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令和４年度砂防学会研究発表会概要集

土石流の規模推定に向けた集水領域の指標化に関する研究
京都大学大学院農学研究科○中谷加奈

辻淳基 小杉賢一朗

1.はじめに土石流は土砂災害の中でも被害が甚大になること

3.結果と考察から、被害の防止軽減のために土石流規模を適切にと同程度の土砂流出が発生するかを検証するために、予測することが重要である。土石流は土砂と水で構渓流からの土砂の流出状況を実災害と比較した。1D成される流れであり、発生時には水の量に対応した領域の計算結果の残存土砂量を供給土砂量で除した土砂量が流出する。実務上では土砂量を基に規模が土砂残存率(%)として各渓流で求めた（図 1）。なお

1)

計算結果から、流域への降雨による水の量で災害、土石流の水の起源や量に土砂が全流出した渓流は〇を記している。流域面積着目した研究は少ない。従来、集水領域には二次元を集水領域として降雨から算出した水の量では土砂的な地形の指標として流域が用いられる。しかし、が流出しない渓流が多く、水が不足すること示され土石流発生時には山地渓流の流域への降雨量よりもた。地質との対応から、土砂残存率が高く水が不足多い水流出が発生していると推測される事例も見らする渓流は花崗岩で構成される割合が多く、地質がれ、隣接渓流からの移動や山体内部からの水の寄与

土石流を構成する水の量や起源に影響することが推の影響が考えられる。

測される。流域面積が小さい 0.1 km2 以下や、流域よ推定されることが多く

本研究は、土石流の水の量に着目して従来とは異なる集水領域を検討する

2)とともに、土石流の規模に影響する要因を明らかにすることを目的とした。

り標高の高い上流側に別流域が存在する渓流で、土砂残存率が多いことも示された。
次に土砂残存率が 10％を超えた 7 渓流について、先述の方法で算出した水の量を基準値(1 倍)として、2. 2014 年 8 月の広島災害を対象とした検討

他の計算条件は全て同じとして整数倍毎に増やした2)-4)

を参考に、2014 年 8 月に土石流が発水の量を供給した際に、残存率が 10%未満になる最生した広島市安佐南区の阿武山の 18 渓流を対象と小値を求めた結果を図 2 に示す。例えば、最南西の既往研究4)した。各渓流からの流出土砂量 を基に、解像度 1m

渓流の「×8」は、水の量を基準の 8 倍で供給した際の 災 害 前 DEM （ Digital Elevation Model ） 用 い てには土砂残存率が 10%未満となったが、7 倍の供給

5)HyperKANAKO で 土石流シミュレーションを実施
6)までは残存率が 10％以上だったことを表す。

した。このシステムは高橋モデル を採用しており、土砂残存率が 10%未満となる水の供給量が、実災設定した土砂と供給した水に対して、渓流の勾配に害と同規模の土石流を発生させるために必要な水の応じた土石流の侵食・堆積が表現される。
計算は急勾配の谷部を 1D 領域（計算点間隔 5m、川幅 10m）、谷出口から下流を 2D 領域（1m メッシュ）とした。災害で移動した土砂量を 1D 領域に均一厚さで設定した。上流端から供給する水の総量を（流域面積×雨量×流出率）により算出して、流域面積は GIS で求めた値、高瀬観測所の 6 時間降雨量189 mm、山地を想定して流出率 0.7 とした。供給ハイドログラフは台形形状として、継続時間は 350 秒とした。詳細は既往検討 2)を参照されたい。
各対象では実災害を想定した土石流シナリオとして、一波で短時間の台形状の供給ハイドログラフや移動可能土砂の飽和土層や 1D 領域への均一な分布、一律の代表粒径や液相密度を仮定した。異なる土石流シナリオ、特にハイドログラフや複合的なシナリオによる影響の評価方法は今後の検討課題である。

図 1 計算結果の土砂残存率（国土地理院 5 万分の 1 地質図に、流域界、土砂残存率、凡例、方位、縮尺を追記）－ 651 －

などが挙げられる。後者は、流域の三次元的な体積
2)や地下水帯の分布や地下水挙動の把握により検討出来ると考えらえるが、本検討では前者の隣接渓流からの降雨による水の移動を想定した。阿武山について QGIS を用いて全 18 渓流を含むよう山体の範囲を抽出した結果を図 2 に示す。この範囲の面積の合計値は 8.48 km2 で、必要な水の量から計算される面積と比較すると 0.97 倍である。個々の渓流の流域面積だけでなく、全渓流を含む広範囲の山体への降雨からの水の供給量として考えると、必要な水の量が概ね対応することが示された。
4. 2018 年 7 月豪雨を対象とした検討
2018 年 7 月豪雨 7)により広島市安芸区矢野東で発生した土石流 14 事例を同様の手法で検討した（図3）。対象地は花崗岩が分布して各渓流による差はな
図 2 土砂残存率が 10%未満になる水の供給量（先述の方法 2）を 1 倍）と 18 渓流全体を含む阿武山山体の抽出範囲（背景は災害後オルソ）い。災害の流出土砂量を 1D 領域に移動可能土砂と量だと仮定して、全 18 渓流についての水の総量を合から算出された水を供給ハイドログラフとして土石計すると、1,160,000 m3 で、この量を降雨から得るた

流シミュレーションを実施すると、土砂が 10%以上めに必要な面積は 8.77 km2 となった。一方で、流域残存する渓流が 2014 年災害より多かった。残存率が面積と降雨量を基に先述した方法で計算される水の10%未満となる水の量を算出（426,000 m3）して、必量の合計は 526,000 m3 で、水の量が必要と考えられ要な面積を求めた。流域面積と降雨から計算されるる量の半分以下の 0.45 倍であり不足傾向を示した。

水は 132,000 m3 で、必要な量の 0.31 倍であり 2014降雨から水の量を算出する際に流出率 0.7 を用いた年より不足傾向だった。図 3 に示す渓流全体を囲むことを鑑みて、流出率 1.0 を想定した場合でも、算山体の範囲を抽出した結果から計算される水の総量

出される水の量は災害規模の土石流が発生するのには 456,000 m3 で必要な水の 1.07 倍であり、2014 年必要な水の量の 0.64 倍で、流域面積と降雨からの水の検討と同様に、全渓流を含む広範囲の山体を考慮供給では不足傾向だといえる。

する方が個々の流域面積より水の量が対応することして、流域面積に対して降雨量（2018/7/6 の災害発生時刻までの連続 12 時間雨量 148 mm）と流出率 0.7

流域への降雨以外の水の供給過程には、隣接するが示された。今後は、他の土石流事例での検証なら渓流からの移動や、山体内部に貯留された水の供給びに山体内部からの水の影響について検討を進める。
参考文献
1) 国土交通省砂防部：砂防基本計画策定指針(土石流・流木対策 編) 解説, 2016, 2)
辻ら(2021),砂防学会研究発
表会概要集, 657-658, 3)中谷ら，砂防学会誌, 69(5),3 -10,2017, 4) 吉 野 ， JSECE
Publication No.74, 31-36,2014, 5)堀内ら，砂防学会誌,64(6), 25 -31, 2012, 6)高橋ら，砂防学会誌, 44(3),12 -19,1991, 7)海堀ら，砂防学会誌,
71(4), 49 -60, 2018,

図 3 矢野東の土砂残存率 10%未満になる水の供給量（背景は災害後オルソ）と渓流全体を含む山体の抽出範囲
謝辞 本研究は、JSPS 科研費 20K04706 の助成を受けたものです。災害前後の LP データや関係資料を 2014 年災害では国土交通省中国地方整備局太田川河川事務所に、2018 年災害では広島県土木建築局よりご提供頂きました。

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