高校地理探究 豪雨と土砂災害—流域と斜面の条件から水と土砂の動きを区別する｜武蔵野個別指導塾

雨が弱まった後も流域の水や斜面内の水が動く理由を、氾濫と土砂移動の比較からたどる豪雨と土砂災害。

よくあるのは、雨が弱まれば川と斜面の危険もすぐ消えると高校生が考える場面です。窓の外の雨と、流域に降った水が川に集まる時刻は一致するとは限りません。斜面でも、表面の雨が弱まった後に地中の水が移動し、崩れやすさが変わることがあります。

雨を起点にしても、川から水があふれる現象、排水できない水が低地にたまる現象、土砂が斜面や谷を動く現象は区別が必要です。土地の形と水の通り道を追い、資料にない条件は決めつけずに説明する練習をしましょう。

雨の後に何を問われるか

資料問題では、まず降水と河川の水位を時間順に比較する型があります。雨の強さが下がり始めた時点で水位が上がっていれば、流域の各所から水が集まるまでの時間を考えます。ただし、水位の変化には支流からの流入や川の断面なども関係します。雨の変化だけから最高水位の時刻を決めることはできません。

次に、同じ雨の条件で流域の違いを比べる型があります。地表を流れる水、地中に浸透する水、いったん蓄えられる水を分け、地形や土地被覆がどの経路に関わるかを述べます。浸透した水も後に川へ出ることがあり、浸透した分が永久に流出しないと考えてはいけません。

もう一つは、斜面や谷の移動物を見分ける型です。斜面の浅い部分が急に崩れるのか、広い範囲がすべり面に沿って動くのか、水と土砂が谷を流れ下るのかに着目します。名称を覚えるだけでなく、どこに水が入り、何がどちらへ動くかを答案に残します。

水の道と土砂の動き

流域は、降った水が地表や地下を通って同じ河川へ集まる範囲です。雨の一部は地表を流れ、一部は土に浸透し、一部は植物や地表などにいったん保たれます。水は流域の各地点から異なる経路と時間で川へ届くため、雨の強さの変化と川の水位の変化はずれることがあります。川に集まる量と下流へ流れる量の関係が変われば、水位も変化します。

図1のように、流域の水は地表と地中の両方を通り、時間差を伴って川へ集まります。図は経路を単純化した模式図であり、矢印の太さや長さは水量を示しません。

図1の地中の水は、その場に固定されたままではありません。地層の性質や水のたまり方によって移動し、斜面の下部や川へ出ることがあります。雨が弱まっても、すでに入った水の移動が続けば、川への供給や斜面の状態の変化が遅れて現れる場合があります。遅れの長さは雨の降り方や地盤などによって異なります。

透水性は、水が土や岩の中を通りやすい性質です。表面が水を通しやすくても、その下に水を通しにくい層があれば、境界付近に水が集まりやすくなる場合があります。逆に、地面がすでに水を多く含み、さらに浸透できる余地が小さければ、新たな雨は地表を流れやすくなります。透水性という語だけで流出の時刻や量を断定せず、地層の重なりと初めの湿り具合も読みます。

植物に覆われた地表では、葉や枝が雨を受け止め、根や土の状態が水の浸透や土の保持に関わります。舗装された面では浸透が妨げられ、表面を流れる水が集まりやすくなります。ただし、植生があれば崩れないとか、舗装だけで氾濫が決まるとはいえません。雨の量と時間的な集中、傾斜、地盤、排水の条件も重なるからです。

外水氾濫は、河川の水が堤防を越える、あるいは堤防が壊れるなどして川の外へ広がる現象です。内水氾濫は、低地などの雨水を河川へ排出しにくくなり、川の外側に水がたまる現象です。河川の水位が高いと排水先へ水を出しにくくなることがあります。川の水が堤防を越えたという記述がないのに、浸水をすべて外水氾濫とするのは早計です。

崖崩れは、急な斜面の表層などが突然崩れ落ちる現象です。地滑りは、比較的広い範囲の土塊が、すべり面に沿って移動する現象です。地中の水は土の重さやすべり面付近の状態を変え、移動に関わりますが、雨が降れば必ず動くわけではありません。土石流は、水と土砂や石が混じって谷を流れ下る現象です。上流で生じた崩れの土砂が水とともに移動する場合もありますが、崩れと土石流は同じ場所の同じ動きではありません。

基本例題：雨と川の時間差

次は学習用に作った経過です。実際の観測や予測を表すものではありません。時刻を、順にア、イ、ウ、エとします。雨の強さはアからイにかけて強まり、イの後は弱まります。川の水位はアからウまで上昇し、ウの後に低下します。イからウの間の変化と、その理由として考えられる水の動きを、資料の根拠とともに2文で答えてください。

図2のように、雨が弱まり始める点と川の水位が上がり終わる点を分けます。曲線は増減と前後関係を示すもので、実測値や具体的な時間を表しません。

図2では、イからウにかけて雨が弱まる一方、水位は上がっています。流域に先に降った水が地表や地中を通って遅れて川に集まり、川へ入る水が下流へ流れ出る水を上回る状態が続いた可能性があります。したがって、答えは「イからウでは雨が弱まっても水位は上昇します。先に降った雨が流域から遅れて集まり、川への流入が流出を上回ったことが考えられます」となります。

この説明は、雨の減少が直ちに流入の減少を意味しない理由を示しています。一方、資料に支流ごとの流量や川の断面はありません。どの支流がどれだけ寄与したかや、実際にどの程度の水位になるかは特定できません。雨と水位の曲線が同じ時刻に頂点をとる別の条件もあり得るため、時間差の大きさを一般化しないことも必要です。

標準例題：低地の水はどこから来たか

学習用の資料で、低地Pの周りには水を通しにくい地表が広がり、雨水は水路を経て河川へ排出されます。強い雨の後、河川の水位が高くなって水路から排出しにくくなり、低地に水がたまりました。堤防を越える水や堤防の破損は示されていません。氾濫の種類を答え、地表の状態と排水先の状態を使って、たまるまでの過程を説明してください。

水を通しにくい地表では、降った水が浸透しにくく、水路へ集まりやすくなります。さらに排水先の河川水位が高いため、水路の水を川へ出しにくくなります。集まる水に対して排水が追いつかなければ低地に水がたまります。答えは内水氾濫です。

別の表現として「地表からの流出が水路に集まり、川の高い水位によって排水が妨げられて低地に滞留する」も適切です。雨水がたまったという結果に、浸透しにくさと排水しにくさの両方をつないでいます。「川の水があふれたから外水氾濫」と書くと、資料にない堤防越えを追加してしまいます。

もし同じ低地で、河川の水が堤防を越えて流れ込んだという条件に変われば、越えた水による浸水は外水氾濫として扱います。実際には複数の経路が重なることもあるため、浸水範囲の形だけから一方に決めず、水の出どころを調べます。地表の被覆は流出を考える手がかりですが、排水施設の能力や水路の状態を知らずに浸水の程度まで決めることはできません。

発展例題：斜面の内部を比べる

学習用の斜面AとBは、傾斜と雨の受け方が同じとします。Aでは水を通しやすい表層の下に水を通しにくい層があり、その境界に沿って水が集まりやすい状態です。Bではそのような水の集中が示されていません。雨が弱まった後、Aで地中の水が境界付近へ移動し続ける場合を考えます。Aに関して、斜面が動きやすくなる可能性を、水の位置と土の移動を結んで説明してください。また、Aが必ず崩れると判断できない理由を1つ挙げてください。

Aでは浸透した水が通りにくい層の上に集まり、境界付近の土がすべりやすい状態になることがあります。土の重さの増加や水圧の作用が、斜面を下る力と土を支える力の関係に影響するためです。したがって「雨が弱まっても境界付近へ水が集まり続ければ、土塊がその付近に沿って動きやすくなる可能性があります」と説明できます。

ただし、地層の強さや水のたまり方などが十分に示されていないので、実際に動くかどうかは決められません。Bに境界への水の集中が示されないことも、Bが必ず安定している証拠にはなりません。別の位置に水が集まる可能性や、表層が崩れる条件は残るからです。資料にある差から言えることと、資料にない性質を分けることが比較の中心です。

さらに、Aで土塊が境界に沿って広く動くなら地滑りの特徴に近く、急斜面の表層が突然崩れ落ちるなら崖崩れの特徴に近づきます。崩れた土砂が谷へ入り、水と混じって流れ下れば土石流という別の移動が続く場合もあります。発生箇所の斜面と、移動経路としての谷を分けると、一連の出来事を同じ名称に押し込めずに説明できます。

誤答からたどり直す

誤答「雨が止んだので、川の水位も必ず下がり、斜面も安定します」を考えます。この文は、その地点に今降っている雨と、すでに流域や地中に入った水を同じものとして扱っています。現在の雨が水の供給源であることは確かですが、過去に降った水の貯留と移動を落としている点が原因です。

図3のように、雨の変化から直ちに結論へ進まず、川へ集まる水と斜面内に残る水を別々に確かめます。両者は同じ流域にあっても、通り道も変化の仕方も同じとは限りません。

図3を使った修正は「雨が弱まった後も、先に降った水が川へ集まれば水位が上がることがあり、斜面内の水の移動が続けば崩れやすさが変わることがあります」です。水位が必ず上がる、斜面が必ず崩れると反対向きに断定しても誤りです。資料に水の経路や状態がある場合に、その条件を根拠として可能性を述べます。

別の誤答「土石流は斜面の土がその場でゆっくり動く現象です」は、移動する場所と物質を取り違えています。谷を水と土砂が流れ下ることを書き加え、斜面の土塊がすべり面に沿って動く地滑りと区別します。名称の暗記に戻る前に、答案の動詞が「崩れ落ちる」「すべる」「流れ下る」のどれに当たるかを点検します。

別の条件で試す5問

以下はすべて学習用に作った条件です。各問は互いに独立し、実際の場所の状態を示しません。答えは後にまとめています。

1. 流域Qでは雨が弱まった後もしばらく川へ水が集まり、水位は上昇しました。雨と水位の関係を資料から述べ、水位が上がり続ける理由を水の移動に触れて2文で説明してください。
2. 地区Rでは河川の水が堤防を越えて周囲に広がりました。水の出どころを根拠に氾濫の名称を答え、1文で説明してください。
3. 斜面Sでは広い範囲の土塊が地中の面に沿って移動しました。対応する現象名を答え、急な斜面の表層が突然崩れ落ちる現象との違いを1文で述べてください。
4. 谷Tでは上流の土砂が大量の水と混じり、谷に沿って下方へ移動しました。現象名と、名称を選んだ根拠を1文で答えてください。
5. 斜面UとVは他の条件を同じとし、Uは表面を水が通りにくく、Vは表面から水が入りやすいとします。降り始めに地表を流れる水が相対的に集まりやすい方を選び、理由と、この条件だけでは斜面の崩壊を断定できない理由をそれぞれ1文で答えてください。

答えと道筋

1. 雨が弱まった後も水位は上昇しています。先に降った水が流域から遅れて川へ集まり、川への流入が流出を上回ったためと考えられます。必要なのは雨と水位の逆向きの変化、流域からの遅れた流入です。「貯留された水が後から川に出る」という表現も、流入と水位上昇を結べば適切です。水位が雨の減少と同時に下がるという答えは、問題の経過に合いません。
2. 外水氾濫です。河川の水が堤防を越えて川の外へ広がったことが根拠です。「川からあふれた水による浸水」も同じ関係を表します。排水できない雨水がたまる内水氾濫と答えると、堤防越えという条件を使えていません。
3. 地滑りです。広い土塊が地中のすべり面に沿って動くのに対し、崖崩れは急斜面の表層などが突然崩れ落ちます。「土塊が面に沿って移動する」という言い換えも認められます。移動が広い範囲に及ぶという条件と、面に沿うという条件を両方確認します。
4. 土石流です。水と土砂が混じり、谷を流れ下ったためです。「谷に沿って水と石や土が移動した」も同じ根拠です。単に土が斜面から落ちたとする答えでは、水と混じって谷を移動した条件が抜けています。
5. Uです。水が地表から入りにくいため、他の条件が同じなら降り始めには表面を流れる水が相対的に集まりやすいからです。崩壊には斜面の内部の地層や含水状態なども関わり、表面の透水性だけでは決められません。「地下の水の集まり方が不明」という理由も適切です。Vに入った水が後で流出する可能性もあり、流域全体の長期的な流出量まで比較した答えにはなりません。

覚えておくこと

• 雨の変化と川や斜面の変化には時間差が生じます。
• 外水は河川からのあふれ、内水は排出しにくい水の滞留に着目します。
• 崖崩れ、地滑り、土石流は移動する場所と動きで区別します。
• 地形、透水性、土地被覆、先行する雨を条件として読みます。
• 条件が足りないときは、可能性と断定できる事実を分けます。

つまずきを見分けるには

用語で迷う場合は、答案中の水や土砂の出発点に印を付けます。川から外へ出た水か、川へ出せず低地にたまった水かが見えれば、氾濫の名称を選ぶ根拠になります。土砂の場合は、斜面か谷か、落ちるのかすべるのか流れるのかを確かめます。

根拠が弱い場合は、資料の変化を先に言葉にし、その後に考えられる仕組みを置きます。雨が弱まったという情報から水位が下がると飛躍していないか、逆に地中の水があるというだけで崩壊を断定していないかを見直します。個別に確かめる際は、図の矢印を指して「この水はいつ、どこから来たか」と問い、説明の抜けた経路を探します。

因果が途切れるときは、「水を通しにくい」「地表を流れる」「水路に集まる」「排出しにくい」「低地にたまる」という順に、条件に合う部分をつなぎます。途中の条件が示されなければ、それを補う資料が必要だと答えます。雨の強さだけでなく、そこまでに蓄えられた水と、その後の移動が豪雨災害の姿を変えます。