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令和４年度砂防学会研究発表会概要集

2013 年 10 月から 2016 年 10 月における桜島有村川上流域の主な土砂生産域の空間分布と土砂生産現象の特徴
国立研究開発法人土木研究所

1○佐野泰志，清水武志，石田孝司，今森直紀

から +0.20 m の範囲の値を誤差とみなし，その変動量はゼロ

はじめに噴火活動中や噴火直後に細粒の火山灰が堆積した流域の土とする。データ解析は QGIS Desktop 3.10.11 with GRASS 7.8.4

砂生産の実態調査は，空中写真判読や現地調査・現地観測にで行った。

よって行われてきた例えば，1）。近年では，地形を広範囲かつ高3.2

データ解析方法

密度に測量した航空レーザ測量データ（以降，LP データと呼本研究では，各年の DEM を用いて以下のようにデータ解ぶ）が取得・蓄積され始めているが，LP データを用いること析を行う。まず，2 時期の DEM による標高差分解析の結果，で，複数時期の流域内の土砂生産域の空間分布やそこでの土変動量が 1.0 m 以上かつ面積 10 m2 以上の範囲を含む，地形砂生産現象を詳細に分類し，その推移の調査が可能である。

的に連続した 0.20 m 以上の標高の変動が生じた範囲（以降，そこで，本研究では，LP データを用いて，噴火活動が継続土砂移動範囲と呼ぶ）とし，GIS 上で個別にポリゴン化する。

する桜島有村川を対象に，複数時期の流域内の土砂生産域の次に，解析期間ごとに，土砂移動範囲が分布する地形とそ空間分布とそこでの土砂生産現象の特徴を調査した。

こでの侵食・堆積過程を分類する。土砂移動範囲の地形は，

2

各解析期間においてポリゴンが位置する研究対象流域の地形

研究対象
研究対象流域は，桜島有村川 3 号堰堤より上流の有村川上区分として同定した。その地形区分は，DEM から作成した等流域とし，8 つの小流域に区分する（図 1）。有村川上流域は，高線図（縮尺：1 / 25,000），傾斜変換線判読図（遷急線・遷緩

小流域 1，2，6，8 からなる本川流域と，小流域 3，4，7 から線の配置図）やオルソ画像図を用いた分類方法 2）を参考に，なる支川1流域，小流域5からなる支川2流域に分類される。

斜面区分として分類するが，その成因が推定できる範囲につ

研究対象期間は，噴火活動中の有村川上流域全域の LP デ。一方，土砂移動範囲の侵食・いては地形種 3）とする（表 1）ータ（国土交通省九州地方整備局大隅河川国道事務所 計測）

堆積過程は，ポリゴンごとに縦横断測線を設定し，各年の縦が取得された 2013 年 10 月から 2016 年 10 月の 3 年間とす横断図から地形変化を判読して表 1 のように分類する。ここる。LP データ取得間隔は約 1 年であり，2013 年 10 月からに，「谷頭侵食」はガリーの新規形成に伴う上方への侵食を，2014 年 10 月，2014 年 10 月から 2015 年 11 月，2015 年 11 月

「側方・下方侵食」はガリーや放射谷の発達に伴う渓岸・渓から 2016 年 10 月の 3 期間である。以降，2013-2014，2014-床侵食を指す。火山地域で確認される「リル」は規模の小さ2015，2015-2016 と示し解析期間と呼ぶ。大隅河川国道事務所

な微地形（幅数十 cm，深さ数 cm 以下の溝）4）であり，LP デの調査によると，各解析期間の降灰量は 2013-2014 と比較すータからは判読が困難なため，本研究では取り扱わない。
そして，発生土砂量は土砂移動範囲のポリゴン内の侵食土

ると，2014-2015 は約 1.6 倍の量と多く，2015-2016 は約 0.2 倍

砂量または堆積土砂量を集計した値とする。の量と少なかった。

3研究方法

3.1

使用した DEM データ

最後に，各解析期間の小流域ごとの土砂移動範囲の空間分
布とそこでの侵食・堆積過程の推移を調査・分析し，有村川

本研究では，LP データから作成した DEM を使用する。メッシュサイズは 1.0 m×1.0 m である。LP データの計測精度は水平誤差±0.30 m 以内，垂直誤差±0.15 m 以内である。
DEM による標高差分解析時は，誤差伝搬の法則より-0.20 m

上流域の主な土砂生産域の空間分布とそこでの土砂生産現象の特徴を整理する。

4結果と考察4.1

土砂移動範囲の空間分布

各小流域の 3 期間の土砂移動範囲の空間分布の特徴を以下に示す。小流域 1 は 3 期間とも侵食に伴う土砂移動範囲が小流域全域に点在していた。小流域 2，3，4 は，3 期間とも土砂移動範囲が小流域全域に点在したが，特定の領域に分布す
表 1 本研究における地形区分と侵食・堆積過程の分類
項目
地形区
分

斜面
区分

頂部斜面，上部谷壁斜面，下部谷壁斜面，急崖，ガリー，沖積錐，放射谷

地形種

火山砕屑丘，崖錐，段丘，溶岩流側端崖，溶岩流原（大正溶岩），溶岩流原（昭和溶岩）

侵食・堆積過程

図 1 研究対象流域の位置図－ 361 －

詳細な分類

斜面崩壊，谷頭侵食，側方・下方侵食，土砂堆積る土砂移動範囲では期間により侵食と堆積が見られた。小流域 5，6，8 は，3 期間とも土砂移動範囲が一部の放射谷区間に特に多く分布し，その区間の土砂移動範囲では期間によって侵食と堆積が見られた。小流域 7 は 3 期間とも土砂移動範囲がほぼ分布しなかった（図 2）。小流域 1，2，3，4 と小流域 5，6，7，8 は噴火火口からの距離や火山体に対する小流域の位置関係（火山山体山腹斜面または火山山麓部）が概ね同じだが，小流域間で土砂移動範囲の空間分布が異なることが把握できた。

4.2

解析期間における有村川上流域の主な土砂生産域とそこでの土砂生産現象の特徴

有村川上流域のうち，土砂移動範囲の空間分布が異なった

図 2 解析対象とした 3 期間の土砂移動範囲の空間分布

小流域 1，2，3，6 における各解析期間の土砂移動範囲が分布

麓部の小流域では河道区間である放射谷やそれに沿う段丘でした地形（斜面区分 + 地形種）とそこでの侵食・堆積過程別の土砂生産が活発であるという実態が明らかとなった。の発生土砂量を図 3 に示す。

5

小流域 1，2，3 は火山山体山腹斜面に位置するが，小流域

まとめ
噴火活動中の桜島有村川上流域では，噴火火口からの距離

1 では，3 期間とも下部谷壁斜面における谷頭侵食，ガリーにや火山体に対する小流域の相対的位置が概ね同じでも，主なおける側方・下方侵食，下部谷壁斜面や急崖における斜面崩

土砂生産域の空間分布と主な土砂生産現象とその土砂生産量壊が発生していた。そしてこれらの侵食土砂量は解析期間ごは期間や小流域によって異なることが明らかとなった。とに同程度であった。小流域 2，3 では，噴火回数や降灰量が桜島有村川の土石流流出解析における土砂供給条件（土砂減少した 2015-2016 に侵食が活発であった。小流域 2 では，供給点，想定する土砂生産現象，土砂供給量）の設定に際し下部谷壁斜面や火山砕屑丘の縁周辺における谷頭侵食，また，てこのことを考慮していく必要がある。

ガリーにおける側方・下方侵食により侵食土砂量が多かった。
一方，小流域 3 では，下流に分布するガリー，沖積錐，段丘，【謝辞】本研究で使用した LP データ，桜島の噴火回数と降放射谷における側方・下方侵食による侵食土砂量が多かった。

灰量の観測データは，国土交通省九州地方整備局大隅河川国

火山山麓部に位置する小流域 6 では，3 期間とも，ガリー，道事務所より提供いただいた。記して御礼を申し上げます。

段丘，放射谷における側方・下方侵食や，その側岸の下部谷【参考文献】1）下川悦郎・地頭園隆 (1987)，新砂防，Vol.40，

壁斜面における斜面崩壊による侵食土砂量が多かった。

No.1，p.19-24，2）佐野泰志ら (2021)，令和 3 年度砂防学会研以上のように，有村川上流域では，斜面崩壊による土砂生究発表会概要集，p.327-328，3）鈴木隆介 (1997)，建設技術者

産が活発な小流域があるほか，ガリーの新規形成・発達に伴のための地形図読図入門 第 1 巻 読図の基礎,古今書院，p.37-

う谷頭侵食や側方・下方侵食による土砂生産が活発な小流域

168，4）鈴木隆介 (2000)：建設技術者のための地形図読図入もあり，小流域によってその発生状況が異なること，火山山

門 第 3 巻 段丘・丘陵・山地，古今書院，p.688-689

⼩流域1⼩流域22013
I2014

頂部斜⾯

下部⾕壁斜⾯

上部⾕壁斜⾯

急崖

下部⾕壁斜⾯
急崖

ガリー

ガリー

放射⾕

放射⾕
‐50‐25025500102030

上部⾕壁斜⾯

急崖

下部⾕壁斜⾯
急崖

ガリー

ガリー
放射⾕
‐50‐25025‐30 ‐20 ‐105001020

上部⾕壁斜⾯

急崖

下部⾕壁斜⾯
急崖

ガリー

ガリー

放射⾕

放射⾕
‐50(侵⾷)‐2502550

発⽣⼟砂量(×103m3) (堆積)下部⾕壁斜⾯
急崖
ガリー段丘
放射⾕‐50510‐30 ‐20 ‐10(侵⾷)0102030

発⽣⼟砂量(×103m3) (堆積)‐10‐50510‐10‐50510‐10‐50510頂部斜⾯
上部⾕壁斜⾯
下部⾕壁斜⾯急崖
ガリー段丘
放射⾕‐10‐50510⽕⼭砕屑丘
頂部斜⾯
上部⾕壁斜⾯
下部⾕壁斜⾯
急崖
ガリー
沖積錐
段丘
放射⾕

頂部斜⾯

下部⾕壁斜⾯

上部⾕壁斜⾯‐1030⽕⼭砕屑丘

上部⾕壁斜⾯

⼩流域6頂部斜⾯

⽕⼭砕屑丘
頂部斜⾯
上部⾕壁斜⾯
下部⾕壁斜⾯
急崖
ガリー
沖積錐
段丘
放射⾕

頂部斜⾯

下部⾕壁斜⾯

放射⾕

2015
I2016

‐30 ‐20 ‐10⽕⼭砕屑丘

上部⾕壁斜⾯

2014
I2015

⼩流域3⽕⼭砕屑丘
頂部斜⾯
上部⾕壁斜⾯
下部⾕壁斜⾯
急崖
ガリー
沖積錐
段丘
放射⾕

⽕⼭砕屑丘

上部⾕壁斜⾯

頂部斜⾯
上部⾕壁斜⾯
下部⾕壁斜⾯
急崖
ガリー
段丘
放射⾕‐10‐50510(侵⾷) 発⽣⼟砂量(×103m3) (堆積)(侵⾷) 発⽣⼟砂量(×103m3) (堆積)図 3 小流域 1，2，3，6 における各解析期間の土砂移動範囲が分布した地形とそこでの侵食・堆積過程別の発生土砂量（：斜面崩壊，：谷頭侵食，：側方・下方侵食，：土砂堆積）－ 362 －