リバーフロント研究所報告第18号

2007 年 9 月

SHERモデルによる八王子NT水循環保全システムの評価
Evaluating the hydrological cycle conservation system for Hachioji New Town by
using the SHER Model

研究第二部

主任研究員

田村英記

研究第二部

次前村良雄

長

日 本 工 営 株 式 会 社

小川田大吉

独立行政法人都市再生機構が施行している八王子ニュータウンでは、本格的な造成に先立ち「八王子ニュータウン水循環保全システム委員会」（委員長：虫明功臣

福島大学教授）を設立し、大規模な市街地開発に伴う水循環系への負荷を軽減させる対策を検討してきた。その結果、委員会において雨水貯留浸透施設を中心とした「水循環保全システム（以下、システムと称する）」を構築した。このシステムの方針に則り八王子ニュータウンでは開発が進められ、現在、終息段階を迎えており、これに伴いシステムの各種施設整備も概成しつつある。このため、システムの効果検証を行うために、再度、委員会を開催し、分布型水循環解析モデルであるSHERモデルを用いて、水循環保全システムの効果の定量評価を行った。本報告は、先の委員会で検討したシステムの定量評価について報告するものである。
土地利用計画およびシステムの計画整備量が達成される将来について、システム効果の予測評価を行ったと
ころ、地区内を流れる兵衛川の地区下流端において、治水計画目標および低水計画目標が達成できると評価された。このため、今後も計画どおりにシステム整備を推進することが重要であることが確認された。
キーワード：ニュータウン開発、水循環、水循環保全システム、分布型水循環解析モデル、SHER モデル、雨水浸透施設、貯留施設、砕石空隙貯留浸透施設
Prior to the full-scale construction work for the Hachioji New Town project being implemented by Urban
Renaissance Agency, the Committee on the Hydrological Cycle Conservation System for Hachioji New Town
(chaired by Prof. Katsumi Musiake of Fukushima University) was established to deliberate on ways to reduce theburden on the hydrological system caused by the large-scale urban development planned for the project. As aresult, the committee developed a hydrological cycle conservation system (hereafter referred to as "the System").
The development of Hachioji New Town has been carried out in accordance with the policy of the System. The
development has now reached the final stage, and various facilities planned as part of the System are nearing
completion. In order to verify the effectiveness of the System, the committee met again to evaluate theeffectiveness of the hydrological cycle conservation system quantitatively by using the SHER Model, adistributed hydrological model. This paper reports on the quantitative evaluation of the System made by thecommittee.
The effectiveness of the System at a certain point in future when land use plans are carried out and theplanned amount of development to be handled by the System is completed was estimated. As a result, it wasconcluded that the goals of the flood control plan and the plan for low-water river works could be achieved at thedownstream end of the Hyo-e River in the project area. It has therefore been shown that it is important tocontinue the system development according to the current plan.
Key words : new town development, hydrological cycle, hydrological cycle conservation system, distributedhydrological model, SHER Model, stormwater infiltration facilities, storage facilities,
crushed-stone storage and infiltration facilities－ 223 －

「水循環」に関する研究報告

１．八王子ニュータウンについて
１－１

八王子ニュータウンの土地利用計画では、地区南側

概要の尾根と兵衛川の源流となる谷戸を緑地として保全

八王子ニュータウンは、東京都心の西方 40km、八し、雑木林機能の再生を目標とした公園・緑地をネッ

王子駅から 2kmあまり離れた八王子市南部丘陵に位

トワーク化させ、環境に恵まれた住宅地として、戸建置する大規模ニュータウン（計画人口 28,000 人／面積

住宅を中心とした街づくりとしている。（図－２）394ha）で、その開発は東京都及び八王子市の上位計

図－ 3 には、開発の進捗状況を示す航空写真を示し画に基づき、（独）都市再生機構が土地区画整備事業ている。工事着手より約 10 年が経過した平成 7 年時点

として計画的なまちづくりを進めている。（図－１）

で、開発区域の約 7 割が造成されており、その後は、造成区域が拡大されながら、造成済み区域に住宅など

1 －２

土地利用計画と開発の進捗状況の建物が建設されている様子がうかがえる。写真で明八王子ニュータウンは、多摩丘陵の尾根の南端に位らかなように、元々の丘陵地（昭和 60 年）からの流域置し、その区域は付近を流れる兵衛川の流域の８割をの改変インパクトは大きく、何も対策がなされない場占めている。昭和 63 年に土地区画整理事業の認可を合には水循環系への影響は甚大であることが考えられ得て以来、自然環境に配慮しつつ、造成工事、公共施る。

設及び宅地の整備が進められ、平成 19 年 3 月末の時点
で計画の 6 割の人が住む街に熟成してきている。

図－ 1八王子ニュータウン位置図

昭和 60 年撮影図－ 2八王子ニュータウン土地利用計画

平成 7 年撮影
平成 11 年撮影図－ 3開発の変遷（航空写真）－ 224 －

平成 16 年撮影

リバーフロント研究所報告第18号

2007 年 9 月

２．水循環保全システム
２－１

水循環保全システムの概要

八王子ニュータウンでは「八王子ニュータウン水循環保全システム委員会」を設置し、開発に伴う水循環系の影響を最小限にすることを目指し、様々な検討を行ってきた。
その結果、委員会において水循環保全システムを構築した。
（図－４）この水循環保全システムは、水循環系を高水･低水･地下水の３つのカテゴリーに整理し、それぞれの保全を目的とした各種対策より構成される。そのために各種施設を造成段階から設置するものであり、貯留･浸透施設は開発区域のほぼ全域に設置され、特に雨水浸透施設による効用は、高水･低水･地下水涵養の全てに発揮される。
流出抑制

図－ 5  復元帯水層のイメージ

２－２

公共下水道の整備
貯留･浸透施設

オフサイト貯留施設( 地区内 A,B 調整池 )オンサイト
貯留･浸透施設

地下水保全施設

透水性盛土の施工（復元帯水層 )その他

JR トンネル湧水の導水調整池の利水容量確保

清流
保全強化
シス
テム]

渇水補給対策地下水集水工法( 集水暗渠の埋設 )

水循環保全システムの効果検証

八王子ニュータウンの計画土地利用及び水循環保全･地下
水涵養低
水
保全

河道整備

[水循
環保全
シス
テム

雨水排除施設システム整備が完成した将来時におけるシステムの効果検証を八王子ニュータウン水循環保全システム委員会において行った。その手法はSHERモデルによるものとした。

３．SHER モデル
３－１ モデル概要

SHER（Similar Hydrologic Element Response）モ
デルはヘーラト・虫明らの研究により開発が進められてきた。モデルに用いるパラメータは、根拠が明らか

低々水路の整備( 底面からの漏水防止 )な物理量であり、不飽和浸透現象の物理過程を可能な範囲で忠実に数値計算するものである。

図－ 4  水循環保全システムの構成

また、水文学的に均一と見なせる範囲毎（特に地下また、本対策で特徴的なのが、復元帯水層の整備で水深度に着目して）にブロックを設定して、それによっある。当該地区にはkm3層と呼ばれる難透水層があり、 て地形要因による流出特性を客観的に反映できるといもともと沢だった区域ではkm3 層が削落しているたう特徴を有する。これらの特徴により、単に不浸透面め、涵養された地下水は兵衛川まで流達できない。そ

積率が増加するときの影響のみならず、造成などによこで、造成段階において人工的にkm3 層が接続されり土壌の透水性が減少した場合のシミュレーションがるような難透水層と、その上面が帯水層となるように可能となった。

砕石で盛土する復元帯水層を整備している（図－５参照）。

３－２

SHERモデルの流域分割の基本方針

地下水位と河川水位の関係を現実に近いものとする
ため、また、部分流出寄与域（図－6）の考え方にならい、低平地で地下水深度が浅い地域では流出応答が異なることを再現するために流域分割を行う。従って、分割は河川近傍とその外周部分とに分割することを基本的な方針とする。
－ 225 －

「水循環」に関する研究報告

４．現況再現計算
４－１

再現計算対象年次の設定

八王子ニュータウンでは、開発と同時に水循環保全システムを整備しており、開発による水循環系に対する悪影響と、対策による好影響が混在している。悪影
響と好影響の組み合わせは年次によって異なる。したがって、異なる２つの年次について同じ考え方で流域モデルを作成し、その２つの流域モデルで再現性が確保されれば、開発の影響と対策の効果が適切に評価できるモデルと考えられ、開発が終焉する将来時の予測

図－ 6  涵養域と流出寄与域

３－３

評価をする際も、同じ考え方で作成した将来流域モデルでの評価の信頼性が十分にあると考えられる。

八王子ニュータウンでのブロック分割モデルによる現況再現計算は、水文観測データが八王子ニュータウンは、前述のように大部分が開発整っており、開発状況の整理がなされている平成 11

されており､ また、雨水の排水整備も充実している。 年と平成 16 年を対象とすることとした。
一般に雨水排水区域は､ 水文地質構造と整合しない。
従って、表面流の分析に重きをおいた流域分割と地下４－２

流域情報の整理

水の流れに重きをおいた流域分割は異なる。

（１）検討対象区域の設定

通常SHERモデルでは、涵養域と流出寄与域とに分効果検証の対象区域は､ 兵衛橋上流の右支川合流前割することは前述のとおりであり、表面と地下水モデ地点での流域界を対象とする（図－ 8 参照）。流域面積

ルを同一の分割ブロック内に構築する。

は 429haで、そのうち八王子ニュータウンの開発区域八王子ニュータウンでの高水・低水を一貫して評価できるモデルを構築するために､ 表層土壌より上の分は 75%の 320haとなっている。
計画基準点は、流域下流端の兵衛橋地点とする。

割と地下水の分割が一致しなくてもよいようなモデリングを行った。図－ 7 に表面流と地下水流に注目した分割方針のイメージ図を示す。
地表面と表層土壌地下水層本来の地形、地質、地下水深度に従い分割する。

雨水排水区、斜面勾配に従い分割する
降雨

蒸発散

図－ 8  検討対象区域（兵衛橋上流地点集水域）

表面流出

不浸透域モデル
中間流出浸透域モデル(不飽和浸透計算)（２）土地利用の整理
土地利用の整理は、対象年次に撮影された航空写真

浸透
地下水流出
地下水モデル

深層地下水涵養

地下水流去SHERモデル
計算ブロック内の水の流れ

図－ 7  地表面および地下水層の分割ブロックを基に行った（図－ 9 参照）。水循環モデルを構築する
ことから、一般住宅ならば戸数と街区内での宅地面積率までも詳細に情報を抽出・整理した。
戸建住宅、計画住宅（マンションなど）、公共公益地、学校など、土地利用に応じた不浸透面積率を与え、流域全体の不浸透面積、締固められた裸地（造成済み区域）、自然裸地を計算分割ブロック毎に設定した。
－ 226 －

リバーフロント研究所報告第18号

2007 年 9 月

も設定どおりの対策量となっていない。これらについては、実態調査結果に基づいた設定を行った。
戸建住宅では、一戸につき浸透マスを一基設置することとしており、八王子ニュータウンでは既に民間戸建住宅事業者に提示する募集要項に雨水浸透マスの導入を遵守事項として盛り込んでおり、確実な整備が担保されている。計画土地利用では、戸建住宅が開発区域の大部分を占めており、将来においてもその効果が期待できる。

４－３

再現計算

平成 11 年流域、16 年流域のそれぞれについて、流域の実態に即した物理的なパラメータを設定し、再現計算を行った。再現性は、高水・低水・地下水位いずれも良好で、将来の評価に用いることが可能なモデル
図－ 9が構築できた。

平成 11 年及び平成 16 年の実績土地利用（１）高水
高水を対象とした再現計算では、対象区域が小さく、（３）浸透能マップ

洪水波形が尖鋭であることから、入力降雨データにア流出となる量を規定する重要な水循環解析上のパラメダス八王子の 10 分観測雨量を用いた。平成 11 年（図メータとなる。八王子ニュータウンでは、開発着手前－ 11）、平成 16 年（図－ 12）の両モデルについて洪水より、現地浸透試験が複数地点で実施されており、そ期間全般に良好な再現結果となっている。の結果より浸透能マップを整理している（図－ 10 参403530252015105015:00 21:00

SHERモデルの表層土壌モデルにおいても、最も重要なパラメータが表層土壌の透水係数であり、浸透能マップの値に準じて設定した。

流量[m3/s]

照）。

0510152025303540
3:00

9:00

15:00 21:00

3:00

10分雨量[mm/10min]

表層土壌の透水係数は、雨水が浸透できる量、表面9:00

日時

平成11年8月13日

兵衛橋上流観測流量
計算流量
八王子アメダス10分雨量[mm/10min]

図－ 10  浸透能マップ（４）システム対策量の整理

40353025201510506:00

システム対策量は、基本的に水循環保全システムで設定されている土地利用ごとの対策量原単位を適用した。ただし、民間が開発する誘致施設や計画住宅については、水循環保全システムの原単位に基づいた施設の設置をお願いするものの拘束力が無いため、必ずし－ 227 －

18:00

平成16年10月19日

6:00

18:00

6:00

0510152025303540
18:00

10分雨量[mm /10min]流量[m3/s]

図－ 11  平成 11 年流域モデル高水再現結果例

日時

兵衛橋上流観測流量
計算流量
八王子アメダ10分雨量[mm/10min]

図－ 12  平成 16 年流域モデル高水再現結果例

「水循環」に関する研究報告（２）年間流況
八王子アメダスによる時間観測雨量を用いて、1 年間の再現計算を行った。計算結果より、日平均流量を算出し、観測日流量と比較したところ、平成 11 年モ

将来
面積(ha) 率(%)

H11
面積(ha) 率(%)

H16
面積(ha) 率(%)

不浸透域面積73.817.2%

97.3

22.7%

228.2

53.2%

浸透域面積

355.2

82.8%

331.7

77.3%

200.8

46.8%

デル（図－ 13）および平成 16 年モデル（図－ 14）のい自然裸地面積

149.2

34.8%

139.2

32.4%

81.8

19.1%

ずれにおいても良好な再現性を確認できた。

締固裸地面積

206.0

48.0%

192.6

44.9%

119.0

27.7%

429.0

100.0%

429.0

100.0%

429.0

100.0%

八王子アメダス日雨量[mm/day]

1000

0100

100

10

200

1300

0.1

400

0.01

500

合計
100%

浸透･不浸透面積率

計算流量

日雨量[mm/day]

流量[m3/s]

兵衛橋上流観測流量

自然裸地

80%
60%

締固裸地
40%
20%

不浸透域
0%
H110.001

将来

12月

11月

10月

9月

8月

7月

6月

5月

4月

3月

2月

1999年1月

600

図－ 15  将来流域の不浸透面積率集計結果

図－ 13  平成 11 年流域モデル年間流況再現結果
計算流量

未対策面積
23%

八王子アメダス日雨量[mm/day]

1000

0100

100

10200

1300

0.1

4000.01

5000.001

貯留浸透施
設集水面積
6%

日雨量[mm/day]

兵衛橋上流観測流量

流量[m3/s]

H16
流域の年次

12月

11月

10月

9月

8月

7月

6月

5月

4月

3月

2月

浸透施設
集水面積
69%

図－ 16

 来流域の不浸透面積に対する水循環保全シス
将
テム対策の集水面積割合

５－２

高水の評価

（１）水循環保全システムの高水計画目標

600
2004年1月

貯留施設
集水面積
2%

将来、河川管理者が兵衛川を「兵衛川第二次計画」（70
年確率：100mm/hr

流域内の八王子ニュータウン地

域は水循環保全システムを導入していない市街地とし

図－ 14  平成 16 年流域モデル年間流況再現結果て流出を考慮）により改修する際に、既存の第一次改５．将来流域の水循環保全システム効果の評価 修（30 年確率：50mm/hr）で整備した親水護岸（自然５－１

将来流域モデルの設定石使用）を取り壊すことなく、河床掘削のみで対応で将来流域は、土地利用計画（図－ 2 参照）が全て達きるまで、河川への流出量を当該システムで抑制する成された状態とした。不浸透面積率や水循環保全シスことを水循環保全システムの高水計画目標とした。具

テム対策量は、土地利用計画に基づき、再現計算と同体的な流量としては、基準点（兵衛橋地点）において、様に設定した（図－ 15 参照）。

兵衛川第二次計画の計画高水流量は 120m3/sである。

図－ 16 には、平成 11 年、16 年および将来流域におしかし、当該システム導入により実際の河川への流ける浸透面積、不浸透面積率の集計結果を示している。 出量を 85m3/s以下に抑制することとしている。但し、将来には、不浸透域面積率は 53%に達する。そのうち計画高水流量を変更するか否かは、河川管理者が将来の 77％に水循環保全システムが整備されており、大の改修時に決定するものである。

部分は浸透施設が割り当てられている。

（２）将来流域の高水評価結果
兵衛川全体計画における 70 年確率の計画降雨波形－ 228 －

リバーフロント研究所報告（中央集中型）を構築された将来流域のSHERモデルに

５－ 3

第18号

2007 年 9 月

低水の評価

入力し、ピーク流量が 85m /sを満足するかによって （１）水循環保全システムの計画目標
3

水循環保全システムの評価を行う。シミュレーションの結果、将来土地利用で計画どおりに水循環保全シ

水循環保全システムの低水に関する計画目標は、現況の渇水流量を維持することである。

ステムを整備した場合には、計画目標である 85m3/s （２）入力降雨波形の設定
流況は、降雨によって変化するため、平年次についを下回る 64.5m3/sのピーク流量で収まると評価されたて低水の評価を行うこととした。近 10 ヵ年（平成 8 年（図－ 17 参照）。
水循環保全システムが一切無い場合を想定し、シより平成 17 年）の年間降雨量の平均値に最も近くなる

ミュレーションした場合、ピーク流量は 115m /sとな

平成 12 年の時間雨量を用いて 1 年間分のシミュレーり、兵衛川の全体計画での計画高水流量に近い結果とションを実施した。

3なる。すなわち、115m /s－ 64.5m /s =50.5m /sが水 （３）将来流域の低水評価結果
33

3

シミュレーションの結果、水循環保全システムを計循環保全システムの高水抑制効果といえる。
全体策に占める割合が最も高い浸透施設の効果を評

画通りに整備した場合（図－ 19 の黒線）、低水、渇水価するため、浸透施設が無い場合を想定したシミュ

流量は現況流況（図－ 19 の赤線）を維持でき、計画目レーションを行ったものが図－ 18 に示すものである。 標を満足できると評価された。
浸透施設が無い場合には、ピーク流量が 113.1m3/sと高水の評価と同様に、水循環保全システムのうち浸なり、水循環保全システムの効果のほぼ全てが浸透対透施設が無い場合を想定したシミュレーション結果

策によることが分かる。

（図－ 19 の青線）によれば、平水、低水、渇水流量は現況よりも下回る評価となっている。
また、図－ 19 の数値を表－１に示す。

が確実に実施される見込みであることから、将来流域において水循環保全システムの計画目標は満足できる

10100
806080ピーク流量:
64.5 m3 /s

60

10040120

20

140

00:00

3:00

6:00

9:00

12:00

15:00

18:00

21:00

0.1
0.01
0.001

1600:00

時間
計算流量

将来流域シミュレーション結果
平成12年実測流況

1/70計画降雨[mm/10min]0140

流 量 [m3 / s]

10040
計画目標値：
85 m3 /s

60

80

80

60

100

40

120

20

140

00:00

3:00

6:00

9:00

12:00

15:00

18:00

21:00

1 0 分 雨 量 [m m / 1 0 m in ]20
ピーク流量：
113.1m3 /s

120

160
0:00

表－ 1

浸透施設が無い場合の計算流量

将来流域の水循環保全システムの低水評価結果
単位:日流量(m3/s)
最大流量(1/365)

豊水流量(95/365)

平水流量(185/365)

低水流量(275/365)

渇水流量(355/365)

将来流域シミュレーション

2.88190.04510.02700.01810.0071

浸透施設がない場合

3.77570.02600.01310.00900.0048

平成12年実測流況

2.95300.06160.03250.01560.0072

将来想定ケース時間

図－ 18

浸透施設が無い場合

図－ 19 将 来流域の水循環保全システムの低水評価結果（水循環保全システムを整備した場合、浸透施設が無い場合、実績流況の比較）

図－ 17  将来流域のシステム高水評価結果160

渇水(355/365)

40

計画目標値：
85 m3 /s

低水(275/365)

流 量 [m 3 /s]120

1平水(185/365)

20

最大流量(1/365)0140

日流量 [m3/s]

160

10分雨 量 [mm/10min]と考えられる。

豊水(95/365)

開発区域の大半を占める戸建住宅での浸透マス整備

1/70計画降雨[mm/10min]

 来流域の水循環保全システムのうち、浸透施設
将が無い場合の高水評価結果－ 229 －

「水循環」に関する研究報告

６．おわりに
市街地開発による水循環系に与える悪影響は、建物や道路による人工的な地表被覆による水循環経路の遮断、改変に起因する。
その中で、浸透施設は、市街地整備による水循環経路の遮断･改変を元に戻す役割をするため、その効果は高水、低水、地下水など水循環系のいたるところで発揮される。
本検討における水循環保全システムの計画目標達成の成否は、浸透施設整備によるところが大きいことが評価された。今後も八王子ニュータウンの開発は進むが、これまで通り計画に沿った水循環保全システムの整備が重要であることが明らかになった。
最後に、本報告を作成するにあたり、多大なるご指導を賜りました福島大学虫明教授、そして、調査データ等の資料を提供していただき、貴重な意見を賜りました都市再生機構に心から感謝を申し上げます。
＜参考文献＞
１）｢都市小流域における雨水浸透、流出機構の定量的解明｣ 研究会：都市域における水循環系の定量化手法－水循環系の再生に向けて－（2000）
２）UR 都市機構：八王子みなみ野シティ水循環再生－ 230 －