国立防災科学技術センター研究速報第39号

1979年12月・

624．1仙

雪崩警報システムの試作について
SYSTEM
広部良輔＊・山田

OJIYAI

穣、五十嵐高志＊

国立防災科学技術セソター雪害実験研究所

Tria1Productionof

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ofAvalanches

I

By

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Abstract
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Th，histogram of avalanches at Ojiya area can be classified into three types・、、cht。。。b．i㎎・・1・t・dt・d・i1。・・・・…t・m・…t・・…dd・i1・…wd・・that

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remova1machinery．
1．まえがき大規模経済圏を結ぶ国道は整備がすすみ，冬季除雪が完全に行なわれ，雪崩防御施設も完備してきた．長期にわたる大がかりな交通障害を生じることはまれである．一方，村や町の規模で点在する住居圏を相互に結ぶ道路は，冬季の住民の生活を維持するために必要な路線だけ除雪が行なわれている．このため県道および市町村道の中，冬季に閉鎖されるものも少＊第1研究室一1〒

国立防災科学技術センター研究速報

第39号1979年12月

なくない．除雪の行なわれている道路も雪崩防御施設の整備は不充分で，車も歩行者も雪崩に遭遇する危険がある．雪崩が発生したという通報があると，県の土木事務所は除雪車を送り，デプリの除去作業を行なって交通障害を取除いている．新潟県内の各土木事務所からの報告によると，毎冬数百件にのぽる雪崩が除雪した道路上に発生し，交通障害を生じている．

除雪作業は雪崩発生の通報を通行者から土木事務所がうけて，除雪車やバトロールを送り行なわれることが多い．あらかじめ雪崩発生予想地点の近くに除雪車を集中しておくわけではなく，除雪車の到着にも時間がかかり交通障害の時間も長くなる．

通行老はいつ雪崩が発生するかわからない危険な道路を，生活を維持するためには止むをえず通行しなけれぱならない．雪崩が発生したことを通行者が発見して通報することが多いのだから，人命をかけて雪崩の検知器の役を引受けているといえよう．したがって，除雪作業の効率化と人命の安全という両面から，雪崩警報システムを開発することは，極めて重要ということができる．時刻，場所，危険度などを警報することができれぱ，まことに有益となる．

1976年以後，五十嵐は3冬季にわたり新潟県内の17個所の土木事務所に依頼して，道路交通に支障を生じた雪崩について調査を行なってきた．この中1976〜1977年の冬季は542件あったが、1977年3月以後のデータに多少の不備がある．1977〜1978年冬季については完全に近いデータがえられ，総計776件におよんでいる。1978〜1979年冬
季は，暖冬のため総計210件程度の雪崩しか発生していない．1976〜1977年については渡辺ら（1978，9月）により報告され，1977〜1978年については五十嵐（1979，o，昌3月）により報告されている．現在のところ

これらの調査結果しか統計的に利用できる雪崩のデータはないので，不充分ながらこの調

OHl

査結果をもとに警報システムの開発を行なう

佛＾ことにした．この中1977〜1978年については発生個所，日時，規模などが詳細に調査一｛…

されており，他の年に比すれぱ統計データの数も多いので，この年のデータを利用した．
｝i■｛

2．地区の選定■

県内の17個所の土木事務所の管内で，豪雪地帯と考えられる地区は，津川，小千谷，安塚，十日町，六日町，上越の6地区である．

図1

この中，地理的に長岡から便利で，山地と平一2一小千谷地区の位置

雪崩讐報システムの試作について＿広部・山田・五十嵐野の両地形を有し県内の道路総廷長の11％を管理している小千谷土木事務所管内を選んだ．

この地区は図1に示すように，長岡市の南方および東方に位置している．東頸城丘陵，魚沼丘陵，越後山脈が南北に走り，その間には魚野川，信濃川が流れている．この川の流域に当る標高200〃以下の低地，国鉄只見線に沿った破間（あぶるま）川の流域の山地，奥只見ダムに通じる山地，上越国境に向い六日町に通じる山地などが主たる管理区域である．このため降雪の状況も山雪，里雪などに応じて場所によって大きく異なり，山谷風，気温など局所気候により，雪崩の発生状況も大きく異なっていることが予想できる．

3．小干谷地区の雪崩多発地点

小千谷土木事務所管内では道路総廷長の54％が除雪され，残りは冬期間閉鎖されている．

道路別に発生地点をみると図2に示すように，11地点以上に達するが，この中比較的近い位置にある個所を同じに地点として扱うと，7地点に区分することができる．第1地点は小千谷市桜町から小国町に通じる道路で桜町トソネル付近，第2地点は小千谷市から十日町および川西町に通じる信濃川両岸で，真人町および市之口付近，第3地点は小千谷市の信濃川東岸の南荷頃および川口町から木沢トソネルの間，第4地点は小出より大湯温泉に通じる道路および入広瀬村，守門村，広神村の山岳地帯，第五地点は小千谷市船岡町から信濃川沿

蛎尾市

O234㌔｝門席

5一一艮岡命小千1・珊洲

11沽忠村

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小国口I、ざ㌔

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歪止〃
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図2

小千谷地区の雪崩発生個所

一3一一

国立防災科学技術センター研究速報

第39号1979年12月

いに山本山の下を上片貝をへて通る道路，第6地点は川口町亀田橋から勅こ相川川に沿って鷹の巣橋の問，第7地点は堀之内町から十日町に通じる道路で，辻叉一号橋付近と三坂トソネル付近である．

4．システム開発

4．1

発想と手法

渡辺ら（1978，9月

P．41）は十目町におけるグライド速度の変化と新潟県全域の雪崩発生頻度との間に相関があると報告している．新潟県の面積は小さくないので，この相関は精度的に決して高いものではないだろう．この学問的には問題のあるおおざっぱな発想をシ

ステムエ学に利用して警報システムを組立てることは，今日の要望にこたえるという意味では価値のあることではないかと考えた．雪崩発生地点はいずれも危険な辺ぴな個所にあり，ここにセソサーを設置してここから20㎞以上離れた小千谷地区の中心までデータ搬送することは容易ではない．また11個所において予知システムを組立てるために必要な気象観測を行なうとしたら，莫大な労力と時間を必要とし，今日の問題の解決には役立たない．このため小千谷地区の中心において1個所気象観測を行ない雪崩発生地点での発生頻度との相関を求めるという方法をとることは，警報システムを作り上げるため必要不可欠である．この場合，発生地点ごとに気象データとの相関は異たってくる．比較的条件の似た所はよい相関がえられるであろうし，遠い山地などとは相関は悪いであろう．警報の精度が個所によって異なってくるのは止むをえない．警報は安全のための十分条件を知れぽよいのだから，充分検討してシステムの設計を行なうならぱ実用にたえるものとなる。さらにシステムエ学の立場から評価（evaIuadon），最適化（optimization）を毎年くり返し，雪崩の統計デー

タを長年にわたり蓄積していくならぱ，精度は年々向上して行くであろう．雪崩発生地点の各々にセンサーを設置する方式がよいのは自明であるが，次善の策として1カ所の気象デー
タと発生地点との相関を求めるという発想によることを認めないならば，システムの設計は
18全表︹︹10A地域5B 5地域

一C5地域

周年

一OEC1977

＾N

1＝1≡B

1978

一4一＾R

＾PR

図3

小千谷地区の雪崩発生状況

雪崩讐報システムの試作について一広部・山田・五十嵐

現状では不可能である．

4．2

冒崩発生頻度の局所性

小千谷土木事務所管内の雪崩発生危険地点7個所について，雪崩の頻度と月日の関係を図示してみると，その中いくつかの頻度分布の型が相似している．これらを以下のように統合し，三つの区域に分類することにした．A区域は第1，第2，第3地点を統合した・B区域は第4地点のみである．C区域は第5，第6，第7地点を統合した．図2にこれらの統合した区域を示してある．図3に月日別の頻度分布の状態を示してある．A区域は雪崩が最も多く発生する地域で，小千谷市と東側と西側の丘陵地帯をこえて周辺の経済圏を結ぶ主要道路が開けた所である．B区域は山岳地帯で件数は少ない．これは除雪道路の延長が短く，冬季閉鎖された道路の多い所である．C区域は信濃川および魚野川沿いの平野部で，件数は少ないが，通行の多い地区といえる．

4−3

気象データと雪崩の発生

4．3．1

雪崩発生の要因

このシステムに利用できる小千谷管内の気象データは，1977〜1978年については川口町，入広瀬村の農業気象月報，1978年12月1日以降については小出町，入広瀬村のAMEDASによるデータがある．このため越後川1］町における気温と降雪量のデータを利用してシステム設計を行なうことにした．図4に1977〜1978年における最高・最低気温の月日変化状況を，図5に平均気温の月日変化状況を，図目
20堅局
15●︐10取低
5﹄凧
0目﹀m−5︵℃一10︶
一15

月

年

OEC．

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FEB．

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FEB．

＾R．

＾PR．

1978

1977

図4越後川口町における気温の変化状況

20平15均10﹄凧
58況
O︵℃一5︶
一10
−15

月
年

OEC．

』AN一19781977

図5越後川口町における平均気温の推移

一5

一第39号1979年12月

国立防災科学技術センター研究速報

70降
60雪の50深40さ30︵㎝20︶
10OEC．

FEB．

』＾N．

1978

1977
図6

＾PR．

AR．

越後川口町における降雪量の推移

6に降雪量の月日変化状況を示す．

雪崩の発生と気象の関係は，局所性の大きいことは自明であるが，これまでの記録によって二つに大別すると，1）連続した降雪日の後，雪が降り止んで気温が上昇してきた時期に一斉に雪崩が発生する．1977〜1978年冬季において連続した降雪日数の最大は8日である．2）連続した降雪期間中にも多量の降雪があると雪崩が発生する．この場合は気温は低く，積雪重量が重要な役割を果たしていると考えられる．雪崩の発生には様々な要因が関係しているが，その中で気温の上昇と，降雪の量は卓越要因と考えられる．高橋喜平（1950）によると晴れた日の全層雪崩は全体の49％，吹雪の中の表層雪崩が32％になるという．
このような卓越要因については，中心部の一地点での気象データと雪崩発生頻度との相関を求めることも可能ではなかろうか．

4−3．2

平均気温と雪崩の発生頻度

A地区の雪崩発生件数と平均気温の関係を図750に示す．一1℃以下の件数は降雪中に発生したものがほとんどで，温度上昇に伴うものではな

40

い．一1℃以上に温度が上昇すると雪崩の発生件数は急速に増大することがわかる．最大の発件

生件数を記録するのは2〜3℃の間であるから・数 30
中問値をとって一1〜十1℃の間を準危険領域，、

回20十1℃以上を危険領域と考えることにした．

B地区の平均気温と雪崩発生件数の関係を図8に示す．一1℃以下の発生件数は，温度上昇10に伴うものでないので，0℃をこえると雪崩の0 一5
一5発生が始まることがわかる．

C地区の平均気温と雪崩発生件数の関係を図9に示す．O℃以下の発生件数は，温度上昇に伴うものでないので，1℃をこえると雪崩が始

一6一

図70051010平均気温（℃）
A地区の雪崩発生件数と平均温度雪崩瞥報システムの試作について一広部・山田・五十嵐

30件20件20数数

旦10回

一5051O−4平均気温（℃）
図80510平均気温（℃）
図9

B地区の雪崩発生件数と平均温度

C地区の雪崩発生件数と平均温度まることがわかる。

4．3．3

降雪量と雪崩の発生件数

小千谷地区全体の雪崩発生件数と48時問の降雪深さとの関係を図10に示す。この場合，48時問降雪深さとは，雪崩発生件数が示す当日の前日と前々日の降雪深さの和である．したがって，降雪が終った目の翌日の雪崩発生件数と降雪終了日とその前日の48時間の降雪量の関係も図10中に一表示されているし，降雪の終わった翌々日の発生件数と，降雪の最終日の降雪量の関係も表示されている．図10において

40

降雪深さ0〜40㎝の間で件数が低下するカーブは，この降雪終了日の近傍の件数に相当して30いる．降雪中の発生件数は降雪量60㎝以上の右側の上昇カーブの所に相当している．降雪が件終了して発生する雪崩は，温度上昇に起因する数20薗

ものか降雪の末期の降雪量に起因するものかは，議論のあるところである．システム設計の立場

10からは降雪終了後の雪崩はすべて温度上昇に起因すると考えても支障はない．図10において，

0

48時間に60㎝以上の降雪があった場合雪崩の発生が生じてくると考えられる．

50

100

140

降雪の積算深さ（㎝）図m小千谷地区の雪崩発生件数と48時問降雪深さ

一7一

国立防災科学技術センター研究遠報

4．34

降雨と書崩発生第39号1979年12月

1977年1月の統計データによると，積雪期間中に降雨があった日は，極端に雪崩発生件数が増大していることがわかる．降雨の日は気温も大巾に増大しているとは思うが，降雨現象を別扱いにしてシステム化するのが当をえていよう．

4．3．5

表眉冒崩と全眉冒崩

雪崩期間中，全層雪崩の発生件数が時期によって左右されるという判断資料はない．表層雪崩は全地点において2月中旬までしか発生していない．

44

気象測器

44，1温度計素子互換式サーミスタをセソサーとして使用し，設定精度は十1℃において±α3℃以内，一1，および十3℃において±0．6℃以内である．

調節感度は02℃以内となっている．

44．2

雨旨■計

写真1に示すように口径200㎜のロートにより雨雪を捕集する．ロートの外側にはパイプヒータが取付けられ，ロートを加熱して雪は融かして水量として計測する．ロートの下には転倒ますがあり，転倒ごとにリード・スイソチが作動し，O．1〜O．3s㏄の接点信号が生じる．

転倒ますの1回の転倒による計測量はO．5㎜の雨量に相当している．

443

降冒検知器

院く㎜

写真1 雨雪量計の内部と外筒．一・一／Jlよ、■晃オ翁囲⑭凸書

写真2に示すように240x100㎜の矩形面をもつセソサーが，勾配約30度で取付けられている．この矩形面に降水があると，電気的な導通が生じ，セソサー上に水い川r，i舳㌔一一イがあることがわかる．水は間もなく斜面を落下して，表面の導通は失われる．この矩形面の内側に圭（｝■｛…（はヒータが取付けられ，表面に残留した水分はた．

纂

だちに蒸発する．降雪はヒータの加熱により融け

τて導通を生じさせ，ただちに傾斜面を落下するよ㌻

うになっている．雪と雨の区別は，別にセットさ＼れた温度計により，2℃以上の導通は雨，以下は雪として判別している．この装置はスノーコソという商品名で長岡市，小千谷市などの道路消雪装置に組込まれて成果を上げて埼り，長年の経験に

一8一

■

写真2

降雪検知器

J．jぺ．ピ

碑工1．

雪崩警報システムの試作について一一広部・山田・五十嵐

より信頼度も高いので今回利用することにした．

5万分のべ

444表示盤1の地形図の長岡，守門岳，小千○・・，ぐ谷，須原を一面に貼合わせ，200マ㎜ごとのコソターを単位高さにし＼ゼた立体地形模型を作成した．雪崩㌻，

ぐ、，の発生地点11カ所以上に発光ダイオードを付けた．写真3にこの模型を示す。赤色発光ダイオードは極めて危険の大きいことを意味

写真3 地形模型上の警報表示灯

し，緑色発光ダイオードは危険のあることを意味する．黄色発光ダイオードは表層雪崩の危険のあることを意味している．また赤色発光ダイオードの点滅は降雨による雪崩の危険が生じたことを意味する・
4．5

｝・≡

システムの設置場所

・．，∵㌣噌箏蝉蝉㍗・．」．ソ1∵オ蟻ボ紬寧寮㌘

気象測器の立場からは小千谷地

一奄：轟；」

幻一㌔，後川口町と入広瀬村しかないが，・、人広瀬村は辺ぴな所であるから，越後川口町のデータを利用してシー1ム設計！行／し㍉肌設置するのがよい．

写真4

騨；

小千谷土木事務所

篶11111111r
千谷土木事務所は小千谷市に本所（写真4），小出町に支所を有しており，小出町が適している．越後川口町と小出町は1O㎞ほど離。■冒一｛帆・苗れており，ともに魚野川沿いの低地である。気象データも相似しているものと考えた．小出支所の敷

写真5 新潟県小出郷防雪生活圏協地内にある北魚沼郡生活圏防議会の防雪総合センター

一9一

国立防災科学技術センター研究速報第39号1979年12月

雪総合セソター（写真5）の屋上に雨雪量計，温度計，降雪検知器を取付け，コードで2階の室内の表示盤に連絡するようにし七
4．6

システム設計のアルゴリズム（a1gorithm）

気象セソサーからの出力はすぺてTTL（transistor−transistor1ogic）レベルの信号である．この信号をワイヤード・ロジック方式で組立てるか，コソピュータ方式で組立てるかは議論のあるところである．ワイヤード・ロジソク方式は簡単な論理回路でも複雑な配線を必要とし，完成後に回路の変更が容易でない．雪崩警報システムのように，毎冬季のデータを参照して最適化を繰返さねぱならないものには不適当である．コソピュータ方式であれぱ，その都度プpグラムを変更するだけですむ．このシステムにおいては1）雪崩の発生件数が道路沿いに限られ少ないこと，2）気象要素が気温と降雪量だけであること，3）気象データが日単位の平均値であること，などから統計的数値計算を行なうほどの水準に達していない．コソピュータを使うほどのデータ数もえられてないし，精度もうることができない．またワイヤード・ロジック方式で回路を組んでも，この場合はさほど複雑にはならないなどの理由から，ワイヤード・ロジック方式によりシステム設計を行うことにした．

4．7

ワイヤード・ロジック方式

図11に示すような論理回路を1Cを用いたAND回路，0R回路，EX−0R回路，ヵウソタ回路の組合せによって作成した．

これにより気象セソサーと表示盤上の発降
雪検知器

雨雪量計

光ダイオードが結合された．

温度計からは十1℃，0℃，一1℃の温度計

三つのTTLレベルの出力がある．雨雪作動

量計が作動せず降雪検知器が雪でないこ

N0YESとを示し，十1℃の時，A地域は赤，CN0

降雪 N0YES

YES

N0

地域は緑となる。0℃以上の時，B地域は緑となる．一1℃以上の時，A地域が0CYES

N0一1■

雛冒リセ，

YES緑となる．

降雪検知器が雪でないことを示し，雨NO・55……

雪量計が作動した場合は赤点滅を全地域YESに与える．

全消
地滅
域

降雪検知器が雪であることを示し，雨雪量計が作動した場合，2系統の48時（
赤間違続ヵウソターによりヵウソトする．

48時間ごとにリセヅトし，2系統は24＋1」

図11

時間のずれをもって働くようになってい

一10一

B C A
全消A
泰地滅地 地地地
占域 域 域域域
滅
緑 緑緑赤

システムの論理設計

雪崩瞥報システムの試作について一広部・山田・五十嵐

る．したがって24時間ごとにどちらかがリセットされるようになっている．五十嵐（1976）によると長岡における新雪の密度はO．09脈ガであるから，カウソトが降雨量に換算して55㎜をこえた場合，全地域に赤信号が畦じるようにしてある．赤信号は24時間点灯して消えるようになっている．表層雪崩を示す黄信号は2月中旬まで緑信号と共に作動するようにしてある．

5．あとがき雪崩発生件数の統計データも1977〜1978年に限られており，気象データも農業気象月報から読取る以外に方法はなかった．したがって気象要素は降水，気温，風向風速などに限られており，日平均のデータしかえられなかった．このような限定された条件下で警報システムを作るとしたら，これ以外の方式は考えられないであろう．小出町の1個所に気象セソサーを置き，雪崩発生地点との相関を求めるという発想も，止むをえずとられたもので最善であろうはずもない．しかしながら災害とは人間との関わり合いの問題である．純学問の領域に抽象するのはよいとしても，いつになったら実際に役立つかわからぬようでは，困るのである．災害は今日の問題であり，今日が解決されないでどうなるというのだろう．現在までにわかっている事象がいかに幼稚であっても，それらを使ってシステムを組むことが今日の最善なのである．その意味でこのシステムは一例を示そうとしたものである。

今後の問題点このシステムは末だ幼稚な段階にある．雪崩のデータも少ないし，気象データも不充分である．これは年々データを集積することによって，かなり解決できるであろう．今日ではAMEDASのデータも利用できるようになった．またシステムの評価も行なわれていないから，どの程度現状に合致するか不明である。これは今冬の試験により明らかになり，改善のめども立ってくるであろう．さらにデータの搬送などシステム外的要因の不備も大きいが，これは行政的努力によらなけれぼどうにも解決しえないものである．このよ
うに一様々な問題が入組んでいるが，一つ一つ解決していかなけれぱならない．さし当って気象データは日単位でなく時間単位のデータを利用する必要がある。また気象要素も今冬の観測により風向・風速や日射など増やす必要がある．さらに雪崩発生地点のすべてではないにしても若干の個所には気象セソサーを設置し，データ搬送も考えるべきであろう．

謝辞このシステムを作成するに当り，所長栗山弘氏，第2研究室長木村忠志氏，セソター第4研究部長渡辺一郎氏には，様々な面で御支援を賜った．厚く御礼申し上げる。

一一11一

国立防災科学技術センター研究速報

参考文第39号1979年12月

献五十嵐高志（1976）1長岡における12冬期聞の積雪観測について．昭和51年度目本雪氷学会秋季大会講演予稿集，P．124
五十嵐高志（1979）：新潟県のなだれ発生頻度に関する研究一国立防災科学技術センター研究報告，21号，P，89
高橋喜平（1950）：被害のあった雪崩れに関する統計一雪氷，12巻1号．P．163

渡辺興亜他（1978）：1976〜！977年冬期の新潟県を中心とする地方の広域積雪現象について．国立防災科学技術センター研究速報，29号（197g年11）月31目原稿受理）

一12一