R5‑011

2020年度砂防学会研究発表会概要集

深層集水地形の可視化による斜面崩壊の水文的評価
国土交通省 国土技術政策総合研究所 ○鈴木大和、中谷洋明
日本工営株式会社 河合政岐

1 はじめに降雨による深層崩壊は基岩等の深層内部に存在する山体地下水が影響して発生すると考えられている．さらに，小杉ほか（2012）は基岩からの地下水が表層崩壊を誘発させる影響について示し，地形に依存した集水性から斜面崩壊を予測することの限界を指摘している．
このように，斜面崩壊の発生を精度よく予測するために水文や土質的な特性を反映した予測モデルによる警戒技術が提案されてきている（例えば小杉ほか，2013）．一方で，深層の山体地下水の流出や集水しやすい場所を特定し，斜面単位で危険度評価できる技術も必要である．
本研究では，山体深層の集水地形の規模を推定するため，地盤比抵抗データを使って可視化した．また，推定した集水規模と渓流水の水文調査結果との対応を比較した．

大日本コンサルタント株式会社 奥村 稔

年 1 月 9 日に水文特性を調査した（図 - 2）
．渓流水の現場状況に応じて容器法等で計測した流量とポータブル水質計（東亜DKK 製）で電気伝導率（EC）を測定した．調査地の中で西側に流出する流域は EC が高く，点ｆの流域（船石川）は比流量が大きいことが特徴である．
また，図 – 2 に示す点S 上流域の湧水地点において水文観測を行い，2019 年6 月下旬～2020 年3 月末までのEC，水素イオン濃度（pH），水温を測定した．降水量と気温はアメダ
ス田代観測地点で記録された値である．多雨期である7 月～10 月にかけてEC が高く，pH が低い傾向が継続している（図- 3）．和田ほか（1995）の結果と同様に，台地上の土壌に含まれる肥料成分を溶解しながら流出しているものと推察される．

2 調査地の概要
本研究の調査地は，鹿児島県肝属郡南大隅町に位置する（図 - 1）．この地域は大隅半島南西部の丘陵地であり，年間降水量の平年値が 2,637 ㎜（アメダス田代観測地点，統計期間 1981～2010 年）と非常に多雨であることから，しばしば豪雨によって斜面崩壊が発生する．調査地についても図 - 1に示す船石川では，2007 年および 2010 年に大規模な斜面崩壊が発生している（武澤ほか，2009；下川ほか，2010）．
2．1 調査地の地形・地質・土地利用調査地の地形と地質を図 - 1 に示した．調査地は西側を錦江湾に面し，南部側は最大標高 500m 以上になる急峻な山地である．北部側は周縁との比高差 100m 以上の急崖となり，標高 250m 程度の高さに比高差が小さな平坦地が広がった台地を呈す．地質は，標高100m～200m 付近には未固結状態の火砕流堆積物であるシラスが分布し，さらに標高200～250m程度には固結度の高い火砕流堆積物である溶結凝灰岩が広がる．これらは 12 万年前の阿多火砕流由来の堆積物である（九州地方土木地質図編集委員会，1986）．南部には大隅半島東部なから南部にかけて最大標高 900m に達する中期中新世に形成された花崗岩山地の一部が分布し，本研究の調査地はこの地質境界付近に位置する．また，調査地の丘陵地は樹林，台地上部は茶畑や果樹園等の農地，谷底低地は耕作地や住宅地として利用されている．谷底低地は主に水田が広がっていることから，台地の周縁から地下水の流出が豊富であることが示唆される（鹿児島県，2013）．
2．2 調査地の水文特性
調査地内点 a～u の各流域に対する地下水賦存量を確認するため，先行降水量が少なく，当日に降雨がなかった 2019

269

調査地
100m

200m

船石川
火砕流堆積物300m

花崗岩400m

鹿児島県

調査地

0

図 – 1 調査地の概要

比抵抗が大きい流域
流量がない流域
ECが高い流域

図 – 2 調査地の水文特性

500

1,000m

降水量［㎜/day］

深層の集水地形は平衡斜面であると言える．このような流域は地下水賦存量が少ないため，渇水期に実施した水文調査時には流量が確認できなかったと考えられる．

200
150
1005002019/6/1

2019/7/1

2019/8/1

2019/9/1

2019/10/1 2019/11/1 2019/12/1

2020/1/1

2020/2/1

2020/3/1

EC［mS/m］

pH209EC

158107pH

502019/6/1

652019/7/1

2019/8/1

2019/9/1 2019/10/1 2019/11/1 2019/12/1

2020/1/1

2020/2/1

2020/3/1

温度［℃］

30

気温

2520
15

水温

1050
2019/6/1

2019/7/1

2019/8/1

2019/9/1

2019/10/1 2019/11/1 2019/12/1

2020/1/1

2020/2/1

2020/3/1

図 – 3 調査地の水文観測結果

3

地盤比抵抗の取得および解析方法

図 - 1 に破線で示す範囲について空中電磁法によって地盤比抵抗を取得した．
（社）物理探査学会（2008a）に従い，ヘリコプターで曳航した電磁センサー（NE-RESOLVE 空中電磁法システム）から送信した1 次磁場の強度と1 次磁場によって地盤で生じる2 次磁場の強度との割合を求め，測線間隔100m で磁場が透入した深度までの地盤比抵抗を取得した．
本研究では地盤比抵抗の季節的変化から山体地下水の存在様式を推定するため，2019 年 5 月 15～16 日（渇水期）および 2019 年 10 月 16 日（豊水期）に同じ測線で地盤の比抵抗を取得した．また，電磁センサーのコイルが水平配列された5 周波数（140,000Hz，31,000Hz，6,900Hz，1,500Hz，340Hz）
によって得られた地盤の比抵抗について解析対象とした．山体地下水の変動は，地盤比抵抗の変化を間隙水の飽和度および水質を説明指標として分析した．

4

結果および考察

地盤比抵抗の変動性から作成した深層の集水地形を表した地形モデルを示す（図 - 4）
．図 – 2 に示した渓流水の調査を実施した標高50m 地点に対する集水地形である．
比流量が大きい点 f，q，s，ｔ等の流域は台地内部に奥深く伸びた凹地形が存在することが確認できる．
点ｆの場合，台地内部の凹地形が東西方向に分布し，
点 n や p の地表面流域下に存在する深層の山体地下水を集め，点 f 上流域で流出しているものと推察される．これによって，点 n や p の流域の比流量は小さくなっていると考えられる．したがって，2007 年および 2010 年に大規模な斜面崩壊が発生した船石川は，下川（2010）の調査結果と同様に山体深層の集水地形に規制された地下水が影響した可能性が示唆される．
また，図 – 4 の台地急崖部に着目すると，流域規模が小さい点 a や b では急崖部あるいは崖端部に凹地形が存在する．一方で，同等の流域規模の点 c や dの上流部では地表面は明瞭な谷地形を呈しているが，270集水地形の標高 低

高

図 – 4 標高50m 地点に対する山体深層の集水地形

5 おわりに
本研究では，地盤比抵抗データを使って山体深層の集水地形を可視化し，推定した集水規模と渓流水の水文調査結果との対応を比較した．その結果，過去に大規模な斜面崩壊が発生した流域の背後には，山体深層に集水地形が存在し，これに支配された地下水の集中が崩壊に影響した可能性が示唆される．
今後は山体深層の集水地形の規模を定量化して流量との対比を行う予定である．また，本調査で取得した地盤比抵抗から推定できる最深部の集水地形を示した．現場ではより標高が高い場所からの地下水流出も確認できていることから，それらの可視化・定量化した上で考察したいと考えている．
【参考文献】
小杉ほか（2012）：地形に依存した雨水流動追跡に基づく表層崩壊発
生予測の問題点，砂防学会誌，Vol．65，No．1，p．27-38．
小杉ほか（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，No．4，p．21-32．
武澤ほか（2009）：鹿児島県船石川で発生した深層崩壊に起因する土石流の推定，砂防学会誌，Vol．62，No．2，p．21-28．
下川ほか（2010）：2010 年（平成 22 年）7 月鹿児島県南大隅町で発生した連続土石流災害，砂防学会誌，Vol．63，No．3，p．50-53．
九州地方土木地質図編集委員会（1986）：九州地方土木地質図．
鹿児島県砂防課（2013）：平成 22 年 7 月船石川土石流災害記録誌．
和田ほか（1995）：電気探査の自動連続観測によるシラス台地の降雨の浸透，応用地質，Vol．36，No．5，p．29-38．
（社）物理探査学会（2008a）：新版物理探査適用の手引き（土木物理探査マニュアル 2008）空中電磁法，p．249-263．