令和6年度砂防学会研究発表会概要集

R1-17

土石流発生流域における「ゼロ次谷マップ」活用方法の検討～2023 年 7 月豪雨を対象として(前)国土技術政策総合研究所
応用地質株式会社

1. はじめに
土砂災害防止法で対象とする土石流の発生のおそれのある渓流数は，全国で 217,638 箇所(国土交通省発表(2023 年12 月末)と同法で定める警戒区域のうち約 1/3 を占める．土石流は，一旦発生すると人命，家屋，インフラ等へ大きな被害を与えるため，1966 年山梨県足和田村災害等，高度成長期後期以来，本邦における砂防行政・事業の主眼となってきた．沢や谷といった山地渓流及び山腹斜面を，面的・包括的に捉えていた元々の砂防法の砂防指定地は，法制度運用上徐々に限定され，線状に，そして最近では設備を要する土地及び堆砂地のみとなっていることが多い．土砂災害防止法では被害ポテンシャルのある谷出口からの土石流の流出・氾濫(及び堆積)に着目するため，谷出口から出るおそれの有無(1/0)とそのピーク流量という 2 つの数値で 1 つの渓流を代表させている．土石流対策の技術指針(国総研,2016)でも流域内で生産される可能性のある土砂量(移動可能土砂量≒崩壊分+渓床移動分)を，雨水等供給水量で定まる流量を考慮して「運搬可能」か否かで上限制約を掛けた上で，ピーク流量でその渓流を代表させている．ソフト対策，ハード対策両方共に，渓流流域内部での情報を捨象し，単純化して実務が行われている．現在進捗しつつある DX の取組みの中で研究・技術開発に対しては，この渓流流域内部の「内訳」に遡ることが求められる．
「内訳」としては上記技術指針 2.6.1 節(p.14～19)で提示されて使われている計画流出土砂量の主要な基礎単位としての 0 次谷に着目する．0 次谷の崩壊流出と巻き込まれる渓床土砂の流動化とが合算されて土石流となっている．この 0 次谷をより正確に同定して網羅的に地図化することで，ハード対策としては移動可能土砂量の推定精度向上
が，ソフト対策としては渓流間を比較した場合の発生のおそれの比較が，それぞれ可能になると期待される．機械学習を用いた 0 次谷抽出は内閣府 SIP の取組において既に実施済みであり(日経 XTECH, 2019)，その手法の信頼性及び出力品質の検討も進められている(中谷ら，2024)．本稿ではこの地図を具体的な土石流災害事例に当て嵌めて，事例適合性(validation)を見ることで活用法とその留意点を検討した．

〇中谷洋明
信岡大，下山奈緒，濱田俊介

る．また，その下流で土石流流下に伴って引き起こされた支川左岸部崩壊地では約 24,800 ㎥が侵食(移動)し，うち約23,700 ㎥が堆積残存しており，正確な移動量は不明である．
誘因とされる降雨強度は，近傍のアメダス耳納山で最大73.5mm/hr であり，国土交通省 XRAIN では約 80mm/hr が 4 時間程度継続したと推定される．
唐津市今坂川第三渓流の流域面積は 0.03 ㎢，渓流長は約600m，発生・流下区間の平均渓床勾配は約 2.3 分の 1，同嶽川第二の流域面積は0.088 ㎢(左支川のみであれば0.02 ㎢)，渓流長は約 400m，発生・流下区間の平均渓床勾配は約 1.8 分の 1 である．地質はそれぞれ花崗閃緑岩及び花崗岩であった．
崩壊源頭部は中腹(それぞれ標高約 430m，約 310m)であった．
今坂川第三渓流の源頭部崩壊地は幅約 10m，斜面長約 40m，最大深さ約 3m，即ち崩壊面積は約 400 ㎡，生産土砂量は約600 ㎥，渓床土砂を加えた全生産(流出)土砂量は約 2,000 ㎥と推定されている．嶽川第二については源頭部滑落崖付近の元々の崩壊地の幅は約 15～20m(平均 17m)，斜面長さ約10m(移動痕跡のある斜面の全体は約 45m)，平均深さ約 6m，即ち崩壊面積は約 170 ㎡，生産土砂量は約 1,000 ㎥と推定されたが渓床土砂を含めた全体の生産流出は不明である．誘因とされる降雨強度は，近傍のアメダス唐津で最大 52.5mm/hrであり，国土交通省 XRAIN では約 80mm/hr が 3 時間程度継続したと推定される．
災害直後に撮影された航空写真を写真-1 及び 2 に示す．

写真-1 福岡県久留米市千ノ尾川付近(株式会社パスコ社撮影)

2. 検討対象事例
2023 年 7 月 10 日福岡県・佐賀県で発生し，砂防学会等によって現地調査がなされた土石流発生事例を取り上げる．福岡県久留米市田主丸町竹野地区千ノ尾川及び佐賀県唐津市浜玉町今坂川流域今坂川第三及び嶽川第二の計 3 箇所である．
久留米市千ノ尾川の流域面積は 0.89 ㎢，渓流長は約 2.0km，平均渓床勾配は約 4.1 分の 1．このうち土砂流出のあった左支川の流域面積は 0.24 ㎢，渓流長は約 1.2km，平均渓床勾配
は約 4.3 分の 1 である．地質は耳納山地の筑後変成岩で地形開析が進んでいた．崩壊源頭部は尾根線(標高約 540m)であった．千ノ尾川左支川の源頭部崩壊地は幅約 30m，斜面長約50m，(最大)深さ約 5m，即ち崩壊面積は約 1,500 ㎡，直下流の渓床侵食と合わせた土砂量は約 9,000 ㎥と推定されてい- 63 -式-(1)

写真-2 佐賀県唐津市今坂川第三及び嶽川第二付近(朝日航洋株式会社撮影)3. 結果と分析
国土地理院電子地形図 25,000 分の 1 地形図及び数値標高モデル(10mDEM)を用いて複数名の専門家が地形判読した結果を機械学習して作成した「0 次谷マップ」上に崩壊箇所をマークしたものを，福岡県久留米市について図-1 に，佐賀県唐津市について図-2 に示す．

今坂川第三で約 33.3/㎢，嶽川第二で約 100/㎢であった．
0 次谷マップから得られている全国平均密度は 26.9/㎢(福岡県と佐賀県では 22.3 及び 21,9)であるので，いずれの渓流でも平均以上の密度で 0 次谷が分布していた．
被覆面積から見た場合，0 次谷の占める面積は，千ノ尾川
では 0.243 ㎢，今坂第三で 0.008 ㎢，嶽川第二で 0.024㎢であった．
これは流域面積中，それぞれ約 27％，約 28％，及び約 27％であり 3 割弱となっており，全国土面積当たりの被覆率 11.4%(福岡県と佐賀県では 8.2 及び 7.5%)の約 2.4 倍であった．実際の崩壊地は事前に抽出された 0次谷マップと完全には一致しておらず，含まれている場
合でも同定された 0 次谷が全面にわたって崩壊，土砂生産となっていない．そこを踏まえた上で，参考に流域内の0 次谷総面積を分母として崩壊面積の比率を試算すると，
千ノ尾川，今坂川第三，及び嶽川第二で比率はそれぞれ約0.62%, 約 5.0%, 及び約 0.71%であった．同様に，渓流での巻き込みを含まない斜面分に限定し，0 次谷総面積に対する比生産土砂量を試算すると，それぞれ 3.7×10^4 ㎥/㎢，7.5×10^4 ㎥/㎢，及び 4.2×10^4 ㎥/㎢，となる．あくまで限られた事例での参考値ではあるものの，0 次谷マップを活用し，各渓流で基礎単位としての 0 次谷を同定することで，施設計画の基本諸元を与える斜面からの崩壊・流出土砂量を算出出来る可能性が示唆される．

4. 小活

凡例 (両図共通)

本稿では 2023 年 7 月に福岡県・佐賀県で発生した土石流発生事例を対象に 0 次谷マップの適合性を検討した．その結果は下記のようであった．
・斜面部分については崩壊源頭部・発生源は 0 次谷マップの内部，あるいは同マップで同定された 0 次谷を下部として含む斜面で発生．
・検討対象の土石流発生渓流では全国平均よりも多く，また，広く，0 次谷が分布．
・同マップから得られた比生産土砂量は流域内の 0 次谷総面積に対して約 3～7 万㎥/㎢．
今後は，引き続き本マップの基礎となった同定手法の高度化を図ると共に，過去の土石流・崩壊発生事例はもとより将来的に発生する事例に対しても本マップを適用することで，マップの信頼性と有効性の検討を進めていきたい．

図-1 「0 次谷マップ」と崩壊地(福岡県久留米市千ノ尾川事例)

図-2 「0 次谷マップ」と崩壊地(佐賀県唐津市今坂川第三及び嶽川第二事例)
上記 0 次谷マップから千ノ尾川の流域内には 49 箇所の 0 次谷が同定され，その内上流域のものの上部で崩壊があった．左支川左岸渓岸の崩壊については同定されていなかった．今坂川第三では 1 箇所が同定され，その内部で崩壊があった．嶽川第二では 2 箇所が同定され，そのうち 1 箇所で崩壊があった．被覆面積を考慮しない面
積密度で見た場合，0 次谷の密度は千ノ尾川で約 55.1/㎢，- 64 -＜謝辞＞
本稿で用いた「0 次谷マップ」は，内閣府・戦略的イノベーション創造プログラム（SIP），VII．市町村災害対応統合システム開発中の「避難判断・訓練支援等市町村災害対応統合システムの開発」の一部である．同プログラムの研究責任者の九州大学・塚原健一教授，サブ・プログラム・ディレク
ター（SPD）の関克己・河川財団理事長には，抽出手法の単純化，透明性の向上，並びに社会実装に向けた方向性について多くの示唆を頂いた．記して感謝の意を表します．
＜参考文献＞
1) 日経 XTECH(2019.08.09),0 次谷発見のセンスを受け継い だ AI ， 2 週 間 の 地 形 判 読 作 業 が 5 分 に ,https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/column/18/00142/00
500/2) 中谷洋明・濱田 俊介・信岡大・下山奈緒・工藤俊介(2024):機械学習を用いた 0 次谷抽出手法の検討－デジタル抽出への移行の試み,新砂防,原稿受理(掲載号未定)