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SNDS262177188（2007）
自然災害科学 J論文
深草

都市水害に起因する道路交通障害について－京都市域を対象として－新＊・戸田圭一＊＊・宇野伸宏＊

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Abstract
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キーワード：都市水害，氾濫解析，浸水深，交通量配分，混雑度
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１．はじめに阪市・神戸市・京都市といった人口や資産が集中

わが国の主要都市では，道路や鉄道が網の目のした大都市ではそれは極めて顕著である。大阪市ように走っており，多くの人々が毎日当たり前のでは東西・南北に市営地下鉄等が幾本も走っておように利用している。近畿圏に絞って見ても，大り，神戸市では東西に JR線や私鉄各線が並走し＊＊＊京都大学大学院工学研究科都市社会工学専攻
De
part
mentof Urban Management,Graduate Sc
hoolofEngineering,KyotoUniversity１７７

京都大学防災研究所
DisasterPreventionResearchInstitute,KyotoUniversity
本論文に対する討論は平成２０年２月末日まで受け付ける。

１７８

深草・戸田・宇野：都市水害に起因する道路交通障害について－京都市域を対象として－ている。また京都市では JR線・私鉄各線・市営考慮しないこととする。また，ある一時刻の浸水地下鉄などが乗り入れている。しかしこれらの都状況を静的なものと仮定し，その浸水状況に応じ市でも，鉄道では目的地へ向かうのにかなりの遠た日交通量配分を行い，道路ネットワークの耐浸回りを強いられるような場合があり，鉄道だけで水性について議論することとする。

は市内の移動はカバーしきれず，バスを含む自動車への依存度は高いと言える。

なお，京都市を対象としたのは，１９３５（昭和１０）年に鴨川などの河川からの溢水による大洪水が起５）

近年，都市水害時には浸水による道路交通へのきており，戸田ら の研究をはじめ，浸水状況の被害が数多く報告されるようになっており，特にシミュレーションにより改めて市内の浸水の危険

大都市では被害がより甚大になることが予想され性が示されているためである。

る。実際，１９８９（平成元）年９月１４日に兵庫県南１）東部で発生した豪雨 では，西宮市で最大１１２mm

２．解析手法と計算条件の時間雨量を観測し，国道２号・国道１７１号など幹まず，京都市内の主要道路をモデル化したネッ線道路の浸水が阪神間の通勤・通学に多大な影響

トワークと実測の ODデータを用いて配分計算をを及ぼした。

行い，平常時の交通量とした。次に，対象領域に水害時の交通障害に関する従来の研究では，加２）対して行った浸水解析の結果から道路の浸水深を賀屋ら は，札幌市東北部を走る主要幹線を対象求め，それに伴って走行速度と交通容量を変化さネットワークとし，非浸水時と浸水時それぞれにせた上で平常時と同様の手法により交通量を算出

ついて配分計算を行った上で，ネットワーク交通し，これを浸水時の交通量とした。交通量と交通容量を比較することで水害の道路交通に及ぼす影容量の比を混雑度とし，平常時および浸水時の各響について議論している。また，交通対策を施すリンクの混雑度を比較した。また，市内の代表的べき箇所についても解析結果をもとに考察していな地点間の所要時間を比較し，浸水が道路ネットる。浸水時の条件として，彼らは，豊平川流域のワークの機能に及ぼす影響について考察した。

３，
４）

内水氾濫シミュレーションの結果から水深が２０cm以上となるリンクを途絶させた状態のネットワークを用いている。

図１に本研究の手順を示す。
次に，浸水解析および交通量解析で用いた手法について述べる。

本研究は，氾濫解析で得られる浸水深の時空間分布を基に，都市で水害が発生したことで，平常２．
１ 浸水解析

時に生じている ODのうちどれくらいの交通量が（１）ポンドモデルと基礎式浸水の影響を受けて平常時と異なってくるのかを浸水解析には，ポンドモデル を用いた。ポン

検討することにより，交通障害の程度を議論するドモデルは，氾濫域を多数の仮想的な貯留槽（ポことを試みたものである。水害時に河川から溢れンド）に分割するとともに，貯留槽間を移動するた水の挙動と道路交通の混乱箇所との関係に注目

流量を求めることにより，氾濫水の拡がりを解析し，京都市を対象とした数ケースの浸水解析によするモデルである。貯留槽内の流れを詳細には表

り市内の浸水深をそれぞれ求め，道路リンクの浸せないものの，貯留槽が開水路あるいは管路の連水深に応じて走行速度・交通容量を変化させるか結管で結合されており，イメージとしてわかりやたちで交通量の配分計算を行う。そして，浸水時すいため，浸水解析で多く用いられてきている。の道路交通障害について，混雑度や所要時間を比また，地下空間の浸水解析への適用事例もある 。

較することで考察することとする。なおここで本研究では，対象領域に存在する多くの地下空間は，浸水時でも平常時と同じ OD関係を仮定し，も考慮し，図２に示すように地上・地下街・地下また災害情報による外出の見合わせ等，交通需要鉄全ての空間を貯留槽に分割し，全領域をポンドの発生に関わる不確定要素の多い項目についてはモデルで統合的に解析する 。

６）

７）

８）

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自然災害科学 J

図１図２

解析手順

ポンドモデルの概念図

貯留槽間の流量を定義するための基礎式は，以次に，貯留槽間の運動量式は次式で表現され下に示す連続式と運動量式である。まず，貯留槽る。

間の連続式は，地下街では断面積 Asのスロット＜運動量式＞を考えることにより以下のように表す。

L dQ―― ――＝ΔH－αLQQtg
Ab d――＜連続式＞
dh m
A――＝Σ Qi＋ Qin
dt i＝１｛

ただし，A＝（１）Af：h＜ D
As：h D：貯留槽の底ここで，A：貯留槽の有効底面積，Af：水 深，t：時 間，面 積，As：ス ロッ トの 面積，hQi：貯留槽が有する i番目の接面から流入する流量，m：流量の出入りが行われる接面数，Qin：地上や地下街の他の階層などからの流入流量，D：（２）

ここで，ΔH：隣接した貯留槽間の水位差，Q：流量，g：重力加速度，L：隣接した貯留槽の図心間の距離，Ab：接面の断面積である。また，αは損失係数であり，マニングの粗度係数 nを用い，次式のように表す。
２ ４/３nsα＝―――
１０/３Ab（３）

ここで，sは接面の潤辺である。

貯留槽の天井高である。ただし，地上部の解析でこれらの式を地上，地下街，地下鉄各層内の水は，スロットは用いていないので常に A＝ Afとなの移動に用いた。ただし，階段部のように上層かる。

ら下層へ氾濫水が流下するときは運動量式の代わ

１８０

深草・戸田・宇野：都市水害に起因する道路交通障害について－京都市域を対象として－りに段落ち式を用いた。また，地上部における氾９）

濫の先端の動きについては，川池 が用いた手法がわかる。特に北から南はその傾向が顕著である。に基づき，地盤高の高い方から浸水が拡がる場合地上部の貯留槽分割の様子は図４に地盤高ととは段落ち式で，その逆の場合は越流公式で，それもに示されている。貯留槽の境界の開口率や地盤ぞれ別途表現した。

高の値により高架や盛土を表現している。また，貯留槽の底面積に占める実際に水が溜まる底面積（２）浸水計算条件の割合を有効率と定義し，これを構造物の密集具対象領域は京都市の平地部とした。ただし，山合に応じて各貯留槽ごとに決定した。なお，対象科区と桂川右岸の地域は，市の中心部と山または領域内に存在する小河川や水路はここでは取り川を隔てており，浸水・交通渋滞ともに中心部と扱っていない。

は異なった傾向を示すと考えられるため，対象領地上の貯留槽の数は５１８個であり，入力データ域から除外した。図３に対象領域を示す（面積：は京都市が発行している縮尺１/２５００の都市計画２約５９．
２km ）。なお，対象領域を北部・東部は山地部付近まで，西部は桂川の堤防まで，南部は宇治川の堤防まで取っていることを考え，領域外への地図をもとに作成した。
このようにして得られた地上部の浸水深分布を浸水時の交通量解析に適用した。

水の流出はないものとする。
次に，地盤高を図４に示す。京都市は北から南に，また，東から西に地盤が低くなっていること

図３

対象領域

図４

地盤高および流入地点

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２．
２ 交通量解析て，FrankWolfe法による利用者均衡配分（日配対象とする道路は，主に京都市内で碁盤の目状分） を行った。

１０）に広がる主要道路とし，国道，府道の大部分と一まず，OD表については，平成１１年度道路交通部市道を含めた。浸水解析の対象領域に含まれるセンサス の平日 OD交通量データを基に，対象区間のみを取り出し，浸水による影響の小さいと領域内の交差点（ノード）間の OD表として作成思われる高速道路を除外して，対象ネットワークした。この際，近隣都市への流出交通は境界ノー

１１）ドに，長距離の流出交通は京都南 I.
C.または京都とした。ネットワークを図５に示す。

東I.
C.の近い方に集まると仮定した。ただし，京（１）平常時の交通量解析

都東 I.
C.は対象領域外であるため，京都東 I.
C.に

OD表・ネットワークデータ（自由走行時間・近い境界ノードへ集まるとして集計した。流入交交通容量）
・走行時間関数をインプットデータとし通についてはその逆の扱いとした。また，集計の図５

対象ネットワーク

１８２

深草・戸田・宇野：都市水害に起因する道路交通障害について－京都市域を対象として－簡易化のため，領域に対する完全通過交通は除外

BPR関数がより一般的に用いられており，本研した。本研究では平常時を基準として，各浸水究でも修正 BPR関数を走行時間関数として採用

ケースにおける道路区間の混雑度および所要時間する 。

を相対的に比較分析することで，道路ネットワー＜修正 BPR関数＞

クの耐浸水性を議論することを企図している。そのため，完全通過交通を除外して混雑度を推定しても，大きな問題は無いと考えている。
各リンクの自由走行時の走行速度は，信号交差１３）｛ （ ）｝

xa βt（x）＝t―a aa０ １＋α ―Ca（４）ただし，α＝２．
６２，β＝５．
００

点での停車や駐車車両・対向車線を走る自動車か：リンク aの走行時間，tのここで，taa０：リンク aらの影響を考慮して，道路種別・車線数ごとに値：リンク aの交通量（台 /日），自由走行時間，xaを設定した（表１参照）。そして，地図から読みCa：リンク aの交通容量（台 /日）である。

取ったリンク長を，設定した走行速度で除して各以上の OD表・ネットワークデータ・修正 BPR関数を用いて，FrankWolfe法による利用者均衡

リンクの自由走行時間とした。
交通容量は，基準交通容量の最も一般的な値配分の計算を行い，平常時の交通量とした。

１２）（表２参照） に，車道の幅員・側方の余裕・沿道状況などを考慮した補正を行い設定した。ただ（２）浸水時の交通量解析

１２）

し，１車線道路については，『道路の交通容量』

浸水の道路交通への直接的な影響は，各リンクに従って別途設定した。国道２４号や八条通の京都の走行速度と交通容量の低下のみであると仮定

駅付近の区間および四条通といった繁華街では，し，災害情報による外出の見合わせ等，交通需要補正後の交通容量が基準交通容量の値と比較しての発生に関わる不確定要素の多い項目については１/３前後となり，１車線あたりで１５００台 /時ほどの考慮しないこととした。それゆえ，浸水時にも平大きな差となった。時間交通容量を日交通容量に常時と同じ OD表を用いて交通量配分を行った。

変換するための日換算係数はγ＝１２とした。

また，簡易な手法ではあるが入力データの確から

リンク交通量とリンクの走行時間との関係を表しさや計算手法の理論的妥当性が確認されている

す 走 行 時 間 関 数 と し て は，米 国 道 路 局（US

日単位の交通量配分を用いたため，浸水深や交通Bur
eauofPublicRoad）で開発された BPR関数が量の分布の時間変化を考慮することはできなかっ広く用いられている。我が国では道路規格が我がた。そのため，ある一時刻の浸水状況をそれが一国と類似しているオランダで開発された修正日続く静的なものであると仮定し，その浸水状況に応じた日交通量配分を行うこととした。このよ

表１

設定速度

うに仮定しても，平常時の解析結果との比較を行うことにより，浸水状況に対応する交通障害の程度を定性的に捉えることは可能であると考えられる。
３０cm以上の浸水が起きると，自動車のマフラーなどの冠水によりエンジンが停止してしまうことが考えられる。そのため，浸水深が３０cm以

表２

基準交通容量上になると，その道路リンクは道路としての機能を失い実質上の途絶状態に陥ると仮定した。すなわち，走行速度・交通容量の低減率を１００％とし，自由走行時間を無限大，交通容量を０とみなした。また，一般に浸水深の増加に伴い道路の走行１８３.J
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自然災害科学 J性は低下すると考えられるため，３０cm以下の浸浸水解析の結果から，各道路リンクに対応する水箇所では，線形補間というかたちで低減率を設部分の浸水深を取り出し，設定した低減率を乗じ定した（表３参照）。

るかたちで走行速度と交通容量を変化させた。その上で平常時と同様の手法により交通量を算出

表３

速度・交通容量の低減率し，これを浸水時の交通量とした。

３．溢水ケースごとの解析結果
３．
１ 平常時の解析結果
平常時の解析結果（混雑度）を図６に示す。また，数組の OD交通を取り上げて，利用者均衡配分計算の結果より，各 OD間の最短経路の所要時間を往復平均という形でまとめて表４に示す。ここで取り上げた交通は，図５で示した６地点（渡月 橋，百 万 遍，四 条 河 原 町，京 都 駅，京 都 南I.
C.
，観月橋）のいずれかを起終点とする OD交通である。後に示す浸水時の所要時間表も同様の方法でまとめた。平常時においても南部では国道２４号や外環状線が，西部でも一部区間が慢性的な混雑状態にあるという様子を見てとることができる。
３．
２ 浸水時（ケース１） の解析結果
対象領域の最北端（賀茂川の最北端）で一部堤３防が決壊した状況を想定し，流量５０m /sを計算開始と同時に１８０分間，御薗橋付近の格子（図４参照）に流入させた。図７は計算開始１８０分後の浸水深と道路の混雑度を，表５はそのときの各地点間の所要時間を示したものである。浸水域が広範囲に及んでいるにもかかわらず，交通量は平常時とほぼ変化なく，道路交通にはさほど大きな混乱は見えない。浸水深が小さいことや交通容量から見て比較的余裕のある区間への浸水が主であること
表４

図６

平常時の解析結果

平常時の所要時間

１８４

深草・戸田・宇野：都市水害に起因する道路交通障害について－京都市域を対象として－により，浸水による道路交通への影響はあまり顕通量が増加したため，南北方向を中心に多くの区著では無かったと推察される。

間で混雑し，所要時間の増加につながっている。
京都の地形特性の影響もあり，溢水より１８０分

３．
３ 浸水時（ケース２） の解析結果

間で，京都市南部でも相当の浸水の発生が確認さ次に，鴨川の市内中心部からの溢水を想定し，れた。南北方向の主要幹線である，国道１号およ計算開始と同時に１８０分間，御池大橋～四条大橋

び国道２４号については，その交通処理能力が大き３sず両岸の５つの格子（図４参照）に均等に２０m /３く低下すると考えられる。このことも，南北間のs）流入させた。この溢水流量おつ（合計１００m /移動に関わる所要時間が大きく増加することの一

よび溢水箇所は，概ね１００年に一度の豪雨により因となったと考えられる。

生じる鴨川の洪水を想定したものである。図８は計算開始１８０分後の浸水深と道路の混雑度を，表３．
４ 浸水時（ケース３）の解析結果

６はそのときの各地点間の所要時間を示したもの

ケース２と同じ溢水条件で，今度は３００分後のである。計算開始１８０分後の時点は，仮定した溢浸水深を用いて交通量解析を行った。図９は計算

水の終了時点に相当するため，溢水地点付近でも開始３００分後の浸水深と道路の混雑度を，表７は深さ０．
５m前後の浸水が認められる。このためリそのときの各地点間の所要時間を示したものであンクの途絶が多数起きており，浸水域の周囲で交る。京都市南部は，桂川と宇治川の堤防に挟まれ通機能を維持している一部道路に需要が集中し交た非常に地盤高の低い地域である。そのため，南部に大量の浸水が溜まり，南北を結ぶ大動脈と言える国道１号が通行不能となっている。そのため，多くの交通がそれより東側の油小路通または
国道２４号へ迂回し，そちらの交通量が大幅に増加した。浸水域を外れた区間でも多くの渋滞が発生しているが，これは，多数の迂回によりネットワーク内の交通のバランスが崩れた結果であると推察される。表７を見ても，「観月橋」（図５のネッ
トワークの南東端付近）を起終点とする移動に関わる所要時間が，平常時のそれの５倍以上に増加していることが分かる。すなわち，この計算ケー
スでは南北交通が壊滅的なダメージを受けていることがわかる。

表５

図７

浸水時（ケース１）の解析結果

浸水時（ケース１）の所要時間

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３．
５ 浸水時（ケース４）の結果

３．
６ 総括

最後に，鴨川からの大量の溢水を仮定し，計算溢水地点，溢水量および溢水からの経過時間の開始と同時に１８０分間，前の２ケースと同じ箇所異なる四つの条件を想定し，交通量解析を行っ（御池大橋～四条大橋両岸の５つの格子，図４参た。この数値計算結果より，浸水はしても道路交

３３sずつ（合計２５０m /s）流入さ照）に均等に５０m /通にはさほど影響のないケースから，浸水域で通せた。計算開始１８０分後の浸水深をもとにネット行不能のリンクや渋滞が発生するケース，浸水域ワークの状態を捉えた。このケースでは，浸水に外の道路交通へも影響の及ぶケース，さらには，よる多くの道路リンクの途絶のため，２．
２で設定

ネットワークに対して孤立するノードが出てくるした道路ネットワーク（図５）が破綻した。これケースまで，様々な状況をある程度まで表現できは，入力した OD表に含まれる交通のうちで，出た。

発地からどれだけ迂回をしても目的地まで辿り着ケース１とケース２を比較すると，市内中心部けないものが出てきてしまったことを意味しておが浸水しても，途絶リンクのあるなしで全く状況り，平常時の OD表をそのまま用いた交通量解析が変わってくる。また，ケース２とケース３を比ではうまく表現できなかった。このときの浸水深較すると，中心部での途絶より，国道１号の途絶と途絶リンクを図１０に示す。のほうが，より大きな混乱をネットワークに及ぼすことがわかった。これは，代替経路が中心部では多数あるのに対して，国道１号では２本しかなかったことによると思われる。また，北東方向から南西方向に浸水が流下する傾向にあるため，溢水地点のみならず，時間の経過とともに，溢水地点より距離的に離れた南部の地域でも浸水が進み，その結果，国道１号・２４号などの南北の幹線に大きな支障が生じることが分かった。全体的な傾向としては，東西交通よりも南北交通の方が浸水に対して脆弱であることが分かった。

４．溢水危険地点の探索
次に，河川からの溢水が発生する場合に，交通障害の観点から最も大きな影響を及ぼす溢水危険箇所を検討してみた。図１１に示す各地点（全て，３賀茂川または鴨川の右岸側）の格子に流量５０m /sを計算開始と同時に１８０分間流入させ，計１０ヵ所
表６

図８

浸水時（ケース２）の解析結果

浸水時（ケース２）の所要時間

１８６

深草・戸田・宇野：都市水害に起因する道路交通障害について－京都市域を対象として－それぞれから溢水した場合の道路交通への影響をも，平常時，あるいは最北部の御薗橋からの溢水比較した。全ケースとも溢水開始１２０分後，１８０分時と比べて，最南部の東山橋からの溢水時は，南後，２４０分後，３００分後の四つの時刻を選び，それ北交通を中心にかなり混雑している様子が見てとぞれについて混雑度が１００％を超える区間の総延れる。

長を求め，その中で最大のものが平常時と比べて従って，交通障害の観点から，京都市南部からどれだけ増加しているかを比較した。その結果をの鴨川の溢水を阻止することが特に重要であると

図１２に示す。

いえる。

溢水地点が南になるほど，道路交通への影響が大きいことがわかる。前章でも触れたように，北部からの溢水では浸水域は広くなる代わりに浸水深はあまり大きくならないため，交通への影響は５．おわりに京都市域を対象とした本研究を通して得られた知見は以下の通りである。

小さいと推察される。一方，南部からの溢水では•鴨川が市内で溢水すると，北東方向から南西地盤高の低い地域に水が溜まり浸水深が大きくな方向に浸水が流下する傾向にあるため，溢水るため，道路交通への影響が大きくなると推察さ地点のみならず，時間の経過とともに，よりれる。ちなみに，混雑区間が最長となる時刻（御南部の地域で浸水が進み，その結果，国道１

薗橋は１８０分後，東山橋は３００分後）での各地点間

号・２４号などの南北の幹線に大きな支障が生の所要時間を比較（表４，表５，表８参照）してじることが分かった。すなわち，東西交通よりも南北交通の方が浸水に対して脆弱であることが分かった。
•国道１号が浸水すると京都市内のネットワークで大きな混乱が引き起こされることが分かった。これは代替経路の少なさが影響していると推察される。
•交通障害の観点からみて，京都市南部からの鴨川の溢水に特に留意する必要があることも分かった。
今回対象とした京都市は土地の高低差が大きく，浸水の滞留による長時間に及ぶ道路の浸水は考え難い。したがって，実際には日単位で交通障害が継続する可能性は低いと言える。一方，滞留型の内水氾濫が起こるであろう低平地を対象に解

表７

図９浸水時（ケース３）の解析結果

浸水時（ケース３）の所要時間

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図１０ 浸水時（ケース４）の浸水深・途絶リンク

図１１ 溢水想定地点

図１２ 各地点からの溢水に起因する混雑区間長の比較

１８８

深草・戸田・宇野：都市水害に起因する道路交通障害について－京都市域を対象として－

表８東山橋から溢水したときの所要時間（３００分後）析を行うと，今回の解析でもより実際に近い状況を表現できると思われる。
今後の課題としては，浸水深と走行速度・交通容量との関係について，より現実に近い形での設定ができるよう検討していきたい。また，鉄道をアンダーパスする部分への浸水を考慮すること，ならびに，交通ネットワーク解析の動学化をはかり，浸水状況と道路ネットワーク途絶の時間変化についての分析を試みる点も課題として挙げておく。

謝辞

本研究を進めるにあたり，幅広く御指導，御協力を頂きました株式会社

地域未来研究所 中川真治氏・宮島俊一氏，京都大学防災研究所

米山望准教授に心より感謝の意を表します。なお，本研究を実施するにあたり，財団法人河川環境管理財団の助成を受けた。記して謝意を表します。

参考文献
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８）間畠真嗣・戸田圭一・大八木亮・井上和也：都市域の地上・地下空間を統合した浸水解析，水工学論文集，第４９巻，pp．
６０１６０６，２００５．
９）川池健司：都市における氾濫解析手法とその耐水性評価への応用に関する研究，京都大学博士
論文，２００１．
１０）土木学会土木計画学研究委員会交通需要予測技
術検討小委員会：道路交通需要予測の理論と適用 － 第 Ⅰ 編 利 用 者 均 衡 配 分 の 適 用 に 向 け て，
２００３．
１１）国土交通省：平成１１年度 道路交通センサス，
１９９９．
１２）社 団 法 人 日 本 道 路 協 会：道 路 の 交 通 容 量，
１９８４．
１３）土木学会「交通ネットワーク」出版小委員会：
交通ネットワークの均衡分析 －最新の理論と解法－，pp．
１４１９，１９９８．
（投 稿 受 理：平成１８年１１月１６日
訂正稿受理：平成１９年３月１６日）