2022年度河川技術に関するシンポジウム【R5-11】

土砂・洪水氾濫対策の施設規模における計画規模の設定方法に関する考察
STUDY ON THE SCALE OF THE PLAN FOR
SEDIMENT AND FLOODING DAMAGE

三井共同建設コンサルタント株式会社（京都大学大学院農学研究科）
博士（工/農） 原田 紹臣
1

2022年度河川技術に関するシンポジウム【R5-11】

想定外の集中豪雨等による甚大な土砂災害等が多発

紀伊半島大水害による被害（左：奈良県吉野郡十津川村栗平地区、右：奈良県吉野郡十津川村長殿地区）
2

2022年度河川技術に関するシンポジウム【R5-11】

平成30年7月豪雨による土砂災害：
http://www.mlit.go.jp/river/sabo/h30tenno/maisoku.html

32022年度河川技術に関するシンポジウム【R5-11】

河川砂防技術基準（計画編）において新たに，「土砂・洪水氾濫対策（ハード対策）」が定義
http://www.mlit.go.jp/common/001296657.pdf

42022年度河川技術に関するシンポジウム【R5-11】

平成30年7月豪雨 呉市 大屋大川

一方、土砂洪水氾濫は、広い崩壊面積と多量な土砂量の土砂生産（崩壊）が特徴的
5

2022年度河川技術に関するシンポジウム【R5-11】

平成29年7月九州北部豪雨 朝倉市 赤谷川

九州北部豪雨の発生要因の一つは、バックビルディング型の形成過程をもつ線状降水帯によるものと報告
62022年度河川技術に関するシンポジウム【R5-11】

令和元年東日本台風 丸森町内 五福谷川

台風１８号による線状降水帯の影響を受けて、記録的な豪雨になったと報告
近年発生した土砂洪水氾濫被害時には、線状降水帯が発生していることが多く、これらの関係性について検証・考察【課題①】？
7

2022年度河川技術に関するシンポジウム【R5-11】

線状降水帯を考慮した降雨特性？

線状降水帯：「次々と発生する発達した積乱雲が列をなした，組織化した積乱雲群によって，数時間にわたってほぼ同じ場所を通過または停滞することでつくりだされる強い降水（時間降雨、連続降雨量）をともなう雨域」

8

2022年度河川技術に関するシンポジウム【R5-11】積乱雲（積乱雲群を構成するセル）とは？

積乱雲は雷活動や氷晶による雲上部の繊維状構造で、局地的に発生し強い上昇流を伴う対流雲
92022年度河川技術に関するシンポジウム【R5-11】

対流雲の発達（熱力学の観点）

対流雲（単独セル）は一般的に1時間程度から近年
10では観測技術の向上より、最大2時間を観測2022年度河川技術に関するシンポジウム【R5-11】

線状降水帯の特徴

線状降水帯の雲は発生位置が固定し、降雨影響範囲は限定、一方、その他の前線等による降雨の範
囲は雲の発生頻度や移動速度に影響を受けて分散
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2022年度河川技術に関するシンポジウム【R5-11】

線状降水帯の発生メカニズム（バックビルディング）
寿命：最大2時間

発生位置：固定

積乱雲寿命（最大2時間）以上の無降雨条件（後述）の降雨は線状降水帯以外の要因であると仮定
12

2022年度河川技術に関するシンポジウム【R5-11】

連続降雨（雨量）とは「一連の継続した降雨，なお，降雨終了の定まった定義はないが，24時間降雨がない場合を一雨の終了とすることが多い」と定義出典：砂防学会，砂防用語集，2004．

線状降水帯を考慮した土砂洪水氾濫対策の検討時に考慮する降雨特性指標は？【課題②】132022年度河川技術に関するシンポジウム【R5-11】

超過確率年数における「極値統計解析の本質は外挿」
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2022年度河川技術に関するシンポジウム【R5-11】

一方で，「ビバレッジ・ポイント（影響力の高い点）」や「外挿の限界」に留意
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2022年度河川技術に関するシンポジウム【R5-11】（新）土砂・洪水氾濫対策における計画規模
土砂・洪水氾濫対策計画における対象降雨による計画規模の決定に当たっては、既往の災害等における土砂移動現象の発生状況などを勘案し、設定することを基本とする。
なお、対象降雨は保全対象ごとに降雨の量、時間分布及び空間分布の3要素について定めることを基本とする。
ただし、対象区域内に災害実績の報告が存在しない場合は、他の参考となる災害発生状況を勘案し、設定することを基本とする。
未被災地（災害実績無）における計画規模の設定方法？
【課題③】
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2022年度河川技術に関するシンポジウム【R5-11】

研究の背景①近年，新たに土砂・洪水氾濫が定義された．なお，土砂・洪水氾濫時には，顕著な土砂生産特性や線状降水帯の発生に伴う集中豪雨の影響が報告されている．
②線状降水帯は特定の場所から積乱雲群を発生させた中中豪雨を伴い，今後，これらの影響を踏まえた施設配置や，降雨特性指標の更なる議論が望まれる．
③土砂・洪水氾濫対策の施設規模の設定にあたり，新たに計画規模や降雨特性指標について更なる議論が必要である．
また，これまで被害を受けていない地域においても予防的なハード対策が望まれており，それらの地域における計画規模や考え方の整理が必要である．
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2022年度河川技術に関するシンポジウム【R5-11】

研究の目的①一般的な土砂生産に関する既往の災害報告資料を用いて降雨と土砂生産特性との関係を整理した上で，線状降水帯等に影響を受けたと考えられる土砂・洪水氾濫時の土砂生産特性を踏まえた施設配置計画時の留意点について考察する．
②線状降水帯の影響を考慮した新たな降雨特性指標を提案した上で，近年の主な土砂・洪水氾濫の事例を対象に被災時における各降雨特性指標との関係性について整理する．
③さらに，土砂・洪水氾濫対策の施設規模における計画規模の設定方法を提案する．
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2022年度河川技術に関するシンポジウム【R5-11】

２．過去の土砂・洪水氾濫時における降雨特性分析

19

2022年度河川技術に関するシンポジウム【R5-11】

過去の主な土砂・洪水氾濫被害の概要

Asakura city:
Akatani river

災害発生日

流域面積

地質

Disaster date

Basin area: km2

Geology type

5th July, 2017

20.0

Metamorphic rocket al.

朝倉市：赤谷川Kure city:
Ooyaookawa

変成岩；互層

6th July, 2018

6.4

花崗岩

呉市；大屋大川

Marumori town:
Gohukuya river
丸森町；五福谷川

Igneous rock12th Oct., 2019

26.1

Igneous rock花崗岩
20

2022年度河川技術に関するシンポジウム【R5-11】

0800

40600

80400120Σ R mm

1,000

R mm/hr200

ΣR mm

0R mm/hr

土砂・洪水氾濫被害時における降雨状況（2017/7/4 – 2017/7/7 観測地点：朝倉）

160

200
6:00 19:00 7:00 19:00 7:00 19:00 7:00

Time

時間最大雨量Rmaxは106mm/hr（歴代1位），
連続雨量ΣR24は655mm（歴代1位）
21

2022年度河川技術に関するシンポジウム【R5-11】0800

4060080

Σ R mm

1,000

400

R mm/hr

120

200

ΣR mm

160

0
22:00 14:00 5:00 20:00 11:00 2:00 17:00

R mm/hr

土砂・洪水氾濫被害時における降雨状況（2018/7/2 – 2018/7/7 観測地点：呉）

200

Time

時間最大雨量Rmaxは52mm/hr（歴代3位），
連続雨量ΣR24は470mm（歴代2位）
22

2022年度河川技術に関するシンポジウム【R5-11】0800

4060080

Σ R mm

1,000

400

R mm/hr

120200

ΣR mm

1600

R mm/hr

土砂・洪水氾濫被害時における降雨状況（2019/10/11– 2019/10/13観測地点：丸森町）

200
3:00

19:00

10:00

1:00

Time

時間最大雨量Rmaxは75mm/hr（歴代2位），
連続雨量ΣR24は607mm（歴代1位）
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2022年度河川技術に関するシンポジウム【R5-11】

連続雨量（降雨イベント）に関する定義図
Event
2

R mm/hr

Event
3

Event
1> Tnoting< Tnoting> TnotingTime

新たに2時間無降雨条件の連続雨量を定義し分析（Tnothing＝2hr）
24

2022年度河川技術に関するシンポジウム【R5-11】

未経験豪雨解析【新提案】に関する定義図
Observation time; RPes
従来：対象降雨イベントを内挿New: RPno

R mm/hrTargetevent

提案：未経験豪雨解析（外挿）

対象降雨イベント

RecordingstatNowTime未経験豪雨解析手法は対象降雨イベントの直前までの観測デー
タを用いて分析し，対象イベントの超過確率年数（RPno）を外挿により解析・評価25

2022年度河川技術に関するシンポジウム【R5-11】

降雨分析結果一覧（朝倉市）
計算値

Rmax:mm/hr

歴代順位

超過確率年数（内挿）

超過確率年数（外挿）

Value

Lanking

RPex (year)

RPno (year)106

1st200

1,000

655

1st70

1505191st70700

192

1st400

500

106

25th

23665

8th

510555

1st70

1,000

時間最大雨量ΣR24 :mm
連続雨量（24h無降雨）

ER72 :mm

AsakuraCity

実行雨量（72h）

ER 1.5 :mm
実行雨量（1.5h）

SWI :mm
土壌雨量指数ΣR72 :mm
連続雨量（72h無降雨）

ΣR.2 :mm
連続雨量（2h無降雨）26

2022年度河川技術に関するシンポジウム【R5-11】

降雨分析結果一覧（呉市）

Kure
City

Value

Lanking

RPex (year)

RPno (year)

Rmax:mm/hr52

3rd1215

ΣR24 :mm

470

2nd4080

ER72 :mm

365

1st5200

ER 1.5 :mm

86

3rd15

15

SWI :mm210

1st70100

ΣR72 :mm

520

5th1318

ΣR2 :mm402

1st110400
272022年度河川技術に関するシンポジウム【R5-11】

降雨分析結果一覧（丸森町）
Value

Lanking

RPex (year)

RPno (year)

Rmax:mm/hr75

2nd3040

ΣR24 :mm607

1st4060

ER72 :mm

Maru-moritown
ER 1.5 :mm

75

2nd253575

2nd40

40

SWI :mm280

1st70150

ΣR72 :mm632

2nd2540

ΣR2 :mm594

1st4070

Rmax，ΣR24，ER1.5，ER72及びSWIは，3事象全てが歴代1位としては評価不可．一方，2時間無降雨条件の連続雨量ΣR2は，3事象とも歴代1位閾値として降雨特性（RPes：40年，RPno：70年）以上が必要？ 28

2022年度河川技術に関するシンポジウム【R5-11】

研究の成果①災害事例の因子分析結果より，時間雨量と崩壊面積，連続雨量と崩壊土量との関係が示されたことより，これらの特徴を有する線状降水帯による影響を受けた土砂・洪水氾濫時は，広範囲から大量の土砂が流出することが予想され，これらを考慮した施設の配置計画が重要であることが分かった．
②線状降水帯の影響を受けた降雨特性を表現するために，構成する対流雲の寿命を考慮して提案した2時間無降雨条件の連続雨量としての評価が，土砂・洪水氾濫被害の検討において有効な手法の一つである可能性が分かった．
③土砂・洪水氾濫被害を受けていない地域における当該対策施設の計画規模を設定するための検討手法の一つとして未経験豪雨を考慮した考え方を提案し，その有効性を示した． 29

2022年度河川技術に関するシンポジウム【R5-11】

今後の課題① 今回の検討では，サンプル数が限られているとともに，明確な地質の情報が不足するため，今後は，分析対象数を増やして，地質の違いも考慮した更なる検討が望まれる．また，崩壊面積についても不明であるため，今後，検証が望まれる．
② 今回の検討では，被災地近隣における雨量観測所データで同じ降雨条件として仮定して検討しており，今後は，被災地点における降雨特性を考慮した近年のレーダー解析雨量による検証が望まれる．ただし，観測期間が短いため，極値統計解
析においては留意が必要である．
③今回の検討では，土砂・洪水氾濫被害の報告が無かった場合，被災がなかったものと仮定して議論しており，今後，本稿で例示した手法で計画して構築された対策工における機能の有無について検証することが望まれる．
30

2022年度河川技術に関するシンポジウム【R5-11】31