防災減災への取組

逃げ遅れゼロを実現するＳＩＰ「スーパー台風被害予測システム」の開発
京都大学大学院工学研究科 教授 立川 康人

際空港が浸水して機能を失いました。また、

１ はじめに2019 年台風 19 号は関東甲信地方、東北地方

戦略的イノベーション創造プログラム（SIP）に記録的な大雨をもたらし、治水整備レベル

第２期が 2018 ～ 2022 年度の５年間の予定でを上回る洪水氾濫が広域で同時に発生しまし実施されています。SIP (Cross-ministerialた。こうしたスーパー台風の来襲に対して「逃Strategic Innovation Promotion Program)

げ遅れゼロ」、「社会経済被害最小化」を実現とは、内閣府総合科学技術・イノベーションする防災情報システムを研究開発し、実用化会議のもとで科学技術イノベーションを実現することが本課題の目的です。

するために創設されたプログラムであり、基そのために、予測の不確実性を考慮した 72

礎研究から出口（実用化・事業化）までを見時間前からの高潮・高波予測と河川水位・流据え、社会的に不可欠で、日本の経済・産業量予測を実現する新たなハザード予測システ

競争力にとって重要な課題の解決を推進するムの開発、これらの予測情報を用いてダム貯ことを目的としています。

水池の機能を最大限発揮させる統合ダム防災「国家レジリエンス（防災・減災）の強化」

支援システムの開発、大規模水害時の確実な（代表：堀 宗朗、海洋研究開発機構）は第２水門閉鎖を実現する危機管理型水門管理シス

期 SIP で実施されている 12 課題のひとつであテムの開発を進めています（図１参照）。このり、大規模災害に対して確実な避難と広域経研究開発プロジェクトは、（一財）国土技術研

済活動の早期復旧を実現するために、国や市究センター、（一財）河川情報センター、（独町村の意思決定を支援する情報システムを研法）水資源機構、（国研）土木研究所、（一財）究開発し実用化することを目標としています。

沿岸技術センター、（一財）日本気象協会、東７つの研究開発項目が設定されており、その中で「スーパー台風被害予測システムの開発」（研究責任者：立川康人、京都大学）では、スーパー台風のアンサンブル予測を用いて河川水位や高潮・高波さらに浸水エリアを予測し、ダムや水門の連携・一元監視による管理・操作の機能強化や意思決定支援を実現する情報システムを開発しています。以下では、それらの開発状況を紹介します。

スーパー台風被害予測

２ システムの開発

2018 年台風 21 号は大阪湾で過去最高の潮位を記録し、越波による浸水により関西国（図１）スーパー台風被害予測システムの開発。新たなハザード予測システムを開発し、治水施設の最大活用技術の開発と実装を実現する。

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北大学、東京大学、京都大学等が参加し、関の高潮・高波予測が必要です。そのためにア

連省庁と密接に連携を取りながら開発した防ンサンブル気象予測を活用し、その地点にとっ災情報システムの社会実装を図っています。て台風が最悪のコースを取ることも想定して高潮・高波ハザード予測システム
２-1 の開発

72 時間先までの高潮・高波を不確実性とともに予測する高潮・高波ハザード予測システム

沿岸域では伊勢湾台風や室戸台風を想定しを開発しています（図２参照）。アンサンブル

た既往最大クラスの台風を設計外力として高気象予測とは、可能性のある複数の条件を設潮海岸堤防が整備され、一定程度の高潮・高定した気象予測計算を実施することであり、波に対する安全度が確保されています。そのその予測計算結果のばらつきによって予測の後、伊勢湾台風規模を超える高潮が発生して不確実性を定量的に見積もることができます。

いないこともあり、幸いにも大規模・激甚な2019 年に本運用が開始された気象庁のメソア高潮災害は発生していませんが、2018 年台風

ンサンブル予報システム（MEPS）は１日４回

21 号では、1961 年の第２室戸台風を超える過39 時間先の予測情報について５km 空間分解能

去最高潮位が大阪湾で記録され、越波によるで 21 個の異なる予測結果を提供しています。

浸水により関西国際空港が浸水して機能を失「逃げ遅れゼロ」を実現するためには、予測いました。大阪湾では大阪府三大水門等の適時間（予測リードタイム）を伸ばすことが重切な操作により浸水被害を免れましたが、気要です。予測時間が長くなると台風経路の予候変動による海面上昇や台風の強大化が指摘測範囲も拡大しますので、この予測経路の違されており、海岸堤防の設計外力を超える高いを高潮・高波予測情報に反映させることが潮災害の発生の可能性が高まりつつあります。

予測システム開発の肝となります。そこでア

沿岸域の広域避難行動や確実な水門操作をンサンブル気象予測情報を活用し、異なる台実施するためには、長時間かつピンポイント

風経路の気象予測情報を用いて最悪ケースを（図２）高潮・高波ハザード予測システムの目指すところ。長時間予測に伴う不確実性を考慮したリアルタイム高潮・高波・浸水予測システ
ムを開発し、最悪ケースを含めて予測幅を持った予測情報を提供して、柔軟かつ適切な避難判断を支援する。

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含めて予測幅を持った高潮・高波予測を対象システム開発を進めています（図３参照）。高地点ごとに実現します。さらに、越波による潮・高波予測と同様にアンサンブル気象予測

浸水の広がりを実時間で予測する浸水予測シ情報を用いて予測時間を延ばし、任意の河川ステムを開発し、我がごとに感じるリスク情地点を対象として、水位・流量の予測値と降報の提供を目指しています。この予測システ

雨予測誤差に伴う予測値のばらつきを提供しムを用いることにより、台風の規模を勘案し、ます。

予測時間とそれに伴う予測の不確実性を組み洪水予測システムの長時間化に加えて、広合わせることで、柔軟かつ適切な避難判断を域かつ高分解能化も合わせて進めています。

支援することができると考えています。

スーパー台風の襲来によって主要河川の氾濫が予見されるとき、河川整備が十分に進んで長時間／広域洪水予測システム

２-２ の開発いない中小河川でも甚大な洪水被害が発生す

現在、国土交通省で運用されている「水害る可能性が高まります。市町村長による避難リスクライン」では、自治体や河川管理者を判断の適切な意思決定を支援するためには、対象として６時間先までの洪水予測情報を提一級河川だけでなく身近な中小河川でも、河供しています。この予測時間をさらに伸ばす

川水位・流量といった物理的に解釈できる予ためにアンサンブル降雨予測を活用し、72 時測情報を提供することが必要です。また、従間先までの長時間洪水予測と長時間予測に来の流域単位の洪水予測手法では、2019 年台伴って生じる予測値の幅を合わせて提供する

風 19 号で発生したような広域の洪水氾濫を同（図３）河川の長時間／広域洪水予測システム、統合ダム防災支援システムの目指すところ。長時間予測／広域の洪水予測システムを開発するとともに、ダムの治水機能の強化する技術を開発する。

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防災減災への取組時俯瞰的に把握することが難しく、日本全国ています。2021 年３月までに６時間先までのの河川を同時に予測対象とする洪水予測手法

予測情報をリアルタイムで提供するプロトタの開発が必要となります。そこで、150m 空間イプモデルを開発する予定です。

分解能で中小河川を含めて日本全国を一体的長期アンサンブル降雨予測にもと２-３ づく統合ダム防災支援システムに予測する降雨流出氾濫予測システムの開発の開発を進めています（図３参照）。
全国版 RRI モデル（150 ｍ空間分解能の降限られたダム貯水容量を用いてダムの治水・雨流出氾濫モデル）を関東甲信・東北地方に利水機能をより一層強化するためには、上記適用し、気象庁解析雨量を用いて 2019 年台風の長時間／広域洪水予測システムを用いてダ19 号洪水を再現しました（図４参照）。実際

ム流入量を不確実性とともに予測した上で、に被害が発生した個所と流出高（河川流量を最適な洪水調節を実施することが効果的です

その地点の流域面積で割った単位面積当たり（図３参照）。2019 年の台風 19 号での被害をの河川流量）の予測値が 30 mm/h 程度を超え受けて国土交通省は「事前放流ガイドライン」

た地点とがよく対応することがわかりました。

を定め、利水ダムを含めて洪水調節機能の強2018 年の西日本豪雨を対象とした検討でも同化を図っています。本課題では、アンサンブ様の結果を得ています。また、2020 年７月の

ル降雨予測情報をダム放流操作に活用し、「１九州球磨川水害では、全国で設置が進む危機～３日程度前からの事前放流ガイドライン」

管理型水位計の観測水位と予測水位とがよくをさらに前進させ、「数日～１週間程度前から対応する結果を得ました。全国の任意の中小の事前放流を実現して洪水貯留機能の拡大（治河川に適用するために、降雨流出モデルのパ

水 WIN）と水力発電増大（発電 WIN）を実現す

ラメータの物理的推定や河道断面情報等の高ること」を目標として、防災操作時の意思決解像度水文地形データの整備を並行して進め定や操作判断を支援する実務レベルでの技術開発を進めています。
現時点のダム群の事前放流操作と開発を進めている技術を導入した場合の放流操作との違いを図５に示します。ダムによっては事前放流のための十分な放流設備が備わっておらず、数日の事前放流では十分な治水容量を確保できないダムがあります。また、せっかく貯水した水を短時間で無効に放流してしまうのではなく水力発電を行いながら事前放流を実施することは、国策として再生可能エネルギーを増大させる観点からも重要です。これ
らを考慮すれば、事前放流を行って利水容量を一時的に治水容量に振り向けて洪水調節機能を高めるためには、１～３日ではなく、数日～１週間程度前からの長期のダム流入量予測が必須となります。一方で、予測時間が長くなればそれだけ不確実性も高くなります。
特に、利水用に貯めている水資源を放流した（図４）全国版洪水流出氾濫モデル（RRI モデル）を用いて推定したピーク流出高の空間分布。

後でどれくらい貯水位が回復するかの予測が21

（図５）長時間アンサンブル降雨予測の活用によるダムの治水効果拡大技術の開発。

ないと事前放流の実現は容易ではありません。

技術的な開発と並行して、こうしたな操作方

本課題では、事前放流を実施した後にダム法をダムの操作要領等に位置づける方策も検討しています。

貯水位がどれだけ回復する可能性があるかについて、アンサンブル降雨の予測幅のうち、危機管理型水門管理システム

２-４ の開発

下位の予測に着目しながら、ダム放流後に確実に貯水位を回復させる事前放流量の算出手

沿岸域には多数の水門や陸閘が設置されて法を構築しました。現在、全国の８ダムを対います。これらは通常は開いていますが、大象にアンサンブル降雨予測情報のプロトタイ型台風襲来時には高潮や洪水の侵入を防止すプを提供し、期待できる治水効果と利水リスるために、水門や陸閘を確実に閉鎖する必要

クをリアルタイムで評価しながら、流域ダムがあります。そのためには水門や陸閘の開閉の最適な事前放流の量とタイミングを求める状況を時々刻々と監視する仕組みがなくては手法の開発を進めています。これにより、事なりません。しかし、大阪湾を例にとると管前放流による治水上の効果や利水面でのリス理機関の異なる約 800 基の水門等が設置され、クを定量的に評価することが可能となります。

それぞれの機関が個別に管理していて、すべ長時間アンサンブル降雨予測情報については、ての水門等を一元的に監視する仕組みは存在（一財）日本気象協会が「ダムの事前放流判断しません。そのため本課題では、管理者の異支援サービス」として令和２年６月から提供なる水門等の開閉状況を一元的に監視し、こを開始しました。社会実装を実現するために、れらの情報を時々刻々、市町村に提供して避122防災減災への取組（図６）危機管理型水門管理システムの目指すところ。管理者の異なる水門等の開閉状況を一元的に監視し、これらの情報を時々刻々、市町村に提供して避難に関する意思決定を支援する危機管理型水門管理システムを開発する。

難に関する意思決定を支援する危機管理型水

よって、我が国では水害リスクが高まると同門管理システムの開発を進めています（図６

時に大型社会基盤設備の老朽化することが進参照）。

行します。また、人口が減少し少子高齢化が大規模停電時でも低電力で動作する LPWA 通

進むことによって災害に対して社会が脆弱化

信技術を活用するとともに、水門等の開閉状することが懸念されます。こうした自然・社況を検知するセンサ開発を進めています。併

会・経済環境の変化の中で防災・減災機能をせて水門の自重降下システムを開発していま確保するためには、ハザードの予測精度を高す。全国の水門の 93％は、消防団や町内会のめ、国や市町村の意思決定を支援する防災情方々によって操作されています。これらの水報システムの高度化が必須です。また、これ門が電源喪失時にも確実に閉鎖できるように、らの予測情報をフルに活用して治水施設の効既存の水門を改良してできるだけ安価に自重果を最大限発揮させることが重要となります。

降下機能を付加するための技術開発です。現

そのために、従来にない空間分解能や予測リー

在開発中の LPWA 通信を使った一元監視システ

ドタイムを持つ防災情報を提供するハザード

ムは、長距離通信や衛星通信ネットワークへ予測システムを開発しています。研究プロジェの展開も視野に入れており、防災分野を中心クト終了後の継続的なシステム利用を念頭にに下水道管理や道路管理などの幅広い用途に置いて、システム開発と社会実装への道筋を展開できるように、技術開発を進めています。

つけねばなりません。関連行政機関と密接に３ おわりに連携しながら技術開発を進めて参ります。

気候変動による台風・梅雨前線の強大化に23