JPS6061618A - 斜面崩壊の発生の予知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、斜面崩壊の発生の予知方法に関するもので
ある。

山地等において、集中豪雨等があると斜面崩壊、いわゆ
る、山崩れあるいは崖崩れが発生し、多大の損害を被る
ことが度々ある。

従来、斜面崩壊の発生する危険性については、たとえば
地形的な諸要因を抽出し、これ等の要因を統計的方法、
特に主成分分析法や多重回帰法を用いて解析し判定を行
っていた。

しかしなから、上記従来の方法においては、最も直接的
に影響すると考えられる降雨に関する因子が充分考慮さ
れておらず、このため精度の高い斜面崩壊の予知を行う
ことは困難であった。

この発明は、上記問題点を解決するためになされたもの
で、降雨と斜面崩壊の危険度とを直接的に関連づけて判
定するようにして、斜面崩壊の発生の予知を適確に行う
ことができる方法を提供することを目的とする。

以下に、この発明の方法の原理について説明する。

山地等における斜面崩壊が発生するのは、滑り面に沿っ
て土砂を滑らそうとする剪断力τが、この剪断力τを妨
げるように働く斜ｊ組りの土の粘着力Ｃｄと内部摩擦力
σ・ｔａｎφ　との和で表わされる剪断抵抗力を越える
と外であり、いわゆる、クーロン（ｃｏｕｌｏ＋ｏ　ｂ
）の条件式で下式のように示される。

τ≧Ｃｄ十σ・ｔａｎφ　・・・・・・（１）ここで、
σは斜面に作用する土の有効応ツバφは土の内部摩擦角
である。

上記条件式に、降雨量、地下水貯留量、および地下水流
間での連続条件式を代入することにより、下記の第２式
に示すように、斜面崩壊が発生するための降雨条件式が
得られる。

Ｒｉ Ｒ＋□　≧ １） ］＋４．６１＋＋ｅ まｔコ、降雨強度ｒ、はｄＲ，）／ｄｔであり、このｒ
　は、下式で示される。

ｅｋ □　・ｔａｎθ）　・・・・・・（３）ここで、ｔは、
雨が降り始めてからの降雨時間、Ｌは斜面長、θは斜面
角度、＋１ｅは土の有効空隙率、ｋは土の透水係数、γ
ｔは飽和上の単位体積重量、γ゛は土の水中単位体積重
量、γは乾燥上の単位体積重量、Ｄは平均崩壊深さ、Ｒ
１，は総降雨量（關）、ｒｌ）は降雨強度（１０１１１
／秒）、Ｒｉは先行総降雨量（ＩＩＩＩｎ）である。そ
して、Ｃ１は、下式で表わされる植物係数である。

ここで、Ｐは斜面上にある樹木の重量、」は樹根の長さ
である。

上記第（４）式にしたがって、斜面の傾度θをパラメー
タとして植物係数Ｃ０を算出した結果を第１図に示す。

なお、Ｕ（木、植物の存在しない裸地においては、ｃｐ
＝ｏである。

ところで、この発明の発明者は、これまでに採取した斜
面崩壊のデータを調査したところ、総降雨量Ｒｐ　（ａ
ｍ）と、降雨強さ「、　（０ｍ７秒）との積Ｒ−ｒ　が
、ある一定の値Ｃを越えるときに斜面　０ 崩壊が発生することを実証的に見出した。このことは、
下式で表わされる。

Ｒ−ｒ　≧一定値Ｃ・・・・・・（５）ｐ 上記一定値Ｃ（以下に限界値という）は、つぎのように
して定められる。

第（２）式および第（３）式の積をめると次式を得る。

一方、山地、丘陵地等における自然斜面長しは、大略、
数］Ｏｍ程度、透水係数には約ｌＸｌ０−２〜］Ｘｌ０
−’（ｃ１１１／秒）程度、降雨期間ｔは、梅雨期にお
けるいわゆる長雨の場合でも、高々、１日（２４時間）
程度、および自然斜面の傾度は、約３０度程度であり、
したがって、Ｌａｎθは１以下である。よって、１＞＞
ｋ４４ａｎθ／Ｌである。

このことか呟斜面崩壊の発生条件式は、と表わすことが
できる。

上記第（７）式を、斜面長１−について解ト直すと、と
なる。

ところで、流域内の山地での斜面長分布は、対数正規分
布をなしていることが確認されている。

したがって、この対数正規分布での超過確率Ｐ（Ｌ）が
ある降雨状＊　ｒｐ　、Ｒ−こおける斜面崩壊の発生確
率を意味することになる。この考察に基づき、降雨条件
ｒ、　（Ｒ，＋　Ｒ；　／（１＋４．６１ｎｅ））と、
斜面崩壊の発生確率との関係の一例を＠２図に示す。

第２図において、１点鎖線は、斜面崩壊の発生し易い砂
質土の場合、２点鎖線は、斜面崩壊の比較的発生し難い
粘性土の場合における発生確率Ｐ（Ｌ）％を示す。第２
図から解るように、１点鎖線と２点鎖線とは、略同じ傾
度でかつ近接している。

換言すれば、斜面崩壊の発生は土質の影響をあまり受け
ないことを示唆している。

以上のことか呟第（５）式における一定値Ｃは、演算に
より定められる。即ち、当該斜面の条件を表わすデータ
Ｌ、θＨ１１ｅｌ　ｋｌ　γＬ、γ、γ゛。

Ｃ，ＩＤにより、第７式の右辺によって崩壊発生判定の
ための危険値Ｃを算出することがでｂる。

このようにして、上記限界値Ｃを定める一方、当該土地
における総降雨量Ｒ，（ｒｏｍ）と降雨強さｒ＋１（ｍ
ｍ／秒）との積ｒ、、（Ｒ，＋　Ｒ；／（１＋４．６１
ｎｅ））が上記限界値Ｃを越えたかどうかを監視するこ
とにより、当該土地における降雨により斜面崩壊の発生
する危険性があるかどうかを予知することができる。

」二記予知方法により、斜面崩壊の発生する危険性のあ
ることの警報を行うには、上記限界値Ｃに対応する崩壊
発生確率Ｐ（Ｌ）の１　／　１　（ｉ程度の確率を与え
る危険値Ｃ゛を選び、上記の積ｒ１、（Ｒ，、＋　Ｒ；
／（１＋４．６１ｎｅ））がこの値Ｃ゛を越えた時に警
報を発するようにする。このようにして住民の避難のた
めの時間的余裕を与えることがでとる。

つぎに、この発明の方法を用いた斜面崩壊発生の警報を
行うシステムの一例を第３図に示す。

第３図において、１は斜面崩壊の発生する危険性がある
かどうかを監視する対象の土地の適宜な場所に設置する
、たとえば、転倒ます型雨量計である。この雨量計１は
、雨量０　、５　ｒｏｍを検出する毎に１つの電気パル
スを発生する。

上記雨量計１は、パルス増幅用の入力回路２および該入
力回路２からのパルス列を計数するカウンタ３を介して
、マイクロプロセッサを用いた中央制御装置（以下、Ｃ
ＰＵという）４と接続される。

カウンタ３は、雨量計１からのパルスを計数することに
より、当該土地における総降雨量Ｒ，（ｗ）および降雨
強さｒ、（１面／秒）の計数を行う。さらに、降雨が止
った場合は計数したＲｏをＣＰＵ４内の記憶装置（図示
しない）に入れ、過去の雨量Ｒｉとして貯えておく。５
は、時間割り込み用のカウンタである。

６は、たとえば、ディジタルスイッチを用いた警報設定
器で、この警報設定器６には、当該斜面の条件に応して
算出される第（７）式の右辺によっ、　て計算される限
界値が設定される。この限界値は、前述したように、値
Ｃより小さい値Ｃ′が選定される。この警報設定器６に
設定された限界値Ｃ′のデータは、ＣＰＵ４に人力され
る。そして、このＣＰＵ４において雨量計１からの総雨
量Ｒ，，（＋ｏ＋ｏ）と降雨強さｒ、　（ｍ＋１１／秒
）と先行雨量Ｒ；　（ｎ＋ｍ）とからｒ、、（Ｒ，、＋
Ｒ；／　（］　＋　４．６１　ｎｅ））が演算される。

この値が限界値Ｃ′を越えた時点に、当該土地の斜面崩
壊が発生する状態に近づいたことを示す警報発令信号が
、ＣＰＵ４がら警報出力回路７に送出される。

８は、たとえば赤色ランプを用いた警報表示器、９は、
たとえばバッテリ自薦型のブザーを用いた警報器である
。警報表示器８および警報器９は、ともに、上記警報出
力回路７と接続され、該出力回路７から警報発令信号を
受けて作動する。

１０は、上記ＣＰＵ４に接続されたディジタル式表示装
置で、当該土地における総画量Ｒ，，（ｍｍ）、降雨強
さｒ、　（＋＋＋ｍ／秒）の、データの数値を表示する
。

１１は、出力リレー１２を介してＣＰＵ４と接続された
レコーダである。このレコーダ１１は、当該土地におけ
る降雨データＲ１）　、ｒｐおよび」二連した種々の演
算結果を表わすデータが自動的に記録される。

なお、各土地にそれぞれ雨量計１と入力回路２とカウン
タ３とを設ける一方、ｃｐｕ、ｉ、警報設定器６、警報
出力回路７、警報表示器８、警報器９、レコーダ１１等
は、監視センター（図示しない）に設置し、該監視セン
ターにおいて各土地における斜面崩壊の発生に関する情
報を集中管理するようにしてもよい。

上記構成のシステムは、前述したように、妥当性の高い
力学的解析結果に基づく予知方法を用いた警報システム
であり、斜面崩壊の発生の危険性を正確に判定すること
ができ、それだけ適確に避難命令、あるいは警報を発す
ることができ、防災上、非常に有利なシステムである。

以上に説明したように、この発明によれば、斜面崩壊現
象の力学的考察に基づき、斜面崩壊の直接的な因子であ
る総降雨量および降雨強さのデータと、斜面崩壊の発生
確率とを直接的に関連づけて、斜面崩壊発生の危険性を
予知するようにしたか呟その予知精度を非常に高いもの
とすることができ、斜面崩壊に対する避難警告等を適確
に行える優れた利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に用いられる植物係数ＣＩ。 を表示するグラフ、第２図は、この発明の方法の特性を
説明するための降雨状況と斜面崩壊の発生確率との関係
を示すグラフ、第３図は、この発明を用いた斜面崩壊発
生の警報システムの一例のブロック図である。 １・・・雨量計、２・・・入力回路、３・・・カウンタ
、４・・・中央制御装置（ｃｐｕ）、６・・・警報設定
器、７・・・警報出力回路、訃・・警報表示器、９・・
・警報器、１０・・・表示装置、１１・・・レコーダ。 特許出願人　１）中　祐　−朗 代理人　弁理士青白　葆　外１名 第１図 →内卸摩擦角中（ｊｌ） 第２９

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）斜面崩壊の発生について監視しようとする土地に
   雨量計を設け、該雨量計から得た該土地における総降雨
   量と降雨強度との積が、当該土地の地理に応じて定めた
   限界値を越えたとぎに斜面崩壊の発生する危険性がある
   と判定することを特徴とする斜面崩壊の発生の予知方法
   。