研究レポート

2023(令和5)年度自主研究レポート

(1)大規模土砂生産後に生じる活発な土砂流出（中長期）に対する砂防事業の効果に関する研究

大規模な土砂災害が発生した場合、生産された土砂の全てが一連の降雨（短期）で下流へ流出せずに山地流域に残存する場合が多い。このため、活発な土砂流出が継続し、下流の河床変動が数年間続く（中期）ことが懸念され、これら残存した土砂の流出に伴う被害を防止するための対策が必要となる。本研究は、このような中期土砂流出の実態を明らかにすることを目的として、モニタリング手法、データ分析手法等を検討する。
本年度は、最上川水系立谷沢川流域等 3 流域においてインターバルカメラを設置し、濁りが発生するタイミング等を観測した。また、RGB 単位ベクトルを用いた画像解析を行い、水位データや濁度計データとの比較を行った。

(2)FEM 解析による地すべり活動休止中の地すべり安定度と臨界安定度の予測に関する研究

本研究は、FEM 解析による安定度評価手法を活用して、地すべりの変位と安定度の関連性を分析し、地すべりの現状の安定度とその臨界安定度を分析・予測する新たな手法の開発を目的としている。
本年度は、地すべり動態や地下水位観測データが取得されている秋田県横手市の地すべりを対象に、現地踏査による土質性状の確認、粘性パラメータや変形係数等による感度分析を行った。また、局所安全率や残留変位、せん断ひずみ、最大せん断応力等の時系列変化を整理し、地すべり変位との関係を分析した。その結果、せん断ひずみの変動の平面分布や地すべり変動前後の局所安全率の変化を示した。

(3)地すべり機構解析及び効果評価における CIM 活用事例の検討

地すべり分野の CIM の活用は、地すべりの挙動が土中であることから機構解析及び効果評価において期待されているが、現状において十分に活用しているとは言えない状況にある。これは、CIM をどういう場面で活用するかという整理、また分かりやすい表示という点にも原因がある。
このため、本年度は地すべり CIM に関する既往検討のレビューを実施し、対象者の理解段階に応じて示すべき情報を整理した。それらを基に、①主題に対する表示内容の組合せ、②抑止工効果や地下水位変動の表現方法、③分かりやすさについて検討し、理解し易い表現方法を提案した。

(4)降雨分布を考慮した流出解析システムの構築

本研究は、土砂・洪水氾濫対策検討等において、降雨分布を考慮した流出解析を行うためのシステム構築を目的としたものである。
本年度は、分布型降雨流出解析の必要性について再整理し、分布型降雨流出解析の活用方法、システムの基本構成と必要費用の再整理、構築の年次計画を検討した。

(5)新たな生産土砂量の算定の検討調査

本調査は、砂防計画において、計画生産土砂量（崩壊土砂量）を適切に算定するために、近年の災害データを基に新たな生産土砂量の算定式を検討するものである
本年度は、前年度の姫川流域に続いて、筑後川右岸（平成 29 年九州北部豪雨）と広島西部山系（平成 30 年 7 月豪雨など）を対象とし関係分析を行った。検討において、素因（地形・地質）の影響についても分析した。なお、降雨指標については、災害時の降雨レベルが地域ごとに異なることから、発生確率年で評価した。

(6)砂防施設配置計画に関する研究

平成 30 年に砂防基本計画が改訂され、河床変動計算を用いて砂防計画を検討することとされている。本研究は、土砂・洪水氾濫対策計画で用いられている河床変動計算手法を用いて、砂防施設配置の効果に関する基本的な検討を目的として行うものである。
本年度は、２つのモデル流域を対象として、砂防施設の配置や計算条件を変化させ、短期的な洪水に対し砂防施設の効果がどのように変化するかについて検討した。今後は中長期的な土砂流出に対する施設効果も検討し、砂防施設配置の基本的な考え方をとりまとめる予定である。

(7)気象モデルを用いた既往降雨の再現に関する調査

本調査は、過去の顕著な豪雨災害を対象に、気象モデルを用いて詳細な降雨分布の再現を行い、崩壊発生との対比や降雨流出解析に用いることで、関連研究（新たな生産土砂量の算定の検討、降雨分布を考慮した流出解析システムの構築）の精度向上を目的とするものである。
対象流域は天竜川流域で、「昭和 36 年梅雨前線豪雨(三六災害)」を対象とした。気象モデルの計算に用いる長期再解析データとして今回は「JRA-3Q」を用いた。
今年度は、基礎的な計算を行い、再現した雨量データと実績の雨量データを比較し、再現精度について確認した。

(8)遊砂地の手引き化に向けた検討

本研究は、土砂・洪水氾濫対策として遊砂地を検討する際の手引き書を作成することを目的として実施するものである。
本年度は、初年度として遊砂地に関連する既往文献や研究報告を収集し、遊砂地の定義や遊砂地の実態について整理した。また、次年度予定の水理模型実験の実施内容を検討し、模型の制作を進めた。

(9)透過性を有する応急対策技術の開発検討

本研究は、土石流・流木対策の新しい応急対策技術を開発することを目的として実施する。
本年度は、既往の代表的工法の構造的な特長を整理し、開発目標や条件（透過構造・重力式構造物で捕捉を目的とする、浮力の影響が少ない等）を整理した。また、発災後に迅速に搬入できるよう市場性が高い建設資材（敷鉄板等）の活用を主眼とする。
そして、今後実施予定の水理模型実験について検討し、実験準備を行った。

(10)火山噴火時の緊急対策工の開発に関する研究

本研究は、火山噴火等に起因する土砂災害に対し、短時間で施工可能な緊急対策工（捕捉工、導流工）の開発を目的としている。過年度の研究では、緊急減災計画における外力の考え方、限られた施工期間で効率的に対策効果を発揮できる考え方、コンクリートブロックによる砂防堰堤の課題等を整理した。
本年度は、過年度に検討したＨ形鋼を建て込む構造について、長所と短所を整理した。また、コンクリートブロック砂防堰堤の一体化を図る方法として、ブロックに孔を開け鉄筋を挿入する方法を検討した。

(11)砂防分野における Eco-DRR 推進に向けた研究

本研究は、土砂災害リスク軽減方策として、Eco-DRR（Ecosystem based Disaster Risk Reduction）の可能性を検討するものである。近年、気候変動に伴う気象災害の激甚化等を踏まえ、Eco-DRRが国際的に注目されている。
本年度は、過去に砂防事業として実施された Eco-DRR に類似したハード対策事例等の文献調査を行った。そして、砂防分野に Eco-DRR を導入する際の課題を抽出し、土石流対策として具体的な Eco-DRR（ハード対策）を一部検討した。

(12)地震時の斜面崩壊メカニズムに関する基礎的研究

本研究は、地震動に起因する斜面崩壊の基礎的研究として、崩壊に影響する地震の特性等（震度、加速度、速度、周期、継続時間、震源距離、直下型と海溝型の差異、地質構造など）の実態整理を行う。
本年度は「震度 6 強以上を記録した平成以降の地震」を対象に、土砂移動現象の実態と KNET 等の地震動データを収集し、関連する既往文献もあわせて収集した。そして、顕著な土砂災害発生時の加速度スペクトルの卓越周期等の震動特性について解析を行った。

(13)シミュレーションに関する技術開発及び操作性に関する研究

本研究は、河床変動シミュレーションに係る業務に資するための既存シミュレーション技術の改良および新規プログラムの開発を行うものである。
本年度は①流木による橋梁閉塞による被害想定のため、水理模型実験を実施し、閉塞形状や流木濃度と閉塞確率との関係などを解析した。一方、有限体積法の一種である HLL 法による一次元河床変動計算プログラムの開発に取り組み、上記の河道閉塞による水位上昇を検証した他、土石流・掃流状集合流動における侵食・堆積速度式の比較とパラメータの違いによる計算結果への影響を確認した。

(14)火砕流モデルの高度化と融雪型火山泥流モデルへの応用

本研究は、既往の大規模火砕流の 2 次元二層浅水流モデルを用いて、1991 年にピナツボで発生した火砕流の氾濫計算を行い、実績との比較を行い妥当性を確認した。噴出率や噴出継続時間などの供給条件は観測データからの推定値を、地形データは噴火前の測量に基づく紙地形図から作成した。その結果、堆積範囲の実績を概ね再現できることが確認したが、一部の谷埋め部については十分に再現できなかった。今後、砂防で広く使用されている宮本ほか(1992)の火砕流モデルについても妥当性を確認し、融雪型火山泥流モデルへの応用を検討する予定である。

(15)砂防施設の損傷事例と解析、補修方法に関する基礎的研究

本研究は、鋼製構造物や砂防ソイルセメントなど STC が関与してきた分野に限定して、被災事例を参考に損傷した場合の被災原因の推定や復旧方法等を整理し、今後損傷が生じた場合の対処方法の手順を取りまとめることを目的としている。
今年度は、国内外の設計基準等を収集し、損傷時の対応(点検、評価、対策)を整理した。次にFusion360 を用いて実際に損傷が生じた舛玉第 2 砂防堰堤を対象に、損傷状況について逆解析を行った。その結果、再度災害を防止するために、流木による透過断面の閉塞を防止することが有効であり、捕捉した流木が鋼製高の 1/2 高まで堆積した時点で除木すると良いことがわかった。

(16)透過型砂防堰堤の渓流環境に対する効果に関する研究

本研究は、透過型砂防堰堤の渓流環境への負荷軽減効果（渓流の連続性を確保する機能）をさらに向上させるため、堰堤構造（底版やスリット部）の改良案や底版直下の落差解消方法について検討するものである。今年度は収集した構造の改良案や工夫案について、事例を参考に具体的な改良方法案や工夫案を検討した。

2022(令和4)年度自主研究レポート

(1)コンクリートブロックを活用した堰堤に関する研究

本研究は、コンクリートブロック堰堤の活用拡大に向けて、実態調査および現在の設計基準等の技術的な課題を抽出し、改善手法を提案することを目的に実施している。
今年度は、課題分析のためのブロック堰堤の損壊事例収集、整理を行った。また、ブロック堰堤の安定計算方法等について、メーカーにヒアリングし、現行の設計方法を整理した。今後、ブロック堰堤の設計に適するモデルを構築し、安定計算手法等の提案をまとめていく予定である。

(2)FEM 解析による地すべり活動休止中の地すべり安定度と臨界安定度の予測に関する研究

本研究は、FEM 解析により地すべり移動量と安定度の関連性を分析し、段階的な地すべり防止工事基本計画を策定できるよう、現在休止中の地すべりの現状安定度とその臨界安定度を分析・予測する新たな手法を開発することとしている。
本年度は、過年度業務における FEM 安定度解析のレビューを行い、FEM 解析のメリット・デメリット等を整理した。また、地すべり発生前から滑動収束にいたるまでの動態や地下水データが取得されている秋田県横手市の地すべりを対象に一連の地すべり現象の分析を行った。

(3)特殊・大規模な地すべりの分布状況に関する研究

将来的な地すべり対策の必要性を把握するため、代表例として兵庫県における特殊・大規模な地すべりの分布状況を分析した。
本年度は、前年度に選定した特殊・大規模な地すべり 2 地区の現地調査を実施した。地すべり活動の亀裂等の痕跡及び保全対象を整理して危険度を評価するとともに、活動の兆候を捉えやすいと思われる地点を帳票形式にまとめた。これらの成果を踏まえ「特殊・大規模地すべりの分布状況」としてとりまとめ、将来的な対応が可能性となるよう DB 化した。

(4)降雨分布を考慮した流出解析システムの構築

本研究は、土砂・洪水氾濫対策検討等において、降雨分布を考慮した流出解析を行うためのシステム構築を目的としている。
今年度は、前年度に整理した構築方針等に基づきシステム構築を実施した。モデルは、近年の土砂・洪水氾濫対策検討における実績等を考慮して貯留関数法を採用し、流域平均雨量として気象庁の解析雨量や国土交通省の X-C バンドレーダデータ等を入力できる仕様とした。構築したシステムにより降雨条件を変化させ流出解析を行い検証するとともに、従来手法による計算結果との比較を行い、今後の課題や研究方針をとりまとめた。

(5)新たな生産土砂量の算定の検討調査

本研究は、砂防計画における計画生産土砂量（崩壊土砂量）を適切に算定するために、近年の災害状況をもとに新たな生産土砂量の算定式を検討するものである。算定式は、降雨指標（時間雨量、土壌雨量指数）を変数とし、崩壊面積(率)を求めるものである。
今年度は、姫川流域を対象として、既往の豪雨災害における崩壊箇所（崩壊範囲）と降雨量の関係分析を行った。分析は、素因（地形・地質）の影響も考慮し、地質区分や斜面勾配階別に行った。なお、降雨指標は地域ごとの降雨レベルを一般則として表現できるよう確率年を用いた。今後は、他の流域における検討を行い、算定式の一般化に向け精度向上を図る予定である。

(6)深層学習を用いた崩壊危険地の推定

本研究は、崩壊地の各種地形因子の画像データを深層学習により、実用上十分な精度を持った崩壊危険地の抽出・推定技術の開発を目的に実施したものである。
本研究における深層学習のアルゴリズムは、GoogLeNet を用い、判別精度について比較検証を行った。解析は、平成 29 年に発生した福岡県朝倉市の崩壊地を対象として、GIS により5mDEM データから、崩壊規模、傾斜角、傾斜方向等の地形要因と累積流量について解析を行い、GIS 上でこれらの重ね合わせ図を作成し、崩壊地及び非崩壊地画像を別途作成して深層学習の入力画像とした。これらを用いて深層学習を行った結果、未知事例に対する判別精度は、昨年度に実施した CS 立体図を用いた場合と比較して精度が向上する結果を得られた。

(7)気象モデルを用いた既往降雨の再現に関する調査

本研究は、過去の顕著な豪雨災害を対象に、気象モデルを用いて詳細な雨量分布の再現を行い、崩壊発生や降雨流出解析などの検討の精度向上に資することを目的に実施している。
今年度は、昭和 42 年羽越災害の加治川を対象に、降雨分布を 1km メッシュ、1 時間毎に再現する気象モデルを作成した。具体には、深層学習を用いて空間方向にダウンスケーリングするモデルを構築した。そして、平成 22 年 8 月豪雨等の再現計算を行い、設定条件を整理した上で羽越災害の再現計算を行ったが、ピーク雨量の再現に課題が残る結果となった。今後は、ピーク雨量を捉えられる補正方法等を検討した上で、再現精度向上を図る予定である。

(8)中小河川における大規模出水に起因する拡幅範囲の推定

本研究は、中小河川における過去の大規模出水時の拡幅範囲とその要因を整理し、統計的・経験的手法により今後の拡幅範囲を推定することを目的として実施している。
本年度は、主として北海道の中小河川を対象に、既往出水における降雨･流量、河道範囲、地質分布、構造物の分布、地形条件等を収集・整理した。その上で、複数時期の空中写真判読を行い、出水時の川幅の変化と各要因の関係性を分析し、今後の拡幅の予測を行った。さらに、予測結果について二次元河床変動計算を用いて妥当性の確認を行った。

(9)火山噴火時の緊急対策工の開発に関する研究

本研究は、火山噴火等に起因する土砂災害に対して、短時間で施工可能かつ安価な緊急対策工（捕捉工等）の開発を行うものである。過年度の研究では、緊急減災計画における外力の考え方等を整理し、限られた施工期間で効率的に対策効果を発揮できる考え方を検討した。
本年度は、過年度に検討した H 形鋼を建て込む構造と他の構造について土砂・流木の捕捉の確実性、施工性などを比較評価した。また、過年度にまとめた設計外力等を踏まえ、コンクリートブロックによる緊急的な砂防堰堤の整備に関する課題等を整理し適切に効果を発揮するために必要な施設構造について検討した。

(10)火山防災情報を活用した火山砂防担当者のフォローアップに関する研究

本研究は、全国の火山噴火に伴う防災行動の情報等が一元的に管理された情報として整理されていないことを踏まえ、火山防災情報 DB を構築し、それを活用した人材育成を図ることを目的とし実施するものである。長期的には、これらを用いて全国の火山砂防担当者への技術的なアドバイスに加え、様々な判断や防災行動を行なえる火山防災技術者の育成支援を目的とする。
研究は以下の内容と手順により実施している。①アウトプットとなる火山防災情報 DB の構成案の検討、②火山防災担当者が求める事項の把握のためのヒアリング、③火山噴火現象から防災対応にいたる各項目について過去の噴火災害時の情報収集、整理、④若手技術者への知識や経験のフィードバック（勉強会等の開催）、⑤火山防災情報 DB の構築、である。昨年度の①および②の検討に引き続き、本年度は③～⑤の検討を行った。

(11)地震時の斜面崩壊メカニズムに関する基礎的研究

本研究は、地震動に起因する斜面崩壊メカニズムについては、降雨起因のものに比べ調査研究が十分に進んでいないことから、適切なリスク分析を行うための基礎的な研究として、斜面崩壊の形態（表層崩壊・深層崩壊・地すべりなど）に影響する地震の特性等（震度・加速度・速度・周期・継続時間・震源距離・直下型か海溝型かの違い・斜面周辺の地質構造など）の整理を行うものである。
本年度は斜面地周辺において「平成以降に震度 6 強以上を記録した地震」を対象に、土砂移動現象の実態と K-NET 等で公開されている地震動データを収集のほか、既往文献もあわせて収集した。整理・分析において各地震動の加速度スペクトルの卓越周期について整理するとともに、各観測所における震動特性について過去の複数の地震動との比較を行った。今後は、各地震の特徴や崩壊形態についてさらに整理し、加速度スペクトル以外の震動特性についても分析を行う予定である。

(12)河床変動計算手法に関する研究

本研究は、土砂・洪水氾濫対策を検討するにあたり使用される一次元河床変動計算をできるだけ簡易に実施し、氾濫地点や氾濫範囲を推測できる手法を研究するものである。
本年度は昨年度作成した簡易な一次元河床変動計算プログラムについて、操作方法や計算条件等を記載したマニュアルを作成した。また国総研資料に記載されている河床変動計算の考え方を踏まえ、複数粒径やフェーズシフトへの対応方法とプログラム改良の方向性について調査した。

(13)無流水渓流における構造物設置の条件

本研究は、無流水渓流における構造物の設置に関して、側岸部の処理等、設計者の判断となり得る項目について、現場状況に関する定量的な条件整理等を行い、構造物設置に関する手引き案や、建設技術審査証明事業の新規製品に対する審査の参考資料となるよう取りまとめることを目的に実施した。
本年度は、国土交通省砂防部から発出された「無流水渓流対策に係る技術的留意事項（試行案）」について、同部砂防計画課に意見聴取を行い、現時点の課題認識を把握した上で、未整理事項と整理の方向性（案）を取りまとめた。また、これらに基づき、手引き案、設計例（図面等）の策定に向けた資料収集を実施した。

(14)砂防ソイルセメントに関する研究

本研究は、ソイルセメントの水和反応を阻害する原因を究明するものである。
ソイルセメントの水和反応を阻害するのは有機成分であるが、有機質土でも水和反応により強度発現する事例がある。つまり、水和反応の阻害要因は有機成分ではなく、有機成分と因果関係にあるものではないかという疑問から微生物に着目し、阻害要因との関係を明らかにするために、①土砂に有機成分であるフミン酸のみ添加した試料と、②フミン酸を添加した後さらに微生物を培養した試料を作成し、一軸圧縮試験を行った。その結果、有機成分による強度低下より微生物による強度低下の方が優位であることがわかった。

(15)シミュレーション技術を用いた新規業務開発に関する研究

本研究は、シミュレーション技術を用いた業務の円滑な遂行と、新規業務を開発・提案することを目標としている。
本年度は昨年度に引き続き業務で使用しているシミュレーションプログラムの物理モデルや構成則について調査した。また流木による橋梁閉塞の被害を推定するため、京都大学と共同で水理模型実験を行い流木や橋梁の諸元と橋梁部の集積率との関係式を導き、既往の一次元河床変動計算プログラムに実装した。その他に昨年度作成した GIS 上での入出力支援プログラムを改良した。

(16)透過型砂防堰堤の渓流の連続性を確保する機能向上方法の検討

本研究は、透過型砂防堰堤の渓流環境への負荷軽減効果（渓流の連続性を確保する機能）をさらに向上させるため、堰堤構造（底版やスリット部）の改良案や底版直下の落差解消法について検討するものである。
今年度は昨年度までの魚類の往来に着目した現地調査に加え、構造的な検討を進めるための必要条件として、対象流量や対象魚種、設定流速や水深などについて、文献等より検討を行った。また、構造の改良案や工夫案について事例収集を行った。
来年度は具体の箇所を対象に、改良方法の提案と効果、課題を確認し、より良い改良法について検討を行う予定である。

2021(令和3)年度自主研究レポート

１．土砂移動シミュレーションに関する研究

(1) 河床変動計算手法に関する研究
本研究は、土砂・洪水氾濫対策の検討で使用される一次元河床変動計算を、簡易に計算する手法について研究するものである。
本年度は、汎用性と操作性を考慮して Excel と VBA による簡易な計算手法を作成し、災害の再現計算を行い、課題を整理した。このほか、降雨分布による流出解析システムの検討、また鋼製スリット堰堤の開口部の閉塞を表現する計算モデルを実装した。

(2) シミュレーション技術を用いた新務開発
本研究はシミュレーション技術の改良および新たな計算技術の開発を目的とする。
本年度は、流木の閉塞による氾濫範囲算定のためのシミュレーションを検討した。まず、流木の閉塞の条件について既往文献を調査し、条件を整理した上で、プログラム検討を行った。また、昨年に引き続き現状のシミュレーションプログラムに実装している機能や構成則について調査し、確認を行い、今後のプログラム開発の方向性を検討した。

２．崩壊危険地の推定と発生土砂量の算定等に関する研究

(3) 新たな生産土砂量の算定の検討調査
本研究は、砂防計画において用いる降雨規模と計画生産土砂量（崩壊土砂量）の関係の算定式を提示することを目的とする。
本年度は姫川流域における崩壊地判読データ及び降雨データ（平成 7 年 7 月災害など）を用いて、崩壊発生と降雨量との関係分析を行った。検討の結果、崩壊箇所に関する土壌雨量指数および１時間雨量の最大値には一定の関係性が認められ、この関係に崩壊面積率を対比させて、崩壊面積率をアウトプットとする予測式を提案した。

(4) 深層学習を用いた崩壊危険地の推定に関する研究
本研究は、崩壊地の地形の画像データを深層学習により、実効性のある崩壊危険地の抽出・推定技術の開発を目的とする。解析は、AlexNet 及び GoogLeNet を用い、京都府及び九州北部の崩壊地を対象に行った。その結果、DEM を用いた場合は高い正答率は得られなかったが、CS 立体図を用いた場合は比較的精度の高い結果が得られた。今後は、様々なケースを用いた検証を行い、判別精度を向上させていく予定である。なお、本研究は、京都府立大学との共同研究として実施したものである。

(5) 土石流外力の観測手法に関する研究
土石流外力を実際に観測した事例は多くなく、構造物に破壊が生じた場合、破壊痕跡などから作用した荷重等を推定することが多い。そこで、活発な土砂移動が継続している渓流（天竜川水系与田切川等）において、土石流外力を直接、間接的に観測する手法について調査した。

３．新たな砂防工法に関する研究

(6)コンクリートブロックを活用した砂防堰堤に関する研究
本研究は、コンクリートブロックの砂防堰堤への活用を目的に、設計等の課題を抽出し、改善手法の提案を行う。
今年度は初年度ということもあり、事例収集と課題分析のための整理を行った。今後は、コンクリートブロック堰堤活用の条件や活用方法を検討し、成果をとりまとめる予定である。

(7)ワイヤーネットを用いた多様な土砂災害応急対策工の開発に関する研究
本研究は、土砂災害発生直後の応急対策工法の一つとして用いられているワイヤーネットについて、工期の短縮や重機等を極力使用しないで施工する応急対策工法の開発を新たに行うものである。本年度は、民間企業との共同研究により、ネットロール土のう工法を単体の土のう積みと比較検討するために土砂衝突実験を実施した。また、熱海市逢初川の土石流災害の復旧工事において、本工法が工事中の安全対策（仮設堰堤）として採用され、着工から完成まで 10日程度、発災後 2 週間～1 か月程度で完了し、想定通りの施工性であることが実地確認できた。

(8)土砂・洪水氾濫対策の工法に関する研究
本研究の目的は、土砂・洪水氾濫対策として、流路工区間に遊砂地を設置する際に、効率的に土砂を堆積させるための工法を開発することである。本年度は、昨年度の条件から勾配、流量および流砂量を変えて水理模型実験を行い、遊砂地工内に設置した横工の効果について、より一般化するための予備実験を行い、堰上げや減勢への影響を検証した。
また、既設不透過型砂防堰堤の上流に設置する流木捕捉工について、効果的な配置方法に関する水理模型実験を行い、流木捕捉効果と堰上げ抑制効果を両立する配置方法を確認した。

(9)透過型砂防堰堤の土砂捕捉機能に関する研究
本研究は、鋼製透過型砂防堰堤に活用される礫径調査で、一般的な調査手法であるランダム法（土石流の礫堆積群を目安に、その中から礫をランダムに選定し、調査する手法）の妥当性の検証を目的に、UAV を利用した河床の礫径分布調査と比較した。本年度は北海道、鹿児島県、高知県で実施し、礫径加積曲線の比較から、ランダム法による最大礫径の設定が妥当であることを確認した。

４．土砂洪水氾濫対策計画における鋼製透過型堰堤のあり方に関する研究

(10)土砂洪水氾濫対策計画における鋼製透過型堰堤のあり方に関する研究
本研究は、土砂・洪水氾濫対策計画における鋼製透過型砂防堰堤のあり方を研究するものである。
本年度は、現行の砂防基本計画策定指針（土石流・流木対策編）において土砂・洪水氾濫対策の適用が明記されていない部分があることから、土砂・洪水氾濫対策としての案を検討した。また、鋼製透過型砂防堰堤の施設効果は現状では土砂捕捉機能が前提となるが、土砂・洪水氾濫対策としてピークカットなどの土砂調節機能を期待できる可能性があることから、施設に求める機能を明らかにし、部材間隔の設定方法について検討した。

５．特殊・大規模な地すべりの分布状況に関する研究

(11)特殊・大規模な地すべりの分布状況に関する研究
気候変動に伴う豪雨や台風等の頻発により、これまで想定されなかった場所や規模の地すべりが発生する可能性が高まっており、その対応が課題となっている。これまでに関東、中部および四国地整管内の発注業務において、GIS 等を活用して特殊・大規模な地すべりの分布状況を分析した。
本年度は、現在直轄地すべり対策事業を実施していない地域の特殊・大規模地すべりについて、その分布や規模等について GIS や危険箇所カルテ等を活用して分析した。次年度以降は本年度の成果を踏まえ、「特殊・大規模地すべりの分布状況」についてとりまとめる予定である。

６． 火山噴火時の効果的な緊急対策の実施に関する研究

(12)火山噴火時の緊急対策工の開発に関する研究
本研究は、火山噴火等に起因する土砂災害に対し、短時間の施工かつ安価な緊急対策工（捕捉工、導流工）の開発を目的とする。
本年度は、火山防災担当者に対しヒアリング調査を実施し、火山噴火時の各局面における要望等を整理した。また、過年度に整理した対応事例等を踏まえ、基本対策、緊急対策、応急対策に分けて考え方を整理し、各々の位置づけや外力の考え方を整理した。さらに、降灰後の土石流の外力に着目し、限られた施工期間で効率的に対策効果を発揮できるよう、1)段階的に対象規模に対し施設効果を得る、2)堤体の断面積を小さくし、施工時間を短くする視点で検討を進めている。

(13)火山防災情報を活用した火山砂防担当者のフォローアップに関する研究
本研究は、火山噴火は発生頻度が少なく、噴火時に対応した具体の情報等が一元的に管理されていないことを踏まえ、火山防災に係る情報のデータベース（DB）を構築し、センターの職員がこれらを活用し火山防災の能力向上が図られることを目的とする。また、全国の火山砂防担当者への技術的なアドバイスだけでなく、火山噴火時などに的確に支援する際の基礎情報にも資するよう作成する。
研究は次の手順で行う。①アウトプットとなる DB の構成案の検討、②火山防災担当者が求める事項の把握、③火山噴火に関する現象から防災対応に至る各事項の収集、整理、④若手技術者への知識や経験のフィードバック、⑤最終的な DB の構築、である。本年度は上記①について研究を進めた。

(14)Real Time Hazard Map システムに関する研究
本研究は、火山噴火時に迅速に災害予想区域を作成するため条件入力－計算－結果出力を一体化した Real Time Hazard Map システムの開発を目的とする。本年度は国土地理院の基盤地図情報数値標高モデルに加えて、レーザ航測等により作成された地形データを登録し、画面表示や計算開始点を設定する機能を追加した。また、富士山のハザードマップ改定で使用した溶岩流、火砕流、融雪型火山泥流の計算データを本システムに登録し、動作確認を行った。

７．透過型砂防堰堤の渓流環境に対する効果に関する研究

(15)透過型砂防堰堤の渓流環境に対する効果に関する研究
本研究は、透過型砂防堰堤の渓流の連続性を保つ機能の確認を目的とし、不透過型堰堤、鋼製透過型堰堤、コンクリートスリット型堰堤の周辺において、生物調査や物理環境調査を実施し、具体の効果を確認するものである。生物調査は魚類を対象に直接採捕調査と環境 DNA 調査を、物理環境調査は水深、流速等を調査する。
本年度は、昨年度までの調査で未確認だった調査時期の影響について、魚類の遡上に合わせた時期に変更して調査を実施した。調査結果は昨年度までと同様の傾向であり、透過型堰堤は魚類の往来経路としての機能が確認される一方、現在の構造では遡上阻害要因にもなり得ることが確認された。

2020(令和2)年度自主研究レポート

１．土砂移動シミュレーションに関する研究

(1) 土砂移動変動計算手法に関する研究
本研究は、土砂・洪水氾濫対策を検討するにあたり使用される一次元河床変動計算をできるだけ簡易に計算する手法、ならびに計算結果から氾濫地点や氾濫範囲を推測する手法について調査・研究を行うものである。本年度は、平成29年の九州北部豪雨により乙石川で発生した土砂・洪水氾濫の実績データを用いてEXCELで再現計算を行い、現象の再現性や計算手法の適用範囲、運用上の留意点等をとりまとめた。

(2) シミュレーション技術を用いた新規業務開発に関する研究
本研究は、これまで定量的な評価が困難であった流木による被害範囲の想定や砂防施設の適切な効果評価等を実現し、新規業務として開発・提案することを目標として、既存シミュレーション技術の改良および新規プログラム開発についての研究を行うものである。本年度は、土砂移動現象を対象とする現状のシミュレーションプログラムについて、実装している機能や元となる構成則について調査し比較した。また学識経験者・行政担当者・シミュレーションを実施する技術者に対してヒアリングを行い、今後改良・追加するべき機能について技術的可能性と必要性を整理した。その上で当財団が所有するプログラムについて内部構造の把握、機能の解説を行い、今後のプログラム開発の方向性と課題をとりまとめた。

２．新たな砂防工法に関する研究

(3) 土砂洪水氾濫対策の工法に関する研究
本研究は、土砂・洪水氾濫対策として流路工区間に遊砂地を設置する際に、堆砂空間に効率的・効果的に土砂を堆積させるための工法を開発することを目的としたものである。
本年度は、平成29年7月の九州北部豪雨による福岡県朝倉市のデータを参考として流量および流砂量を決定し、直線水路を用いて水理模型実験を行った。また、遊砂地内に横工を配置し、それぞれが堰上げや減勢にどのような影響を与えるかを検証した。この結果を用いて、福岡県が実施している「福岡県土砂・洪水氾濫対策技術検討会」に対して、遊砂地の設計方法を提案した。

(4) 透過型砂防堰堤の土砂捕捉機能に関する研究
本研究は、鋼製透過型砂防堰堤に活用される礫径調査で、一般的な調査手法であるランダム法（土石流の痕跡と思われる礫堆積群を目安に、その堆積群の中から礫をランダムに選定する調査手法）の妥当性を検証する目的で、UAVを利用して河床の礫径分布と比較しどのような傾向が生じるかを検証するものである。
本年度は北海道函館市の白浜川(流域面積2.1km2、渓床勾配1/10)と栃木県日光市の稲荷川(流域面積5.8km2、渓床勾配1/12)の2箇所を抽出し、UAVおよびランダム法による調査を行った。UAVによる礫径調査では、礫径加積曲線は滑らかな凸形状を描き、ランダム法による礫径調査では、Ｓ字カーブを描くといった特徴を示した。この結果から、ランダム法による最大礫径の設定が妥当であることを確認した。

(5) ワイヤーネットを用いた多様な土砂災害応急対策工法の開発に関する研究
本研究は、土砂災害発生直後の応急対策工法の一つとして用いられているワイヤーネットについて、工期の短縮や重機等を極力使用しないで施工することを目標に新たな応急対策工法の開発を行うものである。
本年度は、民間企業との共同研究として、①ワイヤーネットの両端を、現地発生土石を入れたコンテナ（鋼製）に接続して工期の短縮を図る「コンテナワイヤーネット工法（仮称）」について、特許共同出願したほか、②ワイヤーネットを用いた新たな工法の開発のための各種試験を行った。

３．土砂洪水氾濫対策計画における鋼製透過型砂防堰堤のあり方に関する研究

(6)土砂洪水氾濫対策計画における鋼製透過型砂防堰堤のあり方に関する研究
本研究は、近年の鋼製透過型砂防堰堤の被災事例をもとに、土砂・洪水氾濫対策計画における鋼製透過型砂防堰堤のあり方を研究するものである。
本年度は、令和元年10月の豪雨（昭和34年の伊勢湾台風により大規模な土砂・洪水氾濫が生じた災害時を上回る雨量を観測）により、2基の鋼製透過型砂防堰堤が被災した富士川砂防事務所管内の大武川流域を例として、砂防計画および施設配置に関する課題と解決策について研究した。砂防計画については、氾濫原における流路工の施設効果について、土砂・洪水氾濫シミュレーションにより、流路工の有無による通過土砂量の違いから、流路工の整備効果が高いことを確認した。また、施設配置については、上流域・中流域・下流域に分けて、設置目的に合った施設の配置及び構造について検討を行った。
同程度の豪雨時を経験した事例を比較すると、より直近の豪雨による土砂災害被害の方が少ない事例が多く確認された。これは施設整備効果の発現によるものと推測される。

４．直轄地すべり対策事業における完了事例の研究

(7)直轄地すべり対策事業における完了事例の研究
地すべり等防止法第10条により着手され、平成16年1月に策定された｢完了目安｣により直轄地すべり対策事業を完了した地すべり防止区域は「下嵐江（おろせ）地区」、「平根（ひらね）地区」、｢赤崎地区｣、「豊牧（とよまき）地区」、｢黒渕（くろぶち）地区｣、｢芋川地区｣、｢入谷（にゅうや）地区｣などが列挙される。
これらの完了方法や考え方は、事業スケジュールの管理や必要な事業費を得るためのシナリオ作成に寄与するとともに、新規直轄事業の提案、事業採択時や事業のグランドデザイン作成時の基礎資料になり得るものと考える。
本研究では、 今後の直轄事業の進め方や完了への準備、新規直轄提案や事業評価時の基礎資料として、担当部局や担当実務者にとって有益な手引きとなる、各地区での共通事項や特性を系統的に取りまとめた「直轄地すべり対策の完了手順,及び事例集」を作成するものである。
本年度は2ヶ年計画の2年目として、これまでに完了した7地区についての諸元等の整理結果を踏まえて各地区の完了判定における特徴を抽出し、「直轄地すべり対策事業での事例に基づく完了への進め方（案）」をとりまとめた。

５．土砂災害被害の解析に関する研究

(8)直轄地すべり対策事業における完了事例の研究
本研究は、冊子「土砂災害の実態」を基に、近年の災害（増減）傾向などを把握しつつ、派生する何らかの法則性に関する仮説（気象要因や砂防行政政策等との関連等）を検証しながら、外力や事業の効果を推論する可能性を把握すること目的に実施したものである。
本年度は、平成31年（令和元年）に発生した土砂災害について、人的被害等を再整理するとともに、土砂災害と気象要因や砂防施設の効果との関連性について分析を行った。平成31年（令和元年）は、土石流等やがけ崩れの土砂災害発生件数、死者・行方不明者数は前年より減少したものの、10年間平均値では引き続き増加傾向が確認された。また、土砂災害被害と気象要因や砂防事業効果との関連性について、直近10年間の3時間雨量と24時間雨量の最大値を同時に更新した地点を分析したところ、土砂災害により多くの人的被害が発生した地域と重なる部分が多数みられた。一方で、地すべり対策施設や急傾斜地崩壊対策施設の整備により、地すべり防止区域や急傾斜地崩壊危険区域が指定された箇所で、土砂災害発生件数や人的被害が抑制されている傾向が見られた。

６．透過型砂防堰堤の渓流環境に対する効果に関する研究

(9)透過型砂防堰堤の渓流環境に対する効果に関する研究
本研究は透過型砂防堰堤の渓流環境への負荷軽減効果を確認するため、不透過型砂防堰堤と透過型砂防堰堤が設置されている渓流において、生物調査と物理環境調査を実施するものである。
本年度は、生物調査として魚類を対象に直接採捕と環境DNA分析を、物理環境調査として水深、流速、浮き石率、底質調査を実施した。
生物調査の結果、透過型砂防堰堤は魚類の往来の経路としての機能を有していることが考えられた。また、物理環境調査の結果によれば、透過型砂防堰堤が流木や土砂を捕捉している場合、堰堤上下流の物理環境は不連続となる結果が得られた。
本調査結果から、今後、透過型砂防堰堤の渓流環境への負荷軽減効果をさらに向上させるための方向性として、魚類の往来の経路としての機能に着目して改善策を検討することが必要であると考えられた。