1.2

ダ ム 連 携 に よ る 出 水 時 ダ ム 通 砂 運 用 手 法 に 関 す る 検 討

研 究 年 度：平成 29 年度～令和元年度
研 究 分 野：ダムの堆砂対策に関する研究
調 査 研 究 名：ダム通砂運用による土砂動態変化研究者：池田茂、櫻井寿之、梅園拓磨 * 、長野航兵【要約】
ダムにおける堆砂進行は、有効容量不足の発生、背砂による貯水池上流の河床上昇のみならず、取水口呑み口や洪水吐き呑み口の閉塞により、取水機能、洪水調節機能に支障を生じさせるものであり、堆砂の進行状況によっては、堆砂対策は喫緊の課題となる。
本調査研究は、堆砂が著しく進行しているダムの恒久的な堆砂対策の一つである出水時ダム通砂運用手法を検討しているもので、台風による未曾有の災害を受けて、流域全体の土砂を総合的に管理する必要性が生じたダムを事例として、出水時ダム通砂運用手法の検討の流れを整理したものである。
【キーワード】堆砂対策、ダム通砂、土砂動態、出水予測、ダム連携【背景・目的】【令和元年度の研究成果】

台風災害により流域山間部で多数の斜面が崩壊し、多量の土砂が河川に流入したことが影響してダム貯（１）出水時ダム通砂運用① 出水時ダム通砂運用

水池の堆砂が進行すれば、有効容量不足の発生、背流域全体の土砂の流れを管理する対策の一つであ砂による貯水池上流の河床上昇のみならず、取水口

る出水時ダム通砂運用は、ダム貯水池上流の堆砂に呑み口や、洪水吐き呑み口が閉塞することとなり、よる水位上昇抑制やダム貯水容量の確保だけでなく、取水機能、洪水調節機能に支障を生じさせることにダム下流への土砂供給による下流河川環境の改善ななる。このような水系では、流域全体の土砂を総合ど、治水・利水・環境面で効果が期待される。

的に管理し対策することが求められる。

出水時に上流から流入してくる土砂をダム下流に流域全体の土砂の流れを管理する対策の一つであ通過させるためには、河川状態を作り出す必要がある出水時ダム通砂運用は、出水前にダム水位を低下る(図-1 参照)。ダム運用方法としては、出水前のダさせ、出水時に上流から流入してくる土砂をダム下ム水位の低下と出水後のダム水位の回復の時期や流流に通過させる手法である。

量等の設定が重要となる。

ダム通砂運用により、これまでダム貯水池内に堆積していた土砂は、ダム下流に通砂されるため、ダム下流河川の土砂動態が変化することになる。
本報告では、出水時ダム通砂運用を実施するに至るまでの検討について事例を踏まえて中間報告として取りまとめたものである。
今回取り扱う事例は、当該水系本川にある利水専用ダムが６つあり、そのうち２ダムにおいて、ダム連携による出水時ダム通砂運用手法を実施して３年が経過している。

図-1 ダム通砂のイメージ

1-7

図-2 １次元河床変動計算モデルのイメージ

図-3 モデルの構築・検証の流れ

図-4 治水安全度確認対象地区や、流入条件等の同定を行い、当該水系の各ダムの② 土砂動態モデルの構築と検証

堆砂実績の再現性の確認を行った。

流域全体の土砂の流れの検討にあたっては、ダム貯水池上流域から河口までの長大区間を対象においまた、ダム通砂による土砂移動現象は長期的であて水や土砂の流入量を推定した上で土砂動態解析モることから、河川狭隘部に流入土砂の堆砂が進行しデルを構築し、構築した解析モデルにより将来的なた場合に治水安全度が下がってしまう。宅地標高を土砂動態を予測することが重要である(図-2,3 参基準水位と設定し、基準水位に河川水位が到達すれ照)。土砂動態解析モデルの構築に当たっては、過去ば、浸水被害をもたらす懸念が考えられるため、出の堆砂実績の再現性を確認する必要がある。

水条件の違いによる治水への影響を確認する必要がある(図-4 参照)。

事例では、図-3 のように運動方程式係数の見直し

1-8ある必要があるため、前線出水・台風出水等が対象

当該流域の土砂動態解析モデルでは、図-4 のように挙げられる。に河川の治水安全度を最優先とし、浸水影響についてダム貯水池上流域から河口までの 26 地点を評価

事前の貯水位の低下が必要であることから、出水対象地点として、ダム通砂による効果・影響を検証

予測が必要であるため、当該水系においてダム通砂しておくこととした。

運用の対象とするのは、予測が可能で、既往実績より出水規模が比較的大きくなりやすい台風性出水としている。

③ 出水時ダム通砂運用方法の設定
当該水系にある利水専用ダムの２つにおけるダム運用方法の検討を行った結果、当該 A ダムは、貯水② ダム通砂実施・終了判断

池区間の河床勾配が大きく、貯水容量が小さいこと

貯水池水位を常時安定させて運用を行っているダから、出水の減水期のみダム水位を低下させる運用

ムでは、ダム水位の低下が貯水池周辺護岸の安定性とし、当該 B ダムは、貯水池区間の河床勾配が緩やに与える影響を考える必要がある。急激にダム水位かで貯水容量が大きいことから、出水前にダム水位を下げることにより、残留間隙水圧が護岸を不安定を低下させる運用とした。

化させる恐れがあるからである。そのため、貯水池周辺護岸の安定性が確保できるダム水位低下速度を

また、土砂動態解析結果により、当該水系においては、流入量が 200m3/s 以上で土砂が動き始め、当検証しておくことが重要である。

該 A・B ダムよりも上流の Y ダム地点での流入量がまた、ダム水位低下操作業務に従事する担当者の700m3/s 以上の出水規模であれば流域全体の土砂が確保に必要な時間を考える必要がある。

下流へ流れると予測した。

次にダム通砂終了の判断は、過去の出水時におけそこでダム通砂運用の実施判断基準を、当該 A・る流入量の減水曲線を参考に、終了時期を見極める

B ダムよりも上流の Y ダム地点において、流入量が必要がある。

700m3/s 以上の出水が予測された場合とした(図-5

当該 A・B ダムでは、ダム通砂基準流量が超過すると予測される概ね 1～2 日程度前に事前水位低下参照)。

開始を実施することとしている。
また、終了判断は、各ダム地点流入量が減水に移行し、200/s に近づいた段階で行うこととした(図-5 参照)。
③ 出水予測ツール
ダム通砂実施・終了判断を的確に行う上では、1日～3 日前の中長期における高い精度の出水予測が重要となる。近年予測精度向上が著しい降雨予測モ

図-5 ダム流量イメージ図

デルを活用することは有効である(表-1 参照)。
（２）出水予測① 出水予測表-1 出水予測の組合せ

当該 B ダムでの最適な出水時ダム通砂運用は、出出水予測
番号

水前にダム水位を低下させることから、出水予測を行うことによりダム通砂運用の実施判断を降雨増水①前に確実に行うことが重要となる。

②

求められる出水規模としては、流域全体の土砂を③効果的に下流へ流せる流量が長時間継続する出水で1-9気象(降雨)
予測

流出解析

GSM
(気象庁)
NuWFAS(電中研)
SYNFOS(気象庁)

タンクモデルHYDREEMS(電中研)
タンクモデル

予測時間

更新頻度

長期予測
(72h)

中期
予測
(24h)

短期予測
(6h)

264時間先

1回/日

〇－－

72時間先

4回/日

〇

〇－

33時間先

8回/日－〇〇

表-2 3 年間のダム通砂実施実績
最大流入量
対象台風

ダム名

通砂期間

事前低下水位hm

運用方法
3m /s
Aダム

585

通砂運用（途中、中止）

0-2.57

Bダム

653

通砂運用（途中、中止）

54-4.50

Aダム

1,517

通砂運用

20-2.57

Bダム

1,670

通砂運用

75-5.50

Aダム

461

通砂運用（途中、中止）

0-2.57

Bダム

489

通砂運用（途中、中止）

48-5.50

Aダム

1,482

通砂運用

41-2.57

Bダム

2,102

通砂運用

86-5.50

Aダム

630

通砂運用（途中、中止）

0-2.57

Bダム

720

通砂運用（途中、中止）

24-8.50

Aダム

387

通砂運用（途中、中止）

0-2.57

Bダム

443

通砂運用（途中、中止）

43-8.50

台風５号
1年目
台風18号

台風19号
2年目
台風24号

台風8号
3年目
台風10号

写真-1 A ダムの通砂状況を超過しないと予測してダム通砂運用に入らなかったが、実績ではダム通砂基準流量を超過したのは３当該ダムでは、長期予測(72 時間前)、中期予測(24時間前)、短期予測(6 時間前)に適用するため、出水年間で３回(2 年目 3 回)あった。

予測（気象（降雨）予測＋流出解析）ツールを３つ組み合わせ活用している(表-1 参照)。

ダム通砂運用実施の観点では、ダム通砂基準流量を超過と予測したが実際には超過していないケース

出水予測ツールのうち流出解析では、流域の地形が、ダム通砂基準流量を超過しないと予測したが実情報や土地情報等を設定し、当該流域に特化して調績では超過したケースより多くなっており、安全側整を行うなど予測精度の向上を図っている。の結果となっている。

設定した出水予測ツールによる予測と実績の検証を本格運用前に行うことが重要である。

② 土砂動態の状況について

また運用開始後もさらに出水予測の精度を上げてダム通砂運用前後での土砂分布状況の変化を把握いくためには、毎年出水予測と実績の検証を実施し、する手法としては、ドローン等による空撮や現地踏翌年へフィードバックすることは必要である。

査による河床材料調査等をダム通砂前後において実施し、定点観測により前後の状況変化を比較することが重要である。

（３）出水・通砂効果① 出水・通砂実績

ダム通砂運用前後の状況変化を比較する場合には、出水や通砂の実績の整理手法としては、ハイドログラフや一覧表によるものがある。

平面や河川縦断方向での土砂動態を図示するとわかりやすくなる。

当該 A・B ダムにおける出水時ダム通砂運用の開始から３年間の実績については表-2 により示す。

当該A ダム下流におけるダム通砂運用前後での土砂分布状況が変化した実績を示す(図-6 参照)。

１ダムあるいは２ダム連携で、途中中止を含めたダム通砂運用前の時点では、A ダムから下流

ダム通砂運用の回数は、1 年目 2 回、2 年目 2 回、31.2km の a 地点まで 5～200mm 大の材料、下流年目 2 回の計 6 回であった。このうち、出水予測通3.3km の c 地点まで 5～75mm 大の材料と砂礫が分りダム通砂基準流量を超過し、２ダム連携で実施し布していた。

たのは３年間で２回(1 年目 1 回、2 年目 1 回)であ

1 年目のダム通砂で、5～200mm 大の材料は下流3.3km の c 地点まで到達していた。

った(表-2、写真-1 参照)。
また、表には示していないが、ダム通砂基準流量

1-10

2 年目のダム通砂で、5～200mm 大の材料は下流

図-6 通砂開始前から通砂開始３年目の A ダム下流の土砂動態
3.3km の c 地点からさらに下流まで、5～75mm 大実施されている。の材料は、下流 4.9km の d 地点まで到達していた。

①流域全体の土砂の流れの検討にあたっては、ダ3 年目のダム通砂では、1,2 年目に比べて流量規模

ム貯水池上流域から河口までの長大区間を対象が小さかったため、5～200mm 大の材料の移動に変に、水や土砂の流入量を推定した土砂動態解析化はなかったが、5～75mm 大の材料が下流に移動モデルを構築する。

していることが確認された。

②運動方定式の係数の見直しや、流入条件等の同次に当該B ダムにおけるダム通砂運用前後での土定を行い、土砂動態解析モデルの再現性の確認

砂分布状況については、当該 B ダムが、貯水池区間を行い、河川の治水安全度を考慮してモデルのの河床勾配が緩やかであることから、貯水池内が河妥当性や将来予測の正当性を検証する。

川状態となった範囲において堆砂量が減少傾向とな③貯水池区間の河床勾配が緩やかで貯水容量が大り、B ダム近傍では増加傾向になっていることが確

きいダムでは、出水前にダム水位を低下させる認された。

必要があることから、精度の高い出水予測が求

なお、B ダム下流河道では、砂分以下の土砂は供給されたが、河道形状に大きな変化は確認されなかめられる。
④貯水池水位の常時安定運用のダムでは、ダム水位低下が貯水池周辺護岸の安定性に与える影響ったので、今回は図面等の掲載は省略する。

を考える必要がある。
【結果のとりまとめ】⑤ダム通砂実施・終了判断を的確に行う上では、出水時ダム通砂運用の検討手法は以下の通りである。事例では、この手法に基づいて中間的な評価が

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1 日～3 日前の中長期における高い精度の出水予測が重要となる。

⑥ドローン等による空撮や現地踏査による河床材料調査等により、ダム通砂前後の土砂分布状況の変化を分析し、治水・利水・環境への影響を評価する。
【今後の課題】
今後の課題として、以下のことが考えられる。
①経済的なダム通砂実施・終了判断基準の確立②出水予測の更なる精度向上③長期的なダム通砂による土砂移動現象の効率的な調査内容の整理

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