鶴見川多目的遊水地の洪水調節効果の評価−河道の水面形の時間変化を考慮した非定常二次元解析法の適用−
Assessment of Flood Control Effects of
the Tsurumigawa River Multi-Purpose Retarding Basin
福岡 捷二 1・昆 敏之 2・岡村 誠司 3
Shoji FUKUOKA, Toshiyuki KON, and Seiji OKAMURA
1

中央大学 研究開発機構 教授
国土交通省関東地方整備局 荒川上流河川事務所 工務課長
（研究当時：京浜河川事務所 流域調整課長）
3
いであ株式会社 東京支社 建設ｺﾝｻﾙﾀﾝﾄ事業部 水圏ｸﾞﾙｰﾌﾟ
2

要旨

鶴見川多目的遊水地は，流域の洪水被害軽減を図る総合治水対策の切り札として，1985 年より整備が進められてきたもので，2003 年 6 月より運用を開始している．また，遊水地周辺には出水時の洪水調節量を測定するための観測体制を整備している．平成 16 年 10 月の台風 22 号による出水は運用開始後初めての大規模な出水であり，鶴見川多目的遊水地で約 115 万 m3 もの洪水調節がなされた．
この出水での鶴見川多目的遊水地の洪水調節量を確認し，現在の観測体制で遊水地の洪水調節効果を評価できているかを検証することを目的として，河道で観測された水面形の時間変化を解とした二次元不定流解析を行った．この解析によって，遊水地への流入量，下流河道への水位低下に及ぼす遊水地の効果を明らかにするとともに，遊水地の洪水調節効果算定の新しい方法を確立した．
また，多目的遊水地の水理模型実験の有効性について検証した．最後に，今後検討すべきより弾力的な遊水地の計画と整備について本解析手法の活用について述べるとともに，遊水地を効果的，効率的に活用するための観測体制の改善案を示している．
《Key Words : flood flow, retarding basin, overflow levee, observation of water surface
profile, numerical computation》‑ 1 ‑１．はじめに
鶴見川多目的遊水地は，流域の洪水被害軽減を図る総合治水対策の切り札として，1985 年より整備が進められてきたもので，2003 年 6 月より運用を開始している．平成 16 年 10 月の台風 22 号による洪水は，運用開始後初めての大規模な出水であり，鶴見川多目的遊水地で約 115 万 m3 の洪水調節がなされた．
本論文では，鶴見川多目的遊水地が目的どおりの機能を発揮しているか，また遊水地により洪水時にどの程度の洪水調節がなされているかを確認し，鶴見川多目的遊水地周辺で整備されている観測体制の課題を明らかにすることを目的とし，平成 16 年台風 22 号出水での鶴見川多目的遊水地の洪水調
節量と下流域での水位低減量について考察する．これまでの河道から遊水地等への流入量の計算は，越流部断面，越流地点の河道の水位から求めており 1)，時間的に変化する河道内の水位計算とその水位を用いた堰の公式による流入量の算定精度には，越流断面の決め方や堰公式の適合性の低さの故に課題を有していた．
福岡らは，河道を流下する洪水流の時間的に変化する水面形の観測値には，河道の流れの状況が明確に反映されていることおよび水面形の観測値は，流量の観測値よりも精度が十分高いことに着目し，観測水面形の時間変化を満足するように非定常二次元運動方程式を解くことによって，河道の任意断面の流量ハイドログラフを求める方法を提案し，利根川水系等でその有効性を確認している 2）3）4）．
本文では，鶴見川遊水地への洪水流入量や下流河道への洪水調節効果の算定にも福岡らの方法が適用でき，高精度に評価できることを示す．また，対象とした洪水に対する遊水地の調節効果を検討した．水理模型実験結果と比較し 5），その有効性を検証する．さらに，異なる雨量パターンによる洪水流入に柔軟に対応できるように遊水地を計画・整備し，その効果を評価するための観測体制について述べる．

２．鶴見川とその流域
鶴見川は，その源を東京都町田市の谷戸群の一角（田中谷戸：標高約 170m）に発し，川崎市，横浜市を流下し横浜市鶴見区で東京湾に注ぐ流域面積 235km2，本川流路延長 43km の一級河川である．
また，下流部はかつて海であったため，河川の勾配が緩く，丘陵のせり出し部の影響をうけ，河道が蛇行したり，長い区間にわたって潮汐の影響をうけるため，洪水の疎通が悪く，浸水被害を受けやすい特性を持っている（図‑1）．
鶴見川流域は，1960 年頃から主要交通機関の発達にともない急速に市街化が進

鶴見川

行し，下流の低地地域には京浜工業地帯には新興市街地を抱える．

早淵川
鶴見川

恩田川

1958 年 当 時 に は 流 域 内 の 市 街 地 率
10％，人口 45 万人であったが，現在では

鳥山川

市街地率 85％，人口 188 万人となり，約45 年間で市街地率が 75％増加，流域内人
口は 140 万人増加となっている．

図‑1 鶴見川流域の地形
‑ 2 ‑

矢 上

鶴 見
川

や密集市街地，上中流の丘陵・台地地域

３．鶴見川の改修と総合治水対策
流域の急激な市街化は，流域の保水，遊水機能を著しく低下させ，流

横浜市
港北区

出量の増大や洪水到達時間の短縮を

川崎市
幸区

もたらすとともに，宅地造成に伴う流出土砂が川に堆積し，河道流下能
力の減少を招いた．これは，結果と

横浜市
都築区
横浜市
鶴見区

して沿川地域に図‑2 に示すような
数々の水害を頻発させることになっ 横浜市
緑区
た．

新横浜駅

鶴見駅

そこで，1981 年に全国に先駆け「鶴見川流域整備計画」を策定し，

図‑2 浸水実績図

河川対策だけでなく，流域自治体の表‑1 総合治水対策

都市計画や新規の開発行為の段階から，雨水の流出抑制策など流域対策に取り組む総合治水対策に着手した．
総合治水対策は流域対策と河川および下水道対策の

河川

河川
および
下水道

低地

二つに大きくわけられる(表‑1)．流域対策では防災調

・河道整備
・遊水地の整備
・下水道排水ﾎﾟﾝﾌﾟ
・雨水貯留管，ﾎﾟﾝﾌﾟ運転調整
・市街化調整区域の保持

節地の整備や緑地の保全を行っており，これまでに流保水地域 ・防災調整池設置，恒久化
・自然地，公園の保全・整備

域対策の柱として 3,300 基，270 万 m3 の防災調整池が流域対策設置されている(図‑3)．河川および下水道対策では河遊水地域・市街化調整区域の保持・盛土抑制，営農環境の改善
・市街化調整区域の保持

道対策，多目的遊水地の整備，下水道の整備を行って低地地域 ・防災調整池設置，耐水化促進

おり，特に河川対策では大規模浚渫により 1975 年当時

・盛土抑制，自然地保全
・予警報ｼｽﾃﾑ，浸水予想区域の公表

3の河道流下能力 500m /s に比べ約 2 倍の河道流下能力

その他

950m3/s を確保した．

・水防管理体制の強化
・総合治水の PR

鶴見川では河川沿いの都市化が進んでいるため，

防災調整池の設置状況

河道の拡幅に多大な時間・費用を要する．そこで，

約3,300基、約270万m3
3500

短期的に効果的な治水対策を行うことを目的とし，

3000
基 2000

基数
貯水量

200
150

1500

100

1000
500

50

0

0
S50
S55
S60
H2
H7
H 12
H 15

1985 年に着手し，2003 年 6 月に運用を開始した（写250（万 m3）

2500

洪水の一部を貯留する「鶴見川多目的遊水地」に

300

真‑1）．

防災調整池設置経年変化図

越流堤付近の状況を写真‑2 に示す．
また，これまでに設置された一部の防災調整池が

図‑3 防災調節池の設置状況

埋立てられる事例や近年局地的な豪雨による新たな都市型水害が発生していることを受け，2003 年 6月に制定された「特定都市河川浸水被害対策法」6）では，2005 年 4 月 1 日に全国初の特定都市河川および流域に指定され，この日から新規開発に伴う流出増分は対策を開発者に義務付けるなどの規制が開始されている．今後，｢流域水害対策計画｣を下水道管理者および流域自治体と共同して策定し，流域の治水安全度の早期かつ確実な向上を図っていくこととしている．

‑ 3 ‑写真‑1 鶴見川多目的遊水地前景

写真‑2 越流堤の写真

４．鶴見川多目的遊水地の概要
鶴見川多目的遊水地は，上述のように河道対策と平行して，効果的な治水を行うことを目的として整備された．
以下に鶴見川多目的遊水地の概要を述べる（１）鶴見川多目的遊水地諸元
位置：横浜市港北区小机町および鳥山町
面積：84ha
洪水調節量：約 300m3/s（現況河道での計算値）
総貯水容量：390 万 m3（地内掘削 230 万 m3）
計画高水位：T.P.+8.57m
越流堤：延長（暫定河道時）450m

構造 ：（法面部）ｶｺﾞﾏｯﾄ（天端部）ｱｽﾌｧﾙﾄ舗装
囲繞堤：延長1,830m

周囲堤：延長2,260m

排水門：ローラー式鋼製ゲート（B:10m×H:7.77m）（２）遊水地内土地利用
鶴見川多目的遊水地は，普段は市民の憩いの場として利用されるよう横浜市平成 22 年度を目途に公園整備を行っている．
遊水地の中には，2002 年ワールドカップ決勝戦が行われた日産スタジアム，総合リハビリセンター
等の施設も建設されており，これらの建物は，遊水地内に建設されているためピロティー方式が採用されている．

５．鶴見川多目的遊水地周辺の観測体制
鶴見川多目的遊水地が本来の機能を発揮しているかを確認すること，および数値解析により遊水地の効果を評価するために，遊水地周辺の観測体制を整備している．出水時の遊水地の洪水調節効果を評価するには，遊水地区間を挟む河道の水位と流量，河道から遊水地への越流量，および遊水地内の貯水量の時間変化を観測する必要がある．以下に鶴見川多目的遊水地周辺の観測体制を説明する．

‑ 4 ‑（１）河道の水位および流量の観測
図‑4(a)(b)(c)に遊水地周辺の観測地点を示す．15.2k 地点に小机大橋水位流量観測所が，13.8k 地点に亀の子橋水位流量観測所が設置されており，洪水時に浮子による流量観測を行っている．小机大橋
水位流量観測所と亀の子橋水位流量観測所はそれぞれ越流提から約 500ｍ上流，約 500ｍ下流に位置している．また，小机大橋水位流量観測所（15.2k）と新横浜大橋水位流量観測所（13.4k）において H-ADCP
流速計を用いた流量観測も行っている．さらに，小机大橋地点と亀の子橋地点の間に合流する大熊川からの流入量は ADCP 流速計を用いて観測している．
河道内の水位観測としては，小机大橋（15.2k），越流堤対岸（14.7k），亀の子橋（13.8k），新横浜大橋（13.4k）において水位を 10 分間隔で測定しており，遊水地周辺の河道水位の時間変化を縦断的に観測している．
また，洪水後には鶴見川全川に亘って洪水痕跡水位を 200m 間隔で測定している．
下流端境界
下流端境
太尾

水位観測地点
流量観測地点Ｐ ポンプ流入

11.0ｋ

Ｐ

新横浜大橋

越流堤対岸
越流堤対
小机大橋

上流端境界
上流端境
落合橋

亀の子橋
大熊川

15.0ｋ

Ｐ

17.0ｋ

Ｐ
Ｐ

12.0ｋ

14.0ｋ
13.0ｋ

16.0ｋ

18.0ｋ

越 流
越流堤

19.0ｋ

鶴見川多目的遊水池
鶴見川多目的遊水地

図‑4(a) 遊水地周辺の観測体制および解析区間平面形状

鳥山川

大熊川

鶴見川

越流堤

14.0k

13.0k

越流堤上流水深
遊水地

越流堤下流水深

図‑4(b) 遊水地内水位観測地点
水位計

図‑4(c) 越流堤上下流水深観測地点（２）越流堤上および遊水地内での観測
越流堤天端上の上下流端 2 地点に電波式の非接触型水位計・流速計を設置し，越流水深・流速を測定している．遊水地内には図‑4(b)に示す地盤高の異なる利用エリア毎 5 地点に水位計を設置し，遊水地内水位を 10 分間隔で測定している．
これにより越流時には遊水地の貯水量を 10 分間隔で算出でき，貯水量の増加量から越流量を算出している．
‑ 5 ‑６．平成 16 年台風 22 号出水における鶴見川多目的遊水地の洪水調節効果
鶴見川多目的遊水地は，2003 年 6 月に運用を開始以降，2003 年 8 月前線豪雨，2004 年 10 月台風 22，
23 号，2005 年 9 月前線豪雨の 4 度の出水において洪水調節をしている．特に 2004 年 10 月の台風 22号は，伊豆半島に上陸した時の中心気圧は 950hPa であり，気象庁によると，関東に上陸した台風としては正確な記録が残る 1951 年以降で過去最強となった．以下にこのときの遊水地の洪水調節効果を述べる．
（１）気象，降雨の概要
台風 22 号に刺激された秋雨前線による影響で，関東地方は 8 日朝から雨が降り出し，翌 9 日の午後からは台風 22 号による影響によって次第に激しい降雨となり，17 時頃には，京浜河川事務所管内の多いところで時間雨量 50mm を超える大雨となった．鶴見川亀の子橋地点上流域の降雨量を図‑5 に示
す．降雨は 8 日 12 時から始まり，9 日 19 時までの累加雨量は約 300mm となった．特に 9 日 17 時から 18 時にかけて 1 時間に約 40mm の降雨をもたらした．
（２）洪水調節効果
この降雨により，亀の子橋水位流量観測所では，図‑6 に示すように危険水位（T.P.+6.70m）を上回る水位（T.P.+6.93m）となり，上流の越流堤において，9 日 16 時 20 分頃から鶴見川多目的遊水地へ洪水流が越流し始めた．遊水地内の水位は T.P.+5.34m に達し，スタジアムの 1 階部分も冠水した．越流は 20 時 50 分頃に終了したが，この間，約 115 万 m3 を洪水調節した（写真‑3，4）．
図‑7 に示す主要洪水の 2 日雨量と浸水戸数の関係図より，主要洪水による浸水戸数は年々減少してきている．特に，2 日雨量が台風 22 号と同程度の雨量だった S41 年 6 月洪水は，図‑8 に示すように，
時間最大雨量なども台風 22 号洪水と同程度であったが，この洪水による被災家屋が約 19,000 戸にも及んだのに比べて，台風 22 号による被災家屋は約 190 戸であった．
以上のことから，これまでの総合治水対策の効果が着実に発揮されていることがわかる．
300.0

10.0

10.0

250.0

8.0

200.0

20.0

150.0
30.0

時間雨量
累加雨量

100.0

40.0
50.0
12:00

18:00
10/8

0:00

6:00

12:00
10/9

累加雨量(mm) .

時間雨量(mm/h) .

(T.P.m)(T.P.m0.0

計 画 高 水 位

ピーク水位：6.99m
10/9 18:30

危険水位（6.70m）
警戒水位（5.80m）

6.0
4.0

50.0

2.0

0.0

0.0

亀の子橋地点水位

亀の子橋地点 河道横断形

18:00
-2.0
10/8

図‑5 亀の子橋地点上流域降雨

10/9

図‑6 亀の子橋地点水位

写真‑3 ピーク水位付近の越流状況

写真‑4 越流後の遊水地
‑ 6 ‑

10/10

307

294

287

200

218

10000

約2700戸

5000

160

100

15000

約3900戸

約60戸

0
S41.6

S51.9

S57.9

H3.9

300.0

10.0

250.0
200.0

20.0

150.0
30.0

時間雨量
累加雨量

100.0

40.0

50.0

約190戸

0
S33.9

0.0

0.0

50.0
18:00
0:00
S41.6/27

H16.10

図‑7 主要洪水の 2 日雨量と浸水戸数の関係図

6:00

12:00
S41.6/28

18:00

図‑8 S41 年 6 月洪水における降雨

７．二次元不定流解析による鶴見川多目的遊水地の洪水調節量と下流域での水位低減量の推算（１）解析の概要
二次元不定流解析を用いた新しい解祈法によって平成 16 年台風 22 号出水での鶴見川多目的遊水地の洪水調節量と洪水調節による下流域での水位低減量を推算し，遊水地の治水効果を検証する．
本論文で対象としている水理現象は，洪水流が遊水地へ越流することにより河道内の流下する流量が減少する．また，越流量は河道水位の変化に応じて時々刻々変化するため，洪水調節量の算出には河道の水位と流量ハイドログラフの計算に高い精度が求められる．
これまでに著者らは流量観測に比べ水位観測の精度が高いことに着目し，各時刻の解析水面形を観測水面形に合わせるように粗度係数を調整して二次元不定流解析を行う新しい手法を構築し，この手法を用いることにより，流出入がない場や本支川の合流する場において，河道の任意地点の流量ハイドログラフを精度よく算出できることを示している 2）3）4）．
そこで，鶴見川のような洪水流が越流する場においても同様に河道の各時刻の観測水面形を用いる
本手法を適用し，流量ハイドログラフおよび遊水地の洪水調節量の推算を行い，実測値と比較検討す
る．また，水理模型実験に基づく遊水地計画の策定がどの程度有効であったか，今回の洪水流について検討する．さらに，観測と解析の結果を用いて，遊水地周辺で整備されている観測体制の評価を行う．
（２）解析方法a）基礎方程式
解析には次式に示す平面二次元直交曲線座標系における浅水流方程式を用いる．

n u u2 + v2
∂u
∂u
∂u uv
∂ζ
+u +v += −g
−g m
+ Ls ∆u (1)
∂t
∂s
∂n r
∂s
h4 3
2

n v u2 + v2∂v∂v∂v u 2∂ζ+u +v += −g
−g m
+ Ln ∆v (2)
∂t
∂s
∂n r
∂n
h4 3
2

∂ζ ∂ (uh ) 1 ∂ (rvh )
+
+
=0
∂t
∂s
r ∂n

(3)

ここに，s,n：流下方向，横断方向の距離，u,v：s 方向，n 方向の水深平均流速，r：曲率半径，g：
重力加速度，ζ：水位，h：水深，nm：マニングの粗度係数である．
また，Ls,Ln：渦動粘性係数，L=κ／6・hu，κ：karman 定数(=0.4)，u*：摩擦速度である．
(1)，(2)式は，それぞれ流下方向，法線方向の運動方程式，(3)式は連続式を表し，これらを半陰形式の ADI 法によって解く．解析メッシュは縦断方向に 230 分割，横断方向に 30 分割した．
‑ 7 ‑

累加雨量(mm) .

343

時間雨量(mm/h) .

300

20000

約19000戸

浸水戸数

流域平均2日雨量(mm)40020000戸以上

b）解析手順
解析手順をフローチャートにして図‑9 に示す．
一般的な洪水流解析では，上流端境界条件とし

地形データ
平面形状，断面形状

地被情報

境界条件の作成
上流端水位時系列
下流端水位時系列

解析メッシュ

粗度係数分布の精度が高いことから，各時刻の観測水面形に粗度係数を調整することによって解析水面形を合わせる手法を用いる．
上流観測地点の水位と下流観測地点の水位の時

上下流端水位の調整

位を与える．ここでは，流量観測に比べ水位観測

二次元不定流計算

解析結果と観測結果の比較
上下流観測地点水位時系列の比較

系列観測データを補間して境界条件を作成する．

水位縦断分布の比較
流量ハイドログラフの比較

図‑10 の模式図に示すように，実験水路において上下流端に池を設け，堰によって池の水位を調整に粗度係数の分布を変化させる．粗度係数は地被情報

下流端池水

下流観測地

水位縦断分布の時間変化が水位観測結果に近づくよう

上流観測地

で，上下流端の水位を調整することによって，解析の図‑9 解析フローチャート

上流端池水しながら所定の水面形を得る場合と同様の考え方

粗度係数の調整て観測流量を与え，下流端境界条件として観測水

水位観測データ
流量観測データを基に初期設定を行い，解析水位と観測水位を比較しながら常識的な範囲内で変化させている．こうして得られる解析結果を観測結果と必要な精度内で一致させ，

緩 和 区
緩 和 区

流量ハイドログラフを求める．

図‑10 上下流端境界条件の模式図（３）解析条件
鶴見川における解析対象区間の平面形状を図‑4(a)に示す．
越流量が上下流端境界条件の影響を受けない条件で解析を行うには 14.3k〜14.8k 付近右岸に設けられた越流堤と上下流端の間に十分な区間が必要である．このことから解析対象区間は，太尾水位観測所（10.8k）から落合橋水位流量観測所（19.6k）までとした．
表‑2 高水敷粗度係数

また，河道と遊水地の間に境界は設けず，河道内だけで左岸

なく越流堤上や遊水地内も解析範囲に含めて連続した計算
メッシュを作成し，一つのモデルで平面流況解析を行った．
これにより，解析によって越流堤上の断面を通過する流量

右岸

区間

粗度係数

区間

粗度係数

10.8k〜12.8k

0.070〜0.100

10.8k〜11.4k

0.100〜0.150

12.8k〜13.8k

0.040〜0.070

11.4k〜11.8k

0.030〜0.040が越流量として求まるため，越流公式を用いる必要が無い．

13.8k〜15.4k

0.100〜0.150

11.8k〜12.2k

0.080〜0.120

台風 22 号に伴う出水について，平成 16 年 10 月 9 日の15.4k〜15.8k

0.030〜0.050

12.2k〜13.0k

0.030〜0.050

14 時から 22 時までの 8 時間に亘って落合橋，小机大橋，

15.8k〜16.4k

0.070〜0.100

13.0k〜13.4k

0.120〜0.150

亀の子橋の 3 地点で浮子による流量観測が 30 分間隔で行わ

16.4k〜17.0k

0.030〜0.040

13.4k〜13.8k

0.030〜0.060

17.0k〜17.4k

0.100〜0.120

13.8k〜15.4k

0.100〜0.150

17.4k〜18.2k

0.023〜0.030

15.4k〜15.8k

0.030〜0.040

18.2k〜19.0k

0.100〜0.130

15.8k〜16.6k

0.070〜0.120

19.0k〜19.4k

0.023

16.6k〜17.6k

0.030〜0.050

19.4k〜19.6k

0.100〜0.130

17.6k〜18.2k

0.050〜0.070

測が行われている．また，10.8k，11.8k，12.0k，14.4k の 4

18.2k〜18.8k

0.100〜0.130

箇所から排水ポンプによる流入があり，流出計算により流18.8k〜19.6k

0.050〜0.070

れており，解析はこの期間を対象とした．また，解析区間全体に亘って 200m 間隔で洪水痕跡水位が測定されている．
対象区間の横流入河川として，13.0k 付近右岸に鳥山川が，14.4k 付近左岸に大熊川が合流しており，両支川とも流量観

‑ 8 ‑

14.0

入量を求めそれぞれ与えている．解析対象区間には
12.0

樹木群繁茂はみられないので，河道の抵抗は粗度係数を用いて評価する．
粗度係数の初期設定方法を説明する．低水路粗度
係数は過去の洪水での逆算粗度係数 n=0.030 を用いた．高水敷粗度係数は，H/Hv（高水敷水深/草丈）・

水位(T.P.m)

10.0
8.0
6.0

流速と植生の倒伏・非倒伏，水没・非水没の関係を考慮した粗度係数の設定方法

4.0

7）

を用いた．ただし，
2.0

越流堤付近については，洪水後の現地調査写真によりヨシの倒伏が確認できる範囲は n=0.050 とした 7)．
その他植生のない人工裸地，人工構造物に関しては

0.0
15:00

16:00

17:00

落合橋 解析

太尾 解析

落合橋 観測

太尾 観測

19:00

21:00

18:00

20:00

22:00

図‑11 上下流端観測地点における水位ハイドログラフ

河川砂防技術基準等に基づき，それぞれ n=0.030，
落合橋

図‑11 に境界条件である上流端観測地点，落合橋

6.0

2.0

フを示す．図‑12 に解析結果の縦断水面形，各観測10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 20.0
縦断距離標(km)図‑12(a) 解析水位と観測水位の縦断分布（増水期）

水位（T.P.m）

このように各時刻の解析水位を観測水位に一致す

2.0

るように解析を行った結果得られた流量ハイドログ

0.0‑13 に示す．流量観測値は，落合橋，小机大橋では

落合橋

6.0
4.0

ラフと越流量ハイドログラフの観測値と解析値を図

越流堤対岸

8.0

18:30
19:30
20:30
21:30

太
尾

いて解析水位は観測水位とほぼ一致している．
b）流量ハイドログラフ

10.0

小机大橋

12.0

新横浜大橋

その他の各時刻における解析水位と各観測地点の観

亀の子橋

14.0

の他の新横浜大橋，亀の子橋，越流堤対岸地点にお右岸痕跡水位
観測水位
越流堤

面形は全体的に洪水痕跡水位にほぼ一致している．

水位が観測水位より若干高い傾向が見られるが，そ左岸痕跡水位

16:30
15:30

0.0

所での観測水位を 1 時間間隔で示し，左右岸痕跡水

測水位を比較すると，小机大橋地点においては解析

18:30

4.0 17:30と下流端観測地点，太尾における水位ハイドログラ

位も合わせて示す．洪水ピーク時（18:30）の解析水

8.0

18:30
17:30
16:30
15:30

太尾

a）各時刻の縦断水面形

水位（T.P.m）

10.0（４）解析結果

越流堤対岸

12.0

小机大橋

的に設定された粗度係数を表‑2 に示す．

亀の子橋

14.0
新横浜大橋

n=0.023 とした．水面形の時間変化を説明する最終

18:30
19:30
20:30
21:30

左岸痕跡水位
右岸痕跡水位
観測水位
越流堤10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 20.0
縦断距離標(km)図‑12(b) 解析水位と観測水位の縦断分布（減水期）

浮子による流量観測結果であり，越流量は遊水地内の水位上昇量の時間変化の観測値と H-V 関係より求めた推算越流量ハイドログラフである．
解析流量と観測流量を比較すると，上流端の落合橋地点では全洪水期間に亘って近い値を示している．越流堤の 500m 上流に位置する小机大橋地点においても全洪水期間に亘って近い値を示している．
図‑11 に境界条件である上流端観測地点，落合橋と下流端観測地点，太尾における水位ハイドログ
ラフを示す．図‑12 に解析結果の縦断水面形，各観測所での観測水位を 1 時間間隔で示し，左右岸痕
跡水位も合わせて示す．洪水ピーク時（18:30）の解析水面形は全体的に洪水痕跡水位にほぼ一致して
‑ 9 ‑

1000

観測水位を比較すると，小机大橋地点においては解析水

900

位が観測水位より若干高い傾向が見られるが，その他の800

新横浜大橋，亀の子橋，越流堤対岸地点において解析水

700

位は観測水位とほぼ一致している．
c）越流量と遊水地貯水量600

流量(m3/s)

いる．その他の各時刻における解析水位と各観測地点の落合橋 解析

落合橋 流量観測

小机大橋 解析

小机大橋 流量観測

越流量全体 解析

越流量 H-V算出

亀の子橋 解析500

洪水時の越流量は直接測定されていない．ここでは，

400

遊水地内の水位と水面積の関係はあらかじめ決まってい300るので，遊水地の水位上昇量から求まる H-V 関係より越200

流量を推算し，解析越流量の検証に用いる（図‑13）．こ100

れによると，洪水ピーク時に約 210m3/s 程度の流量カッ

0
15:00

16:00

17:00

18:00

19:00

20:00

21:00

22:00

トがなされたことがわかる．H-V 関係より推算した越流

図‑13 流量ハイドログラフと量と解析の越流量を比較すると，越流開始時間や継続時

越流量ハイドログラフの観測結果と解析結果

間，ピーク越流量など概ね近い値を示している．また，6.0

図‑14,15 に示すように遊水地内水位，貯水量ともに解析
観測水位から遊水地の H-V 関係により求めている．

5.0

水位（T.P.m）

結果と観測結果が概ね一致している．ここに，貯水量は

4.0
解析水位
3.0

以上のように，解析水面形を観測水面形に合わせる手法を用いて二次元不定流解析を行った結果，河道内の流

観測水位

2.0
16:00

量，遊水地への越流量，および遊水地の貯水量（洪水調

17:00

18:00

19:00

20:00

21:00

22:00

図‑14 遊水地内水位の観測結果と解析結果

節量）について，解析結果は観測結果をよく説明している．
遊水地への越流と良く似た現象として，破堤による氾濫流がある．一般的に破堤では，堤防が決壊すると越流
水面は堤内地高さとほぼ同一となるため，河道の縦断水

貯水量（万m3）

160
140
120
100
80
60

面形が破堤部付近で局所的に急変する．そのため，破堤4020による氾濫流量の解析では，河道の粗度係数の調整だけ

0
16:00

量を精度良く算定できる．
‑ 10 ‑

22:00

落合橋

り解析水面形を観測水面形に合わせることができ，越流

21:00

水位（T.P.m）

小机大橋(5)で説明する）．このため，河道の粗度係数の調整によ

20:00

8.0
6.0

太尾

による水面変化は小さい（遊水地なしの計算方法は次節

越流堤対岸

10.0

水面形と比較しても，遊水地ありの縦断水面形には越流

19:00

亀の子橋

る 8)．

図‑16 に示すように，遊水地なしの条件で計算した縦断

18:00

新横浜大橋

12.0

変化しないため河道流量が急激に減少することはなく，

17:00

14.0

界条件を与えることにより，越流量を推算することにな
それに対して，越流堤の場合は越流堤の天端高が高く

遊水地貯水量 H-V算出

図‑15 遊水地貯水量の観測結果と解析結果で解析水面形を観測水面形に合わせることは正しくなく，破堤部もしくは破堤氾濫に接続する仮想水路の断面で境遊水地貯水量 解析

4.0
2.0

越流堤

左岸痕跡水位
右岸痕跡水位
観測水位
遊水地あり
遊水地なし

0.0
10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 20.0
縦断距離標(km)図‑16 遊水地ありなしの縦断水面形の比較

9.0（５）遊水地による下流河川での水位低減量

HWL T.P.+8.27m

8.0にどの程度の水位低減をもたらしたのかを推算する．

7.0

上述の解析モデルを用い，越流堤と遊水地を除いた河道モデルを作成し，同一上流端流量を与えて解析し，結果を比較した．また，太尾地点における下流

水位(T.P.m)

平成 16 年台風 22 号出水において遊水地が下流域

危険水位 T.P.+6.7m

6.0
5.0
遊水地あり
遊水地なし
観測 水位（T.P.m）

4.0

端水位は，台風 22 号出水における実測の H-Q 関係
を外挿し，太尾地点を通過する流量 Q に応じた水位

3.0

H を与えるよう設定した．図‑17 に亀の子橋地点

2.0
15:00

（13.8km）における遊水地ありの条件と遊水地なし

16:00

17:00

18:00

19:00

20:00

21:00

22:00

図‑17 亀の子橋地点での遊水地ありなしの解析水位の条件で求めた解析水位ハイドログラフを重ねて示す．

遊水地ありの条件では，洪水ピーク水位（18:30）は T.P.+6.98m であるが，遊水地なしの条件では洪水ピーク水位は T.P.+7.76m まで上昇している．このことから，平成 16 年台風 22 号出水において鶴見川多目的遊水地によって，亀の子橋地点で約 0.8m も水位が低減したことがわかる．

８．水理模型実験との比較による洪水調節効果の考察
鶴見川多目的遊水池の整備にあたっては，様々な越流堤諸元や河道諸元について水理模型実験が行われ，計画ハイドロに対する洪水調節効果の検討が行われている．
今回の平成 16 年台風 22 号出水における洪水調節量と水理模型実験における洪水調節量を比較する
ことにより，模型実験で想定した洪水調節が行われたかを確認する．
表‑3 に平成 7 年度の水理模型実験 5)から最終的

表‑3 水理模型実験と H16 台風 22 号出水の越流条件比

な越流堤諸元・現況河道形状の条件で行われた実
水理模型実験

験ケースについて実験条件と実験結果を整理し，
平成 16 年台風 22 号出水と比較して示した．
表‑3 より，越流堤長や対象ハイドロが異なることから一概に比較することは難しい．しかし，同3程度の河道ピーク流量（700m /s 前後）に対する

H16 台風 22 号出水
実測値

計算値

越流堤位置

遊水地上流端遊水地上流端越流堤長777m（計画）

450m（暫定）

対象ハイドロ暫定ハイドロ（S.33.9）

実績洪水ハイドロ

洪水継続時間約 12 時間

約 6 時間ピーク越流量は，越流堤長の長い水理模型実験で河道ピーク流量769m /s

678m3/s

699m3/sの 292m3/s に対して，越流堤長の短い H16 台風 22

ピーク越流量292m3/s

212m3/s

215m3/s

号出水では 212〜215m3/s である．また，越流開始

遊水地ピーク水位

T.P.7.52m

T.P.5.35m

T.P.5.42m

流量がどちらも 400m3/s 強であることから，概ね河道ピーク水位

T.P.7.58m

T.P.7.60m

T.P.7.68m

計画当初に期待された洪水調節効果を発揮しているものと考えられる．

越流開始流量
越流係数

33452m /sµ=0.19（定常）3414m /s

407m3/sµ=0.16（ピーク時）

９．今後の遊水地計画への本解析手法の活用と観測体制の整備
近年，豪雨・高潮災害の発生数は増加傾向にあり，計画を超える，または，計画と異なる降雨パターンの外力の発生もしばしば見られる．このような外力に効果的に対応するため，できるだけ柔軟に多様な外力に対応できる遊水地の計画と整備の展開が求められている．鶴見川多目的遊水地においても当初の計画にこだわらず，より効率的に洪水調節を行う検討をする必要がある．
‑ 11 ‑

例えば，越流堤前面の河道形状や高水敷に繁茂する植生が越流量に及ぼす影響の検討，その結果を考慮した植生の管理方法の検討，そして越流堤天端高の嵩上げ，もしくは切り下げが洪水調節量に及ぼす影響の検討などが考えられる．
本文で示された新しい解析手法によって鶴見川多目的遊水地の洪水調節効果を検証した結果，現在遊水地周辺で整備されている観測体制により遊水地の洪水調節効果をかなりの程度評価できていることがわかった．
しかし，上述のような効率的な洪水調節を目的とした植生の管理，越流堤の嵩上げ，切り下げ等の検討を行う場合には複雑な越流形態に対応する観測体制が必要となることが予想される．また，現在，越流堤の延長は 450m あり，河道の水面は縦断勾配を持って流れているため，越流量は縦断的に分布を持つ．そのため，河道から遊水地への越流の詳細な実態を正しく把握する必要があるが，現在の観測体制ではそれらの詳細な越流状況を捉えきれていないと考えられ，越流堤付近の河道水位の縦断分
布を詳細に観測する必要がある．また，CCTV カメラなどを用いて越流堤付近の河道形状や植生などの影響を受けて変化する越流状況を詳細に把握する必要がある．
今後は，本論文で用いた解析手法を活かしてここで述べたような遊水地の改善方法を検討するとともに，異なる洪水外力にも対応できるよう，柔軟で多様な計画と整備を展開していく必要がある．

１０．おわりに
平成 16 年 10 月の台風 22 号による出水は遊水地の運用開始後初めての大規模な出水であった．遊水地周辺での詳細な水理観測と二次元不定流解析から，遊水地により約 115 万 m3 もの洪水調節がなさ
れ，下流の亀の子橋地点において約 0.8m の水位低減効果を発揮した．
水面形の時間変化の観測値を解とする新しい二次元不定流計算手法を用いて遊水地の洪水調節効果を解析した結果，越流量や遊水地内の貯水量の時間変化，下流水位の低減といった遊水地の洪水調節
効果を高精度で算定，推算できることがわかった．
参考文献
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量ハイドログラフと貯留量の高精度推算, 土木学会論文集, 第 761 巻, II-67 号, pp.45-56, 2004.5.

3)福岡捷二・永井慎也・佐藤宏明：河川合流部を含む本・支川の流量ハイドログラフ, 貯留量の評
価−利根川・渡良瀬川の平成 13 年 9 月洪水を例として−, 水工学論文集, 第 49 巻, pp.625-630, 2005.

4)

福岡捷二，渡邊明英，田端幸輔，風間聡，牛腸宏：利根川分派点を含む区間における流量ハイドログラフと粗度係数・樹木透過係数の評価, 水工学論文集, CD-ROM[50] , 2006.

5)

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6)

河川六法, 平成 15 年版, 監修

7)

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8)福岡捷二・山崎憲人・黒田勇一・井内拓馬・渡邊明英：急流河川の河床変動機構と破堤による氾

国土交通省河川局, 大成出版, pp.1127-1149, 2004.

濫流量算定法の調査研究, 河川技術論文集,第 12 巻, pp.55-60, 2006．

‑ 12 ‑