京都大学防災研究所年報 第 56 号 B 平成 25 年 6 月
Annuals of Disas. Prev. Res. Inst., Kyoto Univ., No. 56 B, 2013

予測流入量情報を用いたダム事前放流操作の影響分析手法に関する基礎的検討
A Fundamental Impact Analysis of Prior Release Operation
at a Reservoir Considering Inflow Prediction

天井洋平(1)・野原大督・堀智晴・角哲也
Yohei AMAI(1), Daisuke NOHARA, Tomoharu HORI and Tetsuya SUMI
(1) 京都大学大学院工学研究科(1) Graduate School of Engineering, Kyoto University
Synopsis
A method for impact analysis of a reservoir’s prior release operations precedential tofloods is developed as a fundamental study in this paper. A Monte Carlo simulation
model of a reservoir’s prior release operation coupled with artificial generation model of
inflow predictions is proposed here. The inflow predictions can be generated withrandom errors based on given accuracies of the prediction so as to take impacts of inflow
prediction’s accuracy on the effectiveness of prior release operations into consideration.
Impacts of prior release operations on flood mitigation and water storage for water
utilization are then analyzed and discussed by use of proposed simulation model for theassumed reservoir operations which are derived from an existing multi-purpose
reservoir.

キーワード: 事前放流操作，モンテカルロシミュレーション，予測流入量の模擬発生
Keywords: prior release operation, Monte Carlo simulation , simulated generation of
inflow prediction

1. はじめにより多くの流出水を貯留するなどの柔軟な操作を行うことができれば，河川流域全体の治水安全性を高流域における洪水による被害を防止・軽減するためることができると考えられる．

めの重要な施設の一つに多目的ダムがある．多目的

こうした中，ダムの治水機能を向上させるためのダムは通常，治水や利水，発電といった複数の管理手段として，近年，多目的ダムの事前放流操作に対目的を持つ．そのため，各目的のために利用するこする関心が高まっている．事前放流操作は出水が見とのできるダム容量は，予備放流方式を採用してい込まれる場合に，事前に放流を行ってダム貯水位をるダムを除き，それぞれの目的を達成するよう予め

制限水位よりも低下させ，より大きな空き容量をも定められ，治水操作も時季ごとに定められた治水容って洪水調節を行おうとする操作であり，平時にお量を利用して行われることが多い．しかし，計画規けるダムの利水機能を損ねることなく，洪水時にお模を超えるような出水や，河川整備途上のため下流

いて洪水調節に利用できる容量を一時的に増大させ河川における治水安全性が十分でない場合においてることができる操作として期待されている．しかし，は，ダム下流の河川流量を低下させるためにダムに参照する予測情報の精度が悪い場合には，予測を信― 617 ―

頼して事前放流操作を行ったものの予測されたほど

作による治水・利水面への効果やリスクについて基

出水が大きくなく，出水後に貯水量が十分に回復し礎的な分析を行った結果を示す．

ないといった利水面への悪影響が生じる可能性も考えられる．したがって，事前放流操作の効果を考え

2. ダム事前放流操作シミュレーションモデル

る際には，利用する予測情報の精度が操作に与える

2.1 シミュレーションの概要

影響についても合わせて検討する必要がある．
ダム貯水池の事前放流操作の検討は，近年盛んに本研究では，定められた精度となるように予測流なってきている．下坂ら（2009）は，出水直前およ

入量系列をランダムに模擬発生させる機構を構築す

び出水時における時々刻々の累積降雨量や流入量かるとともに模擬発生させた予測流入量系列に基づい

らその時点以降に最低限流入すると考えられる総量

たダム事前放流操作のシミュレーションモデルを構を推定し，その量を事前に放流する方法を提案して築し，分析を行う．水文予測情報を用いたダム操作

いる．一方，予測情報に基づいた事前放流操作の検に関する研究では，水文予測情報として降水予測情討については，例えば三石ら（2011）は，米国のNCAR報を考えている事例が多い（三石ら，2011；臼谷・/NCEP（The National Center for Atmospheric Research/

中津川，2010；竹内，1990）が，ここでは予測降水

National Centers for Environmental Prediction）により量から予測流入量へ変換する際の不確実性の影響を

現業用，研究用に開発されたメソスケール気象モデ

取り除いて分析を容易にする目的から，予測水文量

ルWRF（Weather Research and Forecasting Model）にとして予測流入量を考えることとした．

よる降雨予測を用いたダム事前放流操作の有効性をシミュレーションを用いた分析の流れは次の通り

検証し，事前放流操作によって洪水調節効果の向上である．まず，対象とするダム貯水池における流入が期待できる一方，予測の誤差に起因する治水・利量の観測値に，2.2に述べる方法によって，ある予測

水上のリスクが存在することを示している．臼谷・

精度パラメータの下で発生させた誤差を加えること

中津川（2010）は，積算予測雨量に基づいた融雪期によって，定められたリードタイムLまでの任意の精におけるダムの事前放流操作の検討を行っている．

度の予測流入量情報を予め模擬発生させる．次に模また，北田ら（2010）は，下坂ら（2009）の提案す擬発生させた予測流入量情報に基づいてダム貯水池

る事前放流を用いた洪水調節方式に加えて降雨予測の事前放流操作実施の判断を行い，実施する基準を情報を合わせて考慮する方法を提案している．しか満たせば事前放流操作を，そうでなければ利水操作

し，これらの研究では，予測情報を考慮する際に，を実施する．ただし，流入量の観測値から洪水調節

ある程度の予測誤差を見込んで安全側の操作を行う，に移行する必要がある場合は，所定の洪水調節操作

より予測精度が高いと考えられる積算雨量の予測情を行う．以上の手順を一つの出水事例に対する分析報を利用する，あるいは実績降雨と予測降雨との差

対象期間Tにわたって繰り返すことで，一回の操作シから予測値を補正する等，予測情報に含まれる不確

ミュレーションが完了する．この操作シミュレーシ

実性に対応するための工夫が施されているものの，ョンを，予測流入量情報の模擬発生を行いながら多操作の効果の分析にあたっては，ある降雨予測モデ

数回繰り返して行い，得られた結果を総合的に評価

ルによって実際に提供された予測系列を考慮した場することで，ある予測精度を有する予測流入量情報

合の操作結果についてのみ検討が行われている．現を用いた場合のダム事前放流操作の分析を行うこと

業の予測情報の精度は向上し常に変化していることができる．さらに，予測精度パラメータの値を変化を考えると，予測情報の精度と事前放流操作の効果させながら同様のシミュレーションおよび分析を行との関係を網羅的に分析し，事前放流操作導入の判うことによって，様々な予測精度の下での予測情報断に資するような方法論を確立することは重要であを用いた事前放流操作の効果を分析することができると考えられる．

る．以上の分析のフローをFig. 1に示す．

このような観点から，著者らはダム流入量予測情報の精度と事前放流操作の効果を分析するシミュレ

2.2 予測流入量情報の模擬発生機構

ーションモデルの開発に取り組んでいる．すなわち，竹内（1990）は，予測情報の精度の表現方法とし任意の予測精度を有した予測流入量系列を多数模擬て二つの方法を挙げている．一つは，予測値と実現発生させた上で，それぞれの予測流入量系列を考慮

値 の差の程 度によっ て予測精 度を表す 方法であ る

した事前放流操作に関するモンテカルロシミュレー（ Datta and Burges ， 1984 ； Lettenmaier ， 1984 ；ションを実施し，それらの結果を総合的に分析する

Sivaarthitkul and Takeuchi, 1995）．この方法では，予ことのできるモデルである．本稿では，構築したモ測のリードタイムが長くなると予測精度が低下する

デルを用いて，予測流入量情報を用いた事前放流操といった関係を容易に表現できる一方，新たな予測― 618 ―

Input Inflow
Data

Start

i=0

t=0
Generate Inflow Prediction
YESq ≥QF?
NONO

Necessity of
Prior
Release?
YES

FloodOperationi : Number of simulationt : Time step

Water Use
Operation

I : Number of simulations
T : Total time steps for simulation

Prior Release Operation

q : Inflow
QF : Flood control Inflow(Maximum inflow with no damage)

Update Statest = t+1

YES

t<T

i<I
NO

YES

i=i+1

NO

End

Evaluate Results

Fig. 1 Schematic flow of impact analysis using the proposed simulation model
実施時点における予測値の更新のメカニズムを構成の予測誤差の1次の自己相関係数，r( t, l) はランダム

しにくいという特徴がある．もう一つは予測値が次に発生させた誤差成分である．r( t,l) が従う確率分布の予測更新時点で前回の予測値からどの程度変化すは平均を0，標準偏差を，時刻 t+l の観測値Io (t+l ) とるかの度合いで表す方法である．この方法は予測の

誤 差 の 広 が り を 表 現 す る 係 数 ce(l) の 積 で あ る

安定性等の予測値更新のメカニズムを表現しやすい

ce( l )·Io(t+l)とする正規確率分布N(0, {(ce(l)· Io(t+l)}2 )

一方で，予測リードタイムと予測情報の精度との関とし，分散が流入量の真値に対して一定比となるよ

係を表現するのは難しい．事前放流操作においては，うに与えている．また，e(t,l) は (1) 式によって各時予測リードタイムと予測情報の精度との関係が操作

刻，リードタイムについて決定論的に1つの値が算出の効果を分析する上で重要であると考えられるので，される．予測精度のパラメータの係数であるce(l) に以上で述べた予測精度を表す二つの方法のうち，本ついては，まずは基礎的な検討を行うため，予測の研究では前者の精度の表現方法を採用する．

誤差がリードタイムに対して線形に増加すると仮定

具体的には，流入量の観測値に，平均を0とした正し，以下のように設定した．

規分布に従う変数を模擬発生させた上で予測誤差として加えることによって，予測実施時刻t (t = 0~T) に

ce  l    l

おけるl 時間先 (l = 1~L) の予測流入量（時間単位）

 l  1

(2)

を1時間ごとに模擬発生させる．ここでは参照する予
測情報のバイアスは既知であると仮定し，バイアス

以上のように誤差を表現することにより，αを変化さを補正した上で当該予測情報を参照するものと考え，せることで模擬発生させる予測情報の精度，すなわ

予測誤差の模擬発生の際に用いる確率分布の平均をち予測誤差の大小を任意に変化させることができる．

0としている．予測誤差はリードタイム方向に1次の各予測実施時点における予測誤差の初期値e(t, 1) は，自己相関を考え，各予測時点における予測誤差系列

正規確率分布N(0,{(ce(1)·Io(t+1)}2) からのランダムの模擬発生モデルとしてAR(1)モデルを採用した（星，サンプリングによって値を決定する．時刻tにおける，

1997）．定式化すると以下のようになる．

l 時間先の流入量予測値I p(t, l)は以下のようになる．

I p t, l   I0 t  l   e t , l e t , l   e t , l  1  L 1  r t , l  1  L (1) (l  2, t  0) (1)2(3)

ここに，e(t, l) は時刻t におけるl時間先の予測値の一方，予測の更新時にも，前回出された予測の誤差

実測値からの誤差，ρ Ｌ (1) は予測リードタイム方向と新たに出される予測の誤差との間の相関関係を考― 619 ―

えることができるが，本研究では分析を容易にする

検証するためである．

ため，予測実施時刻方向に予測誤差間の相関は無いと仮定する．

3. 適用と分析

2.3 予測流入量情報を用いたダム事前放流操作
モデル

3.1 対象流域の概要とシミュレーション条件
名取川水系の碁石川に位置する釜房ダムを対象に事前放流操作では，実施の判断に出水の予想状況適用を行った．釜房ダムの洪水調節操作では，一定を考慮することが多い．この点を踏まえて，本研究

率一定量操作が採用されており，300 m3/s（ 洪水流量）

では，流入量予測のリードタイム内において，当該以上の流入があった場合には流入量がピークに達すダムの操作規則等により洪水調節を開始する必要がるまで一定率の洪水調節，流入量がピークに達してあると定められている流入量（以後，洪水流量と呼からは一定量の放流を行い，最大放流量は850m3/sとぶ）以上の流入が予測された場合に事前放流操作の定められている．一定率放流における放流量は，次実施が決定されるものと考える．ただし，事前放流式によって算定される．

を実施するにあたって，下流河川における安全確認や周知，関係機関への通知等の作業に3時間程度を要

qout  (qin  300)  0.407  300

すると仮定し，事前放流操作の実施が決定されてか(4)

ら3時間後に事前放流操作を開始する．
事前放流の際には，定められた放流増分限界を遵

ここに，qout：放流量 (m3/s)，qin：流入量 (m3/s)であ守しながら，洪水流量を放流量の上限として洪水調る．また，洪水期間が設定されており（7月1日～9節の開始時刻までに速やかに所定の水位（以後，事月 30日）， この洪水 期間にお ける洪水 調節容量 は

前低下水位と呼ぶ）まで低下させるものとする．事21,000,000m3，それ以外の非洪水期間では予備放流に

前放流による水位低下完了後は，洪水調節が開始さよって確保した空き容量によって洪水調節を行うこれるまで低下させた水位を維持する．一方，洪水調とと定められている．

節操作が完了した場合，または事前放流操作の一時

釜房ダム下流の名取川では，2011年3月11日に発生

中断が行われている時に出水が洪水流量を超えずにした東北地方太平洋沖地震により堤防の損壊等が生ピークを迎え，かつピーク流量以上の流入がリード

じ，一時的に治水機能が低下した状況が生じた．こ

タイム内において予測されなかった場合，低水操作の低下した治水機能を補うために，釜房ダムにおいへと移行するものとする．

て必要に応じて事前放流操作を実施することが定められた．この事前放流操作を含む洪水調節操作では，

2.4 操作結果の評価方法

出水が予想される場合に洪水流量である 300m3/sを一般に，事前放流操作は治水面，利水面両方に影限度に事前放流を行い，洪水調節の開始時点よりも響を及ぼすことから，事前放流操作の評価にあたっ

前に，制限水位以下1m分（約2,400,000m3に相当）のては，この二つの視点から検討する必要がある．本

空き容量をさらに確保すると共に，従来と比べてよ

研究では，まずは基礎的な検討として，ダム貯水池

り大きく確保した空き容量を使って流入水を貯留すの水位（貯水容量）という物理量のみに着目し，次ることで，ダム貯水位が但し書き操作開始水位を超のように評価する．すなわち，治水面については，えないと判断される限りにおいて，最大放流量を600

事前放流操作が洪水調節の開始時までに完了するか

m3/sに抑えることができるとされている．

否かを評価する．これは，本来事前放流操作の実施

事前放流の具体的な実施条件については，24時間が必要であったにも関わらず，予測が過小であった

前において流域内の累加雨量が50mm以上の降雨でために，事前放流操作が実施されない，または実施

洪水が予想された場合または累加雨量が80mm以上

判断が遅れ，所定の事前低下水位を確保できなかっの降雨が予測された場合という条件が考慮されていたという，事前放流操作実施の必要性の見逃しがどる．本研究では，2.1でも述べたように，予測水文量の程度あるかを検証するためである．一方，利水面として（総）雨量ではなく流入量を考えていることについては，洪水調節実施後に利水容量が回復されから，上記の実施条件に対応する条件として，24時ているかどうかを評価する．これは，本来事前放流

間以内に洪水流量である300 m3/s以上の流入量が予の必要のない規模の出水に対して，過大な予測を信測された場合に事前放流操作を実施するものと仮定

頼して事前放流操作を実施してしまい，その結果，した．ただし，予測情報は時々刻々と更新されるた

出水後に定められた利水容量を回復できないケース

め，更新の前後で事前放流実施の判断基準となる事（事前放流操作実施の空振り）がどの程度あるかを象である，300 m3/s以上の流入が予測されているかど― 620 ―StartJudge Necessityof Prior Release
Yes
Prior Release
Operation

Pause?

Pause
Prior Release
Operation

Yes

No
Restart?

No

End Prior
Release?

Water Use or
Flood Control
Operation?

Yes

No
Yes

Water Use or
Flood Control
Operation?

Keep
Water Elevation

Yes

No
End
(Switch to
Flood Control or
Water Use
Operation)

No
Water Use or
Flood Control
Operation?

No

Yes

Fig. 2 Schematic flow of the operation rule for prior release operation
うかが，予測実施時刻によって変わる可能性がある．

初期貯水量を洪水期間における制限水位の下での貯こうした予測の更新に対して一貫性のある操作判断

水量に相当する18,300,000m3とした上で，各事例につが必要となるが，ここでは，事前放流操作実施判断

いて1000回の操作シミュレーションを実施した．シへの予測情報の反映方法として，I) 予測情報を全面

ミュレーション開始時点は，事前放流操作の実施判的に信頼し，300 m3/s以上の流入が予測されればただ断に向こう24時間以内の予測情報を用いることを考ちに事前放流操作に移行する，II) 予測情報の更新状

慮し，それに更に24時間の余裕をもたせた出水の483

況を見極めるため，300 m /s以上の流入が3時刻続け時間前とした．シミュレーション終了時点についてて予測された場合に事前放流操作に移行する，の2は，ここでは流入量が概ね落ち着くと考えられる，種類を考えた．また，事前放流操作開始後の取り扱

出水後48時間とする．

いについても，i) 事前放流操作を中断なく完了させる，ii) 予測情報の更新により300 m3/s以上の流入が予測されなくなった場合には水位低下操作を中断し，
3

3.2 予測流入量情報の模擬発生状況の検証
予測流入量情報の模擬発生についての検証結果を

現水位を維持した上で，再び300 m /s以上の流入が予示す．ここでは一例として，2005年8月26日の出水事

測された場合には水位低下操作を再開する，の2種類

例（ピーク流入量580m3/s ）に対する予測流入量情を考えた．ここで，事前放流操作の中断や再開を何報の模擬発生結果を取り上げる．模擬発生結果の検度も繰り返すことは現実の操作では考えにくいため，証にあたっては，ME（Mean Error）によって誤差の事前放流操作の中断の条件を3時刻続けて300 m3/s以

正負の偏りの程度を，MAE（Mean Absolute Error）

上の流入が予測されなくなった場合，再開の条件を3によって誤差の大きさを確認する．実測流入量のピ3

時刻続けて300 m /s以上の流入が予測された場合とーク時刻の24時間前（t = T1）および12時間前（t = T 2）

している．Fig. 2に事前放流操作のフローを示す．

における流入量予測のリードタイムごとのME，MAE

予測リードタイム方向の予測誤差の1次の自己相をFig. 3，Fig. 4に示す．ただし，時刻tにおけるl時間

関係数ρＬ(1)は，本研究においては基礎的な検討とし先の流入量予測のMEであるME( t , l) ，時刻tにおけて，0.9と仮定した．予測の精度のパラメータCe(l) のるl時間先の流入量予測のMAEである MAE( t , l) は

係数αは，0.01，0.015，0.02，0.025，0.03の5通りをそれぞれ以下の式によって算出している．

考え，予測精度の変化に伴う事前放流操作の効果の違いを分析した．シミュレーションに用いる出水事

ME ( t , l ) 

例については，2002年から2011年の間に洪水流量以
上 の流入量 を観測し た 6事例 と，ピー ク流量が 100

1 I e(i, t, l )I i 1

MAE ( t , l ) 

m3/s以上かつ洪水流量未満であった比較的規模の小1 I
 e(i, t, l )I i 1(5)(6)

さな出水5事例の計11事例の流入量系列の観測デー
タを用いた．ただし，事例間の操作シミュレーショ

ここに，e(i, t, l) はシミュレーションiにおける，時ン結果の比較を可能とするために，これらの出水を刻tに実施したl時間先の予測値の予測誤差，Iはシミ

全て洪水期間である7月～9月に生じたものと仮定し，ュレーション総数（=1000）である．

― 621 ―

Prediction conducted24hours ( solid line )and 12hours ( broken line )before inflow peak observed

6

ME (m3/s)

4
α=0.032

α=0.0250

α=0.02-2

α=0.015-4
α=0.01
-6
1

3

5

7

9

11

13

15

17

19

21

23

lead time (h)Fig. 3 ME of generated inflow prediction
Prediction conducted24hours ( solid line )and 12hours ( broken line )before inflow peak observed
250
α=0.03

MAE (m3/s)

200

α=0.025150

α=0.02100

α=0.01550

α=0.01

0
1

3

5

7

9

11

13

15

17

19

21

23

lead time (h)Fig. 4 MAE of generated inflow prediction
MEに関して，流入量実測値が大きい部分ではばらの利水面への影響を評価するとともに，事前放流がつきが見られるが，これは乱数発生が完全ではなく，必要な洪水流量以上の出水事例を用いたシミュレー

設定した確率分布から多少歪んだ形となっているこ

ション結果によって事前放流操作の治水面での評価とが原因であると考えられる．しかし，この乱数がを行う．事前放流操作の操作方法については，3.1

原因の誤差は予測対象時刻の流入量実測値が大きいで述べた操作方法のうち，1) 洪水流量以上の予測が部分で実測値の約1%程度であり，分析上大きな影響出された時点で実施，中断なし ，2) 洪水流量以上を与えないと考え，意図どおりに誤差を模擬発生での予測が 3 時刻続けて出された時点で実施，中断なきていると判断した．

し， 3) 洪水流量以上の予測が出された時点で実施，MAEに関して，αが大きいほどMAEの値も大きく

事前放流操作の中断あり，の 3 種類を検討した．

なっていること，ピーク流量までのリードタイムが事前放流操作実施後に利水容量が回復されるかに長い24時間前における予測のほうが，12時間前にお関しては，全出水事例に関するシミュレーションにける予測と比較してMAEが大きいことが分かる．こおいて利水容量が回復される結果となった．これは，のことから，異なる予測誤差を模擬発生できるよう

今回釜房ダムにおいて事前放流操作によって空けるに予測精度のパラメータの定義ができていること，

よう定められた容量が比較的小さいことが原因と考

また，リードタイムが大きくなるに従って予測誤差えられる．そのため，ピーク流量が 100～300m3/s のが大きくなる性質を組み込むことができていること

中小規模の出水時に事前放流が行われた場合においが確認できる．

ても，その後の流入水によって貯水位を十分に回復できたものと考えられる．今回検討を行っていない

3.3 予測流入量情報を用いた事前放流操作の分析

さらに規模の小さな出水では貯水位が回復しない可構築したモデルによる事前放流操作のシミュレー

小さい（ピーク流量：120m3/s）出水事例を用いたシション分析の結果を述べる．ここでは，誤って事前

ミュレーションでは，誤って事前放流操作が実施さ放流を行ってしまった場合に出水後の水位の回復がれたケースがほとんどなかったことから，それよりより難しいと考えられる洪水流量以下の出水事例を

規模の小さな出水では，多少の予測誤差があっても用いたシミュレーション結果によって事前放流操作

事前放流そのものが行われない可能性が極めて高い能性もあるが，今回実施したうち最もピーク流量が― 622 ―

Table 1 Number of simulations in which prior release operation was conducted out of those using flood events inwhich prior release operation is not necessary (5000 simulations)Operation rule

α=0.01α=0.015α=0.02α=0.025

α=0.03

1)

0

37

213

548

903

2)

0

0

0

1

9

3)

0

0

0

2

17

Table 2 Number of simulations in which prior release operation was not finished before flood control operation out of
those using flood events in which prior release operation is necessary (6000 simulations)Operation rule

α=0.01α=0.015α=0.02α=0.025

α=0.03

1)

0

0

0

0

0

2)

0

6

6

3

5

3)

0

0

0

1

0

α=0.02, Operation Rule 2)1000

1.90E+07
1.80E+07

800

Flood control inflow
1.70E+07

700

Maximal inflow in the predictedsequence
Inflow

1.60E+07

400

Simulated release

1.50E+07

300

Simulated storage

1.40E+07

600
500

Storage (m3)

Inflow, Release(m3/s)

900

200
1.30E+07100

01.20E+07
1

4

7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 88 91 94

Time Step (h)Fig. 5 Time series of reservoir operation in a simulation during the flood event on July 11 th in 2002と考えられる．

完了していることが確認できる．一例として，今回次に，操作規則上は事前放流が不必要な規模の出

用 いた出水 事例のう ちピーク 流入量が 最大であ る

水事例（5事例）を用いたシミュレーションにおいて，2002年7月11日の出水事例（ピーク流入量805 m3/s）

予測の精度ごとに定められた容量（2,400,000 m3）のを用いたシミュレーション結果をFig. 5に示す．今回，事前放流を行ったケース数をTable 1に示す．Table 1

事前放流操作の実施判断に予測系列の最大値を考慮

より，予測精度パラメータαが大きく，つまり誤差がすることとしているが，模擬発生させた予測値系列大きくなるにつれ，不要に事前放流を行う危険性がの中に過大評価をしているものがある限りは，事前

高くなることがわかる．特に，操作1) のように予測放流が必要となる流入量を見逃すことがないことがを全面的に信頼するような操作を仮定した場合には，原因であると考えられる．一方，予測の不安定性に

予測の精度が悪化することによって事前放流実施判

対する対応や段階的な操作を考慮した操作2)と操作

断を誤る可能性が著しく大きくなっている．一方，

3)では， 実施判断や操作の遅れ等から，事前放流を操作2)や操作3)のように，予測の不安定性に対する対

洪水調節開始時までに完了できないケースが非常に応や段階的な操作方法を採用した場合には，不要な若干ながらあった．

事前放流を行うケースが著しく軽減し，予測精度の以上，釜房ダムの事前放流操作を対象としたシミ悪化にも操作の判断が左右されにくくなっている．

ュレーション結果から，今回の予測情報の事前放流

一方，事前放流操作が必要となる洪水流量以上の操作への反映方法では，全体的に治水面では安全側流入量を観測した6事例の出水事例に対する操作シに，利水面では危険側に評価されたことが分かる．

ミュレーションにおいて，事前放流操作が洪水調節

また，操作方法によっては予測精度の良し悪しが比開始前に完了しなかったケース数をTable 2に示す．

較的小さな規模の出水における事前放流操作実施の全ての操作方法において，予測の精度に関係なくほ判断に影響を与えることが確認された．本適用では，

とんどのケースで事前放流操作が洪水調節開始前に事前放流で確保する空き容量が比較的小さかったこ― 623 ―

ともあり，出水後に利水容量が回復しないようなケ

謝ースは無かったものの，確保すべき空き容量が大き辞くなれば，実施判断の誤りによる利水面への影響が生じることも懸念される．一方，予測の更新を考慮

本研究の実施にあたり，国土交通省東北地方整備

した事前放流実施判断や段階的な操作によって，実局よりダム貯水池および流域に関する資料の提供を施判断の誤りの頻度を軽減できる可能性や予測精度頂いた．また，平成 23 年度京都大学防災研究所特別の悪化への対応性等の利水面でのメリットが示唆さ

緊急共同研究（課題「東日本大震災において被災しれたものの，慎重な判断を行うがゆえに事前放流操た河川下流域の環境変化に対応するための流域管理

作を所定の時点までに完了できない可能性がわずか

手法の検討」）より支援を受けた．関係諸氏に対し，に増大し，治水面でのデメリットが増す危険性を示

ここに深い謝意を表す．

す結果となった．

参考文献

また，今回用いた出水事例については出水の規模が小さかったこともあり，実操作において但し書き操作が行われた事例はなく，シミュレーションにお臼谷友秀，中津川誠（2010）：積算予測雨量に基づいても但し書きが行われたケースはなかった．事前

いた融雪期におけるダムの洪水調節機能の向上に放流に期待される重要な効果の一つと考えられる但ついて，土木学会論文集B，Vol66，No.3，pp.268-279.

し書き操作の回避・軽減については分析できなかっ北田悠星，菊池慶，岡部真人，山田正（2010）：気たため，今後，但し書き操作の実施が必要な規模の

象庁の降水短時間予報を用いて既存ダムの洪水調

出水についての分析を行いたい．

節機能を向上させる手法の提案，水工学論文集，Vol54，pp.523-528.

4. 結論

下坂将史，呉修一，山田正，吉川秀夫（2009）：既
存ダム貯水池の洪水調節機能向上のための新しい本研究では，予測情報を考慮した事前放流操作の放流方法の提案，土木学会論文集B，Vol.65, No.2,

効果を分析するために，予測流入量系列の模擬発生

pp.106-122.

機構を含むダム事前放流操作シミュレーションモデ

竹内邦良（1990）：降雨予測の精度と予備放流方式

ルを構築し，名取川水系釜房ダムを対象に予測流入の効果について，水工学論文集，Vol34，pp.73-78.

量情報に基づいた事前放流操作の効果を分析した．

星清（1997）：7.4.3時系列データの模擬発生，水文・その結果，操作方法によっては，予測精度の良し悪

水資源ハンドブック，株式会社朝倉書店，

しが比較的小さな規模の出水における事前放流操作

pp.249-251.

実施の判断に影響を与える可能性があること，予測三石真也，尾関敏久，角哲也（2011）：WRFによるの更新を考慮した事前放流実施判断や段階的な操作

降雨予測を活用した新たな洪水調節手法の適用性によって実施判断の誤りの頻度の軽減や予測精度の検討，水文・水資源学会誌，Vol.24，No.24，pp.110-120.

悪化への対応が期待できるものの，事前放流を所定

Datta, B. and Burges, S.J. (1984): Short-term, single,の時点までに完了できない危険性がわずかに増大す

multiple-purpose reservoir operation: Importance ofる可能性があること等が示唆された．ただし，先のloss functions and forecast errors, Water Resources

章でも述べているように，本シミュレーションでは

Research, Vol.20, No.9, pp.1167-1176.

予測誤差の表現方法や事前放流操作の実施判断に用Lattenmaier, D.P. (1984): Synthetic streamflow forecast

いる予測情報の水文量，事前放流の実施判断方法等

generation, J. Hydraul. Eng. Am. Soc. Civil. Eng.,に様々な仮定を置いていることから，ここで得られVol.110, No.3, pp.277-289.

た結果の一般性を検証するためには，各条件や仮定

Sivaarthitkul V, Takeuchi K. (1995): Assessment ofによる分析結果への影響についてさらなる検討が必

efficiency increase of reservoir operation by the use of

要であると考えられる．また，ダム貯水池の実管理

inflow forecasts: a case study of the Mae Klong River

上では予測情報の精度に関する情報が必ずしも入手

Basin in Thailand, Journal of Japan Society of

できない場合もあるため，本論での基礎的な分析結Hydrology

果を踏まえた上で，今後，予測情報に含まれる系統

pp.590-601.

and

Water

Resources,

Vol.8,

的な誤差が事前放流操作結果に及ぼす影響を分析す（論文受理日：2013年6月11日）

ること等も重要であると考えられる．

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