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土石流発生サイクルと不安定土砂の堆積速度を導入した土砂災害切迫度算定モデルの検証

研究課題

研究課題/領域番号 22K18871
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分25:社会システム工学、安全工学、防災工学およびその関連分野
研究機関山口大学

研究代表者

鈴木 素之  山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (00304494)

研究分担者 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)
研究期間 (年度) 2022-06-30 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
キーワード土石流 / 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
研究開始時の研究の概要

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。

研究実績の概要

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。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

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。

今後の研究の推進方策

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。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 1件、 招待講演 3件) 図書 (1件) 備考 (4件)

  • [国際共同研究] Ha Noi University of Mining and Geology/Hydraulic Construction Institute(ベトナム)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 近年の豪雨による土石流災害と過去2000年間の発生状況2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木素之
    • 雑誌名

      地盤工学会誌

      巻: 71(8) ページ: 1-4

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] “時間防災学”の視点からの豪雨に対する事前防災2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木素之
    • 雑誌名

      基礎工

      巻: 51(8) ページ: 2-7

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Topographical criteria for the occurrence of landslides causing debris flows in the 2017 torrential rain in northern Kyushu, Japan2023

    • 著者名/発表者名
      Ohta, T., Hamamoto, K., Eguchi, S.
    • 雑誌名

      E3S Web of Conferences, 8th International Conference on Debris Flow Hazard Mitigation (DFHM8)

      巻: 415 ページ: 05017-05017

    • DOI

      10.1051/e3sconf/202341505017

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Rainfall and Its Infiltration Conditions for Landslide Occurred at Edge of Pyroclastic Flow Plateau in the Kyushu Island, Southwestern Japan2023

    • 著者名/発表者名
      Ohta Takehiro, Yamashita Jumpei, Sueda Yuki
    • 雑誌名

      Advances in Natural Hazards and Volcanic Risks: Shaping a Sustainable Future, Proceedings of the 3rd International Workshop on Natural Hazards (NATHAZ’22)

      巻: - ページ: 87-91

    • DOI

      10.1007/978-3-031-25042-2_16

    • ISBN
      9783031250415, 9783031250422
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 平成30年7月豪雨における土石流発生渓流の土砂堆積速度2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木素之, 松木宏彰, 片岡 知
    • 学会等名
      日本地すべり学会第62回(2023年度)研究発表会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 東広島市黒瀬町の土石流発生履歴2023

    • 著者名/発表者名
      松木宏彰, 鈴木素之, 楮原京子, 川島尚宗
    • 学会等名
      第23回日本地質学会四国支部総会・講演会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 時間防災学の現在とこれから2023

    • 著者名/発表者名
      松木宏彰, 鈴木素之
    • 学会等名
      日本技術士会応用理学部会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 地生態学的視点から見た斜面災害2023

    • 著者名/発表者名
      太田岳洋
    • 学会等名
      令和5年度(2023年)中国地方建設技術開発交流会 岡山県
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 山口県岩国市における表層崩壊の発生・非発生の地生態学的な検討2023

    • 著者名/発表者名
      竹田拓己, 太田岳洋, 黒木貴一, 辻智大, 宮本新平, 森川寛之
    • 学会等名
      日本応用地質学会2023年度研究発表会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 山口県岩国市における花崗岩の風化と土壌の形成に関する検討2023

    • 著者名/発表者名
      宮本新平, 太田岳洋, 辻智大, 竹田拓己, 黒木貴一, 森川寛之
    • 学会等名
      日本応用地質学会中国四国支部令和5年度研究発表会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 重力探査による谷中に堆積する土砂の見積もりと土石流発生ポテンシャル評価-広島市高松山を対象として-2023

    • 著者名/発表者名
      松多信尚, 住田達哉, 楮原京子, 石黒聡士
    • 学会等名
      日本応用地質学会2023年度研究発表会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 差分干渉 SAR 解析を用いた斜面監視及び空間解析による潜在的土砂災害危険評価2022

    • 著者名/発表者名
      和田里花, 長井正彦, 江口毅
    • 学会等名
      日本リモートセンシング学会 第73回(令和4年度秋季)学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 定量化地生態学的手法による斜面災害危険度評価手法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      太田岳洋
    • 学会等名
      一般財団法人日本国土開発未来研究財団 第2回学術研究助成研究成果発表会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 表層崩壊の発生・非発生と植生・表層土層・地質の関係2022

    • 著者名/発表者名
      木山拓海, 太田岳洋, 辻智大, 黒木貴一, 宮本新平, 森川寛之
    • 学会等名
      日本応用地質学会中国四国支部令和4年度研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 平成29年7月九州北部豪雨における土砂災害発生地と非発生地の地形・地質的特徴2022

    • 著者名/発表者名
      濵本佳那子, 太田岳洋
    • 学会等名
      日本応用地質学会中国四国支部令和4年度研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Correlation among S-wave Velocity Structures, Physical Property Structures and Mineral Assemblages in Strong Weathered Andesite Rock Mass along under Constructing Road2022

    • 著者名/発表者名
      Takehiro Ohta
    • 学会等名
      INFRAMEET2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] Rock Mechanics and Engineering Geology in Volcanic Fields2023

    • 著者名/発表者名
      Takehiro Ohta, Takatoshi Ito, Masahiko Osada
    • 総ページ数
      478
    • 出版者
      CRC Press/Balkema
    • ISBN
      9781032276564
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 山口大学地域レジリエンス研究センター防災・減災グループ

    • URL

      http://ds0n.cc.yamaguchi-u.ac.jp/~cldpm/index.html

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [備考] 自然災害研究協議会中国地区部会

    • URL

      https://www.ndrc-chugoku.org/

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [備考] 山口大学地域防災・減災センター

    • URL

      http://ds0n.cc.yamaguchi-u.ac.jp/~cldpm/index.html

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 自然災害研究協議会中国地区部会

    • URL

      https://yamaharu-nds.jp/ndic_chugoku/

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-07-05   更新日: 2024-12-25  

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