌﾟﾘｽﾞﾑ)
ｽｷｬﾅｰ

崩壊検知

土石流発生
検知

地上測量

伸縮計

崩壊検知
センサー

ワイヤーセン
サー等

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

１３．３ 地上系無線通信システム (国土交通省移動通信システム（Ｋ－ＣＯＳＭＯＳ）)
１）システム概要
国土交通省移動通信システム（K-COSMOS）は、地上系の移動無線通信システムを利用し、災害時はもとより平常時の管理業務にも使われている方式である。専用の移動通信施設としてＭＣＡ（Multi Channel Access）方式を用いており、複数の周波数を多数の利用者が効率よく使える業
務用無線通信方式の一つで、混信に強く、無線従事者の資格が必要ないなどの特徴がある。
マイクロ回線や衛星回線等と相互接続し迅速な災害情報収集、通報、連絡指揮を可能としている。現場の状況を音声により通信するシステム。

図 13.5 K-COSMOS 外観
また、
天然ダム発生場所が山間部等で K-COSMOS の電波が届かず通信不能な状態であった場合には、K-COSMOS 通信車を出動させ中継局とする事で、臨時にサービスエリアの確保が可能となる。

図 13.6 K-COSMOS 通信車外観
２）特徴①利点
・通常の業務においても既に利用しており、天然ダム形成時にもそのまま利用が可能
・新たなシステム構築がいらない・輻輳や混信に強い②欠点
・通信エリア外で利用不可能な場所がある（ただし、K-COSMOS 通信車を中継局とする事によりエリア内とする事が可能）
３）利用イメージ
・電波が通じた場合の初動に用いる臨時の情報通信システムとして利用
・主な通信情報内容：音声通話等

103

表 13.5 K-COSMOS システム監視機器対応表
監視内容

水位

全体状況

監視機器

監視カメラ
（市販のビデオカメラ等）

水位標
の目視

データ伝送
（ロガー・PCに接続）

---

---

測量機器 投下型水位
による計測
観測ブイ

---

流速

降雨量

---

侵食量

移動量

地上測量機器

水圧式
水位計

転倒ます
型雨量計

浮 子

---

---

---

流速計
距離計（簡易(回転・電磁・ﾄｰﾀﾙｽﾃｰｼｮﾝ
レーザ）
超音波）
(ﾉﾝﾌﾟﾘｽﾞﾑ)

---

---

---

※主に音声通話にて各監視機器の情報を口頭で伝達する。

天然ダム場内図 13.7 K-COSMOS システム利用イメージ

104

3Dレーザ
ｽｷｬﾅｰ

---

崩壊検知

土石流発生
検知

地上測量

伸縮計

崩壊検知
センサー

ワイヤーセン
サー等

---

---

---

---

１４．天然ダム場内の監視機器の無線化について
天然ダム形成初期に設置した監視機器は、緊急にシステム構築を行うため、監視機器から情報通信システム機器までが有線ケーブルで長距離接続されており、天然ダムの緊急対策工事が始まると緊急対策等の工事車両により切断される恐れがある。
したがって、工事車両より切断されなくする為に、有線ケーブル接続を無線化する事が有効な方法である。
監視機器のデータ伝送を無線化する方法には、免許のいらない方法である微弱無線、特定小電力無線、無線 LAN、ZigBee 等の無線通信方法がある。
各無線方式には、それぞれ特徴があり、現場の特徴、入手のしやすさ、観測機器との適合性等を鑑み選定する。

アンテナ

監視カメラ

無線ＬＡＮ
送受信ユニット

アンテナ

2.4Gh

波
z 帯電

無線ＬＡＮ
送受信ユニット

インタフェース
ユニット
蓄電池・
チャージャ

Ku-Sat衛星通信装置など

太陽電池（500 W 程度）

現場事務所

センサ

天然ダム場内河道閉塞場内図 無線 LAN による天然ダム場内の映像情報伝送（参考例）105

１５．中越地震で発生した天然ダムの監視手法に関するヒアリング結果
中越地震で発生した天然ダム監視・観測手法に関するヒアリング結果（斜体がヒアリング結果）
湯沢砂防事務所にヒアリングを実施し、結果を以下にとりまとめた。

問１．天然ダム発生時に必要となる観測項目に関して
問１－１ 天然ダム発生時の観測内容は以下の項目が考えられるが、実際に監視・観測した経験からこの項目以外に追加する項目とは？

各項目実施状況は以下のとおり①雨量：新潟県設置の雨量計により実施②湛水部の水位：新潟県設置のスタッフ及び水位計により実施③湛水部への流入量：未調査(湛水池の水位上昇により推移)④湛水部からの流出量：不定期に流量観測を実施(ポンプ効率等の確認)⑤湛水域の面積：既存の地形図によりＨ-Ｖ曲線を作成⑦崩壊斜面（地すべり斜面）の変位観測：地表面に傾斜計を設置したが、緊急・応急対策工事の実施にあたり支障となり十分な観測はできていない。
⑥閉塞部下流側の侵食速度・量：詳細な地形測量等は未実施。
⑧閉塞部下流側の変状（例えば漏水など）：工事実施にあたり定期的な現場巡視により変状の有無を確認。
⑨土石流発生の有無：土石流センサ－を降雪期までに寺野に設置、県は梶金橋及び小芋川大橋に設置。
⑩現地全般の状況把握
問１－２ 実際に観測を実施して、最も必要とする観測項目とは？

① 天然ダムの上流部(湛水池)の水位情報② 天然ダムへの流入量、流出量の情報③ 湛水池面積に関する情報
問１－３ 観測項目の中で、最も自動伝達したい情報とは？

④ 天然ダムの上流部(湛水池)の水位情報⑤ 天然ダムへの流入量、流出量の情報⑥ 湛水池面積に関する情報
問１－４ 問１－１の観測項目別に、時間の経過を軸に伝達方法、観測機器設置状況、情報内
容、提供先等の対応状況（タイムライン）を整理した表を作成しています。表－１～表－４における空欄箇所、間違い、追加する点、特記する点とは？（また、下記整理項目内容についてわかる資料等がございましたら、お貸りできますでしょうか）

機器設置日時、情報配信データリスト、機器設置配置図、寺野・東竹沢経過報告の各資料を
提供。

106

問２．監視・観測機器に関して
問２－１ 価格、入手の難易、設置時間等の要件があわなく設置できなかった機器の有無？それがあればあわなかった要件とは？

今回の機器に関しては業者に在庫があり入手に問題はなかった。難しい条件さえ付けなければ調達に無理はないと思われる。
問２－２ 実際に地震災害を経験した上で、災害発生時のために事前に準備しておくべき観測
機器や機材に関し何が必要か？

① コンサルタントや業者の機器に関するストック情報があればよい。
② 災害対応の観測機器は、短納期で現場に設置できることが重要である。
問２－３ 現在の監視・観測機器の観測精度・警報基準値はどれくらいをみるのか？観測精度・
警報基準値について検討した内容とは？

① 警戒基準水位は暫定的に決めた。
② 地すべり 4mm など一般的なものを適用した。
問２－４ 設置・観測を行った機器に対しても問題や課題があったと思われますが、その具体的な内容と、それに対して実際に実施した対応策とは？

① 単一センサーに頼ると観測結果の検証ができない。同一種、または異なるセンサーによる二重化が必要。
・

東竹沢の水位観測で新潟県のものに加え湯沢砂防でも新たに設置。

② 水位計
・
・
・

観測初期段階では圧力式水位計を投げ込んで暫定設置した。このため零設定出来ずスタッフゲージの読み取りによる観測と並行観測し、後から絶対標高に変換した。
圧力式水位計の暫定設置によりデータがふらつき、スタッフゲージの読みと異なることが生じた。
（その後安定したが）水位観測の場合、10 分間隔のデータで相互に比較するとバラツキが多くなる傾向があった。平均化などの処理をすれば 1 時間単位の観測周期で充分である。

③ 流入量
・

・

上流部に湛水池が複数存在していたが水位等の実態把握が困難であったため流入量が過小評価された。このため閉塞部の排水ポンプの排水能力と設置台数が少なめに評価された。上流域の状況が把握され始めてからは排水能力と設置台数の正しい算定が可能となった。
天然ダムの上流側で、例えば三角堰を用いた流量観測の必要性は充分認識しているが発生当時はアクセスが困難であり、観測できなかった。

④ 流出量
・
・

天然ダムの下流に位置する橋で定期的に流量観測を実施し、流出量を把握した。
天然ダムからの漏水分の水量はわからなかった。

⑤ 湛水面積・・・

地震前の詳細な地形図、空中写真がなく現存の 1/5000 で行ったが精度が悪かった。
崩壊があるので水中部の地形状況がわからなかった。
災害発生後は、航空写真等の地形変状に関する情報が得られやすいが発生前の原地形を確認する手段の入手が困難である。このため出来る限り事前準備が必要である。

⑥ 崩壊斜面の変位観測・対策工事実施が最優先課題のためボーリング調査など地すべり動態把握のための調査は困難であ
った。

⑦ 侵食量
・

現地からの情報は写真がほとんどなので、写真から侵食量を算定できればよい。

107

問２－５ 観測全般について、現在までの実施状況の中で考えられる改良、変更点とは？

① 現地確認・・ヘリが有効で、民間航測会社のデータを活用することができた。
写真等の平面図からＺ軸方向の情報（高さ情報）を得る方法の検討が必要である（災害当初は、現場で正確な測量は不可能であるため手持ちの資料から推定することになる）② 観測機器の小型・軽量化
・・

災害対応の観測機器は、小型・軽量であることが重要な要件。
例えばクーラーボックス程度の大きさで屋外使用可能な防水構造が必要。

③ 天然ダム場内の情報通信の無線化
・場内の観測機器用ケーブルは工事車両による切断事故が多発し、無線化が不可欠である。

④ センサーの誤作動防止対策の事前準備
・

ワイヤセンサーなど誘導雷による誤作動があり、センサー単体での誤作動対策と共に他のセンサー（水位、流量等）情報と相互参照するなどシステム全体として誤作動防止策が必要。

⑤ 電源の確保・

発動発電機の活用～給油の問題がある。

⑥ 支援
・
・

災害当時、地すべりなどの専門家が常駐し支援頂いたことが非常に有効であった。
本局の支援により事務所の負担が軽減され、具体の対策を円滑に進めることが出来た。（事務所では対応人員数に限度があり、独自に判断して行動することが困難な状況であった）⑦ 画像
・

現場からの情報は、観測データと共に画像情報が不可欠である。画像は、コマ送り程度で充分実用に耐える。

問２－６ 今後、新たな観測機器の設置予定がある場合の観測目的、機器、設置場所等とは？

① 現在寺野の監視カメラは作業現場が見えていないので移動の必要がある。
② 現在の観測機器は適所に設置されているかどうか配置計画について検討する必要がある(たとえば気温はそこを代表しているか等の検討)。
③ 安全確保のため、今後、計測を引き続き実施する。
④ 対策工事後の土地利用。
・対策地の地すべり安全性を監視するため常時監視システムが必要と考える。

108

３．情報の通信・システムに関して
問３－１ 事務所、局、本省、市町村への情報伝達が自動化できていなかった場合、それが何による原因だったのか？（現場→事務所・関係機関、事務所→関係機関）① Ku-SAT の回線数がたりなかった。
② 災害当初、携帯電話を使うことができなかった。今後は従来型の無線装置との併用などが良いと思うが、日常、使うことになれていたほうが良い。
③ 衛星携帯電話は、バッテリ容量が足らないため１日あたり３台の衛星携帯電話を交替に使用した。また通信が不安定で不便さが感じられる。
④ 情報伝送回線も単一回線では回線断時に情報伝送が不可能となる。このため無線と有線伝送路の組み合わせ、２ルート化等の方法による回線の二重化が必要(i モードと光ケーブルの組合せ)。
問３－２ 実際に地震災害を経験した上で、災害発生時のために事前に準備しておくべき情報
通信システムや情報機器等に関し何が必要であるのか？

Ku-Sat が本局にあったので使えた(ヘリで運搬)が、次の問題がある。
回線数が足らず後から増強せざるを得なかった。一つの現場あたり「１画像＋データ」が最低限必
要な情報構成である。
・ パラボラアンテナの着雪対策（下から投光器を利用して暖め着雪対策を実施した）
問３－３ ミーティング時に活用したマルチスクリーン等の情報機器に改善を求めるとしたら何なのか？
・① 現在 8 画面しかなく、ニュース画像などを写すと画面が少なくなるので、もう少し多くの画面が必要。
② レーダー雨量を写すが、ポイントが出ないために画面にシールを貼るなどして対応した。
③ 空き容量が少なく他の事務所の画像は見れなかった。
問３－４ ネットワークサーバによる情報共有環境の立ち上げに要した日数、情報管理の問題（閲覧専用と書き換え可能情報の区分、セキュリティ等）とは？

① 立ち上げはほぼ 1 日で終了した。
② フォルダ作成のルールが必要。現在作りつつある。
問３－５ ネットワークサーバによる情報共有環境の現在の利用状況および現場などとの情報共有に展開する際の課題等とは？

① 写真の閲覧には非常に便利である。
② 現在も使用している。
③ 既存情報のデータベース化が必要。
・

発生直前・直後の地形図が無かったため、道路台帳等の関連する情報から推定した。これらの情報収集もデータベースが有れば円滑に出来たと考える。

④ 工事関係者が収集している情報の活用。
・NTT ドコモの公衆回線および光ケーブルを利用して事務所に伝送し活用した。なお、現場のデータ
は、監督員詰め所に集約し、一元管理できる環境が整った。

109

４．総括
問４－１ 上記の設問以外で、実際に現場で発生した問題や課題はありますか、それに対する対応策とは？

特になし

問４－２ 現在、解決できていない問題や課題とは？

Ku-SAT の回線数、装置の準備で 1 場所あたり 1 画像とデータは最小限必要。
問４－３ 全体を通して、一番困ったこととは？

携帯電話が使えなかった点(問３－１参照)。
問４－４ 天然ダムの状況の変化により、必要とする情報・項目はどのようなに変わっていったのか？

提供資料参照。
問４－５ 現在(2005 年 10 月)の危機管理の行政上の分担(国、県、市町村)とは？

① 下流の竜光地区の土石流に対する警戒・避難は新潟県砂防で実施、湯沢砂防は情報提供のみ② 機器の準備範囲および情報の責任分界点を明確にすべきである。
問４－６ 監視・観測項目選定にあたり検討した内容、参考にした事例、資料(災害情報システ
ムの開発報告書 第Ⅲ巻 基幹施設編［平成 4 年 3 月 建設省］等)の有無？

業者からの提案によった。

５．その他
天然ダムの発生状況により対策の考え方が大きく異なる。即ち、天然ダムが単発する場合と群発する場合とでは、除石と捨て場所の確保、アクセス道路の確保等の条件が異なる。

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１６．岩手・宮城内陸地震で発生した天然ダムの監視手法に関するアンケート結果
岩手・宮城内陸地震の天然ダム対応について、東北地整が実施したアンケート結果のうち、天然ダムの監視に関する事項を以下に抜粋した。
天然ダム対応について
Ⅰ天然ダムの調査
１．箇所調査、発表○今回は午前中に天然ダム箇所の存在が確認できたので、先遣班ヘリ調査（3 機）に砂防専
門家が搭乗し調査すべき（今回は二日目から）○天然ダムが直轄管内ではなかったため、どこまで調査するのか分からなかった○天然ダムが直轄管内ではなかったため、大規模箇所の発表やその後の調査などが砂防部ライン主体となり、災害対策本部ラインへうまく伝わらなかった○リアルタイム画像処理システムによる連続画像は大変役立った。発災後すぐに手配すべき○国土地理院からの資料（1/3 万地図、写真）は調査やまとめに大変役にたった（被災二日目に提供）○衛星写真（精度 20cm）を１年毎に入手すると地山変状を確認できる（被災後衛星写真は購入）○現地調査やセンサー設置などに異なる省庁がバラバラに現地入りしているが予め協力体制を作っておくべき
２．規模の調査（LP）○被災翌日に LP 測量を実施しており迅速な対応であった○被災前 LP データがないところが多く、天然ダム箇所の位置（箇所）特定、諸元設定が難しかった（精度にばらつきがあった）
３．監視○ヘリ調査計画及び水位センサーの監視計画を地震直後から作成し、被災１週間後に研究機関に計画のお墨付きをもらった○土木研究所で作成した「天然ダム監視技術マニュアル（案）」※は、今後以下のような補足等を望む。
◆天然ダムによる監視はヘリコプターを基本にすべきではないか。
（今回は広い範囲で天然ダムがあり道路が通行不能、また地震直後は余震等による落石も多く危険。
）◆３．１天然ダム状況の「基礎資料の確認・収集」の図面は、山間部は図面が整備されていないので LP 測量を早急に実施することを記載（被災前にも極力取っておく）◆４．１天然ダム全体状況の監視・把握【監視カメラによる監視の留意点】にヘリによる運搬を検討してはどうか◆４．２湛水位の監視 ①ヘリコプターからの目視による監視 に撮影時に毎回アングルを合わせることが望ましいことを記載した方が良い。
◆５監視情報通信システムの選定 に行政機関や地域住民等幅広く監視情報を伝達するためインターネットのシステムが重要なことを記載した方が良い◆また、山間部においてアクセス道路がある訳ではないので、ヘリによる運搬を検討する必要があることを記載した方が良い◆巻末資料 １．代表的な監視・観測機器の性能・規格に土研式投下型水位計の追加◆降雪期や融雪期の監視計画のポイントとひとくくりにいて、内容補強して欲しい※

岩手・宮城内陸地震時には本マニュアルの暫定版を配布した。

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◆ヘリ調査のポイントの追加
・ なるべく同じ人が乗り比較する
・ 調査頻度をどうするか？（考え方）・ 砂防専門家に一緒に見てもらうこと、指導してもらうこと
・ 閉塞部下流面に漏水箇所が出来ないかの確認方法、留意点など
・ 越流時の確認事項や一般への公表資料の作り方◆ワイヤーセンサーの高さの分け・ ２本設置については記載があるが、工事用（１ｍ）と住民避難用（２ｍ）の分けなど◆観測機や情報送信装置設置費の概算額◆道路が通行不能な場所での水位監視方法の事例◆山間部で電気や電話回線の無い場合の対応方法◆市町村の避難基準の考え方
・ それに対する監視項目と頻度など◆カメラによる画像監視は工事中は本省の指示で工事中継化され、監視が出来なくなるた
めの使い分け◆県や市へ情報提供の方法
・ 局 HP 掲載や携帯電話へのメール転送など○今回のような広範囲（直轄区域外も含む）被災時の初動体制の天然ダム対応マニュアルが必要
・被災からどのような体制を執りどのように対応していくかストーリーを作っておく必要がある。
・天然ダムが確認されれば監視体制が必要、よって通信電力等の確保を図る必要があるので NTT や電力に働き掛ける等・発電機の燃料搬入等でも工事関係と情通関係がそれぞれ搬入したのが現状→連携図れる
はず・他機関も含めワイヤーセンサーを多数設置しその情報を共有しようとしたが、インターフェイスが合わず改良作業に日数を要した→機器仕様の統一または周知等○天然ダム箇所の位置（箇所）等について情報共有が不徹底
・本省の様々な部局から多様な情報や指示があり錯綜した（１）ヘリコプター監視○同エリアに複数ヘリコプターが飛行し映像送信するため、輻輳し地上からの制御に苦慮→映像送信するヘリコプターを予め決めておく必要あり○監視結果（写真）は、関係事務所や県に周知し、県から注意箇所がある旨連絡あればスピーディに追加調査し報告した○民間のヘリを復旧で使用した際、航空局土日休みのため金曜日までに飛行申請をしなければならなかった（協力要請を今後検討）○自衛隊に事前に協力体制を呼びかけていたので、国交省ヘリが悪天候により飛行できない
時は、早朝に飛行した自衛隊から写真の情報提供があった○ヘリコプター（みちのく号）搭載カメラで写真撮影を予定していたが、飛行中に本部より画像を見たいということで、カメラ画像に切り換えられ写真が撮影できなかった（本部からの一方的な指示で当初予定の調査が実施できなかった）112

（２）画像監視○本省の情報伝達（指示）系統が統一されておらず現場が苦労した。
○Ｋｕ－ＳＡＴは各事務所にて整備・所有している機器であるが、情報通信技術課で配置
状況を整理していたことから現地搬入・ストックがスムーズにいった→東北管内でバランスの取れた配置に出来れば、なお良い○Ｋｕ－ＳＡＴの電源である小型発電機の連続運転時間は５時間程度であることから運転保守に苦慮した→７２時間対応の小型発電機の事前配備が必要
また、トラブル発生時のバックアップ電源（バッテリー、燃料電池等）の配備検討も必要○湯ノ倉温泉地区へＫｕ－ＳＡＴを設営する際に、機材が故障し映像配信が遅くなった→資機材の地上運搬が不可能な箇所については、あらかじめ予備資機材も含めて２セッ
ト準備・運搬することが必要○画像監視目的が明確に伝達されないケースが多く、撮影アングルの設定、あるいは変更
を複数課から依頼される（本省からの直接電話指示もあり）→映像はとりあえず配信するのではなく、目的（被災状況把握なのか被災者等への情報提供用なのか工事監視なのか）を明確にして映像配信する※目的を明確にしないと本局業務で対応するか事務所業務で対応するかも決定出来ないことから指示系統を明確に出来ない（最終的にはテックフォース予算か災害
予算かについての線引きも出来なくなる）○情報収集車（キャタピラ）による画像配信を実施したが、普通車に画像配信機能を追加
し各県庁所在地に画像配信車を配備できると良い（３）水位・雨量監視○Ｋｕ－ＳＡＴを利用したデータ配信については、中越地震での活用されたシステムを利用することによりスムーズに対応できた（ＷＳ共通）○しきい値を超えた場合のメール通知について、アドレスグループ変更を行った際に発報試験を実施しなかったところ、しきい値を超えても発報しなかった→システム等の些細な内容変更についても動作確認は必ず実施する。
（※当初設定時（アドレスグループ変更前）に動作確認を行い問題が無かったことから必要無いと判断したものであるが、２つのしきい値の内、１つについてのみ変更していたことが原因であった）○天然ダム箇所の監視では水位観測が必要となるので、地整で水位計を準備しておくべき○特に今回のように土砂崩れによる通行止めの際に、ヘリで投下できるような土研式の水位計を全国の何処かに備えてあると良い（４）土石流センサー監視○土石流センサー（土木業者設置）とＫｕ－ＳＡＴ（電通業者設置）との接続がＡＢ接点
で合わなかった→土木業者との打合せの実施による意思の疎通が必要。また、現地調査についても同行し全体（画像、水位、雨量、ＷＳ）監視計画を共有することが必要○土石流センサーの設置では、ＴＥＣ－ＦＯＲＣＥ（経験者）の指導が役立った。
（国総研）（５）その他○現場との通信手段の確保の必要性あり（地整全体で約１５０台ある衛星携帯の利用）○K-COS が思ったより利用価値あり、浅布地区では K-COS だけは使えた○衛星携帯は南側に山があると不通○初期対応（調査など）について、経験者として本省や北陸地整の指導が役立った
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土木研究所資料
TECHNICAL NOTE of PWRI
No.4121 December 2008
編集・発行 ©独立行政法人土木研究所
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