京都大学防災研究所水資源環境研究センター 角 哲也

1. 九州北部豪雨の概要と近年の流木災害
2. 九州北部豪雨において寺内ダムが果たした役割
3. 西日本豪雨におけるダムの効果とダム操作の課題

• 過去の災害との比較– 九州北部豪雨 平成２９年 死者３７人 全壊 ３００棟 福岡・大分– 九州北部豪雨 平成２４年 死者３０人、全壊 ３６０棟 熊本・福岡– 九州北部豪雨（西日本水害） 昭和２８年 死者１０００人（福岡３００人）、全壊家屋 ５０００棟 熊本・福岡・大分・佐賀→ 筑後川の本流の治水強化（松原・下筌ダム）• 特徴１：筑後川北側はこれまでの災害未経験地域• 特徴２：日田の林業地域 → 山林崩壊・河岸侵食→ 大量流木発生• 特徴３：風化花崗岩 → 大量の土砂流出• 特徴４：洪水・土砂・流木の複合災害• 特徴５：ダムの無い小河川→洪水が、短期間にそのまま流出→災害化

• 特徴６：多くのため池→ ため池決壊で被害拡大がクローズアップ→ 一方で、決壊せずに、むしろ、流木・土砂を受け止めて被害防止に貢献したものもあり• 特徴７：砂防ダム→ 土砂のみではなく、流木を受け止めたものもあり• 特徴８：貯水ダム→ ダムの働きも重要、洪水・土砂・流木の３要素をコントロール→ 寺内ダムは絶大な働き, ダム無しで下流大氾濫＜大洪水時のダムの役割＞→ 洪水流下を遅らせる（避難時間を確保）→ 土砂を止める、流木を止める効果は重要→ 鬼怒川の五十里ダム、京都水害時の日吉ダムなど、近年、同様な事例が多い

昭和28年九州北部水害
S28.6.25‐29（６月23日～６月30日）
死者748名、行方不明者265名、負傷者2,720名
住家全壊5,699棟、半壊11,671棟
床上浸水199,979棟、床下浸水254,664棟など

雨域が広域

S28.6.25‐29400mm/12hr

H24.7.11‐14500mm/6hr

H24.7.11‐14

H29.7.5‐6500mm/6hr
H24.7H29.7.5‐6
出典：気象庁

S28.6.25‐29

寺内ダム下流の佐田川はほとんど被害なし

出典：国土交通省

現地調査（１）

比良松中学校赤谷川

堀川用水路（朝倉三連水車）

河岸浸食による流木流出

現地調査（２）

ため池で捕捉された流木（湖面で起立）

流木による橋梁の閉塞

ダム湖で捕捉された流木（寺内ダム）

決壊した山の神ため池（奈良ヶ谷川）（上：決壊前（Google Earthより），下：決壊後）

現地調査（３）

崩壊した堤体（粘土コア，セメントミルクの注入後を確認）

貯水池側

寺内ダム（1978）の防災操作
出典：水資源機構，
国土交通省

ダム型式：中央土質遮水壁型ロックフィルダム
堤高 83.0 m, 流域面積 51.0 km²
総貯水容量18百万m³, 有効貯水容量16百万 m³
目的：洪水調節・不特定利水・ 上水道・かんがい880m3/s
10m3/s

ポイント：平成6年なみの渇水で、迎洪水位が低かった（利水容量の約50%）ために洪水を大きく貯留，貯留量（11.70百万m3/51km2=229mm）

99ポイント：寺内ダムには，洪水貯留に伴って，同時に大量の流木が流入し，ダム湖に捕捉された

水機構の記者発表
課題：①今回の流木流入量の評価（既往事例との比較，危機管理対策）②どんな流木が，どこから生産されて，どこに捕捉されたか？
③洪水と同時に流木が下流河道に流れていた場合の被害拡大の推定10

（既往研究）：平成25年（2013）台風18号時に桂川上流の日吉ダムに大量の流木が捕捉，下流の洪水氾濫を大きく軽減 → 平成26年度拠点研究採択，水資源セミナーを開催Vg（流木量（m3））
100,000
出し平ダム1995
美和ダム1982

10,000矢作ダム2000
二風谷ダム2003

パラニエドラダム（スイス）1978
御所ダム2013
日吉ダム2013

Vg=10A 寺内ダム
A=51km2
裾花・奥裾花ダム1995
3Vg=10,000m
部子川2004（福井豪雨）①②1,000
Vg=200A③④Vg=100A
真名川ダム, 2004(福井豪雨）
寺内ダム2017一乗川2004（福井豪雨）

100

蔵作川2004（福井豪雨）
三ツ俣川2004（福井豪雨）⑤⑦⑨⑪⑥⑧⑩

ポイント：
寺内ダムは，わずか50km2あまりで10,000m3の流木量であり，既往最大クラス

10
1

10

100

1,000

A（流域面積（km2））

10,000近年の年間流木流入量
国土交通省管理ダム

水資源機構管理ダム

出典：国土交通省

道府県管理ダム

電力会社管理ダム(m3 )400,000

流木等回収量350,000
300,000
250,000

平均172,000m3

200,000
150,000
100,000
50,000

＜ダム数＞
合 計

2013

2012

2011

2010

2009

2008

2007

2006

2005

2004

2003

2002

2001

2000

1999

1998

1997

1996

01996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
387403

448

470

614

712

734

899

912

941942969※流木等回収量は流木以外の塵芥を含んだ流木等の回収量のこと

986

995985997 1022986

出典：福井県山間集落豪雨災害対策検討委員会報告書(a)渓流縦侵食（9%）(b)渓流横侵食（32%）(c)河岸横侵食（55%）(d)山腹崩壊（4%）

出展：福井県山間集落豪雨災害対策検討委員会報告書(a)渓流縦侵食（9%）
Longitudinal erosion of mountain stream(b)渓流横侵食（32%）
Lateral erosion of mountain stream(c)河岸横侵食（55%）
Side bank erosion of river channel(d)山腹崩壊（4%）
Land slide寺内ダムへの流木発生源
出典：国土交通省

河岸侵食からの流木生産

ポイント：流木の生産源，
特に長尺ものはダム上流の河岸侵食由来が影響

10m×10m（研究手法）ドローン画像をもとに，貯水池をメッシュ化し、画像処理（Image J）により流木密度、流木サイズ分布を特定
ポイント：3-6m程度が中心
中には，10m以上，20mを超える流木が含まれる

寺内ダム

水域を除去

ダム空撮画像

画像分析：色相と輝度による流木の抽出

画像処理ソフトImageJを利用
色相閾値によって流木が抽出可能

No

輝度閾値によって流木が抽出可能

定量化不能

Yes

手作業で水域を除去

カラー二値化

色相：0度～42度
輝度: 170～255
寺内ダム上流側の補正式を援用

No

目視によって標本が作成可能
Yes

流木抽出

モノクロ二値化

輝度：170～255
目視によって標本が作成可能

No

寺内ダム下流側の補正式を援用

Yes

標本作成

補正式の決定全域に適用

流木捕捉量定量化

抽出した流木を円柱と仮定

0.25(• 上流から下流に向かって流木
単 0.2
位
捕捉量が減少傾向
面積 0.15• 水深・川幅が小さいエリアの 当た
り 0.1
流木捕捉量が大きい
体積m 0.05→上流側：ばらつきが大きい
0下流側：ほぼ一定0)

200

400

600

800
1000 1200上流からの距離(m)

1400

1600

1800

180

18

単0.20
位
面積 0.15
当たり 0.10体
積 0.05

160

16140

14120

12100

1080860640

4202(0.25m)

00.00
02

4

68

水深(m)

10

12

14

0200

400

川幅(m) 左軸

600

800

1000

1200

流木捕捉量(㎥) 左軸

1400

1600

0
1800

水深(m) 右軸

‐4‐202

下流側
流木が水面に浮かぶ

4

水 6
深 8

網場(上流側水深が浅いポイントに流木が詰まるm 10)1214

ダム堆砂の影響も？

16
18
20

0500

1000

上流からの距離(m)

1500

2000

板屋橋

板屋橋
（スパン11m）③ダム無し（橋梁流木捕捉あり）

ポイント：
下流の橋梁に流木が閉塞された場合を想定して橋梁直上流の水深を比較検討①ダム洪水調節あり（橋梁流木捕捉なし）②ダム無し（橋梁流木捕捉なし）③ダム無し（橋梁流木捕捉あり）②ダム無し（橋梁流木捕捉なし）①ダム洪水調節あり（橋梁流木捕捉なし）

TELEMAC-2D (by EDF) モデルによる計算結果

①ダム洪水調節あり（橋梁流木捕捉なし）②ダム無し（橋梁流木捕捉なし)

寺内ダム

金丸橋水位観測所

越流はなく被害は少ない

金丸橋水位観測所

越流が起こり広範囲に被害

③ダム無し（橋梁流木捕捉あり）

流木捕捉有無による橋脚付近の氾濫水深差分
橋脚右岸側において越流が発生し被害を拡大させた

ダム無しにおける流木捕捉有無による橋脚付近の氾濫水深差分により評価

洪水制御と流木捕捉の両方を考慮したダム運用の効果が極めて大きかった 超過洪水時にダム湖に流入する流木量の見積もりの重要性はますます増大 寺内ダムの流木量は既往最大クラス
 長い流木は上流河道の河岸侵食（河畔林）により生産
 洪水頻度が低い流域（河道）ほど、植林後の成長が見込まれ（低木段階で流木化しない）、洪水時に流木ポテンシャル（特に長い流木）が高まる– 福井豪雨（足羽川），京都・台風１８号（日吉ダム）などでも経験 同時に、河川・ダム管理者および地域住民の危機意識も醸成されにくい
 ダムの有無にかかわらず、河岸から一定幅（超過洪水時に侵食リスクがある範囲）の立木に対する管理義務とリスク軽減（優先伐採）の制度化が望まれる

河岸から一定幅（大規模洪水時に侵食リスクがある範囲）の立木に対する管理義務とリスク軽減（優先伐採）の制度化（Ｂ）（Ａ）• 河岸沿いの立木の実態調査• 大規模洪水時に流水にさらされる範囲（Ａ）および河岸侵食により影響を受ける範囲（Ｂ）の洗い出し• 対象立木の伐採促進（補助制度），伐採木の有効活用• 森林環境税の活用を検討1.（降水特性）全ての降雨継続時間で既往最大（特に朝倉で大）であり，近年の洪水未経験地での大災害（S28，H24九州北部豪雨とも相違）
2.（氾濫特性）河道内の土砂堆積により氾濫が助長され，氾濫域が拡大．
3.（ダムの効果）寺内ダムは，洪水を大きく調節し，下流の氾濫被害を大幅に軽減（直前に渇水であったために洪水調節容量がたまたま増大していた）
4.（流木の捕捉特性）ドローン画像を用いた貯水池における流木捕捉量の簡易推定手法を開発．流木は貯水池上流域に集中し、その中でも特に上流側に本数やサイズの大きい流木が多い．
5.（ダムの流木捕捉効果）今回の流木捕捉量は、流域面積を踏まえると既往最大レベル．ダムによる流木貯留効果がなかった場合、浸水域が拡大
6.（大量の流木発生）洪水頻度が低い流域（河道）ほど植林後の成長が見込まれ（低木段階で流木化しない），洪水時の流木ポテンシャル（特に長い流木）が増大．
（緊急提言）河岸から一定幅（大規模洪水時に侵食リスクがある範囲）の立木に対する管理義務とリスク軽減（優先伐採）の制度化

京都大学防災研究所水資源環境研究センター 角 哲也

• ダムの洪水調節効果––––

日吉ダム（平成25年台風18号（流木），平成30年西日本水害）
寺内ダム（平成29年九州北部豪雨（流木），平成30年西日本水害）
鬼怒川上流ダム群（平成27年関東・東北豪雨（流木））大谷ダム・笠堀ダム（再開発）（平成23年新潟・福島豪雨）• 異常洪水時防災操作の課題– ダムの容量は有限• 台風性地域はこれまでの経験あり、前線性地域の外力増大（能力不足）懸念• 中小洪水に効かせると、大洪水時に容量不足（異常洪水防災操作の増大）• 低い下流河川の能力向上がないとダムの機能は半減（日吉ダム、一庫ダム、野村ダム・鹿野川ダムなど）– ダムの洪水調節機能の向上• （ハード対策） ダム再生（再開発）は重要（天ケ瀬ダム、鹿野川ダム、長安口ダム、鶴田ダムなど）• （ソフト対策） 降雨・流出量（洪水量）予測手法の高度化（アンサンブル予測情報を用いた事前放流）– 異常洪水時防災操作を意識した防災訓練• 情報伝達方法のステップアップ– ダムに対する関心を高める工夫が必要（ダムは皆の資産）（日吉ダムはTwitterで注目された）• 危機管理は皆で実施（その時、ダムはどうなるか？）– ダムの洪水操作と、超過洪水時の危機管理VTRの作成

出典：水資源機構

日吉ダムの効果（支川合流との関係）小山（園部川）

900m3/s
150m3/s

ダムの効果①洪水波形を遅らせる

船岡（日吉ダム下流）②下流で合流する流域（残留域）の洪水波形との重なりを回避（順番に下流に送れば氾濫しない）

異常洪水時防災操作
計画最大放流量の増大を検討すべき（150→300m3/sなど）

異常洪水時防災操作①ダムが満水に近づいた場合②流入量＝放流量に移行③放流量は制御できない（降雨次第）④日吉ダムにもう一雨来ていれば大災害

国土交通省，京都府資料などをもとに作図出典：国土交通省

出典：国土交通省

桂川下流では、日吉ダムの洪水調節と河川改修の相乗効果で大きくリスク低下，
ただし，次なる洪水に対する備えは必要治水容量V’ (㎥)
利水容量V’’ (㎥)

総貯水容量V(㎥)

総貯水容量を相当雨量に換算＝V/A
治水容量を相当雨量に換算＝V’/A

堆砂容量V’’’(㎥)
治水容量
ダム

流域面積A（k㎡）比較

相当雨量(mm) ＝ダムの洪水調節容量（Ｖ’：m3）を流域面積（Ａ：km2）で割って、調節可能な雨量（mm）に換算したもの（ダムの洪水調節能力の目安）

ダムによりカットされた総流量
雨量(mm)

流量(㎥/s)

ピーク流量Ｑp(m3/s)
流域面積当たり比流量：Ｑp/Ａ

流出

ダムへの流入量
ダムからの放流量

時間(ｈ)

時間(ｈ)

（佐山敬洋）
鳥取

兵庫

京都

広島

岡山

奈良

愛媛

大阪

和歌山

愛媛，次に兵庫，さらに京都，広島，岡山の順で比流量が大きい

国土交通省資料

降雨パターンが非常に厳しい（後期集中型，雨域が南西から北東（流域の下流方向）に移動（洪水波が重なる）

 多目的ダム（治水350万m3，利水（主に灌漑（ミカン））650万m3）
 治水容量が流域面積に比べて小さ（350万m3 ＋ 250万m3=600万m3）／168km2
洪水調節容量 事前放流量= 相当雨量(mm) 36mm
vs. 実績総雨量531mm

531/36=25倍

一級水系の基本高水の比流量全国図

野村ダム

比流量

鹿野川ダム

流域面積(km2)

野村ダム

鹿野川ダム

野村ダム

鹿野川ダム

• 西日本豪雨では大きな流域面積でも異常洪水時防災操作を実施• 流入ピーク比流量は3～10まで幅広い• 実績総雨量は400～800mm• 相当雨量に対して4～8倍以上（既往研究（倉橋ら2018）では4倍以上で容量不足）

野村ダム，鹿野川ダムは事前放流を行っても、そもそも容量が足らない（あと100mmは欲しい）• 8倍超はそもそも相当雨量が小さすぎる
倉橋ら：超過洪水に対する既設ダムの治水機能評価と機能向上に向けた再開発手法の検討,2018年土木学会水工学論文集

• 異常洪水時防災操作はダムの決壊を防止？
– ダムの危機管理操作– ダムが天端を越流すると不測の事態が想定 （ゲートの損傷，堤体両脇の地山（アバットメント）浸食，フィルダムなどでは決壊リスクあり）• 異常洪水時防災操作時にダム水位は低下？
– 洪水時満水位を超えて、ダム設計洪水位に到達する可能性がある場合に開始– 開始時にはダムはまだ貯留している– 最終的には貯水位維持（過放流ではない）

相当雨量が不足すると計画高水流量を大きく上回る放流量が発生

鹿野川ダム

野村ダム

日吉ダム

異常洪水時防災操作で安全な放流の６倍の放流を行った（野村ダム）？ 野村ダムの現行操作
野村ダムの当初の計画最大放流量は1,000m3/s

実績最大放流量(1,797)

下流河道の疎通能力で決定

実際の放流量は大きく抑制（300m3/s一定）
大洲地点を考慮（ダム直下ではない）した放流

実際の実績最大放流量は1,797m3/s
計画最大放流量の 約１．８倍（=1,797/1,000）
計画高水流量の 約１．４倍（=1,797/1,300）

計画高水流量(1,300)
計画最大放流量

•

•

ハード対策
– ダムの再開発• 堤体嵩（かさ）上げ → 洪水調節容量増大• 放流設備強化など
・低い貯水位で大きな放流が可能
・洪水初期に無駄に貯水しない→ ピークカットのための容量が温存可能
ソフト対策– 降雨・流出量（洪水量）予測手法の高度化→ 事前放流の精度向上
洪水調節容量の効率的使用 （異常洪水時防災操作、特別防災操作）

40

日吉ダム

鹿野川ダム

ハード対策（放流設備の増強）
常時満水位
水位低下
貯水位①
予備放流水位

貯水位②水位維持

ゲート全開（自由越流）
放流量＝流入量
洪水前に放流し、水位低下

流入量

放流量①

放流量②

最大放流量の低下

ダム放流の１時間前に関係機関へ通知

より低い水位で大きな放流量が必要

Aダム（クレストゲート４門）

EL.300m

クレスト放流量（１門）=2.1 ∗EL.275m

コンジット放流量（１条）＝0.9 ∗ ∗ ∗ 2 ∗ 9.8 ∗ 貯水位

B=8m, H=20m
EL.200m
Bダム（クレストゲート３門＋コンジットゲート２条）
EL.300mEL.275m

放流量増加

EL.245m
B=5m, D=5m
EL.200m

洪水調節容量を温存できる∗(貯水位－275) 1.5245出典：国土交通省

出典：国土交通省

出典：国土交通省

川内川鶴田ダムの再開発

出典：国土交通省

発電容量を洪水調節容量に、ダムの空きブロックに放流管３条を増設（ダム堤体の穴あけ工事）、同時に、ダム堤体の下流面の補修

予測雨量情報等に基づいて洪水の発生を予測した場合に、事前に貯水位を低下させ、利水容量を治水容量として一時的に活用する操作

回復可能水位テーブル

流量

実績降雨量

予測降雨量
流入量

事前放流による容量確保

現行操作規則
放流量

事前放流による洪水調節容量増加 →異常洪水時防災操作の回避（放流量減）

事前放流時間アンサンブル予測情報を用いた事前放流（課題）事前放流に伴う「空振り」、「見逃し」リスク
特に、見逃しに伴う利水容量ロスが怖い（対策）１．アンサンブル予測雨量（5日間）を用いて、十分な準備期間を確保（利水者と調整）
２．どれだけ低下させるか、させるべきかを
確率情報をもとに科学的に判断
流入量

通常状態

上位
予測値

流入量大

事前放流

見逃し②
（事前放流量が不足）
流入量小アンサンブル予測雨量（mm/48hr）

丁度回復
流入量中

渇水に備えてできるだけ貯留
下位
予測値

見逃し①
（事前放流ができなかった）

なかなか、こうはうまくいかない

空振り（利水容量が回復しない）

ECMWFアンサンブル予測雨量の予測特性及びダム運用への活用方法に関する基礎的検討（木谷ら，2018土木学会水工発表予定）

異常洪水時防災操作を意識した防災訓練
異常洪水時防災操作を意識した防災訓練

国土交通省資料をベースに編集

野村ダム

過去の災害記録（野村町誌）
昭和18年7月：台風による暴風雨のため大洪水となり、田畑・家屋・橋・道路など流出損壊が続出（流出倒壊78戸・浸水109戸）、降水量4日間で905mm
昭和20年9月：枕崎台風、田畑・家屋・道路・橋などに大損害

上宮警報局（災害情報の出し方の見直し），過去の災害記録のリマインド，危機管理訓練が必要• 近年の水害時にも多くのダムが有効に洪水調節を実施– ダムによる多面的洪水調節効果の評価も重要（流木貯留に大きな効果）• 既設ダムの治水機能の再評価が重要– 前線性地域の外力増大（能力不足）懸念（西日本豪雨）– 中小洪水に効かせると、大洪水時に容量不足（異常洪水防災操作増大）– 低い下流河川の能力向上がないとダムの機能は半減• 多目的ダムの容量の効果的な再配置・再開発が必要– （ハード対策）ダム再生（再開発）は重要• 治水容量強化（嵩上げなど），放流能力向上（洪水吐トンネル，堤体開削など）• 容量再編（治水，利水），新規ダムの必要性も要検討– （ソフト対策）降雨・流出量（洪水量）予測手法の高度化• 事前放流強化（アンサンブル予測情報の活用）• 異常洪水時防災操作を意識した防災訓練– 情報伝達方法のステップアップ，危機管理は皆で実施• 情報通信，操作体制の確保– 水文データの途絶（二重化），ダム管理職員の確保（遠隔操作の可能性）