報文・鳥取県湯谷池におけるため池の防災・減災に対する取組み

小特集 新たな土地改良長期計画を考える

379報

鳥取県湯谷池におけるため池の防災・減災に対する取組み
Approach to Disaster Prevention and Mitigation of Yutani Irrigation Pondin Tottori Prefecture

福田祐

樹＊(FUKUDA Yuki)

木下治＊＊＊(KINOSHITA Osamu)

清水

克之＊＊

(SHIMIZU Katsuyuki)

津村佳

英I. は じ め にII.

岡有美＊＊

(YOSHIOKA Yumi)＊＊＊＊(TSUMURA Yoshihide)

吉山

内康

二＊＊＊＊＊(YAMAUCHI Koji)

防災に対する取組み

近年の東日本大震災など自然災害による被害により，多くの施設の防災・減災対策が模索されており，

1. 緊急放流装置の設置
本来であれば，200 年確率流量を流下させる規模のため池もその中の 1 つであると言える。ため池における防災・減災には，ハード対策としては，緊急放流施設や洪水吐の改修が挙げられる。またソフト対策では，重岡ら1)の提案する，災害リスク認識を醸成する手段として手作り防災マップワークショップ手法や，浸水想定区域を求め，それに基づき住民の意見を組み込んだハザードマップの作成のほかにも，井上ら2)により提案されている，ため池が決壊した場合の氾濫エリアの予測計算，リアルタイム気象情報を用いて豪雨により決壊する可能性のあるため池の選別をし，警告するシステムが挙げられる。
鳥取県鳥取市の湯谷池は，集水域からの流出のみで貯水するため池であり，ため池台帳によると湯谷池の総貯水量は 3,800 m3，流域面積は 0.083 km2，満水時
水面積は 2,100 m2，堤高は 4 m である。本池は集落洪水吐に改修することが望ましいが，コストの制約上それがすぐには実施できないため，現在の洪水吐の機能を補完する緊急放流装置を設置することにした。地
域住民との話合いを経て，操作・維持管理が容易で低コストな緊急放流装置として，サイホン管が採用された。緊急放流装置の概要を写真-1 に示す。本装置はサイホン管（管径 200 mm の耐圧ホース，カナフレックスコーポレーション（株）製，カナライン N.S.），注水ホース（カナフレックスコーポレーション（株）製，ブレードホース，口径 50 mm），電動弁（旭有機材（株）製，バタフライバルブ 57 型 電動式 T 型，口径200 mm），手動弁（旭有機材（株）製，バタフライバ
ルブ 57 型レバー式，200 mm），空気抜き弁（旭有機材（株）製，ボールバルブ 21α 型，口径 25 mm）と電動弁の上流約 200 m に位置しており，決壊時の集落への洪水到達時間はきわめて短い。その上，洪水吐の規模が小さく，土地改良事業設計指針「ため池整備｣3)で示されている洪水吐の整備水準に対応する 200 年確率の洪水流量を流下させることができない。しかし，十分な規模の洪水吐に改修するには多大なコストを要する。そこで，本報では鳥取県「とっとり発ため池安全向上対策モデル事業」で湯谷池を対象に実施された防災・減災対策を紹介する。

写真-1
鳥取大学大学院農学研究科
鳥取大学農学部＊＊＊
鳥取県農林水産部農地・水保全課＊＊＊＊（同）ローディーネット
＊＊＊＊＊旭有機材（株）＊＊＊水土の知85（ 1 ）緊急放流装置の概要

緊急放流装置，水位警報装置，事前放流，サイホン管，低コスト

37

文

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農 業 農 村 工 学 会 誌 第 85 巻 第 1 号のコントローラと電源（太陽光発電パネル 180 W）で構成される。
本装置では注水管を取り付けることで，サイホン管吸込み口から水を入れる必要がなく，サイホン管を持ち上げるなどの労力を伴わない。また，携帯型発電機から降雨到達時間を減じた時間においてピーク流量が流下すると仮定した。
気象庁ホームページより 1974〜2013 年の鳥取地方気象台における日雨量および時間降雨量の上位 40 サンプルを選定し，岩井法を用いて確率年雨量を推定した。次に土地改良事業設計指針「ため池整備」の「計算例 1.2 降雨強度式の作成｣3)に基づき，各確率年のとポンプ（揚水量 130ℓ/min）を用いることで，1 人でも 4 分間程度でサイホン管に注水できる。手動弁はトラブルでサイホンが閉じない場合に使う非常用であ時間降雨量，洪水到達時間，有効降雨強度を算出し，り，通常操作しない。
サイホン管の取水口の設定位置は緊急放流装置において重要な設定項目である。サイホン管の取水口が高ピーク流出係数を 0.75 として合理式でピーク流量を推定した。岩井法による確率年降雨量の推定結果を表-1 に，各確率年時間降雨量に対応するピーク流量，洪すぎれば，ため池水位が低下した際にサイホン管が機能しなくなる。また低すぎる場合はなんらかの理由でサイホン管からの漏水が発生した際に，多くの水を放流する恐れがある。これらのリスクを踏まえ，サイホ水到達時間の算定結果を表-2 に示す。対象池において 200 年確率時間降雨量は 91.5 mm であり，降雨開始から 36.2 分後にピーク流量 2.44 m3 /s がため池に流入することが示された。

ン管の取水口の設定位置は慎重に決める必要がある。
現状では満水位より 30 cm 下に設置している。また維持管理として動作確認のために，年に 1，2 回程度試運転を行うことが望ましい。
2. 各確率年降雨におけるため池水位の応答
緊急放流装置の機能評価を行うために，各確率年 60分降雨におけるため池の水収支を 1 秒単位で計算した。なお，ため池の水収支計算は洪水流出モデルによる逐次計算とは異なり，概略的に流出として洪水吐と緊急放流装置による放流，流入として各確率年降雨のピーク流量のみを考慮した。ため池水位計算フローを図-1 に示す。対象を時間降雨としているため，1 時間ため池の水位上昇量を計算するために，ため池満水位から天端までの水位−容量曲線作成に必要な法面勾配やサイホン管流量の算定に必要な堤体の形状の測量を行った。なお，本報では満水位，すなわち洪水吐底を基準（水位 0 cm）として以後，水位を表記する。また天端は水位 95 cm に相当するので，その水位を超えると越流が始まるとする。洪水吐の流量計算では，洪水吐側壁の上端が 54 cm であるため，洪水吐水位が54 cm までは水路流入型（堰無）の公式を用いて，それより高い水位では大口オリフィスの式を用いた。サイホン管（口径 200 mm）の取水口の設置位置は満水位から 30 cm 下とした。流入量，流出量の計算に用いたパラメーターを表-3 に示す。これらより，ため池の水収支を計算し，ため池水位を算出した。
緊急放流装置の有無を考慮した各確率年降雨におけるため池のピーク水位を図-2 に示す。図より，① 50
表-2
確率年 時間降雨量（year） （mm/h）

図-1

ため池水位計算フロー

表-1

確率年雨量算定結果

確率年 時間降雨量 日降雨量（year） （mm/h） （mm/d）
30405060702003860.5
64.5
67.8
70.5
73.0
91.5

191.5
199.7
206.1
211.4215.8246.730405060
70200

60.5
64.5
67.8
70.5
73.0
91.5

表-3

ピーク流量の計算結果
洪水到達時間（min）

有効降雨強度（mm/h）

ピーク流量（m3/s）

42.8
41.8
40.9
40.2
39.7
36.2

66.0
66.4
74.8
78.5
81.6
105.9

1.52
1.53
1.73
1.81
1.88
2.44

計算に用いたパラメーター

算定項目

計算方法

水路流入型（堰無）洪水吐放流量

水路流入型（堰無）大口オリフィスの式

流入係数：0.82
流量係数：0.6

損失水頭計算摩擦損失計算：0.0186
曲がり損失計算：0.035
流入損失計算：0.5
流出損失計算：0.5
弁損失計算：0.895

有効落差（サイホン管放流量）

係数

Water, Land and Environ. Eng. Jan. 2017

報文・鳥取県湯谷池におけるため池の防災・減災に対する取組み

年以下の確率降雨ではサイホン管の有無に関わらず越流しない，② 60 年確率の降雨では現状のため池は越流し，サイホン管を設置した場合はため池水位がほぼ天端に達する，③ 70 年確率降雨ではサイホン管の有無に関わらず越流する，ことが分かる。この結果から60 年を超える確率年降雨発生時の減災対策が必要となり，次に事前放流の検討を行った。
3. 緊急放流装置を用いた事前放流の検討
緊急放流装置を設置した対象ため池において 200年確率降雨の際に，越流しないため池の水位を水理計算により概算した。各計算に用いたパラメーターは対象池の諸元を用い，緊急放流装置，取水孔の管径はそれぞれ，200 mm，80 mm である。取水孔の使用数は水面下の 2 つを開放すると仮定して前述と同様のため池の水収支計算を行い，事前放流で下げるべき水位を算出した。その結果，ため池水位が満水位から 55 cm以下の場合，200 年確率時間雨量時のピーク流量が流下しても，ため池が越流しないことが示された。さらに緊急放流装置の有無による事前放流に要する時間を分単位で比較した結果，取水孔 2 つのみの放流では，25 時間 53 分の時間を要するが，サイホン管を含めた放流の場合，所要時間は 2 時間 10 分であった。以上のことから，緊急放流装置は，事前放流装置として有用性が高い。しかし，どの程度の雨が降るのかを正確に予測することは非常に困難であるため事前放流の要否判断は困難である。そこで減災策として，60 年を超える確率年降雨発生時に安全に避難できる警報システムの水位設定が重要であることが示された。

III. 減災に対する取組み
1. ため池水位早期警報システムの設置
減災対策として平成 26 年度に，ため池の水位が 2段階の設定水位に到達すると，集落住民にメールや警図-2

水土の知各確率年におけるピーク水位（黒線は天端（95 cm）を示す）

85（ 1 ）

39

告灯で通知する水位警報システムを設置した。水位警報システムの概要を図-3 に示す。本システムは，単に設定された注意・危険水位にため池水位が到達した際に知らせるだけではなく，注意水位から危険水位に到達するまでの時間で避難の要否が判断できるように工夫した。
2. 注意・危険水位の設定
避難の要否およびタイミングを考慮した注意・危険水位の設定を行う上で，注意水位から危険水位までの到達時間内に避難準備を行い，危険水位から天端までの到達時間内に避難を行うと想定した。そこで避難準備時間，ならびに湯谷池直下の集落で作成されたハザードマップの避難経路を参考にして避難時間を定めた。避難準備時間としては約 3 分，避難時間としては避難場所に一番遠い家屋から避難所までの避難に要する約 7 分を見込み，注意・危険水位を設定する際には若干の余裕を持たせ，それぞれ 5 分，10 分とした。
緊急放流装置を設置した場合の 60 年確率降雨時における降雨前ため池水位別の水位上昇時間を表-4 に示す。同表より，避難時間を 10 分以上確保できる上昇前水位は 54 cm 以下の場合であることから，危険水位は 54 cm とする。なお，前述のとおり 54 cm は洪水吐側壁の上端であり，目視による水位の確認が容易である。また，54 cm を危険水位とした場合には，注意水位を 30 cm とすれば 5 分程度の避難準備時間を確保できる。
なお，60 年確率を超える降雨においては，60 年確率降雨時よりも水位上昇の所要時間は短くなるものの，200 年確率において逆解析的に求めた注意水位を30 cm，危険水位を 54 cm とした場合の避難準備時間と避難時間はそれぞれ 3 分 35 秒，7 分 3 秒であり，ハザードマップの避難経路を参考に見込んだ時間は確保できる。ただし，湯谷池では越流のおそれがある豪雨

図-3

水位警報システムの概要
39

40

農 業 農 村 工 学 会 誌 第 85 巻 第 1 号
表-4

水位上昇に要する時間（60 年確率雨量発生時で緊急放流装置設置時）

め池整備」，農業農村工学会，p.32，pp.165〜166（2015）

上昇後水位（cm）
20
上
昇30前
40
水54位
（cm） 60（2011）3） 農林水産省農村振興局整備部：土地改良事業設計指針「た4054

60

95

4分4秒
2分3秒

7分 0秒
4 分 59 秒
2 分 56 秒

8 分 19 秒
6 分 18 秒
4 分 15 秒
1 分 19 秒

17 分 21 秒
15 分 20 秒
13 分 17 秒
10 分 21 秒
9分 2秒〔2016.12.5.受理〕
福田略

祐樹（学生会員）
2015年

歴

鳥取大学農学部卒業
鳥取大学大学院農学研究科入学
現在に至る（たとえば，ため池水位が 20 cm から 40 cm まで上昇するのに要する時間は 4 分 4 秒となる。
）

時には短時間での水位上昇が想定されることから，警報システムの整備と合わせ，住民自らが把握した降雨

清水克之（正会員）
2001年

IWMI，農業工学研究所を経て状況などに基づいて早期に避難準備と避難を行う避難計画と防災意識の醸成が重要である。

IV.

おわりに緊急放流装置の運用上の課題として，サイホン管取水部の設置位置，事前放流のタイミングが挙げられる。本来，ため池の防災対策としては，200 年確率時
間降雨に対して越流しない洪水吐の整備が望ましいが，コストの制約や洪水吐の大きさが十分ではないため池が多くあることから，すべてのため池に早急に対応することは現実的ではない。次善策として，緊急放流装置，水位警報装置，およびハザードマップを組み合わせた低コストな防災・減災対策を提案したい。今回設置・設定を行った緊急放流装置，水位警報装置の設置コストはそれぞれ約 100 万円であった。設置コ
ストは一般的な洪水吐の改修と比べて，はるかに安価である。
なお，本報では提体のすべり破壊は考慮せず，越流にのみ着目した。今後は諸計算の精緻化を進めること

2006年

吉岡

木下

津村

用

文献

1） 重岡 徹，山本徳司：防災・減災意識を醸成する「手作り防災マップ WS」プログラム，水土の知 81(8），pp.13〜17（2013）2） 井上敬資，谷 茂：リアルタイムで防災情報を提供する「ため池 DB ハザードマップ」，水と土 160，pp.62〜6440

鳥取大学農学部
現在に至る有美（正会員）
2009年
2014年

神戸大学農学部卒業
京都大学大学院農学研究科修了，博士（農学）
農研機構農村工学研究所を経て鳥取大学農学部
現在に至る

1989年
1991年
2013年
2016年

鳥取大学卒業
鳥取県入庁
農林水産部農地・水保全課
西部総合事務所農林局地域整備課
現在に至る

治

佳英
1992年

倉吉産業高等学校情報処理課卒業
建設コンサルタント，ICT システム開発
業を経て2013年 （同）ローディーネット設立，鳥取大学工学部
現在に至るに加え，すべり破壊も考慮していきたい。
引

大阪府立大学大学院農学生命科学研究科修了 博士（農学）山内康二（CPD 個人登録者）
1981年
2015年

青山学院大学卒業
旭有機材（株）市場開発グループ
現在に至る

Water, Land and Environ. Eng. Jan. 2017