北陸地域づくり協会

第２５回「北陸地域の活性化」に関する研究助成事業

観測に基づく局所的な土砂災害危険度情報とその防災教育への活用
研究の概要 ...................................................................................................................... 3

序章

１．研究の趣旨・目的 .......................................................................................................... 3
２．研究の流れ・スケジュール ........................................................................................... 3
３．研究の概要と担当 .......................................................................................................... 5（１）研究の概要 .............................................................................................................. 5（２）共同研究者と担当 ................................................................................................... 6（３）共同協力者 .............................................................................................................. 7
第１章

雨量・積雪深および湧水量の現地観測..................................................................... 8

１．方法 ................................................................................................................................. 8（１）観測地の概要 .......................................................................................................... 8（２）観測方法 .................................................................................................................. 9
２．観測結果および考察......................................................................................................11
３．まとめ ........................................................................................................................... 16
第２章

湧水量を再現する関数モデルおよびその実装 ....................................................... 17

１．モデルの概要 ................................................................................................................ 17（１）モデル概要 ............................................................................................................ 17（２）パラメータの同定方法 ......................................................................................... 17
２．パラメータの同定結果 ................................................................................................. 19（１）降雨の長期的な湧水量への影響に関するパラメータ ........................................ 19（２）降雨の短期的な湧水量への影響に関するパラメータ ........................................ 22
３．土砂災害危険度としての評価 ..................................................................................... 24（１）推定値の頻度分布 ................................................................................................. 24（２）過去の災害事例での湧水量推定値 ...................................................................... 25（３）関数モデルを用いた土砂災害危険度の評価 ....................................................... 28（４）雨量表示システムへの関数モデルの実装 ........................................................... 29
４．まとめ ........................................................................................................................... 30
第３章

防災教育とその効果の評価 ..................................................................................... 31

１．調査研究内容、方法..................................................................................................... 31（１）本調査研究におけるポイント .............................................................................. 31（２）防災教育の流れ..................................................................................................... 31
２．結果 ............................................................................................................................... 32（１）防災教育の実施結果 ............................................................................................. 32
1

（２）ぼうさい空日記の実施結果 .................................................................................. 32
３．分析 ............................................................................................................................... 33（１）防災教育を通じた教育効果 .................................................................................. 33（２）児童による記録結果 ............................................................................................. 35
４．まとめ ........................................................................................................................... 38
５．補足：児童による雪氷観測 ......................................................................................... 38
研究成果からの提言 ................................................................................................................ 40

2

序章

研究の概要

１．研究の趣旨・目的
飛騨地域は急峻な山地が多くを占め、居住地や公共施設は急峻な斜面に隣接した立地とならざるを得ず土砂災害の危険性が高い地域である。現在、短時間・長時間降雨指標をもとに 1 km メッシュでの土砂災害の危険度が、土砂災害警戒判定メッシュ情報として気象庁や自治体のウェブサイトで公表されている（例えば、気象庁配信のキキクル）。これらは非常に有用な情報ではあるものの、特定の地域や斜面の危険度を表すものではない。そのため、特に学校では生徒の安全確保のために土砂災害の切迫性に関するきめ細かな情報の需要が非常に高い。
奥飛騨温泉郷に位置する高山市立栃尾小学校は、急傾斜の斜面に隣接した立地にあり、斜面崩壊と土石流双方の警戒区域（イエローゾーン）に含まれ、一部は特別警戒区域（レッドゾーン）に指定されている。実際に約 200m 離れた洞谷では 1979 年 8 月 22 日に土石流が発生し、建物や道路が被害を受けただけでなく犠牲者がでた。申請者のグループでは、
これまで栃尾小学校と協力し雨量観測結果をリアルタイムで表示するシステムの小学校への導入とともに実際の雨量と体感の雨の強さを比較するなどの土砂災害に関連した防災教育を実施してきた。
土砂災害は、降水→山体内の地下水上昇→斜面崩壊→土石流などのプロセスを経て発生するものであり、災害発生の切迫性をより正確に表すことができるのは山体内の地下水状態である。山体内の地下水位をリアルタイムで推測する方法とそのわかりやすい表示が、生徒の登下校もしくは学校での滞在や垂直避難を判断する学校教員に強く求められている。
災害が発生するような豪雨の最中には、自分の身は自分で守る姿勢が最も重要である。
そのためには時間空間的に、より安全な場を自分で判断できなくてはならない。防災教育
では単純な降水量だけでなく、長雨なども含めた様々な状況下での災害危険度とそのときに取るべき行動を自主的に考えられるような取り組みが必要と考えられる。また、奥飛騨温泉郷は降雪の多い地域でもあり 2000 年には左俣谷雪崩災害と呼ばれる日本最大級の雪崩災害が発生しており、雪氷災害に対する備えも必要である。
そこで本事業では、栃尾小学校を対象として雨量、湧水量などの観測結果に基づいて土砂災害の危険度を表す関数モデルを開発し、その結果をリアルタイムで表示するシステムに実装する。さらに４年生を対象とした土砂災害および雪氷災害に関する防災教育を行い、その効果を評価する。

２．研究の流れ・スケジュール
本事業の内容は大きく分けて①栃尾小学校での雨量・積雪観測および裏山斜面での湧水
量観測、②観測データを解析し，湧水量（山体内地下水位の代替として）を再現する関数モデルを作成、③関数モデルのリアルタイム表示を雨量観測システムモニタに実装、④防
災教育とその効果の評価⑤とりまとめに分けられる。2020 年度および 2021 年度の各項目
3

のスケジュールを図 0-2-1 に示す。項目①の現地観測は 2016 年から開始しており、事業期間を通じて行う。項目②の関数モデルは現地観測結果をもとに 2020 年 10 月～2021 年 1 月に開発および過去データを用いた検証を行った。項目③のリアルタイム表示実装は、項目②の成果をふまえて 2021 年 1 月～2022 年 3 月に行った。項目④の防災教育は 2020 年度は
6 月、7 月、10 月、11 月の 4 回、2021 年度も 6 月、7 月、10 月、12 月の 4 回それぞれ実施
し、さらに雨量に対する感覚を身につけるためのぼうさい空日記を 2020 年度は 7 月から年度末まで、2021 年度は 6 月から年度末まで児童に課した。奥飛騨温泉郷地域は積雪があるため、冬期は雪についての記録をつけるぼうさい空日記（雪）と積雪の結晶撮影を児童に課した。ぼうさい空日記のイメージを図 0-2-2 に示す。雨などの様子を確認して、その日の雨をどのように感じたかを記録するものとなっている。防災教育の効果評価は、各年度の防災教育の実施前後で分析した。

図 0-2-1

2020 年度および 2021 年度のスケジュール

4京都大学防災研究所

毎日日記をつけて、
みんなで雨はかせになろう！！

図 0-2-2

ぼうさい空日記のイメージ

３．研究の概要と担当（１）研究の概要
本事業では前節にあげた４項目について実施し、中山間地が大半を占める飛騨地域における学校施設に対する土砂災害の危険度を評価する仕組みを構築するとともに児童が自ら危険性を考えるための取り組みを行った。以下に各項目について概要を記す。
① 栃尾小学校での雨量・積雪観測および裏山斜面での湧水量観測岐阜県高山市奥飛騨温泉郷の栃尾小学校において雨量、栃尾小学校に隣接する斜面にある湧水の量を観測した。これら観測は 2016 年から継続している。また 2021―2022 年の冬
期は冬期および融雪期の湧水量に大きく影響を与える積雪深を観測した。
② 観測データを解析し，湧水量（山体内地下水位の代替として）を再現する関数モデルを作成
斜面崩壊は地下水の上昇が引き金になるが、地下水の計測はボーリング孔掘削などが必要であるため、地下水位と関連してその量が変化すると考えられる湧水を対象とする斜面の土砂災害発生指標とした。項目①の雨量、湧水量観測結果を用いて湧水量を再現する関数モデルを作成した。モデルに使用するパラメータは実測値および過去の近隣の土砂災害
発 生 履 歴 か ら 決 定 し た 。 水 文 モ デ ル の 評 価 に 一 般 的 に 用 い ら れ る NSEF（ Nash-Sutcliffe
Efficiency Factor；1 に近いほどモデル推定値の再現性が高い）は約 0.8 であり、本関数モデ
ルは栃尾小学校に隣接する斜面の湧水量を適切に再現できた。
③ 関数モデルのリアルタイム表示を雨量観測システムモニタに実装
まず項目②の関数モデルから隣接斜面の土砂災害危険度を評価する基準を決定した。次に小学校で観測している雨量からリアルタイムで湧水量を計算し土砂災害の危険性を表示
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するシステムを構築した。本システムは小学校に既に導入されている雨量表示システムを改修して、随時、雨量に加えて湧水量の計算値および土砂災害の危険度が表示されることとした。
④ 防災教育とその効果の評価
児童たちが授業や日々の雨量のモニタリングを通して、雨や土砂災害への適切な理解を身につけていくことを目的に防災教育を実施した。その結果、児童たちがぼうさい空日記を通じ、自身の雨に対する感覚を客観視および相対視することを通して、雨への関心を高め、土砂災害に備えようとする意識を醸成することができた。

（２）共同研究者と担当① 宮田秀介（京都大学・准教授）
京都大学防災研究所穂高砂防観測所（岐阜県高山市）に勤務しており、同観測所は栃尾小学校の近隣に位置する。砂防工学、森林水文学が専門である。穂高砂防観測所では前任者の堤大三准教授（当時、現・三重大学教授）の時代より栃尾小学校の防災教育に協力している。
本事業では、全体の統括と①現地観測、②関数モデルの作成、③関数モデルのリアルタ
イム表示、④防災教育とその効果評価を実施した。
② 堤大三（三重大学・教授）
上記の通り、穂高砂防観測所に勤務経験があり栃尾小学校およびその周辺の地形や土砂災害の事情に精通している。砂防工学が専門であり斜面崩壊の数値シミュレーションなどに詳しい。本事業では①現地観測を実施した。
③ 竹之内健介（香川大学・講師、2020 年 9 月以降）
元京都大学防災研究所所属であり、2020 年 9 月から香川大学創造工学部に所属する。学校での防災教育や地域コミュニティーでの防災が専門である。本事業では④防災教育とその効果評価を担当した。③関数モデルのリアルタイム表示でもモデルで得られる情報の掲
示方法などについて協力した。
④ 矢守克也（京都大学・教授）
京都大学防災研究所所属で防災教育やリスクコミュニケーションが専門である。④防災
教育において用いた「クロスロードゲーム」を考案した。
⑤ 藤田正治（京都大学・教授）
京都大学防災研究所に所属し、専門は砂防工学、土砂水理学である。長年、穂高砂防観測所において共同研究を行っており、奥飛騨温泉郷での土砂災害に関する問題を熟知している。本事業では②関数モデルの作成および③関数モデルのリアルタイム表示を担当した。

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（３）研究協力者① 勝島隆史（森林総合研究所・主任研究員）
森林研究・整備機構森林総合研究所の十日町試験地（新潟県十日町市）に所属する。専門は雪氷学であり、雪の結晶構造や積雪内の水移動に詳しい。本事業では④防災教育のな
かで雪氷災害（主に雪崩）の授業を担当した。また項目④では冬期に児童が積雪から雪を採取して接写する「ぼうさい空日記（雪）」の取り組みを行ったが、雪の結晶写真から雪の分類を行った。
② 嶋﨑諒子（京都大学・4 年生、現：修士 1 年生、2021 年度のみ参加）
卒業論文の一環として宮田、藤田と協力して項目②関数モデルの作成および③関数モデルのリアルタイム表示を担当した。
③ 鎌田暉（香川大学・4 年生）
卒業論文の一環として竹之内と協力して項目④防災教育とその効果評価を担当した。

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第１章

雨量・積雪深および湧水量の現地観測

１．方法（１）観測地の概要
現地観測は岐阜県高山市奥飛騨温泉郷の栃尾小学校および隣接する斜面において行った。
観測地の地図を図 1-1-1 に示す。栃尾小学校は校舎に隣接する位置に急勾配斜面（以降、「裏山斜面」とする）があり、急勾配の渓流とも敷地が隣接している。岐阜県高山市から公表されているハザードマップによると、栃尾小学校は土砂災害警戒区域（急傾斜）、土砂災害特別警戒区域（急傾斜）および土砂災害警戒区域（土石流）に設定されている（図-11-2）。土砂災害警戒区域は通称イエローゾーンと呼ばれ、土砂災害が発生した場合に住民の生命または身体に危害が生ずるおそれがあると認められる区域で，土砂災害を防止するために警戒避難体制を特に整備すべき土地である。土砂災害特別警戒区域は通称レッドゾーンと呼ばれ、土砂災害が発生した場合に建築物の損壊が生じ住民等の生命又は身体に著しい危害が生ずるおそれがあると認められる区域を指す。すなわち本事業で対象とした栃尾小学校は土砂災害、特に斜面崩壊による被害の危険性が高い立地にあるといえる。

図 1-1-1

栃尾小学校の位置

8高山市「奥飛騨温泉郷ハザードマップ」（2018）より
図 1-1-2 栃尾小学校周辺ハザードマップ（２）観測方法
栃尾小学校において雨量、裏山斜面の湧水量を観測した。序章で述べたように、湧水量
は裏山斜面の地下水位を代替する指標として観測した。過去の研究から、山体内の地下水
位 が 高 い ほ ど 基 岩 か ら 地 表 に 湧 出 す る 湧 水 量 が 増 加 す る 関 係 に あ る こ と が わ か っ て いる
（例えば、地頭薗ら，2004）。積雪深は、裏山斜面では観測システムを正常に作動させることができず正確な観測を実施することができなかったため、穂高砂防観測所の観測結果を用いた。
雨量は、栃尾小学校の屋上に設置したヒーター付き雨量計で観測した（図 1-1-3）。本雨
量計は 1 転倒が 0.5 mm に相当する転倒ます式雨量計である。冬期は降雪をヒーターが融かすことで降水量が観測できる。校内の職員室前のモニターには、日時や気温とともに時
間雨量や降り始めからの積算雨量が表示されており、いつでも確認することができる（図1-1-4）。

9図 1-1-3

図 1-1-4

栃尾小学校屋上に設置した雨量計

栃尾小学校の職員室前の雨量を表示するモニター10図 1-1-5

裏山斜面での湧水量観測の様子

湧水量の観測は栃尾小学校の裏山斜面で 2016 年に始めた。湧水の位置は学校から約 400m 離れた位置である（図 1-1-1）。この湧水は基岩からしみ出ており、観測地点は小崩落により土壌層がなく湧水地点が露出していた。そこで湧水地点のすぐ下に速乾セメントと土嚢で湧水を捕捉する堰を作成し、湧水をパイプに導いた（図 1-1-5）。導水された湧水は三角堰にて水位を計測することで湧水量を求めた。三角堰はプラスチック製の箱の下流側の面を切り取り、三角堰の形状に加工したアクリル板をはめ込むことで作成した。堰内の水深を圧力計（応用地質株式会社、S&DL mini）によって計測した。本圧力計は大気圧と水圧の合計である絶対圧を計測するため、堰の付近に大気圧計（応用地質株式会社、S&DL mini
バロメータ）を設置し、大気圧と絶対圧の差分から三角堰内の水深を求めた。三角堰の水
深と流量の関係は設置前に穂高砂防観測所にてあらかじめ調べており、この関係式を用いて湧水量を算出した。圧力計のデータは定期的に回収したが、パイプに落ち葉や土砂が詰まっていた場合は欠測として扱った。湧水量の観測結果は［体積/時間］の単位だが、地表面地形より求めた湧水地点の集水面積で割ることにより、雨量と同じ［mm/h］に単位を揃えた。

２．観測結果および考察
2016 年 6 月から 2023 年 3 月の降水量（降雪含む）および湧水量観測結果を図 1-2-1 に示す。ここではデータ回収時の現地の様子などから正確に観測できたと考えられる期間（2017年 1 月 1 日～2018 年 4 月 13 日、2020 年 7 月 22 日～2021 年 5 月 19 日、2021 年 6 月 23 日
～2023 年 3 月 24 日）のみを示した。毎年 8～10 月頃に 20 mm/h 以上の強い雨が連続して11

いた。一方で 11 月から 5 月ごろまでは、10 mm/h を超える降雨はまれであった。湧水量は雨量が増加した後に増加している部分や、雨量に関係なく増減している部分がある。湧水
量データの存在する部分を 3 カ月ごとに拡大して考察し、第 2 章で検討する関数モデルに用いる実効雨量の半減期に見当を付けた。細かく見ると日変動が 5mm 程度あるが、これは潮汐と同じような現象とみられ、土砂災害の危険度を検討する上では重要ではないため、
ここでは問題としない。

図 1-2-1

降水量および湧水量の観測結果（2016～2023 年）

2017 年 1 月～3 月の観測結果を図 1-2-2 に示す。雨量は 5 mm/h を超えるものは見られず、湧水量も 10 mm/h 以上のものはなかった。1～3 月は気温が氷点下となるため、観測された降水の多くは雪であり、そのまま積雪として斜面に存在する。そのため、斜面に水が供給されず、湧水量が低下したと考えられる。3 月頃から徐々に湧水量が増加した。これ
は気温の上昇とともに融雪が進んだためと考えられる。次に 4 月～6 月の結果を図 1-2-3 に示す。さらに融雪が進み、雨量は多くないものの湧水量が増加し、4 月 18 日の 22 mm/h をピークにしてその後約 5.0 mm/h まで減少した。7 月から 9 月にかけては、梅雨前線や台風の影響で集中的な、3 時間で 30 mm 程度の激しい雨がたびたび起こった（図 1-2-4）。大規
模な降雨後は、遅れて湧水量が増加した。このとき、降雨から湧水量の増加までの期間は、
12

5～10 日（120～240 時間）程度であった（図 1-2-4 中矢印）。10 月頃になると、7～9 月に比べて降雨は小規模であったが、5 mm/h 程度の雨が 1 日以上継続する降雨イベントが 5 回あった（図 1-2-5）。こちらは降雨後の湧水量増加まで１日～3 日程度であった。また、12月に入ると湧水量は 10 mm/h を超えることは無くなった。2018 年 3 月には融雪が開始し、湧水量の変動は 2016 年の同時期と同様であった。

図 1-2-2

雨量および湧水量の観測結果（2017 年 1～3 月）

図 1-2-3

雨量および湧水量の観測結果（2017 年 4～6 月）

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図 1-2-4

雨量および湧水量の観測結果（2017 年 7～9 月）

図 1-2-5

雨量および湧水量の観測結果（2017 年 10～12 月）

最後に 2020 年 7～8 月の観測結果を図 1-2-6 に示す。縦軸の最大値が図 1-2-5 までと異なる。2020 年 7 月上旬は、令和 2 年 7 月豪雨と命名された集中豪雨により全国的に被害が出た。飛騨地方でも飛騨川の氾濫をはじめとして河川の氾濫や多数の土砂災害がおこった。
栃尾小学校付近でも斜面崩壊や道路への土砂流入が発生した。7 月 21 日までは湧水を三角堰に導水するパイプが土砂で詰まったため、湧水量が正確に計測できなかった。7 月 21 日
は多くの被害をもたらした降雨は既に終わっていたが、湧水量は 40 mm/h を超えており、
2016 年以降で最大の湧水が観測された。また、観測した湧水の周辺も基岩から滲出したとみられる別の湧水で土壌が飽和していた。このことは、斜面内の地下水位が一定を超えると湧水箇所が増加して排水が促されるという水文過程が存在することを示唆する。本事業
14

では裏山斜面の詳細な水文過程は検討しないが、本事業で提案する関数モデルを利用する
際にはモデルの限界として考慮すべきと考えられる。

図 1-2-6

雨量および湧水量の観測結果（2020 年 7～8 月）

図 1-2-7 に 2020 年 12 月～2021 年 3 月および 2021 年 12 月～2022 年 3 月の積雪深観測結果を示す。2020～2021 年冬季は平年より降雪量が少なかった。2021～2021 年冬季は降雪
量、降雪の頻度ともに平年を大きく上回り、積雪深が 100cm を超えた。

図 1-2-7

積雪深の観測結果（2020 年 12 月～2021 年 3 月、2021 年 12 月～2022 年 3 月）

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３．まとめ
本章では 2016 年に開始した栃尾小学校および裏山斜面での雨量および湧水量観測について示した。湧水量は降雨が集中的か長期的かによって違った変動を示した。3 時間に30mm/h を超えて降るような集中的な降雨では、降雨ピークから湧水量の増加まで 5～10 日ほどであった。一方で時間雨量は 5mm/h ほどでも 1 日以上続く雨では、湧水量が増加するまで 1～3 日ほどと短かかった。また，気温が氷点下になる時期には積雪の影響で湧水がほぼ観測されず，逆に融雪時期になると，雨量に関係なく 20mm/h 程度まで増加した。令和2 年 7 月豪雨では裏山斜面の湧水量は正確に観測することができなかったが、直後の湧水
量はこれまでで最大であり、災害が発生するような降雨では履歴を更新するような湧水量が起こることがわかった。

引用文献
地頭薗隆・下川悦郎・迫正敏・寺本行芳（2004）：鹿児島県出水市針原川流域の水文地形的特性と深層崩壊，砂防学会誌，Vol. 56 (5)，15―26．

16

第２章

湧水量を再現する関数モデルおよびその実装

１．モデルの概要（１）モデル概要
本事業では小杉ら（2013）が提案した降雨量から基岩地下水を推定する手法を援用し、斜面の湧水量を推定するモデルに援用する。小杉らは雨量から基岩地下水位 H を推定するためのモデル式として、以下の式を提案した。
𝑝𝑝

𝑝𝑝

(1)

𝐻𝐻 = 𝑏𝑏0 + 𝑏𝑏1 𝑋𝑋1 1 + 𝑏𝑏2 𝑋𝑋2 2

𝑏𝑏0 、 𝑏𝑏1 、 𝑏𝑏2 、 𝑝𝑝1 、 𝑝𝑝2 はそれぞれ任意の正の値であり、𝑋𝑋1 、 𝑋𝑋2 は実効雨量を指す。パラメー

タ値を 0 や 1 することで、単独の実効雨量を用いたモデルや、線形モデルに変形させることができる。ある時間 t の実効雨量 X(t)は、鈴木・小橋（1981）より
𝛼𝛼𝑋𝑋(𝑡𝑡) = 𝑋𝑋(𝑡𝑡 − 1)𝑒𝑒 𝛼𝛼 + 𝑅𝑅(𝑡𝑡)𝑒𝑒 2(𝛼𝛼 = 𝑙𝑙𝑙𝑙(0.5)⁄𝑀𝑀)

ここで X は実効雨量（mm/h）、R は時間雨量（mm/h）、M は半減期（h）である。

(2)

式（１）の第 1 項、第 2 項、第 3 項はそれぞれ定数項、降雨の長期的な湧水量への影響に関する項、降雨の短期的な湧水量への影響に関する項ということができる。
（２）パラメータの同定方法
湧水量 H を裏山斜面の土砂災害発生危険度を表す指標として関数モデルで推定する。式（１）および式（２）で表される本モデルは 6 つの未知のパラメータ（𝑏𝑏0 、 𝑏𝑏1 、 𝑏𝑏2 、 𝑝𝑝1 、
𝑝𝑝2 、 𝑀𝑀1 、 𝑀𝑀2）を有する。ここで M 1 、M 2 はそれぞれ実効雨量 X 1 、X 2 を求めるための半減期を表し、M 1 、M 2 をそれぞれ短期半減期、長期半減期と呼ぶこととする。未知数が多いため、全てのパラメータの値を同時に決めることは困難である。そこで本事業では、まず長期半減期に関するパラメータ（M 1 、b 1 、p 1 ）の値を決定し、次に短期半減期 M 2 とパラメータ b 2 、
p 2 の値を決定するという手法をとった。
① 降雨の長期的な湧水量への影響に関するパラメータ同定
長期半減期のパラメータは 2016～2020 年に観測された湧水量 H obs の変動を最もよく再現できるように値を決定した。ここでは第 1 章でみられた降雨後に遅れて増加するような長期の湧水量変動を再現することを目指した。モデルによる再現性は NSEF（Nash-Sutcliffe
efficiency factor）を指標として判断した。NSEF は水文モデルの再現性を表す指標として広く用いられており、次式で表される（Nash and Sutcliffe, 1970）。
𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁 = 1 −2∑𝑖𝑖�𝐻𝐻𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜,𝑖𝑖 − 𝐻𝐻𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐,𝑖𝑖 ��𝑜𝑜𝑜𝑜𝑠𝑠 �∑𝑖𝑖�𝐻𝐻𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜,𝑖𝑖 − 𝐻𝐻2(3)

�𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 は
ここで H は湧水量、下付きの obs、cal はそれぞれ観測値、式（１）による計算値、𝐻𝐻

解析に用いた全ての湧水量観測値の平均を表す。NSEF は 1 に近いほど計算値と観測値の差が小さく、モデルの再現性が高いことを示す。一般的に 0.7 以上でモデルの精度が良いと判断され、0.8 以上であれば非常に適合性の高いモデルとされる。この NSEF が最大となるように M 2 、b 2 、p 2 の値を決定した。このとき、他のパラメータ b 0 =b 1 =p 1 =0 とした。
半減期 M 1 を 1 時間ずつ変化させ、各半減期の値に対して NSEF が最大となるパラメー17タ群の値を求めた。パラメータ群の最適値を求める作業はエクセルのソルバー機能を用いた。
② 降雨の短期的な湧水量への影響に関するパラメータ同定上で決定した長期半減期に関するパラメータの値を用い、短期半減期に関するパラメー
タ M 2 、b 2 、p 2 の値を決定した。式（１）の右辺第 2 項（長期半減期に関連する項）が 0 となることはなかったため、湧水量を再現するために定数項 b 0 は不要と考え b 0 =0 とした。
しかし短期半減期の項を単純に加えると，モデルで推定した湧水量の絶対値が大きくなり
不適切である。そこで、長期の項と短期の項の重みは変えないように、下式のように新たな係数 A を導入した。

𝑝𝑝

𝑝𝑝

𝐻𝐻 = 𝐴𝐴(𝑏𝑏1 𝑋𝑋1 1 + 𝑏𝑏2 𝑋𝑋2 2 )(4)

2016～2020 年では災害が発生するような降雨中の湧水量を正確に観測することができなかった。そのため、降雨中の短い時間での湧水量変動を再現する式（３）右辺第 2 項を
この期間の観測結果のみを用いて決定するのは、裏山斜面の災害の危険度を評価するという本モデルの目的に適さない可能性がある。つまり災害が起きるような降雨について斜面の危険度を良好に現わせているかの妥当性が判断できない。そこで、栃尾小学校の直近のアメダス栃尾の過去の雨量観測結果を用い、さらに近隣での土砂災害履歴を参照すること
で、災害が発生したような降雨について湧水量推定値 H cal が特異に大きな値をとるよう、
短期半減期に関するパラメータ A、b 1 、p 1 の値を決定した。
短期半減期に関するパラメータはその値を変化させて最適値を求めるが、その際にはモデル計算結果を評価する必要がある。上で述べたように 2016～2020 年の湧水量観測結果
は災害が発生するような豪雨中のデータを含まない。そこでより長期間を対象とし、湧水量の全推定値のうち過去の災害発生時の推定値が上位何％に入るかという基準をモデルの評価に用いた。モデルを災害発生予測に用いる場合には、この百分率が小さい方が発生予測の「空振り」が少ない。そのため、この「上位何％」が最も小さいパラメータ群を最適値とした。さらにこれらのパラメータの値を用いたモデルについて 2016～2020 年の湧水量観測結果と比較して NSEF を計算し、モデル再現性を検証した。
③ 用いたデータ
長期半減期に関するパラメータの決定には裏山斜面で観測された湧水量を用いた。なお
積雪期、融雪期は降水量が直接に湧水量に影響しないため、各年の 6 月～11 月の観測結果のみを用いた。短期半減期に関するパラメータの決定にはアメダス栃尾の過去の雨量デー
タ（1976 年 4 月観測開始）を用いた。アメダス栃尾の欠測期間には近隣のアメダス高山や上高地の観測値を用いた。解析にはいずれも 1 時間間隔のデータを用いた。
また、短期半減期に関するパラメータ決定には過去の土砂災害記録も参照した。栃尾小
学校近隣において、栃尾小学校の位置する奥飛騨温泉郷地区での過去の土砂災害を表 2-11 に示す。あくまでも記録が残された大規模な土砂災害の記録であり、小規模な道路沿いの崩落や土砂流入などは含まれていないことに注意を要する。
18

表 2-1-1
崩壊時刻
1979 年（S54）
8 月 22 日
7:50 頃1997 年（H9）7 月 10 日
1998 年（H10）9 月 22 日未明
2006 年（H18）
7 月 17 日 9:00
頃
2020 年（R2）7 月 8 日未明

栃尾小学校近隣での過去の土砂災害

降雨の概要
8 月 21 日昼から続いた
降雨が 22 日 7:00 に 54mm/h を記録した。

梅雨前線により 7 月 7 日
夕方から 10 mm/h 以上の雨が断続的に続いた。
台風により，9 月 22 日
2:00 前後に集中豪雨がおこった。
7 月 15 日から 19 日にかけて停滞した梅雨前線により，10mm/h 以上の雨が続いた。
7 月 3 日頃から全国的に雨が続き（令和 2 年 7 月豪雨），栃尾小学校周辺
では 7 日 8 日に記録的な大雨となった。
岐阜県では大雨洪水警報が発令された。

災害状況
栃尾小学校から約 200 m 離れた洞谷で大規模な土石流が発生し、栃尾の集落に被害がでるとともに橋上の自動車が押し流されて死者・行方不明者 3 名の犠牲者がでた。
左俣谷で大規模な崩壊が発生し、崩壊土砂量は 30 万m 3 と見積もられた。
左俣谷穴毛谷で土石流が発生し、流出土砂量は 10 万m 3 と見積もられた。
外ヶ谷で土石流が発生した。

栃尾小学校付近でも小規模な斜面崩壊が発生し，道路への土砂流入などが発生した。

引用文献

国土交通省北陸地方整備局神通川水系砂防事務所
ウェブサイト：流域の土砂災害の歴史
http://www.hrr.mlit.go.jp/ji
ntsu/outline/saigai/saigai.html

国土交通省水管理・国土保全局砂防部ウェブサイ
ト：令和 2 年 7 月豪雨による土砂災害発生状況
https://www.mlit.go.jp/river/sabo/jirei/r2dosha/r2_07g
ouu.html

２．パラメータの同定結果（１）降雨の長期的な湧水量への影響に関するパラメータ
まずはパラメータを b 1 ＝p 1 ＝1 とし、半減期 M 1（単位：時間）のみを変化させて湧水量
推定値の挙動を比較した。そのうえで、NSEF が最大となる半減期とパラメータの最適値を求めた。
半減期 M 2 ＝1 では降雨に対して湧水量推定値が即座に反応した（図 2-2-1）。半減期を長くすると、より以前の雨の影響が残るようになり、湧水量の変動幅が大きくなった。半減
期 M 1 ＝200（＝約 8 日）とすると、湧水量の計測値と推測値の大まかな変動は一致した（図2-2-2）。さらに半減期 M 1 ＝1000 とすると、降雨による湧水量増加のタイミングと計算値の増加のタイミングが良く一致した（図 2-2-3）。
これらの結果を踏まえ、NSEF が最大となる最適半減期およびパラメータ群を決定した。
各半減期についてパラメータ b 1 、p 1 を最適化したときの NSEF を図 2-2-4 に示す。半減期を増加させると NSEF は徐々に上昇し、M 1 ＝500 以上では NSEF はほぼ一定であったが、
M 1 ＝598（＝約 25 日）のときに NSEF が 0.894 で最大値であった。NSEF が最大となるように最適化したときのパラメータは b 1 =0.00336、p 1 =1.41 であった。半減期 598 時間を用いた
19

湧水量推定値は、湧水量観測結果の全体的な挙動は再現できた一方、降雨中の湧水量についての再現性は良好とはいえない（図 2-2-5）。

図 2-2-1

2017 年 1 月～2018 年 4 月の湧水量推定結果（M 1 =1、b 1 ＝p 1 ＝1、b 0 =b 2 ＝p 2 ＝0）

図 2-2-2

2017 年 1 月～2018 年 4 月の湧水量推定結果（M 1 =200、b 1 ＝p 1 ＝1、b 0 =b 2 ＝p 2 ＝0）20図 2-2-3

図 2-2-42017 年 1 月～2018 年 4 月の湧水量推定結果（M 1 =1000、b 1 ＝p 1 ＝1、b 0 =b 2 ＝p 2 ＝0）

各半減期 M 1 でパラメータ b1、p1 を最適化させたときの NSEF（b 0 =b 2 ＝p 2 ＝0）21図 2-2-4

2016 年 6 月～2020 年 8 月の雨量・湧水量観測結果および湧水量推定結果（M 1 =598、b 1 ＝0.00336、p 1 ＝1.41、b 0 =b 2 ＝p 2 ＝0）（２）降雨の短期的な湧水量への影響に関するパラメータ
ここでの解析は 1 時間間隔のデータを用いており、短期半減期 M 2 はこれより小さい値にはできない。試行錯誤の結果、短い時間のなかで半減期 M2 を変えても大きな影響がなかった。そこで、M 2 =1 として残るパラメータの同定を行った。
まずは長期半減期と短期半減期の比重を揃えるため，b 2 =b 1 として指数 p 2 を変化させた。
指数 p 2 を 1 から大きくしていくと洞谷災害発生時（1979 年 8 月 22 日）の湧水量推定値が顕著に大きくなった。次に、p1=p2 として係数 b 2 を変動させた。係数 b 2 を大きくすると湧水量推定値の変動幅が大きくなった。それぞれ指数，係数とそのときの NSEF を表 2-2-1 に示す。指数，係数ともに b 1 =b 2 、p 1 =p 2 と同値にした場合、NSEF は高くなったが、最も重要な 1979 年洞谷災害の推定値が上位 1％に入らなかった。係数を揃え，指数を変化させたモデルでは，指数値を大きくしていくと徐々に洞谷災害時の推定値が上昇した。

22

表 2-2-1

パラメータの値を変化させたときの NSEF および過去の災害発生時の湧水量推定値の順位

b2

p2

NSEF

上位％に災害時の推定値が含まれるか0.00336(=b 1 )1.41(=p 1 )
2
2.5
3
3.5

0.894
0.894
0.894
0.890
0.839
0.894
0.892
0.875
0.869
0.862
0.855
0.847
0.839
0.830
0.820
0.811
0.801
0.790

1%に 2020 年のみ
1%に 2020 年のみ
1%に 1997 年，2006 年以外
1%に 1997 年以外
1%にすべて1%に 1979 年，1997 年以外
1%に 1997 年以外
0.28%にすべて
0.23%にすべて
0.17%にすべて
0.13%にすべて
0.11%にすべて
0.11%にすべて
0.10%にすべて
0.099%にすべて
0.097%にすべて
0.095%にすべて
0.093%にすべて

0.00336(=b 1 )
0.01
0.1
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5

1.41(=p 1 )災害発生時の上位百分率は小さいほど災害に対する感度が高いと考えられるが、表 2-21 に示されるように、百分率が小さくなるパラメータ群ほど NSEF が小さくなる。つまりモデルとしての再現性が悪くなる。そこで、ここでは過去の災害発生時の湧水量推定値が上位 0.1%にふくまれるモデルを採用した。これは、p1=p2 で係数を b 2 ＝1.2 のパラメータ群であり、このときの NSEF は 0.820 と平常時の湧水量推定においても十分に良好な精度を有すると判断できる。また、1997 年の災害以外の災害発生時の湧水量推定値は対象期間の上位 0.02％であった
これらの結果をまとめると，各パラメータは M 1 =598、M 2 =1、A＝0.871、b 1 ＝0.00336、b 2＝1.2、p 1 ＝p 2 ＝1.41 と同定された。このモデルによる湧水量推定値と観測値の比較を図 22-5 に示す。湧水量の長期的な変動に加えて降雨中の推定値が大きくなっており、災害発
生の危険度を表す指標として適当と考えられる。

23

図 2-2-4

2016 年 6 月～2020 年 8 月の雨量・湧水量観測結果および湧水量推定結果（M 1 =598、M 2 =1、A＝0.871、b 1 ＝0.00336、b 2 ＝1.2、p 1 ＝p 2 ＝1.41）

図 2-3-1

1976～2020 年の湧水量推定結果と過去の土砂災害履歴（図中矢印）

３．土砂災害危険度としての評価（１）推定値の頻度分布
前節で提案した湧水量の関数モデルを用いて湧水量推定値から裏山斜面の危険度の評価する基準を検討する。アメダス栃尾の過去の雨量データを入力値として推定した湧水量を図 2-3-1 に示す。この湧水量推定結果の頻度分布（N=388,437）を図 2-3-2 に示す。湧水量24

が 3.0mm/h 以上 3.5mm/h 未満が最も多かった。23.0mm/h 以上での累積％は 99.0％以上となり、41.0mm/h 以上で 99.8％、さらに 51.0mm/h 以上では 99.9％を上回った。過去の災害時における推定湧水量は、1997 年 7 月のものが最も低く，52.3 mm/h であった。これらの結果から、土砂災害の危険度を表す指標として 40，50, 60 mm/h を災害発生の危険度基準の候補として次に検討する。

図 2-3-2

湧水量推定値の頻度分布（２）過去の災害事例での湧水量推定値
表 2-1-1 に示した過去の土砂災害事例について、湧水量推定値の時間変動から土砂災害の危険度基準を検討する。
① 1979 年 8 月 22 日（洞谷災害）
栃尾小学校から 200 m 離れた洞谷流域で土石流が発生したのは 1979 年 8 月 22 日 7:50 頃である。7 時から 8 時の時間雨量は 54 mm/h と非常に激しい雨であった（図 2-3-3）。湧水
量推定値は発生時刻付近の 8:00 に 255 mm/h であり、過去 44 年の推定湧水量の中で最も大きかった。8/21 19:00 に推定値は 63.7mm/h とすでに大きく、8/22 7:00 に 71.4mm/h となり
8:00 には 255 mm/h という非常に大きな数値を示した。これは本モデルを用いたときの過去 44 年の推定湧水量での最大値であった。
② 1997 年 7 月 10 月
正確な発生時刻は不明だが，1997 年 7 月 10 日の時点で斜面崩壊が発生していた。降雨は 7/7 の昼頃から始まった（図 3-4）。7/7 の夜から 7/8 朝の総雨量は 100 mm 以上であり、この後に崩壊が起こったと推測されている。湧水量推定値は 7/7 23:00 に 52.3 mm/h、7/8 1：00 に 42.8 mm/h を記録している以外は 40 mm/h 未満であった。他の災害事例と比較しても、湧水量推定値は低かった。アメダス栃尾の雨量では崩壊が発生した左俣谷での雨量を過小評価した可能性が考えられる。
25

図 2-3-3

1979 年 8 月 21～22 日（洞谷災害）の雨量および推定湧水量

図 2-3-4

1997 年 7 月 7～10 日の雨量および推定湧水量③ 1998 年 9 月 22 日
台風第 7・8 号が 1998 年 9 月 21 日、22 日に連続して和歌山に上陸した。栃尾でも 9/22
2:00 に 42 mm/h の非常に激しい雨が観測された（図 2-3-5）。災害発生の正確な時刻は不明であるが、9/21 23:00～9/22 3:00 の 5 時間で 69 mm という短時間の集中豪雨であったので、発生時刻もこの間と推測される。湧水量推定値は 9/22 2:00 に 48 mm/h、3:00 に 127
mm/h、4:00 に 65.6 mm/h であった。
26

図 2-3-5

1998 年 9 月 21～22 日の雨量および推定湧水量④ 2006 年 7 月
2006 年 7 月 15 日から 24 日にかけて梅雨前線が本州から九州にかけて停滞し、記録的な大雨となった（図 2-3-6）。この降雨では長野県岡谷市では土石流による災害が発生した。
外ヶ谷でも 7/19 日の朝に土砂災害が発生していたと考えられる。湧水量推定値は 7/17 5:00に 50.0 mm/h を超え、11:00 まで 60 mm/h 前後で推移した後一旦減少した。7/18 16:00 に再び 40.0mm/h を超え、17:00 に 47.3 mm/h、18:00 に 56.5 mm/h となり、7/19 2:00 にこの期間で最大値の 107mm/h となった。その後も 6:00 まで約 60 mm/h の高い値が継続した。

図 2-3-6

2006 年 7 月 16～19 日の雨量および推定湧水量27

⑤ 2020 年 7 月 8 日
特に熊本県に甚大な被害をもたらした令和 2 年 7 月豪雨だが，栃尾でも 7 月 7 日から 8日にかけて総雨量約 260 mm の激しい雨が続いた（図 2-3-7）。7/8 朝には飛騨川の氾濫をはじめ，土砂災害も相次いだ。京都大学防災研究所穂高砂防観測所で土砂流出の観測を行っているヒル谷流域でも大規模な土石流が発生し、登山道兼作業道路が流失した。また、岐阜県では大雨特別警報が発令された。湧水量推定値は 7/7 0:00 に 50.1 mm/h、3:00 に 66.2
mm/h であった。その後も 15:00 までおおむね 50.0mm/h 以上で推移した。一旦減少したの
ち、23:00 に 58.3 mm/h まで増加し、7/8 0:00 から 7:00 まで 60 mm/h 以上が継続し、3:00 には最大値の 125 mm/h となった。その後、8:00 に 55.0 mm/h、9:00 に 43.0 mm/h と徐々に減少した。

図 2-3-7

2020 年 7 月 6～8 日の雨量および推定湧水量（３）関数モデルを用いた土砂災害危険度の評価
過去の災害事例を分析した結果、1997 年 7 月の災害発生事例を除いて湧水量推定値は災害発生の少なくとも 2 時間前には 60.0 mm/h 以上に急激に上昇した。したがって、湧水量推定値が 60 mm/h を上回った時には数時間以内に土砂災害が発生しうる状態であるとの注
意喚起を行うことができる。すなわちリアルタイムで本モデルを運用すれば、最低でも 2
時間のリードタイムをとって避難への準備を行うことができる。
また、ほとんどの事例で災害発生時刻に湧水量推定値が 100 mm/h を超えた（図 2-3-1）。
1979 年の洞谷災害発生時には 200 mm/h を超える非常に大きな値を示していた。これらの結果をもとに裏山斜面の土砂災害発生危険度として 3 段階の基準を設定した。湧水量推定値が 60、100、200 mm/h を超えたときにそれぞれ「注意（今後、災害が起きるかもしれな
28い）」、「警報（災害が発生するかもしれない）」、「特別警報（既に災害が発生していてもおかしくない状態）」と評価することとした。

（４）雨量表示システムへの関数モデルの実装
前項までに関数モデルにより裏山斜面の湧水量を推定し、さらに土砂災害の危険度を評価する方法を提案した。関数モデルは雨量のみが入力データであるため、栃尾小学校で観測している雨量を用いればリアルタイムで裏山斜面の土砂災害危険度を評価することができる。ここではこれまで用いていた雨量表示システムに関数モデルを組み込み、湧水量推定値を表示するシステムの改修を実施した。
観測した雨量から式（２）を用いて長期および短期の実効雨量（それぞれ X 1 、X 2 ）を観測間隔である 10 分ごとに計算し、式（１）に代入して湧水量推定値を計算する。この値は雨量を表示するグラフに合わせて表示する（図 2-3-8）。雨量と湧水量を同じグラフに併記することで、表示を日常的に見る教職員や児童に山体内の水移動も含めて雨と土砂災害危
険度の関係をつかんでもらうことを狙いとしている。2021 年度以降の防災教育では湧水量推定値と雨の関係についても取り入れていく予定である。
表示システムでは湧水量推定値が 60、100、200 mm/h を超えるとそれぞれ注意（黄色）、警報（赤色）、特別警報（紫色）の文言を表示させる（図 2-3-9）。教員による児童の登下校の判断や最悪の場合は避難の判断に資するわかりやすい表記とした。2021 年度は 8 月 13
～14 日に高山市が警戒レベル３高齢者等避難を発令する降雨があった。この時は夏休み期間で閉庁日でもあったため、児童だけでなく教職員も不在であった。豪雨時の運用や学校関係者での利用については今後も事例を蓄積して継続的に検討する必要がある。

図 2-3-8

雨量表示システムに湧水量推定値および注意、警報、特別警報の基準を追加した様子

29

図 2-3-8

改修した雨量表示システムで注意を表示した様子

４．まとめ
本章では第 1 章での雨量、湧水量観測結果をもとに裏山斜面の湧水量を推定する関数モデルを提案した。本モデルは降雨の長期的な湧水量への影響と短期的な影響の項で構成され、2016～2020 年の観測結果を非常に良く再現することができた。過去の土砂災害発生履
歴を参照し、湧水量の推定結果が 60、100、200 mm/h を超えるとそれぞれ土砂災害発生の「注意（今後、災害が起きるかもしれない）」、「警報（災害が発生するかもしれない）」、「特別警報（既に災害が発生していてもおかしくない状態）」と評価することとした。栃尾小学校に既に導入されている雨量表示システムを改修してこの関数モデルを実装し、湧水量のリアルタイムでの推定値とそれに基づく土砂災害発生危険度を学校関係者が見られる環境を構築した。本章の内容は砂防学会誌に嶋﨑ら（2022）として掲載された。

引用文献
小杉賢一郎・藤本将光・山川陽祐・正岡直也・糸数哲・水山高久・木下篤彦（2013）：山体
基岩内部の地下水位変動を解析するための実効雨量に基づく関数モデル，砂防学会誌，Vol. 66 (4), 21-32．
鈴木雅一・小橋澄治（1981）：がけ崩れ発生と降雨の関係について，砂防学会誌，Vol. 34 (2),356-357．
嶋﨑諒子・宮田秀介・竹之内健介・堤大三・ 藤田正治（2022）：現地観測に基づいた関数モデルによる斜面の災害危険度指標，砂防学会誌，Vol. 74(5)，26-33.
Nash, J.E., Sutcliffe, J.V. (1970): River flow forecasting through conceptual models part I - A
discussion of principles, Journal of Hydrology, 10 (3), 282-290.

30

第３章

防災教育とその効果の評価

１．調査研究内容、方法（１）本調査研究におけるポイント
2016 年度より高山市立栃尾小学校では、4 年生を対象に土砂災害に関する防災教育を実施している。この防災教育では、児童が雨量や積雪深を「ぼうさい空日記」を通じて日々記録するとともに、その結果を基に雨や雪といった自然現象と災害の関係を考える防災教育を実施してきた。これは、学校生活の中で、災害に備えた自然現象への適切な感覚を身につけることを目的としている。
本研究期間においては、夏季に土砂災害の発生プロセスの一つである「降水→山体内の地下水上昇→斜面崩壊→土石流」を理解するために、第 2 章においても議論した地下水についての視点を導入するとともに、冬季には雪崩発生までの雪の変質プロセスである「降雪→積雪→融解・凍結の繰り返し→条件により雪崩」を理解するために、雪質の指標となる雪氷の観測を実施した。具体的には、後述のとおり計 4 回の授業を実施し、第 1 回目において地下水と土砂災害の話を取り入れるとともに、第 4 回目において雪質と雪崩の話を取り入れた。また「ぼうさい空日記（雪編）」において、従来の積雪深さに加え、雪氷の記
録を新たに開始した。

（２）防災教育の流れ
授業は各年度それぞれ 4 回実施した。表 3-1-1 にその概要を示す。防災教育では、授業とは別に、学校生活の中で雨と土砂災害（雪と雪崩）の関係を考える機会を設けるため、
ぼうさい空日記の記録活動を実施しており、この記録結果も活用する形で授業を実施した。

表 3-1-1

実施日
2020 年度
2021 年度
2020 年
2021 年6 月 23 日 6 月 1 日
2020 年
7月2日

2021 年6 月 23 日2020 年7 月 14 日
2020 年
10 月 29日2020 年
11 月 25日
2020 年
12 月 1 日

2021 年7 月 14 日
2021 年
10 月 18 日
2021 年
12 月 10 日
2021 年
12 月 10 日

防災教育における授業内容

内容
第 1 回授業 土砂災害について（土砂災害の基本知識（地下水含む），滑り台土砂災害実験，ぼうさい空日記（雨編）の説明）
ぼうさい空日記（雨編）記録開始（１時間雨量、降り始めからの雨量、雨の強さの感覚、雨の長さの感覚、天気の写真）
第 2 回授業 豪雨体験とぼうさい空日記（雨動画を活用した雨の危険認識の確認、雨と避難の学習）
第 3 回授業 クロスロードゲームとあなたの雨の感覚（土砂災害をテーマとした問題を出題、ぼうさい空日記のふりかえり
第 4 回授業 雪氷と雪崩（雪氷や雪崩の基本知識、ぼうさい日記（雪編）の説明）
ぼうさい空日記（雪編）記録開始（１時間雨量、積雪深、雪の形、雪の固さ、雪崩リスクの感覚、雪氷および積雪写真）

31

まず導入として、第 1 回目の授業において土砂災害とは何かを学習する機会を設けた。
第 2 回目の授業では、実際の災害につながるような豪雨がどのような雨かを動画を利用して確かめるとともに、豪雨の際の避難においてどのようなことが大切か、また防災教育がどのように役立つかを説明した。第 3 回目の授業では、児童それぞれの考え方の違いを話し合いを通じて共有し、自分自身の雨や土砂災害への感覚を客観視するクロスロードゲー
ムを実施するとともに、これまで記録してきたぼうさい空日記の結果を基に、一人一人の雨の感じ方をまとめた「雨グラフ」を配布したり（2020 年度）、ある雨の日の一人ひとりの雨の感じ方を確認したり（2021 年度）し、自分が雨をどのように感じているか、相対視できるようにした。第 4 回目の授業では、雪氷の種類や雪崩との関係を学習し、雪と災害の関係を確認した。なお、ぼうさい空日記については、第 3 回授業における雨の感覚の相対比較のため、9-10 月の一定の期間について、児童全員が毎日記録を行う「みんなでぼう
さい空日記」を実施した。実施期間は、2020 年 9 月 14 日~10 月 18 日および 2021 年 9 月
27 日~10 月 10 日である。
最終的に、これらのぼうさい空日記の結果をとりまとめ、コメントを付したものを冊子体として作成し児童に配布することで、年間を通しての防災教育を振り返ることができるようにした。研究ではアンケートや感想文の宿題を実施し、その結果を基に、児童の防災
教育効果を検証するとともに、児童の降雨への感覚を確認した。

２．結果（１）防災教育の実施結果
図 3-2-1 に各授業の様子を示す。2020 年度は新型コロナウイルスの感染拡大の影響を受け、授業の実施などが例年より遅れたが、予定どおり 4 回の授業とぼうさい空日記の記録を実施することができた。2021 年度についても、新型コロナウイルスの感染拡大の影響はあったが小学校側と事前調整の上、予定どおり実施することができた。
（２）ぼうさい空日記の実施結果
ぼうさい空日記の取組では、最終的に 2020 年度は雨編で 341 個、雪編で 43 個のデータが、2021 年度は雨編で 376 個、雪編で 29 個のデータが得られた（2022 年 1 月 26 日時点）。

32

第１回授業写真第 2 回授業写真

第 3 回授業写真

第 4 回授業写真

図 3-2-1

防災教育における授業の様子

３．分析（１）防災教育を通じた教育効果
防災教育による教育効果を確認するため、アンケートを実施した。
「雨と災害への関心」、「家族や近所の人との天気の話の頻度」の結果を図 3-3-1 に示す。2020 年度は、雨と災害の関係については、1 名を除き、関心が高まる傾向が確認された。また家庭や地域における天気の話については、防災教育前から話す機会が多かったこともあり、顕著な変化は見られなかった。一方、2021 年度は、2020 年度と比較して、雨と災害の関係への関心の高まりや、家庭や地域における天気の話の増加がともに顕著であった。これは、2020 年度は 2021
年度と比較して、新型コロナウイルスの感染拡大の影響により、防災教育前のアンケートの実施時期が大幅に遅れ、事前に児童が一定の知識を得ており、雨量に対する一定のイメージができていたことも影響していると考えられる。

33

雨と災害の関係
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%

0
1

家庭や地域における天気の話
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%

1
0
4

8
3
0
防災教育前
よく気にする

ときどき気にする

防災教育後
わからない

あまり気にしない

雨と災害の関係
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%

7

0
1

防災教育前
よく気にする

ときどき気にする

図 3-3-1

5

1
防災教育後

週に数回

月に数回

年に数回

話さない

あまり気にしない

1
1
6

3

3

2
防災教育前

防災教育後
わからない

6

1

100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%

2

2

1

家庭や地域における天気の話
0

4

1

1

防災教育前
毎日話す

気にしない

1

毎日話す

気にしない

週に数回

防災教育後
月に数回

年に数回

話さない

アンケート結果（上段：2020 年度、下段：2021 年度）

また児童のさまざまな雨に対する雨量感覚を防災教育の前後（2020 年度については中間にも実施）においてアンケートを通じて確認した。その際の全児童の分散の変化を図 3-32 に示す。これは、雨の強さについて「危ない雨」・「多く降っている」・「たいしたことない雨だ」と言われて、どのような雨量を想像するか、同様に雨の長さについて「危ない長雨」・「長い間ふっている雨」・「すぐに止んでしまう雨」を降り始めからの積算雨量で確認したものである。図 3-3-2 から、雨の強さおよび雨の長さともに、2020 年度「多く降っている」以外では、防災教育前後で収束傾向が確認される。実際に値としても、妥当な値に変化する傾向が確認された。なお、2020 年度の中間（第 2 回授業時）において、一時的にやや発散傾向が確認されたが、これは上述したとおり新型コロナウイルスの感染拡大の影響により、ぼうさい空日記の開始が遅れたことにより、十分に降雨への理解が進んでいな
かったタイミングであったためと考えられる。同様の理由により、防災教育前に事前知識が形成されていた可能性のある 2020 年度と比較して、2021 年度はその収束幅が大きくな
っている。

34

雨の強さ（１時間雨量）の分散

雨の長さ（積算雨量）の分散

1000

10000
1000

100

100

10

10
1

1
防災教育前

中間

防災教育後

危ない大雨

多く降っている

たいしたことない雨だ

防災教育前
危ない長雨

雨の強さ（１時間雨量）の分散

中間
長い間ふっている雨

防災教育後すぐに止んでしまう雨

雨の長さ（積算雨量）の分散1000000

100000000
10000000

1000001000000

10000

100000

1000

10000
1000

100

100

10

10

1

1
防災教育前
危ない大雨

多く降っている

図 3-3-2

防災教育前

防災教育後
危ない長雨

たいしたことない雨だ

長い間ふっている雨

防災教育後すぐに止んでしまう雨

雨に対する感覚の変化（上段：2020 年度、下段：2021 年度）（２）児童による記録結果
上述の集中記録月間における、自然現象と児童の雨の感じ方の結果やそれに対する感想
文を、雨に敏感や児童と鈍感な児童に分けて図 3-3-3 に示す。なお、2021 年度は結果として、集中記録月間に降雨がほとんど観測されなかったため、ここでは除外している。

35

雨
の
強
さ

各項目に対して鈍感な児童

35

35

30

30

日最大1時間雨量（mm）

日最大1時間雨量（mm）

各項目に対して敏感な児童

25
20
15
10
5
0

0
強く

1

3

2

4

5

6

雨の強さの感じ方

感じる

日最大連続降雨時間（min）

日最大連続降雨時間（min）

600
400
200

0

1

2

3

4

5

6

雨の長さの感じ方

感じる

感じる

日最大県土壌雨量指数（g/kg）

日最大県土壌雨量指数（g/kg）

4

5

6

7
弱く
感じる

40
30
20
10
0
0
大きく

600
400
200

0

1

2

3

4

5

6

雨の長さの感じ方

7
短く
感じる

60

1

2

3

4

5

土砂災害リスクの感じ方

6

7
小さく
感じる

わたしは大雨や長い時間ふった雨や土砂

分かったので、これからも土砂さいがい

3

雨の強さの感じ方

感じる

50
40
30
20
10
0
0
大きく

1

2

感じる



さいがいが少しびんかんだということが

感
想
文
抜
粋

2

800

長く

50

感じる



1

1000

0

7
短く

60

土
砂
災
害
リ
ス
ク

5

1200

800

長く

10

0
強く

1000

0

15

感じる

感じる

1200

雨
の
長
さ

20

0

7

弱く

25

3

4

土砂災害リスクの感じ方

5

6

7
小さく
感じる

雨には強いと分かりました。さいがいや雨の事をもっとしりたいと思いました。



ぼくは少しどん感だし、今日のじゅ業で雨には気をつけたいと思いました。

もこわいものにときになるから、雨のこと

クラスで一番雨を気にしていると気づきをもっと知ったからさい害にそなえられました。だからこれからは雨にきょう味るようにしたいです。

をもって雨のことをたくさん知りたいで

みんな意見がそれぞれちがっておもしろ
かったし、感じ方がちがっていたけど、みす。

んなの雨のこわさとかが分かったからよかったです。
図 3-3-3

児童の雨の感じ方（2020 年度における集中記録月間）36

図 3-3-3 から、敏感な児童は鈍感な児童に比べて、弱い雨や短い雨、小さい土砂リスク
でも強い感じ方を示している。このように、ぼうさい空日記を通じて、児童固有の雨や土
砂災害リスクに対する感覚を把握するとともに、児童自身がその結果を確認することで、自身の感覚を認識し、雨に関心を持ったり、土砂災害に備えようとする考えが醸成されていることがわかる。
また参加児童を対象に、雨の強さ・雨の長さ・土砂災害リスクに対する感覚を箱ひげ図で評価した。結果を図 3-3-4 に示す。選択肢は、図 3-3-5 に示すように、数字が小さい
程、危険と感じていることを意味する。雨の強さについては、選択肢 2 でばらつきが大き
く、やや強い雨に当たる「ザーザーと打つような雨」は児童によって、異なる雨量と対応していることがわかる。同様に、雨の長さと土砂災害リスクについては、選択肢 2 と選択肢 3 でばらつきが大きい。いずれも右肩上がりの傾向はみられるものの、図 3-3-3 で確認したように児童によって感覚に違いがあることも図 3-3-4 から確認された。

雨
の
強
さ

雨
の
長
さ

土
砂
災
害
リ
ス
ク

図 3-3-4

児童の雨の感じ方の箱ひげ図（2020 年度における集中記録月間）37

図 3-3-5

ぼうさい空日記における雨の感じ方の選択肢

４．まとめ
防災教育における研究では、小学校における雨量や湧水量の観測を通じ、児童の土砂災害への理解促進を、授業だけでなく日々の児童によるモニタリングを通じて実施した。また児童によるモニタリングの結果はとりまとめてコメントを付したものを冊子体とし、児童に配布した。地下水については、モデル作成の関係上、本格的な分析評価は 2021 年の出水期以降となるが、本研究の結果からも、このような防災教育により、児童が雨や土砂災
害リスクに対する自分自身の感覚を客観的また相対的に確認することを通して、雨と土砂災害の関係に対する理解を深めていったことが確認された。

５．補足：児童による雪氷観測
栃尾小学校が位置する地域では、冬季には雨でなく、雪による影響が大きい。そのため、冬季において雪氷観測を通じた防災教育を実施した。方法は、夏季と同じく、表 3-1-1 に示したとおり雪に関する１回の授業とぼうさい空日記（雪編）を活用したものとなっている。ぼうさい空日記（雪編）の記録画面を図 3-3-6 に示す。雪氷をマクロレンズを搭載したカメラで撮影し、雪の形や雪の固さなどを確認するとともに、積雪深の記録を含め、児童た
ちの雪に対する感覚 を確認するものとなっている。

図 3-3-6

ぼうさい空日記(雪編)の記入画面
38

日記の観測結果に対しては研究者側からもフィードバックを行った。その様子を図 3-37 に示す。このように、ぼうさい空日記（雪編）を通じて、児童は雪氷や雪崩に対する理解を深め、研究者側は雪氷の時系列変化を捉えるとともに、児童の雪に対する感覚を把握
し雪氷災害に対する教育手法への適用を議論するなど、両者の連携体制を構築するに至った。

図 3-3-7

雪氷観測における児童と研究者のやり取り

39

研究成果からの提言
本事業は、新型コロナウイルスによる影響を考慮し 2020～2021 年度の 2 ヶ年を事業期間とした。2020 年は 7 月に豪雨による災害が飛騨地区でも多発した。対象とした栃尾小学校周辺でも道路への土砂の流入や道路の崩落、土石流の発生など、多くの場所で土砂災害が発生したが、幸い、小学校への直接の被害はなかった。この期間を含めて雨量は問題なく観測することができたが、裏山斜面での湧水量観測はそれ以前に観測上のトラブルがあり、豪雨中のデータは取得できていなかった。このことはリアルタイムの観測結果のみで土砂災害危険度を評価することの難しさを示しており、本事業で提案した湧水量を推定する関数モデルが豪雨中の土砂災害危険度評価に有効であると考えられる。
裏山斜面の湧水量を推定する関数モデルは長期降雨指標と短期降雨指標を組み合わせた簡易なものである。雨量、湧水量の観測結果、アメダス栃尾の 44 年間の雨量データおよび過去の周辺の土砂災害履歴を用いてモデルのパラメータを同定した。さらに過去の土砂災害発生時のモデルによる湧水量推定結果より、3 段階で土砂災害の危険度を評価する基準を設定することができた。このモデルと基準を既設の雨量表示システムに追加で実装し、リアルタイムに土砂災害危険度の指標として湧水量を表示し、それが 3 段階の基準を超えた場合には注意喚起を表示させることとした。これらについて、計画していた内容は全て完了することができた。
本モデルによる特定の斜面（もしくは流域）の土砂災害危険度を評価する方法は、雨量と湧水量という観測しやすい項目のみを用いる。したがって、他の地域でも同手法は導入しやすいと考えられる。
感染防止や休校期間があったため、小学校での防災教育は当初予定した時期とは多少前後したが、年 4 回の授業を実施することができた。こちらも小学校の先生方の協力もあり、
授業やぼうさい空日記の取り組み、感想文などの計画した内容を全て行うことができた。
現在、土砂災害警戒情報は市町村単位で発令されており、広い市町村では適切に運用できない可能性が課題として挙げられる。本事業で提案した手法は、特定の斜面の観測結果を用いたモデル作成手法を提案しており、知りたい場所の危険度の変化をリアルタイムで見られる点で、既往の土砂災害警戒情報を補完する情報を提供できると考えている。地域の安全性は、人々が活動する基盤である。災害発生の可能性を明示する本事業でのとりく
みは地域の安全性の向上という面から地域活性化に貢献できると考える。また、本事業では防災教育を小学校児童向けに実施した。これからの地域を支えていく児童が、災害を知り、その危険性を自分自身で判断できるようになることは非常に重要である。降雨に対する感覚を養うぼうさい空日記の取り組みでは、家族にもその日の雨の感覚を質問する宿題を課した。これは、雨と災害について家族で認識する契機になることをひとつの目的とした。今後もこの取り組みは継続し、地域全体への災害に対する意識付けを目指したい。
今後に向けた新たな試行として、積雪の結晶をマクロレンズで児童が撮影するぼうさい
空日記（雪）を開始することができた。雪は降雪後の気温変化や圧密などで結晶構造が変40化するが、それが雪崩の発生原因である弱層を生むこととなる。授業では雪崩と雪結晶の関係を説明し、児童に雪の変化への意識を養ってもらう目的でぼうさい空日記（雪）の取り組みは行った。積雪層の結晶構造の変化を細かい時系列で記録した事例はほとんどなく、
雪氷災害の研究面からも、この取り組みはデータの蓄積による今後の発展が期待される。
来年度以降は現地観測と防災教育を継続するとともに、関数モデルによる土砂災害危険度 と し て の 湧 水 量推 定 結 果 を 学 校 内 で 表示 し た と き の 課 題 や 児童 の 意 識 の 変 化 に つ いて調査し、分析する予定である。また、栃尾小学校で実施している防災教育や現地観測などの取り組みは汎用性が高く、北陸地方の中山間地に応用できると考える。まずは周辺の学校の先生に見学してもらうなどの取り組みから、他の地域にも広げていきたいが、小学校
教 員 の 多 忙 さ と 現在 の 新 型 コ ロ ナ ウ イ ルス に よ る 行 動 の 制 限 など を 考 慮 す る と す ぐ に実現させることは難しかった。より容易に取り組みを理解してもらう方法として、授業の様
子やぼうさい空日記での記録の様子を撮影し、短時間に編集した動画を配布して見てもらう機会を設ける手段を考える。

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