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令和４年度砂防学会研究発表会概要集

⽕⼭噴⽕に伴う⼟砂移動現象に対する緊急対策⼯の外⼒に関する考察(一財)砂防・地すべり技術センター ○高橋 健太、枦木 敏仁、池田 暁彦、前寺 雅紀

1. はじめに火山噴火に伴う土砂災害による被害を軽減するため、「火山噴火緊急減災対策砂防計画策定ガイドライン」（平成19年4月）に基づき、ハード・ソフト対策からなる火山噴火緊急減災対策砂防計画の策定が進められ、令和2年度末時点で42火山において策定されている。各火山における噴火シナリオを踏まえ、対象とする現象や噴火規模を設定しており、それに基づき降灰後の土石流や融雪型火山泥流の計画規模（土砂量、流量等）が設定されている。噴火対応火山砂防計画における基本対策の計画外力については、「砂防基本計画策定指針（土石流・流木対策編）解説」などの基準等で明確に記載されているのに対し、緊急対策計画については明確化されておらず、統一された考え方は示されていない。
本研究では、これまでの火山噴火時の対応事例等をもとに、緊急減災計画における緊急対策工の位置づけや外力の考え方を整理するとともに、降灰後の土石流の外力に着目し、限られた施工期間で効率的に対策効果を発現できる考え方について考察した。

2. 緊急対策工の考え方(1)現状の応急対策、緊急対策に対する考え方
従来の火山噴火後の対策事例や近年の土砂災害に対する対応事例を参考に、基表 1 従来の応急対策、緊急対策、基本対策の考え方
概念

応急対策

・災害発生後に実施
時間的な ・急場しのぐ対応
概念
・緊急対策や基本対策に移行するまでの期間（1年程度以内）構造物とし ・仮設工ての概念 ・設計外力の明確な定義はない

緊急対策

基本対策

・災害が発生する恐れがあると判断された時点（噴火前）から噴火終息までの期間（数年程度）
・平常時から計画的に実施
・災害の影響が長期化しても，事象が継続している場合は実施
・仮設工，本設工・本設工・設計外力の明確な定義はないが，必要・設計外力として計画規模を適用し，に応じては設計外力として計画規模を適安定性を評価用し，安定性を評価・砂防事業として位置付けられることがあ・砂防事業として位置付けられ，事業る（火山噴火緊急減災対策事業、計画（事業評価）として策定
砂防災害関連緊急事業など）

本対策、緊急対策、応急対策の考え方を事業の考・事業という概念はないえ方

表1に整理した。その結果、応急対策は・コンクリートブロックや大型どのうを用 ・同左
対策の事
・砂防堰堤（重力式コンクリート、鋼製いた堰堤，導流堤，流路工等
・砂防堰堤（重力式コンクリート、鋼製構造例構造物等）等の恒久構造物
・既設砂防堰堤の除石物等）の基本対策と同様の構造物

急場をしのぐ、緊急対策は基本対策への繋ぎの意味合いが強いことがわかった。緊急減災計画における緊急対策工は噴火前～噴火中に行うため、計画規模等を設定するとともに、基本対策と異なり仮設工として計画されるため、従来の緊急対策の考え方に近いものと考えられる。
(2)外力の考え方
火山噴火に伴う土砂移動現象に対する緊急対策工における外力は、1)対象規模（噴火規模、流出土砂量）と2)設計外力に分けられる。対策施設を砂防堰堤とした場合、1)は緊急対策工に必要な効果量、すなわち施設規模（高さ、捕捉量）の設定に用い、2)は設計外力として堤体断面など安定性を評価するため用いる。
(3)火山噴火に伴う土砂移動現象に対する緊急対策工の特徴
火山噴火はいつどこで発生するかを事前に把握することは困難であり、噴火に伴う土砂移動現象は通常の土石流災害に比べて規模が大きい。被害を軽減するためには、噴火前～噴火中に短期間で迅速かつ効果的な対策を実施する必要がある。また、保全対象の位置関係から、施工場所が狭隘でアクセス路が未整備な場合も多く、施工方法が限定される場合（クレーン車の進入が不可等）が多い。
(4)緊急対策工の考え方
以上を踏まえた、緊急対策工の考え方を以下に示す。
・想定する設計外力に対する安定性は確保する。また、効率よく対策効果を発揮するために、想定規模や設計外力は適切に設定する。
・保全対象の被害を軽減させるため、対象規模の流出土砂量に対し捕捉、減勢、導流などの効果を効率よく発揮する。
・仮設工のため撤去が容易で、安定性が確保可能な構造（主にコンクリートブロック、大型土のう）とする。

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表 2 代表火山における外力等の考え方
項⽬
現象

⽬的
施設構造、材料

降灰後の⼟⽯流

A⼭

B⼭

降灰後の⼟⽯流
融雪型⽕⼭泥流影響範囲図の作成

100年超過確率⾬量

堰堤⾼さ

施⼯期間3ヶ⽉未満で出来る堰堤の施設効果量

規模

堰堤の厚み（断⾯）100年超過確率⾬量

施⼯期間

施設規模

対策⼯

−の計画規模
対象規模
外⼒
設計外⼒

C⼭

降灰後の⼟⽯流

降灰後の⼟⽯流

100年超過確率

2年超過確率100年超過確率

D⼭

備考

降灰後の⼟⽯流
熱泥流
20年超過確率2年超過確率or施⼯期間6ヶ⽉ 20年超過確率or施⼯期間1ヶ未満で出来る規模

⽉未満で出来る規模

100年超過確率

2年超過確率

−

３ケ⽉以内

1ヶ⽉以内

６ヶ⽉以内

1ヶ⽉以内

砂防堰堤、除⽯、導流堤

除⽯、流路⼯嵩上げ

砂防堰堤、除⽯

除⽯、堰堤嵩上げ

3. 緊急対策工の外力の整理位置づけ施工期間

対象規模

過去の検討事例や設計資料等を基に降灰後の土石流の外力等の考え方

色灰 緊急対策工

数週間

施工期間から逆算

を表2に整理した。緊急対策工の対象としている土砂移動現象は、主に降黒 緊急対策工

1か月程度施工期間から逆算

赤 緊急対策工

3～6か月

施工期間から逆算

黄

噴火終息後

計画規模

灰後の土石流と融雪型火山泥流であった。計画規模は、2年、20年、100

基本対策

年超過確率雨量と火山毎に差異がある。これらは、噴火規模、既設施設の整備状況、地形等が火山毎に大きく異なっているためであると考えられる。対象規模をみると、6ヶ月以内の施工期間を設定し、その期間で対施設効果量（対象規模）応できる土砂量としている。設計外力については、計画規模に対して安定計算が行われている。

4. 緊急対策工の外力の考え方
実際の施工時には施工地の取得、資機材・施工従事者の確保、アクセ
施設の厚み（設計外力）

ス路の整備などの事前準備が完了した後に施工着手するため、本体工は

図 1 段階的施工のイメージ可能な限り短時間で施工する必要がある。各火山で検討が進められている緊急減災対策は、設計外力を計画規模としている事例が多いため、施80設の断面が必要以上に大きくなり、施工時間が長くなっている可能性が60の考え方を以下に示す。

堤体断面積(㎡)ある。そこで、限られた施工時間で効率よく効果を発揮するための外力

堤高9m

70

堤高6m

堤高3m

50403020101)対象規模：図1に示す段階施工が可能な構造とすることにより、段階的に対象規模に対する施設効果が得られる。
2)設計外力：緊急対策工は仮設工のため、設計外力を計画規模とす0500とした場合、設計外力（流量）が小さくなると堤体断面積が小さくな断面条件られるためである。ただし、計画規模に対しての安定性は確保出来ない安定条件決定する必要がある。

5. 今後の課題
外力条件

緊急対策工は、場合によっては恒久対策への移行も見据えた構造とす

350

300 250 200
流量（㎥/s）

15010050

表 3 安定計算の条件
条件

ため、設計外力は火山噴火の推移や保全対象の重要度等を踏まえ、適宜

400

図 2 流量と堤体断面積の関係る必要はないと考えられる。この理由として図2に示すとおり砂防堰堤る。すなわち、施工効率を一定とした場合、施工時間が短くなると考え

450

項目

数値

断面位置

越流部

堤高3m,5m,9m の3ケース

水通天端3m法勾配

経済断面（下流は1:0.2を下限）

堤体の単位体積重量

18kN/㎥（コンクリートブロック堰堤）

荷重ケース

洪水時のみ（静水圧）

滑動

τ＝0、ｆ＝0.6（砂礫）、安全率1.2

転倒1/6B

許容支持力

392ＫＮ/ｍ2（砂礫基礎）

静水流量50～500㎥/s（50㎥/s刻み）

水通し幅20m

余裕高

レジーム則

越流水深

せきの公式

水の単位体積重量11.77ＫＮ/㎥

ることにより、流域の安全性を効率的に高めることができる。よって段階的な施工が可能な工種、工法等について今後検討を進める必要がある。また、本検討では降灰後の土石流を対象に検討を行ったが、緊急対策工の対象としている火山も多い融雪型火山泥流に対する外力の設定方法についても、今後検討を進める必要がある。
【参考文献】
1)「火山噴火緊急減災対策砂防計画策定ガイドライン」（平成 19 年 4 月，国土交通省砂防部）－ 172 －