Validation of a model for calculating the imminence of a sediment disaster based on the recurrence cycle of debris flows and the rate of deposition of unstable sediments
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22K18871
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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Medium-sized Section 25:Social systems engineering, safety engineering, disaster prevention engineering, and related fields
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
鈴木 素之 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (00304494)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田口 岳志 秋田大学, 理工学研究科, 助教 (00452839)
楮原 京子 山口大学, 教育学部, 准教授 (10510232)
長井 正彦 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (20401309)
太田 岳洋 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (50425998)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
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| Keywords | 土石流 / 発生サイクル / 土砂堆積速度 / 年代測定 / 切迫度 / 重力探査 / リモートセンシング |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、近年多発する土石流災害の発生予測を目的として、土石流危険渓流で豪雨時に流出する恐れのある不安定土砂の堆積プロセスを解明し、次の土石流が最も早く発生する時期を予測する。また、それに土石流発生間隔を考慮してモデル化し、土砂災害の切迫度を算定するシステムを開発する。土石流頻発箇所での年代測定等による“スポットデータの集積”と衛星リモートセンシング解析による“広域かつシームレスなセンシング”を融合して発展させることで、全国に無数存在する渓谷に対する多点モニタリングシステムが構築される。究極的に過去の災害イベントの状況や傾向を解き明かす『時間防災学』の研究ベクトルを将来の災害予測に転換する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成30年7月豪雨において土石流が発生した広島市東区の土石流発生履歴の調査研究を進めた。その結果，層厚約0.6mのシルトの堆積速度は4.8mm/年，層厚約0.24mの腐植土の堆積速度は3.7mm/年と算定された。この値は木曽川デルタの粗粒分を含む地層の堆積速度1.9～4.6mm/年と類似する値であり，ほぼ妥当な値であると結論付けた。また，この箇所の土石流発生間隔は，広島地域の花崗岩地帯の土石流発生間隔150年～400年に近いことがわかった。これらを土台にして，渓流における現在の土砂量，土砂の堆積速度，安定限界となる土砂量および土石流発生間隔から土石流発生切迫度を算出するモデルを構築した。
この他に，花崗岩地域の土石流発生渓流において植生状況による土壌層中の降雨浸透の相違および変成岩地域の土石流発生渓流における発生源の崩壊深度と地質構造の関係について検討した。また，地質が異なる秋田県雄物川流域を対象に，ジオスライサー調査，土の物理試験，放射性炭素年代測定等を実施した。その結果，深度2ｍ付近の薄層にイレギュラーな白色の層がみられ，極端な堆積環境変化を示す土石流等の突発イベントの痕跡である可能性が示唆された。さらに，山形県大蔵村肘折地区において銅山川流域の土石流危険渓流を踏査した結果，泥岩を主とする堆積岩が風化しており，マサ化している箇所が多く存在することが分かった。
リモートセンシングによるアプローチとして，簡易型小型LiDARや地上型LiDARによる地形計測を受けて，土石流のソースとなる不安定土砂量を稠密重力探査で判別可能であるのかを検証した。また，地球観測衛星の数が飛躍的に増加している状況をふまえて，SAR衛星（Sentinel-1衛星等）と光学衛星（Planet Scope衛星等）が観測したデータの統合利用による土砂災害や土砂災害監視に有用な情報の抽出する方法を検討した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
花崗岩地帯の土砂堆積速度等の特性値の大要を把握することができ，それに基づく土石流発生の切迫度を算定するモデルを構築できたことから，おおむね順調に進展していると判断した。また，土石流の発生源となる崩壊箇所の特徴として，花崗岩地域では植生状況により降雨後の土壌水分の減少傾向が異なり，表層崩壊の発生箇所では土壌水分量の低減速度が遅いこと，変成岩地域では崩壊深度がトップリング変形に依存することを把握した。さらに，秋田県の大曲・刈和野・九升田・強首地区においてジオスライサーで採取したサンプルの各層厚とその形成年数をもとに，各層の堆積速度の算出可能性が確認された。
重力探査に関しては，現時点では既存のDEMデータを用いた重力解析にとどまっており，砂防堰堤等の影響が残ったままであるが，稠密重力測定によって新鮮な基盤岩とそれ以外のルーズな層の境界面を捉えられる可能性があることが分かった。また，重力異常値と山地斜面の形状には一定の関係性があり，ルーズな堆積物からなる緩斜面が不安定土砂を供給する源になっていることが推察された。また，衛星リモートセンシングに関しては，SAR衛星の2時期RGB合成画像，光学衛星によるNDVI変化と教師付き分類を用いて土砂災害発生箇所を検出した。マルチ衛星データを統合することで土砂災害の検出精度の向上や見逃しの低減を検討する段階に至った。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに各地の土石流発生渓流において取得したデータを見直し，土砂層厚とその形成期間を判定し，土砂堆積速度等の特性値を算出することを試みる。花崗岩等の分布域における土壌層の形成サイクルと降雨浸透の関係の把握や斜面の重力変形過程の把握への10Beなど放射性同位体年代測定の適用性を検討する。地質が異なる東北エリアの渓流における土砂の堆積速度等を算出するために，渓床堆積物コアを採取し，移動可能かつ不安定な土砂層を認定したうえで，土砂層の粒度，層厚，形成年数等を解き明かす。稠密重力探査に関しては，結果の解析を進めることと並行し，重力異常の分布と調和的な変化をみせる山地斜面に対して，その形成要因の解明と抽出方法の検討を進める。また，災害発生から10年を経て土石流が発生した渓流では以前よりも土砂移動が活発である様子が観察されているため，その点を含めた地形解析を行う。また，衛星リモートセンシングに関しては，引き続き，マルチ衛星データの統合利用を検討する。さらに，様々な仕様の地球観測衛星の統合利用を目指し，解析手法についても検討する。
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Report
(2 results)
Research Products
(22 results)
