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数量化Ⅱ類を用いた大規模地震が降雨による斜面崩壊発生場の特性に与える影響評価
北海道大学 〇齋藤はるか※1・桂真也・梅谷涼太※2・林真一郎※3（現所属 ※1：朝日航洋(株) ※2：日本工営(株) ※3：(国研)土木研究所）
1．はじめに近年、頻発する大規模な降雨により斜面崩壊が多発し、人家を巻き込むなどして甚大な被害を及ぼしている。こうした被害を防止・軽減するため、降雨による斜面崩壊発生場の特性に関する研究がこれまで精力的に行われてきた。近年、大規模な地震も頻発しており、大規模阿蘇山な地震の直後に大規模な降雨が発生する可能性が高まっていると言える。そうした検討を詳細に行った研究は少ない。そこで本研究では、
平成 28 年熊本地震に見舞われた阿蘇地方を対象に、数量化Ⅱ類を用いて地震前の降雨と地震後 2 回の降雨による斜面崩壊発生場の特性を明らかにし、大規模地震が降雨による斜面崩壊発生場の特性に与える影響を明らかにすることを目的とした。
2．研究方法
研究対象地は熊本県阿蘇地方に位置する阿蘇カルデラ壁北西部である（図 1）。2016 年 4 月 16 日 01 時 25 分に発生した南北方向に張力軸を持つ横ずれ断層型の平成 28 年熊本地震（以下、「熊本地震」）

図 1. 研究対象地と解析対象範囲により、震度 5 強から 6 弱の強い揺れに見舞われた。本研究対象地では、熊本地震前の平成 24 年 7 月九州北部豪雨（以下、「H24 豪雨」）により、多数の斜面崩壊が発生した。また、熊本地震後の平成 28 年 4 月 21 日の前線の通過に伴う降雨（以下、「H28.4 月降雨」）、平成 28 年 6 月 19日～25 日にかけての梅雨前線の停滞による降雨（以下、「H28.6 月降雨」
）によっても多数の斜面崩壊が発生した。カルデラ壁で見られる崩壊タイプ（久保田ら（2012），石川ら（2016））の内、前述の 3 つの降雨イベントで崩壊発生数が最も多かった溶岩類での新規崩壊を対象とした。溶岩類の分布、上記 3 つのイベントで共通して崩壊が多数崩壊した範囲、および後述する航空レーザー測量データ・空中写真の計測・撮影範囲を踏まえ、解析対象範囲は図 1 に示す範囲とした。解析対象範囲の面積は、H24 豪雨で 14.6km2、H28.4 月降雨とH28.6 月降雨で 8.5km2 である。
ArcGIS を用いて対象地の航空レーザー測量データから 1ｍメッシュの数値標高モデル（DEM）を作成した。
各イベント前後の DEM で標高の差分を取り、負の変動がある箇所でかつ空中写真でも崩壊が確認できる箇所を斜面崩壊発生場として判読した。崩壊の規模を考慮して、以下の解析は 10m メッシュで行い、判読した崩壊発生場と一部でも重複するメッシュを崩壊メッシュ、それ以外を非崩壊メッシュとして扱った。
解析手法として数量化Ⅱ類を用いた。ArcGIS 上で算出した各イベント前の傾斜角、平均曲率（斜面の凹凸を表す指標で、正なら凸地形、負なら凹地形を示す）、Topographic Wetness Index（TWI）（斜面の湿潤度を表す指標で値が大きいほど湿潤であることを示す）、斜面方位、熊本地震時の最大加速度（H28.4 月降雨及びH28.6 月降雨のみ）を説明変数、崩壊の有無を目的変数とし、説明変数間の相関が低いことを確認した上で解析を行った。数量化Ⅱ類においては各説明変数の各カテゴリーに数値（カテゴリースコア）を与える。各説明変数のカテゴリースコアが正値側に大きいほど崩壊しやすく、負値側に小さいほど崩壊しにくかったことを表- 537 -

す。カテゴリースコアの最大値と最小値の差（レンジ）が大きい説明変数ほど崩壊へ及ぼす影響が大きい（崩壊への寄与順位が高い）ことを表す。
3．結果および考察
崩壊メッシュは、H24 豪雨で 591 メッシュ、

表 1. イベントごとの崩壊しやすいカテゴリーと寄与順位
H24豪雨

寄与順位

1

要因

崩壊しやすいカテゴリー

斜面方位

H28.4月降雨H28.6月降雨要因

崩壊しやすいカテゴリー

要因

崩壊しやすい
カテゴリー

南向き

斜面方位

北西

傾斜角25°～

H28.4 月降雨で 221 メッシュ、H28.6 月降雨

2TWI

6以上

傾斜角30°～

斜面方位

北で 1128 メッシュであった。数量化Ⅱ類による

3

傾斜角25°～

加速度690gal～

加速度690gal～

4

曲率－0.06～－0.03

曲率－0.06～
－0.03

TWI

6以上

曲率－0.06～－0.03
0～0.06

解析の結果、各説明変数において正のカテゴリースコアをとったカテゴリー、すなわち崩壊し5TWIやすいカテゴリーを表 1 に示す。傾斜角は全て6以上のイベントで傾斜角が増加すると崩壊が発生しやすくなり、その傾向は地震前後で変わらなかった。平均曲率
は、全てのイベントで雨水を集水しやすい-0.06～-0.03 で崩壊が発生しやすく、その傾向は地震前後で変化しなかったが、H28.6 月降雨ではそれに加えて地震の影響を受け不安定になったと考えられる 0～0.06 でも崩壊しやすいという結果になった。以上より、平均曲率においては地震の影響は 2 ヶ月経過しても残存していることが示唆された。TWI は 6 以上の斜面がより湿潤である箇所で崩壊が発生しやすく、その傾向は地震前後で変化しなかった。斜面方位においては、H24 豪雨では南東から南向き斜面で崩壊しやすいという結果になった。これは、他の方位の斜面よりも風化が進んでいたためと考えられる。一方、地震後の 2 回の降雨では、北西から北向き斜面で崩壊が発生しやすかった。熊本地震の発生機構である横ずれ断層では、断層面が延びていく方向で S 波の振幅が最大になり、断層に直交する方向に揺れを与える（川邉，2009）。そのため、地震後降雨では熊本地震の震源断層に直交し、地震で大きな揺れを与えられ不安定になっていたと考えられる北西から北向き斜面で崩壊が発生しやすかったと考えられる。したがって斜面方位において地震の影響は 2 ヶ月経過しても残存していると考えられる。加速度においては、690gal 以上で崩壊しやすいという結果となった。
加速度が大きかった地域では、地震時に崩壊が発生していなくても山体が脆くなっていたために、地震後の降雨で崩壊が発生しやすかったと考えられる。
各イベントの寄与順位を比較すると（表 1）、地震後降雨では、斜面の集水しやすさ（曲率）や湿潤度（TWI）といった降雨の影響を表す要因よりも地盤の緩み（加速度）という地震の影響を表す要因の方が崩壊により寄与していた。また、斜面方位は全てのイベントで上位の寄与順位を示したが地震の影響を受けて、崩壊しやすい方位が地震前後で変化した。特に地震後降雨における崩壊しやすい斜面方位は、断層の向きなどが崩壊しやすい方位に寄与することが考えられるため、地震の特徴に注意する必要がある。
4．まとめ
本研究では地震前後の降雨による斜面崩壊発生場の特性を比較し、大規模地震が降雨による斜面崩壊発生場の特性に与える影響を明らかにした。地震の影響は 2 ヶ月経過しても残存していることが示唆されたが、こうした影響がいつまで残存するかについては今後検討していく必要がある。
【謝辞】本研究は、国土交通省河川砂防技術研究開発公募砂防技術分野「大規模地震とそれに伴う地盤の劣化に起因する連鎖複合型土砂災害の発生機構と対策」および JSPS 科研費 18H03819 の助成を受け実施しました。航空レーザー測量データは防災科学技術研究所と国土交通省、解析雨量データは国土交通省から提供を受けました。
【参考文献】石川芳治ら：平成 28 年熊本地震による土砂災害（2016），川邉洋：斜面災害発生に影響を与える地震動の諸性質（2009），久保田哲也ら：平成 24 年 7 月九州北部豪雨による阿蘇地域の土砂災害（2012）- 538 -