実績洪水と超過洪水に対する利根川調節池群の洪水調節効果に関する研究
Assessment of flood control by the retarding basins
for the past floods and the excess floods in the Tone river system
土木工学専攻 35 号 松本 敬司
Takashi MATSUMOTO
１．はじめに思川2

日本最大の流域面積(16,840km )を持つ利根川は首都群馬県圏を貫流するため，堤防決壊により大規模氾濫が生じ

渡良瀬るとその被害は計り知れない．人命や資産を洪水被害

利 根から守ることを目的として，渡良瀬川下流部に位置す

巴波川川

栃木県 鬼怒川
渡良瀬遊水地茨城県川

埼玉県

河道沿い 3調節池群

江戸川

利根川・江戸川分派

る渡良瀬遊水地，鬼怒川合流点上下流に位置する田中・菅生・稲戸井から成る河道沿い 3 調節池群などの布川狭窄部

洪水調節施設が設けられてきた．渡良瀬遊水地は，渡東京都
千葉県

良瀬川，思川，巴波川の 3 河川から利根川へと向かう洪水流量を，河道沿い 3 調節池群は利根川本川と鬼怒図-1 位置関係川から合流する洪水流量をそれぞれ低減する役割を持っている．また，図-1 に示すように，渡良瀬遊水地に根川本川の洪水流量は，鬼怒川合流による流量増加や河道沿い 3 調節池群の洪水調節による流量低減の影響を水上，極めて重要な施設であり，その機能を十分発揮

乙女(4.2k)

藤岡 第三越流堤(12.9k)

第二調節池

渡良瀬川第二越流堤

第一上流越流堤

受け，利根川下流部に流下して行く．このことから，渡良瀬遊水地と河道沿い 3 調節池群は利根川水系の治思川第三調節池よる洪水調節の影響は，江戸川への分派流量や河道沿い3 調節池群へと向かう流量に直接関わってくる．その利

巴波川

中里(3.9k)

古河(3.6k)

第一調節池
谷中湖(渡良瀬貯水池)
利根川

第一下流越流堤

利根関宿(123.8k)するよう管理することが求められている．これらをよ埼玉大橋(136.5k)

り効率的に働かせるためには，各々の洪水調節機構を

図-2 検討区間 (渡良瀬遊水地)把握した上で，一体的に考えていく必要がある．
本論文では，まず，平成 19 年 9 月に発生した実績洪水を対象として，渡良瀬遊水地と河道沿い 3 調節池群の菅生調節池

当)になる場合を想定した超過洪水に対する渡良瀬遊水地の洪水調節効果を検証する．

鬼怒川：洪水流入箇所利根川

稲戸井調節池それぞれの洪水調節効果について検討を行う．次に，栗橋地点での最大流量が 14,000m3/s(河川整備計画流量相栗橋(130.4k)

滝下橋(3.0km)
芽吹橋(104.1km)

取手(85.3km)

菅生越流堤

田中越流堤

田中調節池

２．実績洪水に対する利根川調節池群の洪水調節効果の検討

図-3 検討区間 (河道沿い 3 調節池群)に基づき，調節池を含む河道において，支川の合流や(1) 調節池への洪水流入を含む洪水流解析
支川からの合流や調節地への流入の影響は水面形の
1)

時間変化に現れることが知られている ．この考え方

調節池への流入の影響を受けた観測水面形の時間変化を再現するように粗度係数や樹木群透過係数の値を決定する非定常平面二次元洪水流解析を行うことにより，

調節池合計栗橋＋調節池流量・流入量(m /s)

973m3/s

10000

33流量・流入量(m /s)

12000

8000
6000
4000
2000
0
9/6 12:00

9/7 0:00

9/7 12:00

9/8 0:00

9/8 12:00

日時
流入3河川

栗橋

9/8 0:00

滝下橋

芽吹橋＋滝下橋

栗橋＋3調節池図-4 流量・流入量の比較
系列1 (渡良瀬遊水地)
調節池流入量系列73.0

9/8 12:00

9/9 0:00

取手

2調節池

3.0

取手＋2調節池図-6 流量・流入量の比較滝下橋
田+菅+稲(河道沿い 3 調節池群)

系列73

3通過量・貯水量(億m )9/7 12:00

芽吹橋

3調節池

億

埼玉大橋＋流入3河川

3437m /s

日時

通過量・貯水量(億m )

埼玉大橋

9000
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
9/7 0:00

2.5
2.0

3

1 億 7458 万 m

1.5
1.0

3

2452 万 m (治水容量の 14%)0.5
0.0
9/6 12:00

流入3河川

9/7 0:00

9/7 12:00

3調節池

日時
調節池貯水量ピーク時刻

9/8 0:00

2.5
2.0

1.5
30.5
0.0
9/7 0:00

9/8 12:00

9182 万 m

1.031255 万 m (治水容量の 27%)
9/7 12:00

9/8 0:00

9/8 12:00

9/9 0:00

日時
鬼怒川

図-5 累積通過量・貯水量の比較(渡良瀬遊水地)

2調節池

調節池貯水量ピーク時刻

図-7 累積通過量・貯水量の比較(河道沿い 3 調節池群)

後述する解析結果を得ている．

る．図-5 は調節池への流入が始まる時刻を基準(0m3)と(2) 渡良瀬遊水地と河道沿い 3 調節池群の洪水調節

して，流入 3 河川の合計流量を積分した値と調節池に貯前述したように，利根川の治水を考えるに当たってはまった水の積分値(以下，貯水量)を示している．調節池

渡良瀬遊水地(図-2)と河道沿い 3 調節池群(図-3)を一体

貯水量が最大となった時，調節池に存在する水の量は治的に検討する必要がある．そのためには，各々の洪水水容量(調節池内の水位が計画高水位に達した時の容調節機構を把握することが重要となる．ここでは，平積使用量であり，これを 100%とする)に対して約 14%

成19年9月の台風9号により発生した洪水を対象としを占めている．これは 3 河川の累積流入量に対して約て，渡良瀬遊水地と河道沿い 3 調節池群の洪水調節効14%と多量の水を調節池内へと貯め込んでいることと果について検討を行う．

なる．

まず，渡良瀬遊水地が持つ洪水調節効果について考次に河道沿い 3 調節池群について検討を行うが，本洪察する．
渡良瀬遊水地は栗橋地点下流の流量を低減する

水においては，田中調節池への水の流入がなかった点に役割を求められていることから，ここでは栗橋地点を中注意が必要である．各地点の流量ハイドログラフと 2心に検討を行う．図-4 は，各地点の流量ハイドログラ調節池の合計流入量ハイドログラフを図-6 に示す．流フと 3 調節池の合計流入量ハイドログラフを示してい

量ピーク発生時刻は，利根川上流部(芽吹橋地点)の方がる．利根川上流部(埼玉大橋栗橋地点)のピーク発生時刻鬼怒川上流部(滝下橋地点)より早く生じている．また，は，渡良瀬遊水地上流部から流入してくる 3 河川(藤岡これら 2 つのハイドログラフと菅生・稲戸井調節池への地点，乙女地点，中里地点)の合計流量のピーク発生時

合計流入量はハイドログラフを比べると，利根川のみの刻より早い．また，緑色の実線は栗橋地点の流量と 3流量増加では調節池にほとんど水は流入せず，鬼怒川か調節池への合計流入量の和を示しており，
これは 3 調節らの合流が重なることにより調節池への流入量が増大

池が無い場合の栗橋地点の流量とみなすことができる．

していることが分かる．
緑色で示すハイドログラフは取

この流量ハイドログラフと栗橋地点の流量ハイドログ

手地点の流量と 2 調節池の合計流入量の和であり，各調ラフを比較より，3 つの調節池の洪水調節により，栗橋節池がなかった場合の取手地点の流量ハイドログラフ

3地点の流量は最大で約 970m /s 低減され，そのハイドロである．
これと赤色で示す取手地点の流量ハイドログラ

グラフの頂点付近は平坦な形となっていることが分か

フの差より，2 調節池への洪水流入により最大 440m3/s

20000の流量を低減したことが分かる．ここで，取手地点の現18000

ように上流部から 8,000m3/s を超える流量が流下した洪3

況の流下能力が 8,500m /s であることから，黒線で示す

流量(m /s)

16000

3

水に対して，440m3/s の流量低減は大きな意味を持って14000

埼玉大橋（利根川）
藤岡（渡良瀬川）

12000
10000

乙女（思川）
中里（巴波川）

8000
6000
4000
2000
03いる．調節池への流入が始まる時刻を 0m とした流入 3030

4050607080

系列6系列12図-8 系列7
上流端に与えた流量ハイドログラフ
系列1120000

合計貯水量が最大値である 1,255 万 m3/s に達した 9 月 818000
16000

3

流量(m /s)

貯水量が占める割合は約 14%となった．

20経過時間(hr)

河川の合計流量の積分値と調節池貯水量を図-9 に示す．
日 3 時において，鬼怒川の累積流量に対して 2 調節池の10３．超過洪水に対する現況の渡良瀬遊水地の洪水調

14000

埼玉大橋

12000

栗橋

10000

流入3河川

8000

古河

6000
4000
20000

節効果-2000-40000(1)検討方法・検討区間・検討洪水1020304050607080

経過時間(hr)

前章では，実績洪水を対象に，渡良瀬遊水地と河道の発生頻度増加や洪水流量の増加が懸念されていることから，より大きな洪水外力に対しても各調節池が十第一上流越流堤
第一下流越流堤
第二越流堤
第三越流堤
総流入量

6000
4000
2000
0-2000-4000

分な洪水調節効果を発揮し得るかについて検討を行う

010203040

平成 25 年 5 月に策定された利根川水系利根川・江戸

15000

5000

0102030

グラフに対し，渡良瀬遊水地がどのような応答を示すかを検討する．

4050607080

経過時間(hr)(c)貯水量ハイドログラフ
図-9 昭和 34 年 8 月型洪水系列7

3流量・流入量(m /s)

地点で 14,000m3/s となる場合を想定した洪水ハイドロ

第一調節池
第二調節池
第三調節池
総調節量

10000

水地の洪水調節により 14,000m3/s 程度に抑えることと数などの値は実績洪水時と変わらないものとし，栗橋

80

0川河川整備計画では，栗橋地点の最大流量を渡良瀬遊されている．ここでは，河道・調節池の地形，粗度係

70101.2％
98.9％
104.5％

20000

3貯水量(万 m )ここでは渡良瀬遊水地について考察する．

60(b)流入量ハイドログラフ

第三越流堤
25000

つの調節池としての運用がなされていないことから，50経過時間(hr)必要がある．河道沿い 3 調節池群に関しては，平成 21年に稲戸井調節池の越流堤・囲繞堤が概成しており，3第三越流堤

3

ただ，地球温暖化に伴う気候変動の影響を受け，大雨第一下流越流堤

8000

流入量(m /s)沿い 3 調節池群が果たした洪水調節について示した．

(a)流量ハイドログラフ

第一上流越流堤10000

系列8系列1224000
22000

3200008675m /s

18000
16000

栗橋

14000
12000

栗橋＋3調節池

3 時間

10000
8000

3調節池

6000
4000
2000
0-2000010203040506070

経過時間(hr)検討に用いる各河川の洪水流量ハイドログラフは以川水系の既往洪水での利根川八斗島地点の実績降雨と実績流量の関係を整理し，流量規模が特に大きな 8 パターンの洪水が抽出されている．それを基に作成された整備計画規模の流量ハイドログラフを，藤岡地点，乙女地点，中里地点にはそれぞれの河川の上流端流量
36

流入3河川

3貯水量(億 m )下のものとする．上述の河川整備計画において，利根図-10 3 調節池の栗橋地点に対する流量低減効果
53調節池

43調節池貯水量ピーク時刻
9182 万 m31255 万 m (治水容量の 27%)3210010203040506070経過時間(hr)

図-11 累積通過量・貯水量の比較

る昭和34年8月型洪水の各河川の上流端流量ハイドロとして与え，利根川については栗橋地点で 14,000m /s

グラフを示す．下流端境界条件には，利根関宿地点のとなるよう埼玉大橋地点で流量ハイドログラフを引き

現況河道断面の水位－流量関係式を与えている．

伸ばしたものを与えた．図-8 に本論文で例として挙げ(2)解析結果とその考察

埼玉大橋地点のハイドログラフはピークを 2 つ持つおいて治水容量(100%)を超えており，現況の調節池容波形となっている(図-8)．図-9(a)に各地点の解析流量量では不十分な場合も起こり得るため，容量拡大のたハイドログラフを示す．埼玉大橋地点のハイドログラ

めの池内掘削も考えていかねばならない．図-10 に栗フが 1 山目の時は，渡良瀬川からの合流を利根川が妨橋地点の流量と調節池への流入量の関係を示す．緑色

げなかったため，栗橋地点は 8,000m3/s 程度まで流量がと赤色のハイドログラフの差から，調節池の洪水調節上昇している．一度流量が減少した後に，埼玉大橋地によって，栗橋地点のピーク流量を約 8,700m3/s 低減し点の流量が 12,300m3/s を超える(30 時間目)と，古河地ていることが分かる．また，図-4 に示す実績洪水時の点の流量がマイナスに転じており，利根川から渡良瀬結果と比べると，超過洪水の方が栗橋地点の流量に対川を遡上する流れ(以下，逆流と呼ぶ)が発生することする調節池流入量の割合が大きくなっている．図-11が分かる．利根川の流量ハイドログラフがピークを迎は，図-5 と同様の関係を示している．調節池貯水量がえる際に，古河地点の逆流量も最大となっている．ま最大となった時，3 調節池は治水容量をいっぱいに使た，栗橋地点のハイドログラフは 2 度目のピーク付近って，3 河川からの累積流入量の 64%の水を貯め込んで 2 山となり，埼玉大橋地点のハイドログラフに比しでいる．以上から，遊水地は大きな洪水流量に対し，て頂点付近が潰れた形となっている．1 山目は上流側より効果を発揮している．の埼玉大橋地点の流量増加により，2 山目は利根川か

４．結論

らの逆流によって遊水地に貯め込まれた水が，利根川

平成19年9月に発生した実績洪水を対象に，渡良瀬遊の水位低下に伴い，利根川に流下することで生じる．

水地と河道沿い3調節池群の洪水調節効果の検討を行っ

一方，図-9(b)に着目すると，調節池への流入が 13 時た．次に，現況河道に対し利根川栗橋地点での最大流量間目に第二越流堤から，15 時間目に第一下流，第三越が14,000m3/sとなる場合を想定した超過洪水に対する，流堤から若干起こっている．大流量時においては越流渡良瀬遊水地の洪水調節効果の検討を行った．
主な結論

堤切欠の影響はないが，中規模洪水時には流入開始時は以下の通りである．

刻を早めてしまう．この時間帯は，栗橋地点下流部の1) 実績洪水において，渡良瀬遊水地の3つの調節池の流下能力に十分な余裕があり，各調節池に水を取り込合計貯水量が最大(治水容量に対する割合：14%)となまず，直接利根川へと流下させる方が望ましい．そのる時間に，遊水地流入3河川の累積流入量の14%の水ため，調節池へ流入する河道水位を決める越流堤の適を貯水し，上流から流下してくる流量を栗橋地点で切な高さを検討する必要がある．また，図-9(b)の第一最大970m3/s低減したことを明らかにした．

上流越流堤に着目すると，流入量は一度減少に転じる

2)

実績洪水時，菅生・稲戸井調節池の合計貯水量がものの，その後増加して再びピークを迎えている．一最大(治水容量に対する割合：27%)となる時間に，渡方で，第一下流越流堤は 36 時間目からマイナスの値と良瀬遊水地で調節された後の利根川流量に合流するなっており，第一調節池から河道へと水が戻っている

鬼怒川の累積流入量の 14%の水を貯水したことで，ことが分かる．また，第一調節池の貯水量は 38 時間目上流から流下してくる流量を取手地点において最大から減少に転じている(図-9(c))．これらより，第一上440m3/s 低減したことを明らかにした．

流越流堤と第一下流越流堤の天端高に差があることで，

3)

超過洪水においては，渡良瀬遊水地の3調節池の第一上流越流堤より流入した洪水が第一調節池内を通合計貯水量が最大に達した時間に，流入3河川の累り，第一下流越流堤から再び河道へと戻ったことが分

積流入量の64%の水を3調節池に貯水することで，かる．調節池の目的はピーク流量の一部を貯め込み下上流から流下してくる流量を栗橋において最大で約流へ向かう流量を減じることであるため，利根川栗橋8,700m3/s低減することを示した．

地点より下流部の水位が十分に下がってから調節池内

参考文献の水を河道へ戻すことが重要となる．利根川が減水期

1) 中井隆亮，須藤純一，福岡捷二：渡良瀬遊水地の洪水調節に関する検討－平成19年9月洪水を例として－，第66回年次学術講演会公演概要集，pp.243-244，2011．になると，図-9(c)に示すように，第一・第三調節池に