R2-28
急勾配に存在する建物および道路の影響を考慮した土石流氾濫実験
株式会社建設技術研究所○速見智，和田孝志，柳崎剛
長井斎，岸上直之，向井信之
京都大学大学院農学研究科 中谷加奈
立命館大学理工学部 里深好文
政策研究大学院大学 水山高久

1. はじめに平成 26 年 8 月豪雨による広島市で発生した土砂災害では死者 74 名という甚大な被害が生じた．被害が多く発生した地域では住宅開発によって山麓斜面部に住宅が密集して建てられており，建物や道路が土石流氾濫・堆積現象に影響を与え，被害の程度を左右した可能性が高い．そこで本検討では急勾配の住宅密集地に流入する土石流氾濫シミュレーションの予測精度向上を目的として，人工構造物(建物，道路)の配置を考慮した土石流氾濫実験を実施した．

2.2 給砂方法
給砂方法は実験水路の導水路区間に土砂を敷き詰め，水路上流端から給水し流水の侵食作用によって氾濫域に土砂を流出させた．図-2 に示すように，深さ 0.2m に掘り込んだ導水路上に幅 0.1m，長さ4.5m，堆積厚 0.2m の形状で実験砂（空隙込 82 ℓ）を敷き詰めた．扇状地区間への供給土砂量は実験終了時に導水路下流端の水平区間に残る残土量を，実験開始時に敷き詰めた土砂量（空隙込 82 ℓ）から差し引くことで算出した．供給流量はピーク流量を変化させ 2 つの条件を設定した(表-1)．実験砂は平均粒径 1.8mm の混合砂を使用した．

2. 実験概要
2.1 実験水路
実験は(株)建設技術研究所の実験場（茨城県つくば市鬼ケ窪）に設置されている土石流・扇状地実験水路を用いた．図-1 に実験水路の模式図を示す．
実験水路の勾配は上流の導水路区間が 15°，扇状地区間は上流から順に 12°，9°，6°，3°，1°と段階的に変化する．導水路区間は幅 10cm の直線水路を用いた．導水路下流端の水路底面部は，下流の扇状地区間と導水路区間を連続的に接続するため水平としている(図-2)．実験の縮尺は 1/50 程度とした．
Ａ渓流導水路区間

Ｂ渓流

不使用
12°

扇状地区間

縦断方向

家 家家 家6°1°

流入軸と縦断道路軸とのずれ幅（ずれ幅を0cm，16cmに変化させる）

③9°

3°

水路幅10cm

最上流家屋立地勾配（立地勾配を9°，12°に変化させる）※四角囲みの家屋群はそれぞれの立地
勾配の最上流家屋家 家家 家家 家家 家家家 家④家 家 家 家 家 家家 家家 家家 家家 家家 家家 家家 家家 家家 家家 家家 家家 家家 家家 家家 家家 家家 家家 家家 家家 家家 家家 家 ①家 家家 家 家 家家 家 ②家 家家 家 家 家家 家家 家家 家家 家家 家家 家家 家家 家

家 家
家 家

家 家
家 家

家 家
家 家

家 家
家 家

家 家
家 家

家 家
家 家

家 家家 家家 家家 家家 家家 家家 家家 家

20 ㎝ピッチ

2.3 建物配置
本実験の建物の配置は平成 26 年 8 月豪雨による土砂災害にて被災した広島市の団地をモデルとして，谷出口から延伸する道路と密集した建物の配置を再現した．建物一戸の大きさは幅・奥行 20 ㎝×20 ㎝で，高さ 12 ㎝で作成した．建物模型の基礎部には宅盤を設置し，建物が水平に保たれるようにした．本実験では建物の破壊は考慮しないため，最上流の建物は流水で流されないように水路上に固定した．建物配置は縦断道路幅を 12 ㎝と 8 ㎝，最上流建物の立地勾配を 12°と 9°，土石流流入軸と道路軸のずれ幅を 0 ㎝と 16 ㎝で変化させて配置パターンを複数ケース作成した．横断方向の道路幅は6cm で一定とした．なお，最上流建物の立地勾配が9°のときは，渓流出口からの建物までの距離が遠くなるため，壁立によって土石流を最上流建物の位置まで直線的に導水した．
給水

長さ 4.5m

初期堆積厚 0.20m

横断道路（道路幅は6cmで固定）

掘り込み
深さ 0.20m

θ =15°LEVEL

図-2 導水路区間の実験砂設置イメージ
表-1 供給流量
供給パターン

縦断道路（道路幅を12cm，8cm，に変化させる）A※メッシュは一辺20cmの正方形（扇状地表面上）図-1 実験水路と建物配置の模式図

B- 124 -

供給流量波形
ピーク流量（20秒間）：3.0 ℓ/s（実スケール流量53.0 m3/sec）↓
後続流流量（10秒間）：1.0 ℓ/s（実スケール流量17.7 m3/sec）
ピーク流量（20秒間）：2.0 ℓ/s（実スケール流量35.4m3/sec）↓後続流流量（10秒間）：0.7 ℓ/s（実スケール流量11.8 m3/sec）

供給土砂量
（空隙込）
72～76 ℓ
（設置土砂量82 ℓ）

61～65 ℓ
（設置土砂量82 ℓ）

3.土石流で建物が破壊・流失しなければ，下流域への土石流の流下・氾濫範囲を抑制する効果があること※本実験結果を用いた人工構造物の影響を考慮した土石流氾濫モデルの開発は，平成 29 年度研究発
表会における『和田ら：建物等構造物の影響を考慮した土石流氾濫予測手法の開発』を参照ください．
60
下流端基準点からの河床高(㎝)

初期河床高
1-A 道路幅8㎝，立地勾配12度，ずれ幅0cm

50

2-A 道路幅12㎝，立地勾配12度，ずれ幅0cm
4-A 道路幅8㎝，立地勾配12度，ずれ幅16cm

40

6-A 建物，道路なし
3020100050

100

150200250

300

350400450500550600650

700

250 300 350 400 450 500水路下流端からの縦断距離(㎝)

550

600

650700

水路下流端からの縦断距離(㎝)

60
初期河床高
下流端基準点からの河床高(㎝)3. 実験結果
写真-2 にピーク流量 3.0ℓ /s，道路幅 8 ㎝，立地勾配 12°，土石流の流入軸と道路軸のずれ幅が 0㎝とした場合の実験状況を示す．土石流は住宅地に到達した後に，最上流建物の上流から直線的に道路に沿って流れるものと，側方へ流れた後に隣の道路を流下するものにわかれた．実験終了後の状況から最上流建物の上流域と流入軸の道路に顕著な堆積があることが確認できた．また土砂は最上流建物の上流から側方へ拡がりながら堆積した．
図-2，図-3 に道路幅と立地勾配，土石流の流入軸と道路軸のずれ幅を変化させた時の縦断方向と横断方向の堆積深を比較した．計測箇所は図-1 に破線矢印で示している．図-3 より土石流の流入軸と道路の軸ずれ幅が 0cm の場合，ずれ幅が 16 ㎝の場合と比べ，より下流に土砂が運ばれることが判る．
また道路幅が 8 ㎝と 12 ㎝の場合を比較すると，道路幅が小さい方が下流の堆積深が大きくなっている．これは土石流が住宅地の中に入り，流下断面が小さくなることで流速が大きくなり，より下流へ土砂を運搬したものと考えられる．図-4 より土石流の流入軸と道路の軸ずれ幅が 16cm の場合は最上流の建物位置で最も堆積深が大きくなり，縦断方向の土砂の到達距離は最も短くなった．本実験では建物の破壊と移動は考慮していないため，最上流の建物が土石流をせき止め，下流への土砂の流下を抑制したものと考えられる．

1-A 道路幅8㎝，立地勾配12度，ずれ幅0cm

50

2-A 道路幅12㎝，立地勾配12度，ずれ幅0cm
4-A 道路幅8㎝，立地勾配12度，ずれ幅16cm

40

6-A 建物，道路なし
3020100050100150200

図-3 縦断方向の堆積深の比較(上図：①，下図：②)62.0初期河床高
1-A 道路幅8㎝，立地勾配12度，ずれ幅0cm
2-A 道路幅12㎝，立地勾配12度，ずれ幅0cm
4-A 道路幅8㎝，立地勾配12度，ずれ幅16cm
6-A 建物，道路なし

60.0

下流端基準点からの河床高(㎝)58.0

側方への拡大

56.0
54.0
52.0
50.0
48.0
46.0
44.0
42.0
-120

土石流流入開始から 25 秒後(住宅地上流側)
上流

-100

46.0

下流端基準点からの河床高(㎝)

9°

6°

-60

-40
-200
2040
道路中心軸からの距離(㎝)60801001206080

100120初期河床高
1-A 道路幅8㎝，立地勾配12度，ずれ幅0cm
2-A 道路幅12㎝，立地勾配12度，ずれ幅0cm
4-A 道路幅8㎝，立地勾配12度，ずれ幅16cm
6-A 建物，道路なし

44.0

12°

-80

42.0
40.0
38.0
36.034.032.030.028.0
26.0

3°-120-100-80-60-40-2002040

道路中心軸からの距離(cm)

下流

実験終了時

図-4 横断方向の堆積深の比較(上図：③，下図：④)

建物撤去後の土砂堆積状況

写真-2 実験状況(1-A)

参考文献
1)海堀ら：2014 年 8 月 14 日に広島市で発生した集中
豪 雨 に 伴 う 土 砂 災 害 ， 砂 防 学 会 誌 ， Vol.67 ，No.4,p.49-59,2014
2)中谷ら：家屋が存在する扇状地における土石流の挙動に関する実験的検討，砂防学会誌，Vol.67，No.6，
p.22-32,2015

4. 結論
実験結果より以下の知見を得た．
1.建物の影響により扇状地の最上流建物の地点に顕著な堆積があること
2.住宅地上流では建物の影響により横断方向の流れが発生し，堆積幅が拡大する傾向にあること- 125 -