06-01
森林伐採や植栽状況の相違を考慮した土砂生産予測に関する研究
アジア航測株式会社(信州大学総合工学系研究科)
信州大学農学部○黒岩平松

知恵晋也・福山泰治郎

1. はじめに9108765432

1970～1976年

1976～1982年

1982～1986年

1986～1992年

1992～1996年

1970～1976年

1976～1982年

1982～1986年

1986～1992年

1992～1996年

1996～2001年

2001～2004年

1970～1976年

1976～1982年

1982～1986年

1986～1992年

1992～1996年

1996～2001年

2001～2004年

2001～2004年

1965～1970年

1965～1970年

1965～1970年

伐採面積率（%）

無植栽面積率（%）

1996～2001年

1965年以前

1965年以前

1965年以前

崩壊面積（m2）1

累加崩壊面積率（%）

近年，我が国では，森林の管理不足により無植栽地や未間伐地が増加しており，これらの影響を受けて流域の土砂生産形態も変化しつつある②（例えば，黒岩・平松，2010）。
①
宮川ダム
本研究は，合理的な土砂生産予測手法を確立するための一助として，●
三重県宮川ダム上流域を対象とし，土砂生産（表層崩壊）の素因として大和谷雨量・③⑧
流域区分「森林伐採や植栽状況」と「斜面勾配」に着目し，これらと崩壊との関
水位観測所
①大和谷
⑥
父ヶ谷
係を長期的に把握することを目的とした。さらに，これらの指標に降雨②垣外俣谷
宮⑦
雨量観測所
③父ヶ谷
④量を加味した「崩壊面積率予測式」を新たに構築し，その適用性を検討
川
④不動谷
■：雨量
⑤大杉谷（宮川本川上流部）した。
⑤観測所⑥宮川本川中流部
大台ヶ原
2. 対象流域の概要
⑦桑木谷
雨量観測所
⑧宮川本川下流部
本研究では，図-1 に示すように，宮川ダム上流域内の 4 次谷以上の河図-1 対象流域の位置川からなる 8 流域（①～⑧）を対象流域として抽出した。
，
①大和谷
，
⑤大杉谷
2.1 自然環境
1.5，②垣外俣谷，⑥宮川本川中流部
，
③父ヶ谷
，
⑦桑木谷
対象流域は日本有数の多雨地域であり，1965～2007 年の年間総雨量，④不動谷，⑧宮川本川下流部
1.0と年最大日雨量の流域平均値は，それぞれ 3,109mm/year，344mm/dayである。地質は，8 流域とも，主に秩父古生層の粘板岩・砂岩からな0.5る。流域の地形は，垣外俣谷（②）において最も急峻で平均斜面勾配0.0
は 32.4°であり，次いで，大和谷（①），父ヶ谷（③），宮川本川中流部
200,000（⑥）であり，これら 3 流域の平均斜面勾配は 28°以上となっている。
150,000
2.2 荒廃状況
1965～2004 年までの計 9 時期の空中写真を用いた崩壊地判読により， 100,000※
崩壊地は，父ヶ谷（③），不動谷（④）および大和谷（①）に多く分布50,000しており，累加崩壊面積率はそれぞれ 1.42，0.96，0.92%であることが0確認された（図-2）。また，大和谷（①）と父ヶ谷（③）では，近年土砂生産が活発化（崩壊が多発）している。
2.3 森林伐採や植栽状況
流域面積に対する伐採面積と無植栽面積の比率の経年変化を図-3
図-2 崩壊面積・累加崩壊面積率の推移に示す。図-3 b)より，1980 年代までは，全流域において森林伐採が行われていたが，近年は比較的アクセスのよい下流域の桑木谷（⑦）
6 a) 無植栽面積率と宮川本川下流部（⑧）に伐採範囲が限定されていることがわか4る。8 流域の中で最も伐採が盛んに行われたのは父ヶ谷（③）であり，2004 年までの累加伐採面積は 660ha と，流域の 44%を占め2る。図-3 a)より，森林伐採後の植栽は 1970 年代までは積極的に行0われていたが，1980 年代以降は衰退し，近年は無植栽地が急増し20 b) 伐採面積率①大和谷②垣外俣谷ていることがわかる。無植栽地は，父ヶ谷（③）と大杉谷（⑤）③父ヶ谷
15④不動谷に多く分布しており，2004 年時点の累加無植栽面積率はそれぞれ⑤大杉谷⑥宮川本川中流部
16，10%である。
⑦桑木谷
10⑧宮川本川下流部
3. 斜面勾配と表層崩壊との関係
5
対象とした 8 流域における斜面勾配と崩壊面積率との関係をとりまとめたところ，全流域において，両者の間には正の相関性が0認められ，斜面勾配の増加に伴う崩壊面積率の増加度合いは流域ごとに異なることが確認された。
上記事項を勘案し，流域の斜面勾配を 30°以下，30～35°，35～40°，40～45°，45°以上に 5 区分し，各区分に対して崩壊危険度の図-3 伐採面積率・無植栽面積率の推移重みを与えて，斜面勾配と 1965 年から 2004 年までの累加崩壊面積率との関係をとりまとめたものを図-4 に示す。図中の斜面勾配指標は，斜面勾配 5 区分ごとに，流域面積に対する面積割合を算出し，この面積割合に崩壊危険度の重みづけである上記の点数を乗じて，これらを合計することにより算出した。図-4 より，両者の間には正の相関性が認められ，斜面勾配指標の増加とともに，崩壊面積率も増加傾向を示していることがわかる。

- 276 -2.0

s/a＝4.87・10－4×(Rd－325)0.2 × Rh0.61× e0.085・APhr(t)×I 1.434

崩壊面積率（実績値）（%）

崩壊面積率（%）

累加崩壊面積率（%）③父ヶ谷
しかしながら，父ヶ谷（③）では，斜面勾配指標に対して，累加崩壊面積1.5率が 1.42%と極端に大きな値を示した理由としては，同流域の無植栽地が 81.0
流域の中で最も多いことから，森林伐採後に無植栽のまま放置された斜面の不安定化による影響が挙げられる。また，垣外俣谷（②）では，斜面勾配指0.5
標は 2.2 と最大値を示しているが，累加崩壊面積率は 0.68%と低くなったの
②垣外俣谷
0.0
は，同流域では現地確認により露岩が多数確認されたことから，潜在的な崩0.51.0
1.5
2.0
2.5
壊斜面が少なかったためであると考えられる。
斜面勾配指標：I
4. 森林伐採や植栽と表層崩壊との関係
図-4 斜面勾配と既往研究（黒岩・平松，2004）により，宮川ダム上流域を対象として構築
累加崩壊面積率との関係
0.6
された「植栽の有無を指標とした斜面安定性変動予測モデル」を用い
①大和谷
②垣外俣谷
③父ヶ谷
④不動谷て，“森林伐採や植栽の影響による流域の崩壊危険度：崩壊可能面積率⑤大杉谷⑥宮川本川中流部⑦桑木谷⑧宮川本川下流部
指標 APhr(t)%”を算出し，APhr(t)と崩壊面積率との関係をとりまとめ0.4たものを図-5 に示す。
図-5 より，各流域ともに APhr(t)と崩壊面積率との間には正の相関性が認められる。また，父ヶ谷（③）では，8 流域の中で唯一 APhr(t)が0.220%以上を示し，当該流域の崩壊は，他の 7 流域に比べて森林伐採や植栽状況に強く支配されていることがうかがえる。
5. 流域の立地環境を指標とした崩壊面積率予測00510152025
表層崩壊（崩壊面積率）の素因として，斜面勾配（図-4）と森林伐
崩壊可能面積率指標：APhr(t)（%）
採や植栽状況（APhr(t)(%)；図-5）を，誘因として降雨量（年最大日雨
図-5 APhr(t)と崩壊面積率との関係
量：Rd(mm/day)，年最大日雨量記録日の最大時間雨量：Rh(mm/hr)）
0.5を抽出し，重回帰分析を行うことにより，新たに「崩壊面積率予測式」を導出した。各流域の崩壊面積率：s/a(%)は，(1)式で近似可能となる。

… (1)

0.4

＜参考文献＞
黒岩知恵・平松晋也（2004）：森林伐採や植栽を指標とした崩壊面積予測手法に関する研究，砂防学会誌 vol.57，No.2，p.16-26
黒岩知恵・平松晋也（2010）：三重県宮川ダム上流域における 2004 年台風 21 号による土砂生産に関する一考察，砂防学会誌 vol.63，No.4，
p.16-21- 277 -2005

2000

1995

1990

1985

1980

1975

1970

1965

1960

崩壊面積(m2)(1)式による崩壊面積率の再現計算結果を示す図-6 より，若干過少評
0.3①大和谷
価される傾向が見受けられるものの，実績値と計算値は概ね同値を示②垣外俣谷③父ヶ谷
していることがわかる。しかしながら，父ヶ谷（③）における 1992～
0.2④不動谷
1996 年の計算崩壊面積率は，実績値の 3 倍を示す結果となったが，こ⑤大杉谷⑥宮川本川中流部
0.1
れは，当該期間には，流域の立地環境の変化に伴って崩壊危険度が高⑦桑木谷↑
まっていたものの，実際には，これより前の 1986～1992 年に流域内の⑧宮川本川下流部
1992-1996 年
0
不安定箇所の大部分が崩壊したことから（図-2），実績崩壊面積率は
00.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.10%と低くなったものと考えられる。
崩壊面積率（計算値）（%）
図-7 は，1961 年から 2004 年までの期間を対象として，崩壊図-6 崩壊面積率の再現計算結果
面積率予測式：(1)式により算出した①～⑧の 8 流域の崩壊面積300,000
実績崩壊面積を合計して得られた宮川ダム上流域の崩壊面積（計算値）の経崩壊面積率予測式:(1)式による計算崩壊面積年変化をとりまとめたものである。図中には，森林伐採や植栽既往予測式(黒岩・平松,2004)による計算崩壊面積状況と年最大日雨量を指標とした既往予測式（黒岩・平松，2004）200,000による計算崩壊面積も併記した。図-7 より，今回提示した斜面勾配の影響を加味した(1)式は，既往予測式よりも再現精度が向100,000上し，崩壊が多発した 1979 年と 1990 年の 2 時期には既往予測式と同様にその再現精度が若干劣るものの，過去 40 年以上もの長期間にわたる崩壊現象の増減傾向を精度よく再現しているこ0とがわかる。
6. おわりに図-7 宮川ダム上流域の崩壊面積の再現計算結果
今後，本研究により提示した崩壊面積率予測式の再現精度や汎用性を向上させるためには，崩壊面積率ならびに降雨量・斜面勾配・森林伐採や植栽状況などのより詳細なデータを取得し，予測式に反映させていく必要がある。また，今後は，流域の土砂生産域から土砂流出の場へと視野を広げ，本研究で有用性が確認された崩壊面積率予測式と河床変動計算とをリンクすることにより，流域の立地環境を考慮した流出土砂量（ダム堆砂量）の再現・将来予測を試みる予定である。
最後になりましたが，本研究に際し，三重県松阪建設事務所宮川ダム管理室より資料提供いただきました。こ
こに記して謝意を表します。