関東森林研究論 文71-1(2020)2014 年７月豪雨による長野県南木曽町の土石流災害
本田尚正 1
１ 東京農業大学 地域環境科学部
要旨： 長野県南木曽町の梨子沢流域では 2014 年台風８号に伴う集中豪雨により大規模な土石流が発生し，甚大な被害が生じた。ここでは雨量指数 R’に基づいて今回の降雨特性と土石流発生の関係を考察し，土石流の流動解析により土砂流出特性を推定した。その結果，土石流発生以前の先行降雨の影響は，発生直前まで R’ =50mm 程度として残っており，それに１時間雨量 70mm の強雨が作用して土石流が発生したことがわかった。既設の砂防ダム２基はいずれも土石流調節機能を発揮した。さらに，土石流は谷出口下流でも 10 数％の土砂輸送濃度が保持され，土砂流の性質をもっていた可能性があった。そのため，流路工湾曲部を直進し，木曽川合流点まで到達したと推察される。
キーワード：先行降雨，直前の強雨，実効雨量，雨量指標 R’，土石流の流動解析Debris flow caused by heavy rainfall in Nagiso-town in Nagano Prefecture in July,2014
Naomasa HONDA1
Faculty of Regional Environment Science, Tokyo University of Agriculture
Abstract: In Nashizawa basin in Nagiso-town in Nagano Prefecture, a huge debris flow occurred caused by a heavy rainfall due totyphoon No.8 in 2014 and brought serious damage. We discussed the relationship between rainfall characteristics and debris flow
occurrence, based on rainfall index R’. We also predicted sediment runoff characteristics by a debris flow runoff analysis. Judgingfrom the results, the rainy influence before the debris flow occurrence remained as R’ = around 50mm until just before that.
Thereafter, the heavy rain of 70mm/h fell on and the debris flow occurred. Two check dams showed a debris flow control function.
The debris flow might keep up to 10 several percent of the sediment flux concentration at the exit of the valley and have the earth
flow characteristics. So, the flow went straight on in the curved section of the channel works and arrived at the Kiso River junction.
Key-word: Previous prolonged rainfall, last short strong rainfall, rainfall index R’, debris flow runoff analysis
Ⅰ はじめに量観測所（長野地方気象台所管）の既往最大１時間雨量

長野県南木曽町では 2014 年台風８号に伴う集中豪雨である 89mm を超える規模ではなかった。一方，土石流発により土石流が発生し，死者１名を含む甚大な被害が生

生以前の 72 時間連続雨量は 111.5mm と多かったことかじた（３）。この土石流は発生直前の１時間雨量が既往最ら，山腹斜面は土壌水分量が高く，不安定な状態にあっ大値よりも小さい一方，発生以前の 72 時間連続雨量（先たと推察される。その結果，強雨開始から２時間程度（２行雨量）が多いという特徴があった。本研究では南木曽

時間連続雨量 88.5mm）で土石流が発生した（図－１(a)）
。

町土石流の発生および流動特性を明らかにするため，雨梨子沢は大梨子沢と小梨子沢から成り，南木曽岳を源量指標 R’ に基づいて降雨特性と土石流発生の関係を考流として木曽川に合流する急渓流である（図－１(b)）
。

察し，土石流の流動解析により土砂流出特性を推定する。

土石流は地元では「蛇抜け」と呼ばれ，今回被災した住宅地も土石流の繰返しによって形成された扇状地上にあⅡ 災害の概要（３）った。上流域には上松花崗岩，中・下流部には木曽駒花

長野県木曽郡南木曽町の梨子沢流域では，2014 年台風

崗閃緑岩が分布し，いずれも地質的には脆弱であり，生８号に伴う集中豪雨により，７月９日 17 時 40 分頃に大産土砂として渓床上に不安定に堆積していたと推察され規模な土石流が発生し，多数の家屋や JR 中央本線，国道る（６）。以上のような素因を有する急渓流の渓床堆積物

19 号が被災して死者１名を出す大きな災害となった。土が豪雨時に多量の表流水によって土石流化し，流動過程

石流発生直前の１時間雨量は 70mm であり，南木曽岳付で渓床堆積物をさらに侵食しながら大規模化した。土石

近の局所的豪雨だったものの，梨子沢流域内の南木曽雨

流は谷出口下流の流路工湾曲部を直進して越流し，住宅－145 －（受理日 2020 年 2 月 17 日）

60

30

Rw

20R’

300

1800

Σr

250

1600

Rw

200r

150

Σr

rw

10R’

Onashizawa Valley

100
50

rw

0

12:00

0:00
7/8

12:00

0:00
7/9

12:00

Konashizawa Valley

1400

35.6°

1200

Kiso River junction

32.0°

Valley junction

1000

14.3°
12.0°

800

33.1°

7.2°

600
10.1°

400

7.5°
6.5°

200

00:00
7/7

Altitude （m）

40

Debris flow occurrence(7/9 17:40)

rw ，Rw ，R' and Σr （mm）

r （mm/hr）50

Maximum continuous rainfall
1hour：70.0mm（7/9 16:40～17:40）
2hours：88.5mm（7/9 15:40～17:40）
24hours：118.5mm（7/8 22:00～7/9 22:00）

0:00
7/10

01000

2000

3000

4000

Distance （m）

Time and day(b) 河床縦断形状（梨子沢）(b) Bed profile (Nashizawa Valley)(a) 雨量データ（南木曽雨量観測所）(a) Rainfall data (Nagiso rainfall gauging station)

図－１．雨量データおよび河床縦断形状（2014 年７月梨子沢流域）
Fig.1 Rainfall data and bed profile (Nashizawa basin, July in 2014 )地内で氾濫した。流路工を含む氾濫域の勾配は約 5～8°

Rfwと比較的急だったことから，土石流は氾濫開始地点からⅢ 検討方法および計算条件
１．実効雨量の算定方法 実効雨量は，土砂災害の発B (R1，ar1)

Rfw

arw (mm)

さらに約 300ｍ下流の木曽川本川まで達した。

a(r1-rw)

○○

R1-Rw

生に及ぼす過去の降雨の影響を時間経過とともに減少させて次のとおり，計算したものである（７）。

○Ox

Rt  rt   an rt  x  rt  a1rt 1      ax rt  x(1)

an  0.5n / T(2)A(Rw，arw)
Rw (mm)

図－２．雨量指標 R’ の概念図（４）Fig.2 Concept of rainfall index R’（４）n 1を誘起させる「長期の先行降雨」と「直前の強雨」の影

ここに Rt は時間 t の実効雨量，rt は t の時間雨量，an

響の程度を同時に示す指標としてたいへん有効である。

は減少係数，T は長期または短期の半減期であり，その３．土石流の流動解析 河道条件と水・土砂の供給条

汎用値は長期 72 時間、短期 1.5 時間である（７）。

件を定め，その他の条件を適宜仮定すると，支配方程式

２．雨量指標R’ の算定方法 雨量指標R’は，土砂災害に基づいて土石流の挙動を追跡できる（１，２，４）。この発生危険度を長期実効雨量Rwと短期実効雨量rwを組合

こでは次の条件により，土石流の流動過程を再現する。

せて次のとおり，１つの値で表現したものである（５）。

(1)計算対象区間と河道形状 図－１(b)に示した大梨子

R fw R1  Rw 2  a 2 (r1  rw )2R '  R fw0  R fw

沢の最上流端から木曽川合流点までの 4240ｍを計算対(3)象区間とする。平松ら（３）によれば，木曽川と大梨子沢の合流点付近の高感度地震観測網計（Hi-net）の傾斜(4)計データを利用した振動波形解析結果から，大梨子沢土

ここにRfw は楕円の長径，Rw およびrw は長期および短期石流と小梨子沢土石流は流出ピークがずれて合流したと実効雨量，R1 およびr1 は楕円の中心座標，Rfw0 はRw=０，推察されている。よって，ここでは小梨子沢からの流入rw=０のときのRfw ，a は重み係数である（図－２）。

量は考慮せずに木曽川合流点までの追跡を行う。初期河Rfwは中心を遠点に置く楕円によってRwとrwの関係を

床縦断形状および流動幅は平松ら（３）より図－３のと表しており，式(4)により初期値を０とし，土砂災害発生おりとする。
流動幅は侵食痕跡幅の２分の１と仮定した。の危険度が増すにつれて上昇する値に変換したのがR’で図－３に示すとおり，大梨子沢には砂防ダムが２基配ある。R’はあくまでインデックスであり，それ自体，降置されている。
計算上は満砂になるまで土砂を貯留し（そ

雨量や水理水頭などの物理量ではないが，土石流の発生の間は水のみ下流に流す），その後は全流量を越流させた。

－146 －

関東森林研究01800

20Altitude （m）

1600

40

Flow widthRiver bed

1400

60

1200

No.1 Check dam

1000

x =2660m
H=14.0m
W=120.0m

80No.2 Check dam

x =3430m

砂礫粒子の密度
砂礫粒子の内部摩擦角
堆積物の代表粒径
泥水の密度（微細砂濃度10%）
堆積物の静止堆積濃度

100

H=14.0m
W=68.0m

800

表－１．計算に必要な物理定数（３）Table 1 Physical constants necessary for calculation

Flow width （m）

2000

120600140
Konashizawa Valley junction

40071-1(2020)

σ=2.70g/cm3
φ=39.0°ｄ =5.0cm
ρ=1.17g/cm3C*=0.50

650No.1 dam

160

Kiso River junction

600

18001000

2000

Distance

3000

Altitude （m）

2004000x （m）

図－３．大梨子沢の河床縦断形状および流動幅
Fig.3 Bed profile and flow width of Onashizawa Valleyt = 0 sec

550

t = 600 sec
No.2 dam

500

450(2)土砂供給源の条件 源頭部の崩壊発生状況等は不明

2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600
Distance x （m）である。よってここでは土砂供給源として渓床堆積物の図－４．河床高の時間変化の一例（大梨子沢）Fig.4 Temporal changes of bed elevation as example(Onashizawa Valley)

移動のみを考える（２，４）
。非粘着性材料の飽和時の安定限界勾配に着目して河床勾配が 22°よりも緩い所には堆積物が存在するものとし，堆積厚（限界侵食深）は平松ら（２）による調査報告をもとに 2.0ｍと仮定した。

および８日 22 時）に対する R’ の最大値（図－１(a)よ(3)水の供給条件ほか 渓流水に関するデータはないが，り，いずれも約 90mm）の半分以上の値であり，無降雨状ほぼ飽和状態の渓床堆積物が移動を開始するには，計算上態であっても先行降雨の影響が大きく残っていたことがは少量の水が供給されれば十分である。そこでここではわかる。これに短時間の強雨（２時間連続雨量 88.5mm）

3

Qin=0.10 ｍ /sec の水を最上流端から定常的に供給したが作用し，1 時間雨量としては既往最大ではない降雨規（２，４）。数値計算は leap-frog 法に拠り，⊿t=0.025sec，模であったにもかかわらず，大規模な土石流が発生した。

⊿x=5.0m とし，計算に必要な物理定数は，先行研究の成２．土石流の流出特性 図－４に通水開始 600 秒後の果をもとにして表－１のとおり仮定した（２，４）
。

河床高の変化の一例を示す。２基の砂防ダムはいずれも堆砂域に土砂を堆積させ，河床勾配を緩やかにして土石Ⅳ 結果および考察流の減勢に効果を発揮したことがわかる。なお，砂防ダ

１．降雨特性と土石流発生との関係 図－１(a)にはム直下流の河床侵食はダム越流水によるものである。

南木曽観測所で直接観測された時間雨量 r および連続雨

図－５(a)～(d)に土石流特性値（流動深 h，流速 v，輸量Σr と，r をもとに今回算定した Rw（T=72 時間），rw

送濃度 cf および総流量 Q）の時間変化を示す。同図(a)と（T=1.5 時間）および R’（４より a =3，R1=600mm，(d)から，土石流は河床を侵食しながら流下して規模を増r1=200mm）がそれぞれ記載されている。

し，x=2,000ｍ付近で流動深と総流量が最大となっている

同図によれば，７月６日 18 時から降り始めた雨（先行ことがわかる。
さらに(d)では２基の砂防ダムの前後でい降雨）は７日 20 時にいったん降り止み，８日 18 時のみずれも流量が低減されており，調節効果が確認できる。

時間雨量 0.5mm を記録するものの，８日 22 時までの 28

図－５(c)から，土石流は x=1,000ｍ～2,000ｍといっ時間にわたり，ほぼ無降雨状態が続いた。ここで Rw に着た上・中流域では 20 数％～50％近くの高濃度であるが，目すると，先行降雨の影響は８日 22 時の時点でも残っ下流域に至り，勾配が緩やかになるにつれて濃度は小さていることが確認できる。さらにそれを rw の影響も包含くなり，小梨子沢合流点の x=3,600m では 14％程度のいした R’ 値でみると R’ =40mm 程度であることがわかる。

わゆる土砂流へと流れの形態が変化していることがわか

その後，８日22時から再び降り始めた雨は，９日３時る。x=3,900ｍ地点は谷出口下流の流路工湾曲部（氾濫開に降り止み，同日15時まで無降雨状態となった。
しかし，始地点）に相当するが，この地点でも輸送濃度は通水開９日15時時点（６日18時の降り始めから69時間経過）に始 600 秒を経てなお，13％程度の大きさを保っている。

おいても R’ =50mm 程度であり，この状態は土石流発生（９図－５中，x=3,900m 地点では最大流動深 3.3ｍ，最大日17時40分頃）直前まで続いた。ここで R’ =50mm 程度と流速 4.5ｍ/sec，最大流量 176ｍ3/sec である。それらはは，２度にわたる先行降雨（降り始め時刻６日18時

いずれも平松ら（３）の調査結果（平均流動深 3.4ｍ，－147 －x ＝2000m

Flow depth h （m）

5.030x ＝2500m

6.0x ＝2700m
x ＝500m
x ＝3300m

4.0x ＝3500m

x ＝1000m

3.0x =2500m : Upstream of No.1 dam
x =2700m : Downstream of No.1 dam
x =3300m : Upstream of No.2 dam
x =3500m : Downstream of No.2 dam
x =3600m : Konashizawa Valley junction
x =3900m : Flooding point

Flow velocity v (m/sec）

7.0x ＝3900m
x ＝3600m

2.0
1.00.0x =2500m : Upstream of No.1 dam
x =2700m : Downstream of No.1 damx =3300m : Upstream of No.2 damx =3500m : Downstream of No.2 dam
x =3600m : Konashizawa Valley junction
x =3900m : Flooding point

x ＝1000m
x ＝2000m

20x ＝2500m

15x ＝2700m
x ＝3300m

10x ＝3600m

x ＝3500m

x ＝3900m

500120240

3604806000120240

360

Time t （sec）

Time t （sec）(a) 流動深(a) Flow depth(b) 流速(b) Flow velocity
15000.50x ＝500m

x ＝1000m
x ＝2000m
x ＝2700m

x ＝3500m

0.30x ＝3900m (Flooding point)

0.20

x ＝1000m

x ＝2500m

0.10x ＝3600m

1000480600

x =2500m : Upstream of No.1 dam
x =2700m : Downstream of No.1 dam
x =3300m : Upstream of No.2 dam
x =3500m : Downstream of No.2 dam
x =3600m : Konashizawa Valley junction
x =3900m : Flooding point

x ＝2000m

30.40

Flow discharge Q （m /sec ）Sediment flux concentration cf

x ＝500m

25x ＝2700m
x ＝3300m

500x ＝3500m
x ＝3600m

x ＝3900m

00.00
0120240360

4800600

120240360

Time t （sec）

Time t （sec）(c) 土砂輸送濃度(a) Sediment flux concentration(d) 総流量(d) Flow discharge

480600図－５．土石流特性値の時間変化（大梨子沢）Fig.5 Temporal changes of debris flow characteristics value (Onashizawa Valley)
平均流速 6.5ｍ/sec，土石流流量 197ｍ3/sec）と同じオ

引用文献ーダーであり，計算結果の妥当性を裏付けるものである。

（１）江頭進治・本田尚正・宮本邦明（1998）姫川支川蒲
原沢土石流のシミュレーション．水工学論文集 42：

Ⅴ おわりに

919-924

土石流の挙動の追跡は条件設定を適切に行うことにより，ある程度まで可能である。よって今後は防災・減災（２）江頭進治・宮本邦明・伊藤隆郭（1997）掃流砂量の力学的解釈．水工学論文集 41： 789-794の観点から，土石流発生のタイミングをいかに正確に捉（３）平松晋也ほか（2014）平成 26 年 7 月 9 日長野県南えるかが重要となる。土石流は概して高速であり，発生木曽町で発生した土石流災害．砂防学会誌 67(4)：38-48

直後の避難はほとんど期待できない。遅くとも土石流発（４）本田尚正・奥村武信（2006）土石流の数値解析に基生の数時間前には避難体制が確立されていることが理想

づく治山砂防施設の土砂流出調節機能の評価．森林応用である。しかし，近年の豪雨の大規模化や，生起時間帯

研究 15(1)：13-22が深夜におよぶ場合などの点から，多くの自治体が避難勧告や避難指示を出すタイミングに苦慮している。

（５）中井真司・海堀正博・佐々木康・森脇武夫（2007）
最近の土砂災害への新しい雨量指標 R’の適用と警戒避

今後，土砂災害の危険性に対して自治体が発令する警難のための表現方法．砂防学会誌 60(1)：37-42

戒避難指示の「空振り率」や「見逃し率」を減少させる（６）若月 強・山田隆二・酒井将也・竹田尚史（2014）には，R’ などを活用して現在の降雨にあとどれだけの降2014 年 7 月 9 日南木曽，8 月 6 日岩国，8 月 17 日福知

雨が加わったら土石流発生の危険性が高まるかなどを予山・丹波における土砂災害．日本地質学会 News 17(11)：測し，早期の避難体制の確立に繋げていくことが重要で45-46ある。さらに，予測精度を高めるためには R’ とその他

（７）矢野勝太郎（1990）前期雨量の改良による土石流のの土砂災害発生の予測指標（たとえば土壌雨量指数 SWI

警戒・避難基準雨量設定手法の研究．新砂防 43(4)：3-など）との関係についても詳しく調べる必要がある。

11－

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