磐井川流域における地すべり検索表示システムの構築
平成５年度 卒業研究報告書
一関工業高等専門学校 電気工学科
伊藤 栄城 及川 秀樹
１ はじめに
リモートセンシング（遠隔探査）の特徴は、人工衛星により広域の範囲を周期的に観測できる
ということである。赤外線・電磁波などを用いれば、その性能・信頼性はさらに向上する。この
特徴から、地形調査・気象観測・森林調査とその利用分野は広く、特に現地の調査観測が難しい
災害地形の観測には有効である。
ここ一関市は、中央に北上川、西には須川岳から磐井川が流れており水源が豊かである。その
ため昔から稲作が盛んであった。その一方で中里地区は水害（洪水）、厳美地区は地すべりの被
害に悩まされていた。
中里地区に対しては、治水事業により水害の被害は減少した。厳美地区に関しては産女川地区
に対し昭和２４年から農林省による民有地直轄治山事業が施工され、主として堰堤等の渓間工を
実行し、昭和３０年に初期計画が完了した。ところが、昭和３８年の融雪期から地すべりが顕著
となったため、このまま放置すれば再び大災害の恐れがあるので、昭和４３年４月１７日付農林
省告示第５５６号をもって地すべり防止区域として６７７ｈａが指定され、このうち施工区域２
２０ｈａに対し昭和４４年より直轄地すべり防止工事を開始し、ほぼ完了している。 ニゴリ沢
区域については、岩手県によって昭和４５年度から地すべり防止事業として調査および工事が実
施されてきたが、地すべり地の面積が広大なものであるため、井戸沢区域も含めて、昭和５４年
度から、民有林直轄治山事業として実施されるようになった。
これら地すべりの被害を衛星データより確認するとともに将来的には地すべりの被害予想を立
てたいのだが現段階では、帳簿上には大量のデータはあるものの、衛星データと比較したり、予
想を立てる時に必要なデータベースが全くない状態である。また帳簿資料の量は膨大なものであ
り、この資料を読むだけでもかなりの時間を必要とする。よって我々は、この資料の構成及び資
料中にあるデータの意味・意義を理解するとともに、膨大なデータの整理を目標とし、データベ
ースの先駆けとなる地下水観測値表示システムを構築することにした。
２ 理論
◆地すべりと地下水の関係（斜面災害における地下水調査の位置付け）
地すべりと自然斜面野崩壊を合わせて、ここでは斜面災害と総称する。斜面災害は、地盤にも
ともと存在する不安定化要因（素因）に、降水や地下水（土壌水を含む）、あるいは切盛土・地
震等が不安定化を助長する要因（誘因）として作用することによって引き起こされる。地すべり
の地質的素因の代表的なものとしては、グリーンタフ地域の泥岩・凝灰岩、中央構造線沿いの中
・古生層、火山地域の温泉余土などがあり、斜面崩壊の地質的素因には層理面・節理面・断層面
等の不連続面や強風化岩・崩積土等が挙げられる。
ここでは斜面不安定化の大きな誘因である地下水に関してその概念と地下水位に影響する要因
について述べる。
◆地下水位の概念
地下水位とは井戸またはボーリング孔の中に現れる水面の位置のことである。井戸やボーリン
グ孔は一種のピエゾメータ管であり、この中の水面の位置は静水圧によって指示される水柱の基
準面からの高さ、すなわちその点における地下水の水理水頭を示している。水理水頭は位置水頭
と圧力水頭の和として表されるものである。（図１参照）
図１からもわかるように同じ地下水であっても不在地下水と被圧地下水ではその持つ意味は異
なっている。不圧地下水の場合の地下水位は井戸やボーリング孔を掘って最初に現れる水面（こ
れを地下水面あるいは自由地下水面という）の位置である。この場合の水面は帯水層中の間隔水
の水圧が大気圧と等しくなっている面を示しており、その水位は地下水の貯留量の増減に伴って
変動する。一方、被圧地下水の場合には、帯水層中の間隙水は加圧層によって拘束されて大気圧
より高い圧力状態にあるので地下水位すなわち対象となる被圧帯水層にスクリーンを設けた井戸
内に現れる水面の位置は、不圧地下水のように帯水層中ではなくその上の加圧層との境界面より
高い位置に現れる。被圧地下水の場合の水位の変動は、やはり地下水の貯留量の変化と密接な関
係があることにおいて不圧地下水と変わりはないが、直接的には圧力の増減に応答したものであ
り、例えば気圧が変化すれば上下するというように、地下水量の変化に関係なくても変動する場
合がある。
◆地下水に影響する要因
Ａ気象
１、土の凍結がまったくない 水位上昇は雨期．
２、永久凍土地帯 夏季の水位上昇は２回．
３、地表の土壌帯内における 春に著しい水位上昇．
均等な凍結 その後秋まで水位低下．
秋に２回目の小さい水位上昇．
その後春までの水位の漸次低下
４、不飽和帯の散発的な凍結 水位上昇は主として冬
Ｂ水分量
１、水分の多い地区 降水量が蒸発散量より大．
水位は少量の降雨や小さい温度変化に
すばやく影響を受ける．
水位変動の幅は小さい．
２、水分の中程度の地区 地下水が１よりずっと深いので、
水位変動の幅は１，３より顕著で大きい．
３、水分の少ない地区 蒸発散が水位変動の主要因である．
Ｃ地表排水と傾斜
１、よく発達した排水 流出が多く、地下浸透が少ない．
（主として山岳地帯） 水位変動の幅は大きいことが多い．
２、中程度に発達した排水 中程度の流出と地下浸透．
（一般に台地） 水位変動の幅は１より小さく３より大きい．
３、発達のよくない排水 流出が少なく、地下浸透が多い．
（平地，谷底） 地下水面は浅い．
蒸発散が多い．
地下水の塩分は１、２より高い．
Ｄ不飽和帯の厚さ（ｄ）
１、ｄ＜０．５ｍ 水位変動幅は小さい．
地下水面からの蒸発散が春の流出を上回る．
２、ｄ＝０．５〜４ｍ 水位変動幅は１より大きい．
春の流出は蒸発散を上回る．
３、ｄ＞４ｍ 水位変動幅は小さい．
蒸発散は極めて少ない．
Ｅ岩盤の型による水分区分
１、深成岩
２、火山岩
３、炭酸塩岩 帯水層における水の浸透および運動の速さ
４、氷成堆積物 その他は、岩盤の種類によって異なる．
５、固結・未固結堆積物
６、沖積層ほか
３ （磐井川地区地すべり調査事業報告書）について
この報告書は一関営林署の委託により、一関厳美町内で実施した（磐井川地区地すべり調査事
業）の結果をとりまとめたものであり、報文編と図表編の２冊組からなっている。調査期間は約
８カ月であり、一関営林署管内磐井川地区地すべり防止区域について地すべり機構を解明し、既
調査の全体計画に基づき具体的な防止工事計画を樹立することを目的としている。それぞれの構
成について説明する。
◆報文編
これは、産女川地区調査結果・ニゴリ沢地区調査結果・井戸沢地区調査結果の地区別に調査結
果が１つの編にまとめられている。１編は、項目別調査結果・総括の大きな２つの構成からなっ
ている。これら２つの構成について説明する。
◇項目別調査結果
ここには、各々の調査方法・調査目的・調査結果・結果に対する考察などがまとめられていて、
調査方法は次の６種類からなりその内容を簡単に説明する。
１ボーリング調査→地すべり地の地質状況を把握する
２地下水検層調査→地すべりに関わる地下水流動層（面）の確認
３歪計調査 →すべり面位置を推定する
４地下水位測定 →地下水の地すべりに対する影響を把握する
５伸縮計測定 →地すべりの移動量を把握する
６排水量測定 →集水井施行効果の判定を行う
◇総括
ここには、伸縮計・歪計の調査結果及びその年の現地調査の結果に基づき、地すべりの活動状
況について説明している。この説明は、対象地区をいくつかのブロックに分け、各ブロック毎に
行っている。これらのデータ以外にも、地下水位低下量等値線図・安定解析などのデータを用い
地すべり機構をくわしく解析している。
その他の資料には、標注移動杭諸元一覧表や地下水位低下量一覧表、安定解析表などがある。こ
の他、報文編には調査ボーリングの位置が示してある調査平面図（地区別）・対策工計画平面図
・総括平面図などの地図がある。
◆図表編
歪計調査・地下水位測定・排水量測定は長期的かつ周期的に観測している。図表編には、これ
らの観測結果１年分を折れ線グラフでまとめられている。地下水位変動図及び排水量変動図には
降雨量を示す線グラフも一緒に書かれており、降雨量との比較が出来るようになっている。また
これには、対策後の様子・対策作業の様子・測定の様子などの写真も載っている。
以上に述べた構成は昭和６０年度から昭和６３年度の資料のものであり、年度が変わればその
構成も変わるものと思われる。
４ 現状
我々は地すべりに関してデータベースを作成することにしたが、その現状については全く知ら
なかった。地すべりに関する研究をするからには、ぜひその現状を把握しておきたかったので、
昨年の夏休み期間中に営林署の人たちと共に現地調査を行った。ここでは、その時に撮影した写
真を掲載し、それについて簡単に説明する。
（１）の写真について
これは、産女川地区の地すべりの被害の様子である。
（２）の写真について
これは、地すべりに伴い木が傾いている様子を撮影したものである。ここの地すべり面には、
水が湧き出ていて地面がぬかるんでいた。
（３）の写真について
これは、堰堤である。この亀裂は毎年大きくなっている。
（４）の写真について
これは、土砂の流出を防ぎ、水のみを排出するものである。
（５）の写真について
これは、排水トンネルというもので、その構造を（図３）に示す。
（６）の写真について
これは、集水井というもので、その構造を（図４）に示す。
５ 研究手順
（１）資料・データ整理
資料となる（磐井川地区地すべり調査事業報告書）（１年分は２冊１組）を青森営林局一関営
林署から借りてくる。この資料の内容は、産女川地区・ニゴリ沢地区・井戸沢地区と地域別に被
害状況などが分類されてある。我々が借りてきた昭和６０年度から昭和６３年度の資料において
は、ニゴリ沢地区のデータが沢山あったので対象地区をニゴリ沢地区に選んだ。（古い資料を借
りてくれば産女川地区のデータ、最近の資料を借りてくれば井戸沢地区のデータが載っているの
ではないかと思う。）しかし、地すべりの量（被害）を示すデータとしては（標注移動杭諸元一
覧表）というものがあったのだが、肝心の測定地点の位置が不明確だったため、これをデータベ
ース化することはできなかった。そこで我々は地すべりに関連のある地下水位の変化（地下水位
観測結果表）に注目、地下水位の観測値を年度別にデータベース化することにした。（地下水位
観測結果表参照）この結果表における単位（Ｇｌ−ｍ）については後述する。
（２）被害地区マップの作成
資料中の（磐井川地区（ニゴリ沢）民有林直轄地すべり防止事業計画平面図）なる地図におい
て、調査ボーリングが集中している部分のみ（上記地図のほぼ中央部分）をコピーする。これに
５０ｍ×５０ｍメッシュを用い基本座標を作る。（５０ｍ×５０ｍメッシュを用いた理由：各調
査ボーリングの間隔が約５０ｍなので）１マスに調査点が２つ以上入ることがあったが、この場
合には我々の判断において調査地点をとなりのマスに移動させた。このため、実際の地図上の座
標と多少異なっている部分がある。（被害地区マップ参照）
（３）年度別地下水位結果表（実数値）の作成
（１）の地下水位観測結果表及び（２）のマップの座標をもとにして、Lotus1-2-3で年度別の
地下水位観測結果表を作る。（年度別地下水位観測結果表Ａ参照）この場合に入力する値は、地
下水位観測結果表にある小数を含むそのままの実数値である。
（４）年度別地下水位結果表（整数値）の作成
（３）で作った実数値データ表を整数値データ表にLotus1-2-3で変換する。（年度別地下水位
観測結果表Ｂ参照）実数値を整数値に変換する際、我々は次に示すＲＯＵＮＤ命令を用いた。
◎ＲＯＵＮＤ命令の書式 機能
＠ＲＯＵＮＤ（数値，桁数）→四捨五入して、桁数で指定した桁まで求める 数値＝（実数値÷４） ‥‥‥ 式（１）
我々が対象とした昭和６０年度から昭和６３年度の地下水位観測結果表において、最高の値は２
８．８７でありこれを整数の最大値の７としたかったので、ＲＯＵＮＤ命令において数値の部分
を上式のような計算式にした。（資料の年度数を増やすにつれて、地下水位観測結果の最高の値
が異なってくることが予想されるため、式（１）において割る数を調節する必要がある。）
（５）ニゴリ沢地区全体マップの作成
資料中の（磐井川地区（ニゴリ沢）民有林直轄地すべり防止事業計画平面図）なる地図におい
てニゴリ沢地区が太線で囲まれているので、これをトレース紙に書き写す。これに５０ｍ×５０
ｍメッシュを用いて、全体マップ及び全体座標を作る。（ニゴリ沢地区全体マップ１参照）境界
部分に"＄"記号、地区外部分に"＋"記号、地区内部分に"＝"記号を割当、Lotus1-2-3で全
体マップを作る。（ニゴリ沢地区全体マップ２参照）"＄"・"＋"・"＝"記号については、
地下水位を表す整数値の０〜７以外の記号ならなんでもよいと思う。又これらの記号を使った事
で苦労することもなかった。）
（６）マップの合成
（４）で作った年度別地下水位観測結果表（整数値）と（５）で作ったニゴリ沢地区全体マッ
プをLotus1-2-3で合成する。（合成マップ参照）Lotus1-2-3には１つのファイルを他のファイル
に複写できる便利な機能があるので、この機能を利用する。なお、年度別地下水位観測結果表Ｂ
とニゴリ沢地区全体マップ２において基準となる座標が異なっている。（座標（１．１）を基準
座標と仮定する。）このためマップを合成する際、多少の注意を必要とする。（ニゴリ沢全体マ
ップ１上に調査ボーリングの位置を示しているので、それを参照）
（７）プログラムの作成
Ｃ言語でマウス入力とグラフィック表示を行うプログラムを作成する。プログラムについての
説明は後述する。
７ 研究結果
研究の結果完成した出力画面の例を示す。（検索表示画面図参照）これは昭和６０年度の地下
水観測値をグラフィック化したものである。画面右上にある（ＢＶ−５９−６）及び（６〜１０
Ｇｌ−ｍ）マウスで指定した座標が観測地点（ＢＶ−５９−６）であることを表し、観測値が
（６〜１０Ｇｌ−ｍ）の範囲にあることを表している。画面右下にある地下水変化というグラフ
は、マウスで指定した観測地点の地下水位の観測値を年度別に棒グラフに表したものである。
ここで、単位（Ｇｌ−ｍ）について説明する。
水位観測では、まず井戸枠の天端のように測定が容易な固定点を測水の基準点に定め、地表面
から高さｈ１を測定する。地表面の地盤高（ＧＬ）は水準測量により求めておく。測水は水位測
定器により基準点から地下水面までの深さｈ２と基準点から井戸底までの深さｈ３を測定し、こ
れをもとに
地表面から地下水面までの深さ（Ｈ＝ｈ２−ｈ１）および
地下水面（ＧＷＬ＝ＧＬ−Ｈ）を求める。(図２参照）
（地下水調査および観測指針（案）より抜粋）
これを見る限り、単位(ＧＬ−ｍ)は地表面（ＧＬ）からの高さ（深さ）Ｈを示しているのでは
ないかと我々は考えた。しかし我々には専門分野の知識が全くと言っていいほどないので推測に
まかせました。このため、地下水位変化のグラフにおいて棒グラフが長くなれば、地下水の量は
低下していることなる。また画面上でマウスの左をクリックすると、画面左下に昭和５６年から
昭和６１年という文字が現れる。昭和５９年度のデータを出力させたい場合は、昭和５９年とい
う文字のうえでマウスの左をクリックするとその年度のデータが出力される。このシステムを終
了させたいときは、マウスの右をクリックする。ピンクは０以上２未満、青は２以上６未満、緑
は６以上１０未満、水色は１０以上１４未満、赤は１４以上１８未満、紫は１８以上２２未満、
黄色は２２以上２６未満、灰色は２６以上３０未満（Ｇｌ−ｍ）を表している。
８ 考察
今回我々は、営林署より借りてきた帳簿資料の内容を把握すると共に、地下水観測値を基に地
下水位観測値表示システムを構築することの２つの目標をたてた。それぞれの目標に対して考察
したいと思う。
（１）帳簿資料の内容把握
我々には地すべりに関する知識が全くなかったので、この目標に対しては参考文献をさがすこ
とから始めた。しかし図書館には地すべりに関する参考文献の数が少ない上、我々が本当に必要
とする参考文献はほとんどなかった。かろうじて地下水に関する参考文献のみがあった。よって
地下水に関して知識を深めることができ、今回の地下水位観測値表示システムを構築することが
できた。しかし帳簿資料には、先に述べたように地下水位以外にも、安定解析表や標注移動杭諸
元一覧表など他にも貴重な資料があるので、今後、これらの資料に関しては営林署の人に聞くな
どして理解していかなければ成らないと思う。従ってこの目標に対する結果はまだまだ不十分で
あるといえる。
（２）地下水位観測値表示システムの構築
研究で作成したプログラム及びこれによって出力される画面の例は先に述べたとおりである。
地すべり検索表示システムのデータベースとなる地下水位観測値表示システムのできに関しては、
我々の納得のいくものができたと思う。しかし今回作成したものは、慨値の観測値を地図化及び
棒グラフにしたものでしかなく、肝心の地下水がどの方向に移動したかなどの情報を与えるもの
ではなく、まだまだ衛星データと比較検討できるようなものではない。
今後の課題としては
（１）対象地区拡張、データベース充実
（２）地下水以外の検索対象増強
（３）ＡＭｅＤＡＳ等とのデータ連携
９感想
今回我々が手がけた卒業研究のテーマは、今年が初めてということもあり、帳簿資料を借りて
きたものの、どこから手をつけてよいのかわからずとても苦労した。又被害状況を把握するため
に行った現地調査の時には、現状のひどさ・地すべりの力の大きさ・地下水の排水量の多さと驚
きの連続だった。しかし我々が現地調査を行った場所は、防止地区の本の１部であり、比較的調
査のしやすい場所だったと思う。防止地区は広大であり、専門の人でも調査が困難で危険な場所
もあるし、地すべりはいたる所に発生するため、現地調査は、とても大変な仕事であるというこ
とを営林署の人は言っていた。そして衛星によって地すべりの被害の予想を立てられるようにな
れば良いということも言っていた。我々も現地調査の大変さを身をもって体験したので、ぜひ地
すべりの被害の予想を立てられるような衛星データ検索システムが完成するのを願い、本年度の
卒業研究を終了させる。
参考文献
◆土をみつめる 須藤談話会編 三共出版
◆岩石概論 宮城一男著 共立出版株式会社
◆地下水調査法 山本荘毅著 古今書院
◆地下水調査および観測指針（案） 建設省河川局 監修
（財）国土開発
技術研究センター 編集 山海堂