土木学会論文集B1(水工学) Vol.73, No.4, I_355-I_360, 2017.

洪水流の水位と流量の今日的考え方―多点で観測された洪水水位と水面形から河道の水理システムを見える化する―
福岡
フェロー

捷二

中央大学研究開発機構教授（〒112-8551 東京都文京区春日 1-13-27）
E-mail: sfuku@tamacc.chuo-u.ac.jp

わが国の流域の社会・経済環境の変化, インフラストックの活用と生産性増大への要請は，治水事業の進め方の変化と具体的対応を求めている．河川の維持管理が重要な時代になり，これまでの治水施設のストック効果を高めるためにも，また地球温暖化に対する適応策の効果的な実行のためにも，河川堤防やダム等の治水施設により流域の洪水流量をコントロールし，流域の適切な流量配分を行えるように洪水流の水位と流量の新しい関係の構築が求められている．
本文では，洪水観測水面形を用いた解析法の必要性を示し，この解析法が河川堤防，ダム等治水施設による洪水流量の適切なコントロール，バランスの見積もりを可能にすること，広域的・総合的な視点から河川管理につながることを示した．次に，この解析法を平成 27 年 9 月の鬼怒川洪水流に適用し，洪水水理現象を広域的，総合的に把握し，流域全体の治水施設による水量分担を見積もることにより，洪水水面
形が河川管理と洪水水理現象の見える化に重要な役割りを果たすことを示している．

Key Words: flood flow, water surface plofile, water level and discharge hydrographs, bed variation

1. 問題意識

各治水施設の水量分担量や能力の見積りを可能にし，流域治水の展開につながると考えられる．
洪水流量は，古くから河川の計画や設計にとって最も著者ら 4)は，平成 27 年 9 月に大規模な洪水氾濫が生じ重要な水理量であると考えられてきた．河川流量の観測
た鬼怒川下流区間について，洪水水面形時間変化の観測
は，浮子を用いて行うのが一般的であるが，最近では，
値を用い，非定常準三次元洪水流・河床変動解析モデル
電波流速計，ADCP 等の機器を用いた観測も行われていを構築し，流下能力，河道貯留機能，更には越水及び破る．流量観測および流量解析の精度向上は重要であるが， 堤による氾濫量を求め多くの重要な結果を得た．
何のために精度向上を図るのかについては，河川の解決
本文では，洪水水面形に基づく解析は，流域水理シスするべき課題との関係の中で検討する必要がある．
テムの理解，その結果としての流域における治水施設の流量は一断面の観測によって評価しており，その地点
適正な水量配分の評価を可能にするとの著者の考えを一の河道や河床形状等の影響を受けやすいことから，福岡層進めるため，ダム群を含む異なる河道特性を持つ鬼怒
1)
2)
ら , 福岡 は，河道特性を反映した十分長い区間での観川上・中・下流全区間に解析を拡張し，平成 27 年 9 月の洪水水理現象を広域的，総合的に流域治水の視点から
測水面形の時間変化を用いて，流速場と流量等を基礎方検討している．研究結果は，観測洪水水面形の洪水流下程式を介して解析的に求める方法が河川流域の水理シス機構，河川管理に果たす役割を明確にし，河道貯留量，テムの理解に適していることを，長年にわたる現地河川
貯留率，治水施設の水分担量等の定量的評価から，流域での調査研究で明らかにし，多くの有用な知見を得てき全体にわたる洪水水理現象の見える化を行うことにより，た 3）．しかし，今なお一地点で洪水流量を見積もるこ
新しい流域治水の方向を示している．
との関心が高く，洪水水面形の時間変化の持つ有用な情報が，河川の維持管理や地球温暖化適応策の実行，社会の生産性に与える治水施設のストック効果の見積もり，
2. 河道計画・管理のための水理量－洪水流量と洪水流の見える化による円滑な避難活動等，治水上の重洪水水位の考え方の変遷
要施策の解決に十分反映されていないように思う．特に，
昭和 30 年代までの我が国の河川は，脆弱で低い河道
洪水水面形の観測情報は，河道とダム等，流域全体でのI_355

整備率のために頻繁に洪水氾濫を受けたことから，河道常流解析であるため，上流端境界条件に用いたピーク流やダム等の治水施設の整備が河川事業の最も重要な課題
量が，解析対象区間のどこでも保存されると仮定し解いであった．洪水に対する河川の安全性を高めるためには， ている．流域面積の大きい河川では，大洪水時のピーク
如何にして河川の水位を下げるかが重要であり，そのた
流量はかなり長い時間続くことが多く，この状態はほぼめに外力としての計画高水流量の大きさと河道整備，貯定常状態と考えられることから，ピーク流量を用いた不留施設の適切な配置といった施設整備に関心が向けられ
等流計算は有効な解析法である．また，洪水痕跡水位は，た．当時は，洪水災害が多く，災害を受けた地先の河川
洪水ピーク流量時の水理現象を空間的，連続的に見るこ
改修が優先的に行われ，河道における洪水流下能力向上とが出来，さらに河道の粗度係数分布の算定を可能にすが整備の中心課題であった．このため，計画を超える洪る等貴重な洪水情報を与えてきた．
水流量が発生するごとに，計画高水流量が見直され，治近年では，河道形状が縦横断的に複雑で一次元的に水計画の最も重要な課題は計画高水流量配分を決めるこは表現できない河道においては，洪水流の平面二次元解とにあった．
析１），準三次元解析 5）等が実行されることが多く，上
計画高水流量は，計画降雨に対して貯留関数法を用い
流境界，下流境界で水位 H を与条件として水理量の時て流出計算を行い決めることが一般的に行われてきた．
間，空間分布が計算される．
求めた流量に対し，簡単には，以下に示す開水路単位幅
水位観測点は，国が管理する河川であっても平均的にでの非定常の一次元連続式（式(1)）と運動方程式（式
約 10km 間隔で設置されており，洪水痕跡水位のような(2)）に基づいて河道の洪水流解析が行われる．式(1)，
空間的に密な水位情報とはなり得ていない．このため，(2)は流量 Q を用いて書き換えると，それぞれ式(3)，(4)
観測水位は，洪水水位波形の縦断変化の考察や痕跡水位となる．
を用いた解析の妥当性の検証等に使われることが多い．

h hV

0
t
x

(1)

n 2V 2
V
V
H
V
 g
g 43
t
x
x
h

(2)

A Q

0
t x

(3)

3. 多地点で観測された洪水水位に基づく縦断水面形の持つ重要性－維持管理，地球温暖化時
代の河川技術流量は単位時間に河道の一断面を通過する水の体積で定義される．多くの断面で流量を直接計測できることが望ましいが，大量に，激しく流れる河道の洪水流量を直2
1 Q 1  Q 2
Hn2  Q (4)
接測定することは現在の技術を以てしても困難であり，
 g
g 43  A t A x A
xh  A
断面内の流速分布と水深分布の測定から流量を求めることになる．一般に，河道は複雑な形状をしており，さらここに，h：水深，V：断面平均流速，H：水位，g：
重力加速度，n：マニングの粗度係数，A：流水断面積， に，土砂で形成されている河道の境界は，洪水時に侵食
Q：流量である．
や堆積作用を受けるため，流速分布や水深分布は空間的
式(2)は運動方程式を勾配形式で表現したものであり， に変化している．また，洪水流の非定常性と河道の断面
形の縦断変化は，増水時には河道内で洪水流の貯留を，
右辺第一項の水面勾配が駆動力となって流動が生じてい引き水時には下流河道への放水をもたらし，流量ハイド
る．式(3)，(4)は，Q と H がそれぞれ x の１階偏微分形でログラフと水位ハイドログラフの縦断的変化を引き起こ表現されていることから，上流端境界条件として Q のす．これらの水理現象は，広い区間にわたって水面下のハイドログラフを，下流端境界条件として H のハイド
洪水流動に影響を与え，河道の縦断的な水面形の変化とログラフを与えて，未知量 H と V を時間，空間についなって顕われている．
て解くことになる．これが，古くから用いられてきた一本文で強調したいことは，今日，洪水観測技術が著し
般的な河道の一次元洪水流解析法である．
く改善され，大量の水位データが高精度に収集でき，ま昭和 40 年代，50 年代には，式(3)，(4)の時間項を省いたコンピューターが有力な解析手段になっている状況のた不等流式を用い，上流端でピーク流量，下流端でピー中でこれらを適切に活用し，河川ごとに，また洪水ごと
ク水位を境界条件として与え，洪水ピーク水位の縦断分に異なる伝播特性，力学特性を持つ洪水流をより科学的
布が洪水後に縦断的に数多く測られた洪水痕跡水位に近に扱うこと，また河川ごと，洪水ごとに特有な挙動を表似的に一致するようにピーク流量時の水位と流速につい現している洪水水面形の時間変化を計測し，これを各河て解き，河道の流下能力等が検討されてきた．洪水の痕
川の洪水流動が適切に説明可能な非定常解析モデル（一跡水位は， 各地点でピーク流量が発生したときに川岸
次元解析モデル，平面二次元解析モデル，準三次元解析
境界に付着した洪水の最高水位を示す．この手法は，定

I_356

Qin

⊿ x離 れた2 断面の 上流 端で の流 入 量Qin，
下流端での流入量
Qoutのハイドログラフ

河道貯留率 dS/dt

Qout

t(s)
dS/dt
（m3/s）dS
 Q in  Qoutdt

流入量ピーク付近の時間帯でどの程度の貯留率となっているか？
（この値が大きいほど，下流側のピーク流量を低減させる）

河道中央からの横断距離（m）

Q（m3/s）―：低水路法線 ―：堤防法線

800
600
400
200
0
‐200
‐400
‐600
‐800

石井

鬼怒川水海道

4

8

12

16

20

平方

鎌庭

川島
24

28

32

36

40

44

48

宝積寺
52

56

60

64

68

72

76

80

84

88

92

96 100

利根川合流点からの距離（km）(a) 河幅の縦断分布
250

t(s)

河床勾配：1/2000

河床勾配：1/1000

河床勾配：1/300

200

S

S（m3）

dS
dt
dt

河道のトータル長でどの程度の貯留量が生じているのか？

標高（Y.P.m）

宝積寺

河道貯留量 S

150

石井

100
鬼怒川水海道50

dS/dtを時間ｔで積分してボリュームにしたもの

t(s)

川島
平均河床高
右岸堤防高

左岸堤防高
HWL

0
4

河道に貯めこむ平方鎌庭

貯めこんだ洪水量を排出

8

12

16

20

24

28

32

36

40

44 48 52 56 60 64 68 72
利根川合流点からの距離（km）

76

80

84

88

92

96 100(b) 河床高の縦断分布

図-１ 流量ハイドログラフと河道貯留率，貯留量

図-２ 鬼怒川の縦・横断河道特性 4)モデル）に取り込むことによって，洪水流を見える化し， 起こした原因を広域的，総合的に解明することが必要と住民に洪水の実態を理解してもらうことである．しかし， なる．災害原因の究明のための洪水解析技術とそれに供する現地観測用の機器，観測技術の高度化は車の両輪で洪水流の解析には，古くから使われている貯留関数法，ある．水位に重点を置いた観測と洪水解析は，準二次元
不等流解析等に準じた解析法が使われることが多く，そ不等流解析から河道特性と洪水流特性を考慮に入れた二のことが依然として流量に重きを置いた河川技術，調査
次元不定流解析，準三次元不定流解析へと展開してきて研究であり続けているように思う．例えば，一次元非定おり，観測水面形を用い流量，流速分布，河床高等を一
常流の基礎式(3)，(4)に対し，上流境界で流量，下流境
体的に算定し広域的，総合的な河川管理を行える段階に界で水位を与え，水位の時間・空間変化を求める計算がきた．これは，圧力式水位計を必要な個所に設置するこ行われている．この解法は原理的に正しいが，前述の洪水流の本質解明には不十分で，これからの時代の河川のとによって多地点で測定した同時水位を縦断的に連ねた
水面形の時間変化を得ることが出来るようになったこと
在り方の議論をする上で，以下の方法が建設的である．
その解法とは，観測で得られた多数の水位を連ねた縦が大きな要因である．今後は，時々刻々の水位観測デー
断水面形の時間変化を与え，これを満たす流れ場を解く
タを解析プログラムを実装したコンピューター上でオン
解析法，すなわち，式(4)の右辺第一項である水面形をライン洪水流解析を行い，洪水流の見える化に基づく河既知量として，流量は未知量とする解析である．河川の川管理に生かすことが求められる．
流れを引き起こす駆動力は水面勾配であり，観測水面形
自治体が管理する河川は，河川数が多いこと，財政的には河道内で起こっているすべての水理現象，すなわち， 事情もあって，代表的な河川を除いて，流量観測，水位
洪水流の非定常水理現象，河床や河岸の侵食・堆積変化観測が行われていない．上述したように洪水水面形は，を含む河道断面形の変化，河川構造物や樹木等の存在にそれぞれの河川の洪水伝播の機構を表すうえに，流量に伴う流れの変化等が時・空間的に反映される．観測水面
比して測定することが容易であり，得られる洪水水理情形を用いた解析法の利点は，河道システムで相互に因果報も圧倒的に多い．洪水水位を測り，河川の洪水特性を関係を有する洪水の水理現象を統合的に評価することが理解し管理に当たることが強く望まれる．
出来ることにある．この方法により，水面形が計測されている区間における任意地点の流量ハイドログラフ，流4. 観測水位縦断形を水面での境界条件とした洪速分布，河床高さの変化等を定量的，一体的に評価が出
水流・河床変動解析 －平成 27 年 9 月鬼怒川洪来，これらは河川管理上重要な情報となる．
水流解析から得られた洪水流の本質的理解と洪水の水理現象とその広域に及ぶ役割の解明と，この河道水理現象の見える化
結果を河川の管理に生かすことがこれからの重要な課題である．多くの河川は整備途上にあり，ひとたび災害が前章まで述べた本論文での洪水水位の今日的意義を実起こるとその被害が著しく大きくなる．このため，被害証するため，水面形の時間変化を用いた洪水流の解析法が生じた地先周辺の洪水現象の調査だけでなく，被害をを鬼怒川全区間に適用し，平成 27 年 9 月の溢水，氾濫

I_357

40
平方
38k

35

41k

9/9 21:00解析値

川島

43k

9/10 0:00解析値
9/10 2:00解析値

鎌庭9/10 5:00解析値

鬼怒川水海道古間木排水樋管30

八間掘川排水機場
志部排水樋管

標高（Y.P.m）

25

新堤排水樋管6k

9/10 11:00解析値

山川排水樋管

9/10 18:00解析値

国生排水樋管堤防高（左岸）篠山水門

堤防高（右岸）千代田堀排水樋管

平均河床高(初期)

高野排水機場

HWL

20

9/9 21:00観測値
9/10 0:00観測値

15

9/10 2:00観測値
9/10 5:00観測値

10

9/10 11:00観測値
9/10 18:00観測値

鎌庭第二床止
玉台床止

5

水海道床止
0.028

5

石下床止

6

7

8

平均河床高(洪水後)
洪水痕跡水位（左岸）

低水路粗度係数 0.030

低水路粗度係数 0.025

0
4

三妻床止

鎌庭第一床止

洪水痕跡水位（右岸）

低水路粗度係数 0.035

平均河床高(実測)9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46
利根川合流点からの距離（km）※6k，38k，41k，43kの水位： 圧力式水位計による観測データ

図-３ 鬼怒川下流区間の水面形の時間変化の解析値と観測値の比較 4）5,500

16,000

上流区間

5,000

14,000

中流区間

4,500

12,000下流区間

10,000
8,000
6,000

3,500
3,000

4,000

2,500

2,000

2,000

0
9/9 12:00

川島
平方
鎌庭
水海道
平方（観測値）
鎌庭（観測値）
鬼怒川水海道（観測値）

4,000

合計
流量（m3/s）

貯留量（万m3）

18,0009/10 12:50頃
堤防決壊（21.0k左岸堤防）

1,500

9/9 18:00

9/10 0:00

9/10 6:00

9/10 12:00 9/10 18:00

9/11 0:00

9/11 6:00

図-４ 平成 27 年 9 月洪水における鬼怒川河道の貯留量

河道貯留率
dS/dt=Qin(46k)‐Qout(4.25k)

1,000
500
0
9/9 18:00

9/10 0:00

9/10 6:00

9/10 12:00

9/10 18:00

9/11 0:00

9/11 6:00

を含む洪水水理現象の全体像を説明し，今後の河川管図-５ 観測所の流量ハイドログラフと河道貯留率 4）理，流域治水の展開にどのように生かすかを示す．
4km)の河幅と河床高，河床勾配の縦断変化を示す．中流
検討範囲は4.2kmから五十里ダム，川治ダム下流の部は勾配，河幅とも変化は小さいが，46 ㎞付近で河床132.5kmまでとした．ただし，水位観測所が4箇所と少な勾配が大きく変化し，また下流部の河幅の変化が顕著でく，河道断面データも不足していた101.5～132.5kmの県
ある．図-3 は，川幅，低水路幅等の河積の縦断変化が管理区間では，4地点での観測水位データで水面高の時顕著な 46km～4.2km の鬼怒川洪水流の水面形の観測結果
間変化量を代表し，川幅，区間距離を掛けることで貯留と SBVC 法を用いて得られた水面形の解析結果の比較を量を概算した．一方，多地点で水位が観測された示す．河積の変化が小さな河道では，一般に各時間の洪4.2~101.5kmの直轄区間では，先の鬼怒川下流区間の検討
4)
水水面形は河床にほぼ平行となる．しかし，鬼怒川の下と同様に，観測水面形の時間変化に基づいた準三次元
流区間の河積は著しく変化しており，そこに時間的に変洪水流・河床変動解析を実施した．上流断面には宝積寺化する洪水流が流れるために，河道の貯留量が大きく，（82.57km），下流断面には新堤排水機場（4.2km）の観
各時間の観測水面形は互いに平行とはならず，水面と河測水位ハイドログラフをそれぞれ与えた．高水敷の粗度
床面の間が広がったり狭まったりしながら流下する．
係数は地被状況に基づいて設定した．溢水解析は，対象
洪水解析と河床変動解析では，各時間の観測水面形と区間の堤防断面形状及び堤内地をモデル化し，河道水位
解析水面形がほぼ一致するように計算される．洪水流は，が堤防高を越えると堤内地側へ溢水するようにした．決基礎式(4)の右辺第一項の水面勾配が外力項となり，こ壊地点である21.0k付近の左岸堤防では，洪水時の決壊れによって流れ（H と V）が生じる．前述のように，従幅の時間変化の値6)と敷高を与え，決壊地点周辺の解析
来は，上流端と下流端で境界条件を与えて，水位と流速
水面形時間変化が観測値を再現するように氾濫量ハイド
を未知量として解いていたが，今日では，水位を多地点
ログラフを算出した．
で高い精度で測ることは容易であり，これまで未知量と洪水流は，時・空間的に水位，流量を変化させながらして扱われてきた水位の縦断観測値（水面形）を既知量
下流に伝わる水理現象であり，代表的諸量として，水位とし，これを解析に導入して観測水面形に一致するよう
Ｈの他に，図-1 に示す流量 Q，河道貯留率 dS/dt，河道
貯留量 S の時間的，空間的変化が挙げられる．図-2 は， に流れと河床高を解くことにより，洪水流れの構造を知ることが出来る．この解析方法では，各時間の観測水位
鬼怒川の中流部（101.5km～46km）と下流部（46km～

I_358

6000
田川等支川流入150

5000

西鬼怒川等支川流入氾濫による影響100

流量ピーク付近での貯留率dS/dt

50

4000

ピーク流量

3000

ピーク流量（m3/s）

ピーク付近での貯留率dS/dt（m3/s）

200

2000

0
4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100102
利根川合流点からの距離（km）(a) 流量ピーク付近での貯留率とピーク流量の縦断分布45k
40k 顕著な流量波形の変形
35k （ピーク流量の低減）

5500

5000

流量（m3/s）

流量（m3/s）

5000

5500

4500
4000
3500

波形がほぼ同じ形で伝わる（ピーク流量は低減しない） 82k

77k
72k

4500
4000
3500

3000
9/10 0:00

9/10 6:00

9/10 12:00

9/10 18:00

3000
9/9 18:00

9/11 0:00

ピーク付近での河道貯留率が大きい区間（45～35k）

9/10 0:00

9/10 6:00

9/10 12:00

9/10 18:00

ピーク付近での河道貯留率が小さい区間（82～72k）(b) 河道貯留率の異なる 2 区間での流量波形の変形の違い
図-６ 鬼怒川における貯留率，ピーク流量の縦断分布と流量波形の変形特性
破堤幅: 20m 80m 200m
1,800

45.9k付近(溢水)44.1k付近(溢水)32.8k付近(溢水)24.75～25.35k付近(溢水)21.0k付近(溢水，堤防決壊)
合計

氾濫流量（m3/s）

1,600
1,400
1,200
1,000
800
600
400
200
0
9/9 18:00

9/10 0:00

9/10 6:00

9/10 12:00

9/10 18:00

9/11 0:00

図-７ 解析により得られた溢水，堤防決壊による氾濫流量ハイドログラフ 4）

9/11 6:00

図-5 は鬼怒川下流部の平方，鎌庭，鬼怒川水海道地点の流量ハイドログラフの観測値と解析値を示す．川島では流量観測は行われなかったため，図-5 には解析値のみを示している．いずれの観測地点も縦断的に断面変化の大きい区間に位置しているが，解析流量と観測流量のの対応は，概ね良いと言える．図-5 には，下流河道区間（46km－4.2km)での貯留率の時間変化の解析結果も示す．川島での解析ピーク流量は，約 5200m3/s であり，流量ピーク時の下流区間の貯留率は 1670m3/s である．河幅
変化の大きな区間を含むため，貯留率はピーク流量の32％にも達し，ピーク流量の低減に大きく効いている．

を連ねた水面形を水面の境界条件として与える．この条
件は，従来法の検討区間の上流断面と下流断面の水位ハ
イドログラフについても，他の水位観測地点と同様に考当該地点のピーク流量の低減には，その近接上流区間の慮される．これによって，検討区間内の未知の境界面は， ピーク流量発生時間帯（本検討では 2 時間）の貯留率が河床高さだけであり，境界内の水理量と河床高さについ有効に働く．図-6（a) は，このようにして算定されたて解くことになる．
中流区間と下流区間のピーク流量の縦断分布と流量ピー
洪水流の基本式に河床での土砂移動の連続条件を加え， ク付近の貯留率の縦断変化を示す．図においてピーク流観測した時間的な水面形を既知量として，時々刻々の流量が急増・急減しているのは，それぞれ支川流入と洪水れと河床変動を解くことによって洪水による河床変動が氾濫量をこの地点で集中的に与えたためである．図-6
考慮された任意地点の流れ Q，V と河床高ｚが同時に求（b)は，5km 離れた２地点間の流量ピーク値の低減によまる．解析で求められた流量 Q は，河床変動も同時にる波形変化を示す．下流域は中流域に比して貯留率が高解いているため，解析精度は高くなる．
く，ピーク流量が顕著に低減していることがわかる．9
図-3 に示すように，鬼怒川の河床変動解析結果は洪
月 9 日 18：00 から 10 日 13：00 の洪水期間中の下流区間
水後の河床変動結果をかなりの程度説明出来ており，洪の河道貯留率を積分した量から堤内地の氾濫量を差し引
水時間中の河床変動も解析的に推定出来ると考えてよい． いて算定した下流区間の河道貯留量は 7800 万 m3 である
図-4 は，観測水面形の時間変化に基づいた非定常準（図-4) ．対象とする鬼怒川洪水では，堤内地での大規
三次元解析により求めた上流区間，中流区間，下流区間
模な氾濫流が生じた．図-7 は，洪水位が堤防天端高をの貯留量 S の時間変化を示している．下流に比して中流， 超えた地点で発生した溢水量と 21.0km 付近左岸での堤上流区間は，洪水流量が小さく河道断面積の縦断変化が防決壊による氾濫量の時間分布を解析したもので，鎖線小さいために河道 1km あたりの洪水貯留量は小さい．
で示された合計氾濫量は 4000 万 m3 と推算された．また，

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堤防が決壊するまでの時点での鬼怒川上流から下流の河流域に存在した洪水水量分布を求め，河川流域の洪水水
3
道区間には，1.3 億 m の河道貯留量が見積もられた（図
理現象の見える化を行った．さらに，このようにして得-4）．この時上流ダム群には，約 1 億 m3 の水がたまっられた結果を流域全体にわたり広域的，総合的に治水計7)ていた ．このように堤防整備による河道における洪水
画，河川管理へ繋げることの必要性について議論した．
貯留とダム群貯水池による貯留が一体として流域の治水効果を発揮していることがわかる．
謝辞：鬼怒川洪水流の解析，取り纏めに際して，田端幸以上，鬼怒川の洪水水面形の詳細な観測値を用いた流
輔博士（中央大学研究開発機構 助教）との議論は大変
れと河床変動の解析結果から，洪水流量がダムと河道で有益であった．国土交通省関東地方整備局河川部にはデ貯留分担され，変形しながら河道を伝播して行く機構がータの提供をいただいた．記して感謝する．
明らかにされ，洪水水面形が洪水流の理解にとって本質的で重要な情報を与えることが示された．
引用文献
1) 福岡捷二，渡邊明英，原 俊彦，秋山正人：水面形の時間変治水事業は，極めて専門性の高い分野であり，国民の化と非定常二次元解析を用いた洪水ハイドログラフと貯留
理解なしには進まない．人々にわかりやすく，見える化
量の高精度推算，土木学会論文集，No. 761/Ⅱ‐27，pp. 45‐
して洪水の実態説明に知恵を出すことが私たちに課せら
56，2004．
れ重要な課題である．河川の水防作業は水位を指標に行2) 福岡捷二：洪水流の水面形観測の意義と水面形に基づく河川の維持管理技術，河川技術論文集，第 12 巻, pp.. 1－6，
う．更に，堤防に作用する洪水外力は，洪水・河床変動
2006．
解析から求まる堤防沿いの水位ハイドログラフと洪水継
3) 福岡捷二：実務面から見た洪水流・河床変動解析法の最前
8)
続時間である ．今日行われている流量で表現される洪線と今後の調査研究の方向性，河川技術論文集，第 20 巻，
水流では，多くの人々の理解を求めることは困難である．
2014．
4) 福岡捷二，田端幸輔，出口桂輔：平成 27 年 9 月洪水におけ
一方，水位は堤防や橋の高さとの相対関係で表現するな
る鬼怒川下流区間の流下能力，河道貯留及び河道安定性のどにより氾濫の危機的状況などを理解しやすい．水位縦検討，河川技術論文集，第 22 巻，pp. .373-378, 2016．
断形を時々刻々観測し，これを見える化し，また解析に
5）内田龍彦，福岡捷二：非平衡粗面抵抗則を用いた一般底面
よって分かり易い洪水情報として示すことが今後の重要
流速解析法の導出と局所三次元流れへの適用，土木学会論文集 B1（水工学），Vol.71, No.2, pp. 43-62, 2015．
な方向である．

5. 結論
観測された洪水水面形の時間変化データを，時々刻々の水面での境界条件として用い，流速分布と河床高さを未知量として基礎方程式を解くことにより，流速場，水位・流量ハイドログラフ，河床変動等洪水水理現象を時・空間的，広域的に求めることが可能であることを示した．この考え方を平成 27 年 9 月の鬼怒川洪水に適用し，河道及び洪水調節施設による貯留量，貯留率等から

6) 国土交通省関東地方整備局：第2回鬼怒川堤防調査委員会資料，2016．
7) 関東地方整備局，鬼怒川ダム統合管理事務所：鬼怒川上流
4 ダムの効果について～平成 27 年 9 月関東・東北豪雨対応～，2016．
8) 田端幸輔，福岡捷二：堤防破壊確率と堤防脆弱性指標に基づいた堤防危険個所の推定法，第 3 回地盤工学から見た堤防技術シンポジウム，pp.61-64, 2015．

(2016. 9. 30 受付)

CURRENT SIGNIFICANCE
OF WATER LEVEL AND DISCHARGE OF RIVER FLOODS
Shoji FUKUOKA
Water levels and discharges have been considered to be essential for planning, design and managementof rivers. Developments of flood observation instruments, advancement of flood analyses and changes insocial and economic environments have brought changes in views and measures for flood controls.
In the present paper, first, points of views up to now regarding the flood water level and discharge are
outlined. Second, a new analysis method using observed water surface profiles is presented and using thisanalysis method, appropriate control and share of flood discharges for maintenance and management ofrivers and adaptation against global warming become possible by means of dikes and dams. Lastly, newphysical interpretations of flood hydraulics and significance of river management are demonstrated byapplying the analysis method to the Kinu river flood of 2015.

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