Pb-73
深層崩壊に起因する天然ダムタイプの被害想定手法に関する一考察
国土技術政策総合研究所○鈴木清敬、内田太郎、桜井亘

1.はじめに深層崩壊等の大規模土砂災害対策は、「国土交通省河川砂防技術基準計画編」において、砂防計画の一つとして位置づけられている。これを踏まえ、「深層崩壊対策技術に1)関する基本的事項 」においては、天然ダム対策は事前対策と緊急対策、ならびにハード対策とソフト対策を組み合わせて実施すべきと整理されている。
このうち、事前対策を実施するにあたっては、例えば図-1 に示すようなフローに従い、外力や被害範囲を想定する必要がある。ここで、図-1 に示す①、②、⑤、⑥については、多くの研究が行われ、技術開発が進められてきた例えば 2,3,4)。その一方で、③天図-1 検討フロー例
然ダム形成位置、④天然ダム形状については、研究例が少なく、事前に想定することが困難である。
「③天然ダム形成位置」の実態を把握することは、想定する天然ダムの規模、形状、数値計算の計算開始地点や計算ケースを整理するために重要である。また、「④天然ダム形状（天然ダムの高さ等）」は、短時間決壊型か長期間継続型かの判定や湛水容量、決壊時のピーク流量に大きな影響を及ぼすため重要である。
そこで、本研究では、過去の深層崩壊の事例を対象に、③天然ダム形成位置、④天然ダム形状の実態を整理することを目的とした。

2.研究方法2.1 天然ダム形成位置の実態把握方法
深層崩壊に起因する土砂は急勾配な河道では堆積せずに流下する可能性が考えられるため、天然ダム形成箇所の河道の勾配には上限値があると考えられる。そこで、本研究では既往文献 5,6）からの事例収集および LP データを用いた判読を行い、天然ダム形成地点の河床勾配を整理した。整理したデータは、既往文献 101 事例、LP 判読 31 事例の合計132 事例である。LP データを用いた判読は、新潟県中越地震（2004）、岩手・宮城内陸地震（2008）、紀伊半島大水害（2011）の 3 災害を対象とし、災害後に取得された LP データを用いて判読を行った。
LP 判読は天然ダム形成地点を中心に上流側 200m および下流側 200m の区間について概ね 1m 間隔で LP 地形モデ
ルから標高データを読み取った。

2.2 天然ダム形状の実態把握方法
天然ダム形状に関するパラメタのうち被害範囲等に大きな影響を及ぼすものとして、天然ダムの高さ、法勾配が考えられる。そこで、本研究では新潟県中越地震（2004）、岩手・宮城内陸地震（2008）、紀伊半島大水害（2011）の 3 災害について、災害後に取得された LP データを用いて、天然ダム形成地点の縦断図を作成し、天然ダムの前法形状を検討した。縦断図を作成して形状等を検討したデータは LP 地形モデルにて天然ダム形状が確認できた 24 事例である。
縦断図の作成位置は基本的には天然ダム形成後の河道の中心線とし、概ね 1m 間隔で LP 地形モデルから標高データを読み取り縦断図を作成した。ただし、水みちなどの天然ダムの越流侵食痕跡が地形モデルに確認され、河道中心線に沿った縦断面が天然ダム形成直後の状態から明らかに変化していると考えられる場合は、天然ダム形成直後の状態が保持されていると想定される位置にずらして縦断図を作成した。

3.研究結果3.1 天然ダム形成位置の実態

100

10090908080

累積頻度（％）

累積頻度（％）

図-2 に過去の天然ダムの形成地点の河70706060
床勾配の整理結果を示す。図-2 左より、5050
天然ダム実績の 95％は河床勾配が約 1/740403030上流（概ね 8 度）より緩い地点で、形成されて2020下流
谷壁斜面 N=88いることがわかり、これは、Kharismalatri
平均1010
支川上流 N=4400
et al(2017)が紀伊半島大水害を対象に整理した1101001000
1101001000
河床勾配（1/n）
河床勾配（1/n）
結果、概ね勾配10 度以下で天然ダムが形成さ
図-2 天然ダム形成地点の河床勾配の分布れていたという結果と調和的であった。
また、図-2 右には天然ダム形成地点の平均河床勾配について、流下形態によって区分（谷壁斜面の崩壊による天然ダムの形成、支川上流の崩壊により本川で天然ダム形成）したものである。天然ダムが形成される河床勾配は流下形態に- 748 -下流側

よってはほとんど変わらないと言える。

上流側 下流側

3.2 天然ダム形状の実態

上流側

110.9

単0.9

複0.80.8

天然ダム下端からの比高

天然ダム下流端からの比高

秋山ら（2015）は天然ダムの越流開始点と下流末端の勾配を整理し、天然ダムの下流側の堆積勾配は 30 度未満であり、多くの事例では概ね 10 度未満であったと報告し、その一方で大規模な天然ダムでは法勾配に変曲点がある点を指摘し、天然ダムの代表する堆積勾配を示すためには別の検討が必要と報告している。
図-3 に天然ダムの縦断図の例を示す。この図から秋山ら（2015）
図-3 天然ダム縦断形状の事例
50が指摘したとおり、天然ダムの前法形状は図-3 左に示す 50
単断面
複断面
ように明らかな急勾配部とその下流に緩勾配部が存在4040する複断面形状を呈するもの（24 事例中 10 事例）と30
図-3 右に示すように単断面形状を呈するもの（24 事例 30中 14 事例）が確認できた。
2020図-4 に天然ダム高さ（全体の高さ）と前法勾配（全紀伊山地
1010岩手宮城体の平均勾配）の関係を示す。天然ダムの高さと前法
芋川複断面あり勾配には明確な関係性は認められなかった。ただし、00020406080100120020406080100120
天然ダムの高さ(m)
天然ダムの高さが 25m を超えるものは 11 事例中 9 事例
急勾配部の天然ダムの高さ(m)
図-4 天然ダムの高さと図-5 天然ダムの急勾配部の高さ（82％）が複断面の前法形状を呈しており、逆に天然ダム
前法勾配（平均勾配）の関係と前法勾配の関係の高さが 25m 未満のものは 13 事例中 1 事例（7.7％）の 12050
単断面
単断面みが複断面の前法形状を呈していた。一方、勾配により複断面（急勾配部）
急勾配部：
緩勾配高さ 10m
100複断面（緩勾配部）
4011～35度
単断面と複断面を分類することはできなかった。
80 緩勾配高さ 20m
30
図-5 に天然ダムの急勾配部の高さと急勾配部の前法
60勾配の関係を示す。斜面安定解析においては、ある勾配
2040に対しては斜面として成り立つ限界の高さが存在し、緩勾配部：
104～17度
20
図-5 中に破線で示したように勾配が大きいほど限界の緩勾配高さ 30m例えば 9）
高さが小さくなると言われているが天然ダムの前
00010203040500204060
80100120
天然ダムの高さ（全体）(m)前法勾配（平均勾配）（度）法形状についても同様の考え方が適用できる可能性が図-7 天然ダムの急勾配部と図-6 天然ダムの全体高さと考えられる。
緩勾配部の勾配の関係
急勾配部の高さの関係
図-6 に天然ダムの全体の高さと急勾配部の高さの関係を示す。図中の黒点線より下側の範囲は天然ダムの前法形状が複断面形状を呈する領域である。また、青破線、緑破線、茶破線はそれぞれ天然ダム全体の高さのうち、緩勾配部の高さが 10ｍ、20m、30m となるラインを示している。この図より、天然ダムの全体高さに占める急勾配部の高さや緩勾配部の高さの関係はバラツキが大きく明瞭な傾向は確認できなかった。ただし、緩勾配部の高さは概ね 30m より低かった。
図-7 に天然ダムの前法勾配の急勾配部の勾配と緩勾配部の勾配の関係を示す。この図より、前法形状が単断面のものは、1 事例を除いて前法勾配が 18～31 度であった。前法形状が複断面化しているものは、急勾配部の勾配は概ね 11～35 度、緩勾配部の勾配は 4～17 度となっており、緩勾配部の勾配は急勾配部の勾配の半分程度となっていた。
0.70.60.50.40.30.70.60.50.40.3LP地形モデル
元河床

0.20.2LP地形モデル
元河床

0.10.10000.10.20.30.40.50.60.70.80.9100.10.20.3

0.40.50.60.70.80.91

天然ダム下端からの距離

天然ダム下流端からの距離

紀伊山地

天然ダムの高さ（急勾配部）（m）

前法平均勾配（度）

複断面あり

単断面
複断面

前法勾配 （急・緩勾配部）（度）

芋川

急勾配部の前法勾配 （度）

岩手宮城

5.まとめ
天然ダムの形成地点は、その 95％が河床勾配 1/7（概ね 8 度）より緩い地点で形成されていた。このことから、事前対策や被害想定をおこなう場合には、河床勾配が 8 度以下の緩勾配区間にて優先的に検討を進めてもよい可能性がある。
また、天然ダムの前法形状は、単断面のものと複断面のものがあり、天然ダム高さが概ね 25m を超えるものは複断面化していることがわかった。前法勾配と天然ダム高さはバラツキが大きく、明確な関係性はみられなかったが、斜面安定解析における限界高さの考え方を適用できる可能性が考えられた。このことから、事前対策や被害想定をおこなう場合の天然ダム形状は、限界斜面高さを考慮した天然ダム高さ・勾配を踏まえて設定することが望ましいと考えられる。
＜参考文献＞1)国土技術政策総合研究所：深層崩壊対策技術に関する基本的事項，国土技術政策総合研究所資料第 807 号，2014、2)土木研究所：深層崩壊の発生の恐れのある渓流抽出マニュアル（案），土木研
究所資料第4115 号，2008、3)土木研究所：深層崩壊に起因する土石流の流下・氾濫計算マニュアル（案），土木研究所資料第4240 号，2012、4)土木研究所：深層崩壊の発生する恐れのある斜面抽出技術手法及びリスク評価手法に関する研究，土木研究所資料第4333 号，2016、5)田畑茂清・水山高久・井上公夫：天然ダムと災害，古今書院，2000、6)奈良県：平成23 年度紀伊半島大水害 大規模土砂災害アーカイブ，
2015、7)Kharismalatri1, H.S., Ishikawa, Y., Gomi, T., Shiraki, K., Wakahara, T. (2017) Collapsed material movement of deep-seated landslides caused by Typhoon Talas 2011 on the Kii Peninsula, Japan,
International Journal of Erosion Control Engineering、8)秋山ら：航空レーザ計測データを用いた天然ダム堆積勾配の計測と勾配分布，平成25 年度砂防学会研究発表会概要集，p.A-130~131,2013、9）Schmidt,
K. M., and D. R. Montgomery, Limits to relief, Science, 270,617–620, 1995.

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