令和6年度砂防学会研究発表会概要集

P-217

阿蘇火山（中央火口丘・外輪山）における近年の流砂・水文特性
国土交通省 九州地方整備局 阿蘇砂防事務所 梶原愼一, 河上眞広
日本工営(株) ○新蔵千沙都, 湯澤樹, 田方智
１．はじめに阿蘇地域では，平成 2 年，平成 13 年，平成 24 年等に豪雨による土砂災害が発生している。また，平成 28 年の熊本地震においても土砂災害が発生した。加えて，平成 2 年（1990 年），平成 28 年（2016 年）等に噴火が発生している。
砂防基本計画の精度向上，総合的な土砂管理の推進，国土保全のための流域監視等の上で，山地河川において流砂の実態を把握するは極めて重要とされ，全国で流砂水文観測が実施されている 1)。阿蘇砂防事務所においても，

表-1 流砂水文観測箇所の諸元
渓流区分

黒川上流域2下流
湯浦川下流

外輪山

流域面積(km2)

河床勾配5.3

1/50

10.81/240

両併川下流15.0

1/80

西岳川下流

18.3

1/1000

27.2

1/65

3.4

1/10

白川上流域上流

中央火口丘

山王谷川上流

管内の土砂移動特性や土砂流出の下流への影響等を把握することを目的として，阿蘇カルデラ内に流砂・水文観測施設を設置し，観測を行っている。また，出水時に採水および流量観測を実施している。ここでは，これら観測・分析結果をふまえ，阿蘇山における流砂・水文特性について整理・考察した。

図-1 流砂水文観測実施箇所位置図

２．阿蘇火山における流砂・水文特性
2.1 阿蘇火山の地形・地質特性
阿蘇カルデラは白川の源頭部に位置しており，東西約 18km，南北約 25 km，面積約 350 km2 の円形状を呈している。
カルデラは中央部に中央火口丘，その周囲を外輪山が取り囲んでいる。中央火口丘の北側には黒川，南側には白川が流れ，カルデラ西側で合流し，熊本平野～有明海に流入している。
現在の阿蘇カルデラが作られたのは約 9 万年前とされ，約 30 万年前～約 9 万年前までの間に少なくとも 4 回の火砕流を主とする大規模な噴火活動があったとされる。これらの噴出・堆積物は古い方から順に Aso-1，Aso-2，Aso-3，Aso-4 火砕流堆積物と呼ばれる。カルデラ内には Aso-4 噴
火後に活動を開始した標高 1,500 m 程度の中央火口丘群が存在し，外輪山のカルデラ壁の北側は標高約 700 m～900 m で一定であり，背後に火砕流台地が広がる。一方，南側のカルデラ壁は標高約 700～1200 m と高度差が大きい。カルデラ壁は先阿蘇火山岩類の溶岩・火砕岩と層厚数十ｍ程度の溶結または非溶結の火砕流堆積物からなる。
2.2 流砂・水文観測の方法
阿蘇カルデラ内の 6 箇所に流砂・水文観測機器（水位計・濁度計）を設置し，出水期間中の連続的な観測を行った。
また，同箇所にて出水時に採水および流量観測を実施した。表-1 に観測箇所の諸元を示すが，対象流域は主に中央火口丘を流域とする 3 箇所，外輪山を流域とする 3 箇所とし，また黒川流域および白川流域にそれぞれ 3 箇所づつ

図-2 山王谷川上流観測所における観測結果（2023 年）- 769 -

となるよう満遍なく配置し，観測箇所は各河川の流域出口（砂防補助基準点）付近とした。
（1）流砂・水文観測機器による観測
図-1 に示す 6 箇所に水位計および濁度計を設置した。
水位計は圧力式水位計（HOBO U20 水位・水温ﾛｶﾞｰ），濁度計は後方散乱方式（小型ﾒﾓﾘｰ濁度計
INFINITY-Turbi）のものを使用した。水位計および濁度計は床止工や堰の袖部，護岸の河床付近に並べて設置した。
データは 10 分間隔で内臓のロガーに取得され，月 1 回程度の頻度で現地にてデータ回収を行った。濁度計については，設置箇所周辺の細粒土砂ならびにカオリンを用いて計測値を土砂濃度に換算するためのキャリブレーションを実施した。
（2）採水および流量観測
図-1 に示す流砂・水文観測機器を設置した 6 箇所において，2022 年および 2023 年の出水時に採水および流量観測を実施した。採水は観測機器の設置箇所周辺の橋上からバケツを投下し，水面付近の流水を採取した。採水した試料は持ち帰り，SS 濃度および粒度分析を行った。採水に合わせて浮子による流速の測定を行い，水位計による観測結果と合わせて H-Q 式を算定した。採水および流量観測は日中のみ実施した。
2.3 阿蘇火山における流砂・水文特性
図-2 に 2023 年 7 月採水時の流砂・水文観測機器の観測データ（山王谷川観測所）を示す。このときの降雨は最大時間雨量 44 mm/h，累積雨量 376.5 mm（2023/6/28 7:00～2023/7/1 20:00,南阿蘇雨量観測所）であり，ピーク流量16.0 m3/s，最大濁度 7307 ｐｐｍを記録した。図-3 に採水時の流量観測結果に基づく，最大時間雨量とピーク流出
35

ピーク流出高(mm/h)

302520
中央火口丘
15

外輪山

白川上流域上流高の関係を示す。中央火口丘の流域（白川上流域上流，山王谷川上流，西岳川下流）は外輪山の流域（黒川上流
域 2 下流，湯浦川下流，両併川下流）に比べ，ピーク流出高が大きくなる傾向を示す。これは，中央火口丘の流域は上流域（火口周辺）が火山噴火等の影響で裸地となっていることや過去噴火時の火山灰等が堆積していることから浸透能が小さく，降雨時に表面流が発生しやすいことから流出率が大きくなる傾向を示していることが推察される。
図-4 に採水結果および流量観測結果を基に流量と浮遊砂量の関係を示す。ここでは，採水試料の SS 濃度と流量から浮遊砂量を算出している。また，図中の破線は水理公式集に示される全国的な既往調査における上限と下限を示す。中央火口丘と外輪山の流域を比較すると，中央火口丘の流域の方が流量に対する浮遊砂量が大きい傾向がある。
特に山王谷川上流が最も浮遊砂量が多い傾向を示した。
一方，外輪山の流域も中央火口丘に比べると浮遊砂量が小さくなる傾向を示すが，既往調査の上限付近の値を示しており，阿蘇カルデラにおける浮遊砂量は既往調査に比べ多い傾向にあることがわかる。
全国の砂防河川において濁度計により計測された濁度と流量の関係 1)に阿蘇カルデラにおける濁度計計測結果から求めた流砂量をプロットしたものを図-5 に示す。ここで，流砂量は濁度～土砂濃度換算式を用いて土砂濃度を求め，流量データを用いて流砂量に換算されている。阿蘇カルデラにおける値は全国の砂防河川におけるピーク流量とピーク流砂量のオーダーに概ね包含され，阿蘇カルデラにおいてピーク流砂量の大きい白川上流域上流は全国の砂防河川と比べてもピーク流砂量が大きい傾向を示している。
３． おわりに阿蘇山（中央火口丘・外輪山）において水位計・濁度計，採水による観測・分析結果に基づき流砂水文特性を検討した。中央火口丘の流域のほうが外輪山の流域に比べ，ピーク流出高や浮遊砂量が多い傾向を示すことが明らかとなった。今後は阿蘇カルデラ内 6 箇所において水位計・濁度計による観測を継続していくことに加え，4 箇所にハイドロフォン，1 箇所に観測桝を設置し，掃流砂観測を実施する予定である。

山王谷川上流10西岳川下流
湯浦川下流

5黒川上流域2下流

両併川下流

0051015202530【参考文献】
1) 桜井亘ら：近年の山地河川における流砂水文観測，国総研資料，第 887 号，201635

最大時間雨量(mm/h)

図-3 最大時間雨量とピーク流出高の関係

図-5 砂防河川における流量と流砂量の関係（文献 1）に加筆）

図-4 流量と浮遊砂量の関係- 770 -