令和6年度砂防学会研究発表会概要集

P-178

土砂・洪水氾濫の発生実績を有する流域規模における地形指標の適用性の検証
国土技術政策総合研究所〇髙橋源貴※1

山越隆雄※2田中健貴

京都大学防災研究所

松四雄騎

株式会社東京建設コンサルタント
※1 現

高橋大地

中電技術コンサルタント株式会社、※2 現

国土交通省

北川右⽀川の例

表 1 実績流域一覧

土砂・洪水氾濫の発生危険度の高い流域の抽出や土砂・洪水氾濫計画策定時の河道へ流入する土砂量の設定に際し

区分

実績流域

流域
面積
(km2)ては、山地流域から河道への土砂流出特性の把握が有効で

北川

北川右支川

0.8ある。髙橋ら（2023）では 1)、渓床勾配 10°程度の集水面

北川左支川

1.7

積スケール（以後、分析対象小流域）を対象に、土砂流出

北川本川
上流

1.4率（流出土砂量/生産土砂量）を目的変数として設定し、そ

北川本川
下流

2.6

佐田川本川
上流

17.9

佐田川本川
中流

4.0

佐田川本川
下流

9.8

疣目川

6.2

れを説明する１つの地形指標として河道近接度との関係を

佐田
川
上流域

統計的分析により示した。
今後は、土砂・洪水氾濫による発生実績を有するような規模の大きな流域スケールにおいても河道近接度の適用性を示すことができれば、砂防計画の高度化に向けた有効な知見となる。本稿では、規模の大きな流域スケールに展開

赤谷川する場合の地形指標（河道近接度）の適用性について、検①堆積量
渓床域及び氾濫堆積域において差分値がプラスとなる
合計値

⼟砂移動区分
崩壊域
流下域
堆積域

黒川12.8乙石川6.0

小河内川

1.9

大山川

3.7

証した結果を報告する。また、分析対象小流域を対象に力

赤谷川上流

4.4

学的な観点から数値計算プログラムを用いて試行的に分析

赤谷川下流

4.0

渓岸崩壊域
渓床域

２．地形指標（河道近接度）の適用性の検証

200(1) 対象流域

区分

対象流域は、平成 29 年 7 月九州北部豪雨において土砂・洪水氾濫が発生した筑後川右岸流域（佐田川寺内ダム上流

頻度

15212020階級①0

土砂移動形態

堆積量(流域面積比)（m3/km2）

渓床域 河道内での侵食・堆積域
氾濫
河道外に氾濫して堆積して堆積域 いる区域研究では判読した土砂移動範囲のうち、図 1 及び表 2 に示80

す渓床域と氾濫堆積域を土砂・洪水氾濫が発生した領域と70

決定係数：0.3644

60

実績流域

504030201000.0

みなすこととし、地形指標との関係を整理する目的変数は

0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
河道近接度(合計値)流域面積比0

説明変数(河道近接度)

決定係数

平均値0.3078

中央値

0.004

合計値
0.3644（流域面積比）平均値

0.0448

中央値0.007

合計値
0.3843（流域面積比）70

氾濫堆積面積(103m2/km2)と、表-2 に示すような土砂移動範囲の判読を実施した。本

氾濫堆積面積（m2/km2）

当該領域の堆積量と氾濫堆積面積を計上堆積量(103m3/km2)

土砂量、プラス値を堆積土砂量と定義した土砂収支の整理

階級④

表 3 相関分析結果一覧

渓岸
河道に面した（崩壊土砂が崩壊域 直接河道に流入する）崩壊前）と空中写真判読によって、LP 差分のマイナス値を生産

階級③

図 2 階級区分（生産土砂量）

流下域 崩壊土砂あるいは土石流の流下域

当該災害においては、LP データの差分解析（災害後-災害

階級②

生産土砂量（m3）

崩壊域 斜面崩壊の発生域

地形指標の適用性は、表-1 に示す筑後川右岸流域を細分化(2) 土砂・洪水氾濫実績の評価指標

6015240

域 50km 、北川流域 7km 、赤谷川流域 20km ）とした。また、した流域規模（以後、実績流域）を対象に実施した。

8015140

目的変数

215280堆積域 崩壊土砂あるいは土石流の堆積域

2100

頻度累積%160

表 2 判読した
土砂移動範囲の区分２．１ 研究の手法

流域区分
分析対象
⼩流域

図 1 分析対象小流域と土砂・洪水氾濫実績の評価指標の概念図

階級③・④のデータに絞って河道近接度の平均値・中央値・合計値を算出した結果も併せて報告する。

氾濫堆積域②氾濫堆積⾯積
渓床域及び氾濫堆積域の⾯積

累積[％]

１．はじめに2

堂井省吾

3.06050403020

実績流域

10

決定係数：0.3843

00.0

0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
河道近接度(合計値)流域面積比3.0

図 3 土砂洪水氾濫実績の評価指標と河道近接度の関係

渓床域と氾濫堆積域における堆積量と氾濫堆積面積とした。

接度の代表値は、図 1 に示すように実績流域内の分析対象

なお、これらの指標は実績流域の面積で除して流域面積比小流域の当該指標の値を集約し、平均値、中央値、合計値に換算した値とした。の 3 種類の代表値を設定した。なお、合計値は実績流域の(3) 地形指標の設定面積で除して、流域面積比に換算した値とした。

(2)で示した評価指標との分析に用いる地形指標は、有効1)実績流域毎の河道近性が示されている河道近接度とする 。

既往研究において土砂流出特性は、分析対象小流域内での土砂生産の状況も大きく関係することが示されている 1)。

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表 4 計算条件一覧

そのため、実績流域における河道近接度の代表値を設定す

項目

内容

地形データ

1mDEM
(災害前)の数が概ね同数になるように生産土砂量で 4 つに階級区分

計算メッシュ

2m×2m

崩壊深0.5m

し、階級の大きなデータ（③・④）に絞って設定した。

侵食可能深0.5m

２．２ 分析結果

土砂濃度変化

流体として振る舞う土砂の割合

0.2

最小流動深0.01m

層流層の厚さ変化

る際には、図 2 に示すように、対象流域の分析対象小流域

表 3 に、目的変数と河道近接度の相関分析結果を示す。
また、図 3 には土砂・洪水氾濫実績として堆積量、氾濫堆積面積を目的変数とし、河道近接度の合計値(流域面積比)

分析対象⼩流域を代表値とした場合の結果を示すが、決定係数が 0.36～

図 4 対象流域（乙石川）崩壊域
流出⼟砂量_数値計算（m3）0.38 の一定の相関が確認できる。このことから、土砂生産40,000が活発であり、河道近接度の大きな分析対象小流域の集まる実績流域は、堆積量や氾濫堆積面積が増大し、土砂・洪30,00020,000y = 1.5783x + 3097.9
10,000R² = 0.5684

順位相関係数 0.648

水氾濫による被害が生じやすいと解釈できる。

0

図 5 計算結果の一例（河床変動量_堆積範囲）

1)以上より、既往研究で示したような 分析対象小流域か

010,000

20,00030,00040,000

流出⼟砂量_実績（LP差分）（m3）

図 6 土砂量のプロット図ら河道への土砂流出特性を評価する場合は、土砂流出率をと概ね対応もしくは数値計算の方が上回る分析対象小流域用いることが有効である一方で、本稿で対象とした規模のが大半を占める。数値計算による流出土砂量は侵食可能深

大きな流域スケールにおいては、堆積量や氾濫堆積面積をによるため、今回の結果は偶然適合したと言えるかもしれ用いて評価するといった、想定する流域規模に応じて目的ず、適切な侵食可能深の設定手法が今後必要と考えられる。
また、
順位相関係数は0.648 と一定の相関が確認される。

変数を使い分けることが望ましいと想定される。
３．数値計算プログラムを用いた力学的分析

このことから、当該災害において流出土砂量が大きな分析

３．１ 研究の手法

対象小流域は、数値計算においても大きくなる傾向にある(1) 対象流域及び使用した数値計算プログラムと言え、本事例のように各分析対象小流域を対象に数値計

対象流域は図 4 に示す乙石川流域とし、当該流域の分析算を実施することで、災害が未発生の地域における山地流対象小流域（計 61 個）のうち、25 個で数値計算を行った。

域から河道への土砂流出特性の推定の一助となると言える。

使用した数値計算プログラムは、土石流・泥流を解析する４．まとめ
本稿の結果より、土砂・洪水氾濫実績として堆積量、氾汎用プログラムとして公開されている Morpho2DH とした。

濫堆積面積を目的変数とし、分析対象小流域の河道近接度(2) 計算条件
本検討における計算条件の一覧を表 4 に示す。計算条件の合計値を用いることで相関が示せた。また、力学的分析

2)の設定に際しては、既往文献 等を参考にした。土石流の起について、LP 差分解析に基づく流出土砂量と数値計算によ点となる崩壊発生位置及び規模は、表 2 に示す土砂移動範

る流出土砂量は、両者のプロットや順位相関係数から一定囲のうち崩壊域と判読されている範囲とした。なお、本検の相関が確認された。今後は、これらの知見をもとに土砂・討では実現象の再現というより、同一条件下における結果洪水氾濫対策計画に地形的な観点や力学的な観点を適宜導の違いの確認を行うため、分析対象小流域毎の計算条件は入し、発生危険度の推定手法や計画生産土砂量の設定手法

表 4 に示す条件で概ね統一した。の高度化を図る必要がある。

(3) 流出土砂量の算出

謝辞

分析に際しては、LP データの差分解析に基づく実績の流本研究を進めるにあたり、京都大学防災研究所の竹林氏出土砂量（以後、実績）と、数値計算に基づく流出土砂量に、Morpho2DH の計算条件の設定等のプログラムの取扱いに（以後、数値計算）の比較を行う。算出方法について、実ついてご指導頂きました。ここに感謝の意を表します。

績は生産土砂量から分析対象小流域内の堆積土砂量を減じ参考文献たものを流出土砂量とし、数値計算は図 5 に示すように、

1)髙橋ら 地形的特徴に着目した山地流域の土砂流出特性

分析対象小流域外に堆積した範囲における河床変動量からに関する統計的分析 令和 5 年度砂防学会研究発表会

流出土砂量を算定した。

p.283
2)竹林ら 2018 年 7 月に広島県安芸郡熊野町で発生した土

３．２ 分析結果
図 6 に実績及び数値計算の流出土砂量をプロットしたものを順位相関係数とともに示す。両者を比較すると、実績- 692 -

石流の宅地内の氾濫特性 京都大学防災研究所年報 第 62号A