第29号

防災科学技術総合研究報告

19？2年3月
551．48：711

都市開発に伴っ流出の変化に関する研究
木下武雄
建設省土木研究所

Changeof

RunoffDueto∪rbanization
By

Takeo1〈inosita
肋肋C〃0欣∫他蜘κ々伽τ伽紀．棚淋仰0ア00燃肋α50〃，τ0り0

AbstractThe
beenexperimenta1basins

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エmdom，arice−ne1d

oped．Inundation

Three

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the

that

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u正banization

of

a

a

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nood，andan

hy血o阻aph．

次3。現地観測とその結果
1・都市化の水文学的意味

4

都市化要素の分類
水循環機構＿＿．．＿

3．2観測結果

5

流域から見た都市化…

5

3．3
↓

内水氾濫

5

寝屋川流域の選定
Z 本調査対象流域の都市化と水害…………

41方

針…一・・

4．2プログラムー・…・

743

計算結果の比較

4．4

都市化ンミユレ■一シヨソ．

．…7

7
8

・・…

1O

電算機による流出のシミユ

6

本調査対象流域の都市化による洪水流出の変化．…一一…………．

観測結果のまとめ

…
・・・・…

1O

レ†ショソ．．．．・．．・・・・・・・・・・・・・…

6

2−1本調査対象流域の踏査結果…
2．2

3−1現地観測＿＿．・・
4

7

5・結

論

・・・…

10

…

11
12

・・…

12

14

まえがき
最近の都市開発によつて引きおこされる災害の湛水，浸水などの現象がおこる。特に高度成長をうち水害と風害について，農林省，気象庁，科学技術庁，建設省が協同して行なつた研究である。

がなされ，もともと雨水排除不良の所へ都市が膨脹して行く傾向もみられる。土地の利用愛の低い

土木研究所の分担は都市開発による流出の変化の

間は湛水浸水などがあつても，それらは具体的な目ざすあまり，地価の安いところへ社会的な投資研究で，大阪府寝屋川に試験流域を設け研究する問題を引ぎおこさないが，都市というように利用よう指示された。

度が高くなると問題が大きくなる。さらに，農，都市が膨脹して行くと，公共事業としての雨水排除工事のすまない所に，雨水排除不良のために山，漁村には自己防衛磯能・自給自足態勢が備わつているが，都市というのはそれらが著しく乏し

一3一

最近の都市開発に伴う水害および風害に関する研究

防災科学技術総合研究報告

第29号

1972

たとえ建物・舗装等で覆わなくても（たとえぼ庭・間地など）浸透能の滅小を来たすこといoこのような点の典型を我々は，大阪府寝屋川流域においてみることができる。

は明らかである。
（口）浸透域：都市化すれば，建物・舗装によっ

このような問題に対して いろいろの接近方法があるが，現象論的に把握するために現地観舳二よるとすれぼ 多くの困難が伴うので，その手法て地表の浸透域が減少することは論をまたな

1へ的な二とまで十分な予備凋査をして後に本調査；二り

移らねぼならないが，時間的な制約もあつて 必ずしも理想的にはそのようには運べず．良好な進捗

表面貯留：自然状態としては到るところ凹

地貯留がある

大は湖・沼・田から土．塊の間にいたるまでその様相は複雑である。都市化

状況とはいえなかつた。

はそれらを積極的に排除しようとする。埋立整地などみなこのように凹地貯留を減じる。

1．都市化の水文学的意味
都市化と一口に言つてもその実態は様々であ

この地域は水田などの貯留効果が重要な役害1」）を果していてそれにつし・ては2．2でさら

さらにそれが水文学的にどのように意味づけられに詳しく述べる。

るかは重要な問魑である。対象とする試験流域が水文学的にみてどのような位置にあ1），それからし自然状態は抵抗が大き1一・のでえられる結論をどのように・一般論へ展開して行け

滞留する効果も多いが，都市化はそれらをなさらに次項とも関係するがばよいかを予め考えておかねぼならない。

くするように働く、

H
1．1 都市化要素の分類fi）水文気象学的要素

表面粗度：自然状態では地表の凹凸，草木などにより表面を流下する水に対ポる粗度は大きいが，都市化すれば，住居，交通などの←f）ア〃べ一ド：都布化によつて地表状態が変ため地表をできるだけ平らにするので表面粗化すれぼ当然アルベードは変化する。

度は著しく低下する。

（口）比熱・熱容量：何を都市一化の比熱・熱容量（ホ）地下水：都市は生活用水，工業用水などのの変fヒとしてと｛）上げるべきかはむずかしい

水の使用が盛んであるからその源を地下水にので必ずしも明瞭な結論はえられないが，一口で言えば都市化：よ，地表の一一部を熱しやす求めることが多い。また地上の構造物の安定のため盲暗渠などで地下水を積極的に排除す

くさめやすいもので覆ったと言えそうである二、ることもある。浸透能・浸透面積の減小は地

これは気温に鋭敏に影響をおよぽし，熱収支

下水の供給を断つのでその面でも地下水の減を変える。さらに蒸発にも大きな影響を持っ少を引ぎおこす。

であろう。
熱の発生：都市はその機能を維持するため

H（ノ→に多くのエネ〃ギーを消費する。暖房・輸送
・工業生産などに用いられろエネルギー一の大ためにはつとめて河道を直線化し，かつ，川部分は熱となる。すなわち都市は熱の発佳源

しく減ずる。

幅を狭くする。これは河道内の貯留効果を著（ト）河道粗度：上記りと関連して，都市河川でたい量である。

H

河道貯留：都市内の河川のみではないが，人問活動の場を広げ，洪水の疎通をよくするである。これは水文気象学的にみて無視しえは河遣の粗度を低下させて。洪水の流

植生：植物は降雨を遮断する。植物の蒸発

下を速

くする。

散作用は水文気象学的に重要であるが，実測m

表面流下に対
表面に水が㈲エネルギーを加える：水田などを都市化し値にチしい。

た場合はポソプによる内水排除の必要性が増流出に関する要素

す。

け）浸透能：自然状態では地表は腐値土など多孔物質に覆われ，根は深くまで地中にはいつているう畑などでは耕作によつて地表土壊は
大きな空隙率をもつ。これが都有化されれぼ（m

都市環境の汚染都市化による水・大気の汚染は注目されているが，水循環の過程を変化させる要素はあまり多くはない。ただ，水温変化，汚濁水面よ1）の蒸発の

一4一

都市開発に伴う流出の変化に関する研究一木下

1．3

変化，水蒸気の凝結核の増加などである。
表一1

都市化の水文学的要素と水循環過程との関係

1÷∵．一∴∵
1

流域から見た都市化

都市がどのような流域条件のところで形成されるかは治水対策上重要な問題点である。都市化の影響を論じるとき，都有化が水文学的変化を引きおこしている地域を原因域，その水文学的変化の影響をこうむる地域を結果域と仮りに呼ぶと便利である。この原因域と結果域との相対的関係は2

．．、

！■一．

1

種である。

合（例えぼ多摩ニユータフソ

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1

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．≡

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㍗

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・

榊1良

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ト

木

11■］二1ユ

精奥原因域と結果域とが別々の地区となつている場と多摩川下流域）および原因域と結果域とが混在する地区となってい一rる場合（例えば東京江東デ1レタ地域）とであるっ

圧陵および水田地域の都市化を考えるとき丘陵
げi一

干

11

域では前者（原因域と結果域が別々）の例が多く≒・一水田域では後者（原因域と結果域が混在）の例ア戸を加えろ
1：」1［柳環士賃刀jい‡

1つ木一r

多い。

｛映

1□r火二い⊃汚染

丘陵について都市化による水文学的変化は前項に述べたような要因でつくされている。

1．2

水循環機構

目然界において水は循環する。水循環の過程と水田域では前項の事実が若干異なる。水田においては内水氾濫と言われる水害がこれまでにも多都市化要素の関連は表…1に示す。各項を追つてく見られたが，ここが都市化すると，それによる説明しよう。

水文学的変化は複雑である。

n）水

水田の都市一化には一般に盛土をするが，これは蒸気発生・植生の変化・水と大気の汚染などが水蒸気

水田からの地下水への供給を止める。盛土内に保水能を持たせることができるので見かけ上浸透能

都市一化によるアノレベード

比熱と熱容量・熱のの流れを変える。これらのうち高温化要素は飽和の増加となるなどの効果をもつ。水田が都市化さ水蒸気圧を増加し，概して蒸発散を促進させる。

れれば多くの地域で内水排除のためポソプ排水な（11）降どを行なう。

水

都市化によるアルベー一ドの変化 熱の発生・水と大気の汚染などは降水の分布を変える。特に大気中の凝結核の増加は降水に影響を持つ

これは局地的ではあるが，水循環の様相は著し
く変る。

1．4

近年雷

この影響かも知れない。

（2）外水位とは無関係の内水

liii）表流水
植生および1．工（1i）流出に関する要素としてあげて全項目が関係する。

内水氾濫

一般に内水氾濫を外水位との関連で分類すると（1）外水位が高くなつたための内水雨の発生回数が変つたとかいわれるが，あるいは

内水氾濫をその水源で分類すると（1）直接の集水域として山地をもつ。

都市化によるピーク流量の増大，洪水流出率（2）その場所へ降った雨による。

（流出体積／総降雨量）の増大，流達時間の減小（3）外水が逆流してくる。

低水流量の減小をひきおこす。

内水氾濫は地盤沈下地帯に発生しやすい。場合

㈹地

下

水

都市化による植生・浸透能・浸透域・表面貯留
・地下水・エネルギーを加えるなどの影響は地下水を変化させる。植生を除外すればあとはすべて地下水を低下させる方向である。

によっては河川の勾配が逆になることもありうる。

内水氾濫防止を目ざし地下水位を低下させるために地盤沈下が促進されるという面もあつて地盤沈下と内水の関遵は複雑である。

都市域の内水にっいてはほとんどの場合，都市

一5一

最近の都市開発に伴う水害および風害に関する研究防災科学技術総合研究報告

1972

第29号

化による水害の研究と言つても多様性が著しいのもおくれていて，庭窪はその中間という意昧であで，具体的な試験流域をとり上げたことはその一る。

流域面積と，自然域，都市化域の区別は表一2断面について研究するということになる。

1．5

寝屋川流域の選択

本研究のために選定された寝屋川流域は大阪甘∫の通りである。ここに自然域，都市化域とは航空
写真によつて判読される田畑・林など自然的な区の東隣にあつて，生鮒山脈と上町台地とに囲まれ域と造成中の上地ヰ）含めた宅地

た低湿地である。

区域とを指す。

工場・学校等の

このような所でまず都市1化による流出の変化を調べることは必ずしも適切とは言えない面もある。

2．本調査対象流域の都市化と水害

第1には原因域と被害域とが明瞭に区別されている場合はよいが，ここは原因域と結果域とが混在

本．1周査対象流域の位置はすでに述べた。」ヒから

西に淀川の強固な堤防で限られ，東は寝屋川の天しているので調査しにくい。

井川河道で仕切られているため，いわゆる山水は。

第2には流域の都市化にともなう流出の変化を明らかにするためには，

川都市化としての定量灼指標がはつきり測定（口、観測が十分な精度で行なわされうること。

れることの2点が必要である。寝屋川流域内で我々は，このような条件に合つた場所を探した。

水位観測所を下流につけると潮汐，水門の影響が効くので，不適当であるし，上流につけると流域面積が小さくなつて好ましくない。隼駒山系寄対象流域へはいつて来ない。しかも地盤はゆるく・
北から南へ勾配を持つているので，河川（排水路）

は，平均すれぱ1／2000程度の勾配を持ち・落差工さえみられる。このような平野に，住宅，工場がスプロール的に建つので，水害の原因域と結果域とが混在したタイプとなる。
対象流域一帯は，かつて水田，蓮田・それに貯水池とも樺水池とも言える未利用の沼・さらに・りの丘陵は住宅団地もあり，河川の勾配も適当で！

あつて，水位観測所としては良好と思われたが結果的には諸般の情勢により，3流域を設けそれぞ紋㌻、』久・〜ん絨否ろれに水位計を設置し，また流量観測を行ない，ま○西｛口珊所

た，2雨量計を設置した。

・、え｛彼払刎

3流域を選んだ理由は，都市化の影響を一つのぞ流域で長期間の観測により明らかにして行く方法
もあるが，時間的な制約のために数をふやして時／暮間をへらす方法をとらざるを得なかつたためである。このうち橋波が大阪に最も近く者肺化も最も

柳が帆
ら泌

■

進んでいて，馬洗橋は大阪に最も遠く都市化が最
，・仇

表一2

流域都市化率（図一1参照）◇

φ

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450

流域概形

それらを直接的，間接的に結ぶ河川（排水路）にょつて構成されていた。排水不良地帯である割には用水路も可或り整備されていた。国道1号線は。
淀川左岸を少しはなれて，対象流域の谷頭部を切るように通つている。大阪市内から15kmほど

50軸の近距離でもあり，対象流域の南側には京阪電鉄
が通つているという交通の便もあつて，近年，急1544

速に都市化が進行した。

、、llザ1パ7ポ：1：：ll

い

図一1

一6一

都市開発に伴う流出の変化に関する研究一木下

2．1

本調査対象流域の踏査結果

しo

生駒山脈に近いせいか，良質土を用いる例が多い。

スプロール的な都市化は，しぱしぱ水田を排水路のない溜り水の沼にしてしまう。これは洪水からみれぱ凹地貯留がふえたことに対応するので，これは洪水流出率を滅らす傾向をもつ。
1i）ピーク流量は，都市化によつて増加する。

屋根などの排水の流末は，これと言った処埋をほ水田等は，あぜが10cmあれぱ100I吻の雨

どこしてない。家屋の建設の進行をみると，沼な水を湛水できるわけで，水田からの流出はきわめて偏平化された波形となつている。これが住踏査によつて対象流域の都市化を調べた。緒果は次の通りである。

i）家屋（工場・住宅など）は，水田，蓮田等に50cmほどの盛土をして建てる。盛土には，

どは最後まで放置され，旧河道そいの自然堤防の宅・工場となれぱ，雨水は直ちに流出してくる
わけで，ピーク流量は都市化によつて著しく増加する。盛土と水田とが混在している場合でも水田が貯水池の役割を果すが，これが少なくな

上などは，早く都市化するようだが，はつきり，

これと言つた傾向はない。盛土面の漂高もまちまちである、，

ii）道路は大部分舗装されているが，農道を若干拡幅した程度の狭い道で，自動車の通行にも困ることは，洪水波の低滅効果が弱まる。

難するような所が多い。大阪市に近い繁華街にはあるが，全体からみれぱ少ない。
iii）排水路は，土地改良事業として水田等の排都市化の一面としての排水路の整備は，もし排水路がなかつたらゆつくり流下する雨水を早く下流へ導くので，当然ピーク流量の増加をも水を対象として徐々に進行して来た。古い名称をたらす。

残す排水路も多く，コソクリート護岸など，立派な水路ができつつある。しかし，末端の排水路でなる。（い（1i〕で述べた通りの水田の湛水効果の滅は，まだ自然のまL放置されている所も多く，河少，排水路による洪水疎通能力の増加などによ道整正も十分ではない。何度かくり返し現地調査るものである。

i1i）流達時間は一般に都市化とともに短かくをしたが，その度に流向のちがう末端水路もみら洪水が水害にまで発展する遇程は，社会的，れた。また，道路に組み伏せられてしまつた排水路も多く，ひどい例では，個人が勝手にふたをし経済的要素が加わるので複雑であるが，本調査対象流域では，次のような内容を持つている。
（nて，その上に住宅が建つているものもある。土俵

家屋・工場の湛水：床下浸水が多いが，

1・つで流路はいくらでも変えられ，20cmも水

地形的に水のたまりやすい所，盛土の低い所，位が上がれぱ，たちまち商店へ水がはいつてしまうような，いじめられた水路も見られる。

疎通能ヵの悪い水路の上流河岸などでは，床上浸水にまで及ぶことがある。
（i1、交通機関の杜絶：冠水等による。

1v）排水ポソブは，農地を対象にしたものが若以上，いずれも水位を指標にして論じられる

干あるが，十分とは言えない。下水道工事が目下進行中であり，その完成が期待されている。
2．2

水害である。都市化と一1コに言つても，すべてが一様であるわけではなく，本調査対象流域におい

本謁査対象流域の都市化による洪水流出の変化

このよづな都市化が降雨の流出にどのような影
響を及ぽすだろうか。

i）洪水流出率に対して，このような都市化がどのように影響するかは複雑である。盛土がては，他に原因域があつて，過大な流出流量の流下に禍されるわけでもなく，外水位が高いための内水への逆流や，排水不良というわけでもない。
流速による物的．人的被害が比較的少ないのが，この地域の被害の特徴である。

50cmとして，有効空隙率を10％とすると，＆ 現地観測とその循果
3．1 現地観測
現地には水位計と雨量計を設置した。

この盛土層は5cmの保水能力を有するので，
一洪水としての流出率は滅るかもしれない。しかし，屋根，舗装などの不濠透面積の増加は，

雨量計は2台とも転倒ます形（0．5㎜・転倒）

洪水流出率を増加させる傾向にある。濠透量が水田から盛土に変つて増加し，屋根等によつて減少するという点を考慮しないと結論は出せなで，設置位置は①寝屋111市立寝屋川第2中学校校門南の芝生の一7一

防災科学技術総合研究報告

最近の都市開発に伴う水害拾よび風害に関する研究

表一3

第29号

19？2

観測設備一覧

雨量観測所
観測所名

庭
池

観

測

位

置

器

械

代夷協淋黄

窪 守口市庭淡1 学校鉄筋コノクリト校制士ミト 1ヵ月巻転倒ます而量計（最小O．5mm）

寝屋川市寝崖川第2中学校

一田

n−1『南側 1πj

ll

僑本・庭窪

．鳴洗

橋

水位流量観測所
水

観測所名

両

橋

波

庭

窪 庭

馬洗橋

路

名 位

三

荘 守口市・橋波東

改修ずみ

水位

流量

窪

下流に床止め

水位

流量

占川（九箇荘）置

守口市・門真市境

水

路

状

況

寝屋」1肺高秒ゆ南 改イ跡み・感潮・下流の堰の影響をうける

測定項目

流域面積
3．52㎞21．6？

水位・水面勾配・流最3，28

水位なナペて触針計

航空写真による

中，池田と命名，②守口市立庭窪中学校鉄筋校舎屋上，庭窪と命名。

の2ケ所である。両者は設置条件として必ずしも好ましいわけではないが，学校というのは何かにつけて便利なのでここで観測をした。

水位計は3台とも触針計を用いた。設置位置は①橋波：守口市橋波の西三荘水路，門真駅より南へ300m②庭窪：守口市，門真市の境，庭窪排水路，古川橋北へ600m（3

馬洗橋：寝尉11市池田の九箇荘水路（古川），萱島駅の．北1．2kmの3ヶ所である。いずれも道路わきであり，水路

写真2

触針水位計制御記録部橋波観測所

形状は整つた所であるので，観察には便利である。

選定については，1．4で述ぺた通りで，都市化の3段階を考えたわけである。この流域設定に対して雨量観測としては庭窪流域と橋波流域の上流

古川は下流水位の変動が効いて，常時水位が古川は下流水位の変動が効いて，常時水位が振動するため洪水の立ち上がり部の観測がしにくい。

流域界付近に庭窪雨量観測所を設け，馬洗橋流域

そのため馬洗橋においては触針水位計を2台設置の中央付近に池田雨量観測所を設けた。

設置状況は写真の通りである。

Fψ，して水面勾配を測れるようにした。また水位計位

置においては流量観測を行なつて．水位より流量を算出できるようにしたが，河道工事や水位計の改造で，完全な水位流量曲線は作成されなかつた。

3．2 観測結果（1、雨量観測の繕果む

庭窪と池田とはほ∫同じ傾向を示している。細部にわたると，若干のちがいはみられるが，降雨

波形は庭窪の方が時間的に30分ぐらい早めであるo（21洪水波の到達時間
写真1

触針水位計ヘッド庭窪観測所

降雨のピークから流出のピークまでの時間を洪水の到達時閻と呼ぶ。これは，流域斜面を伝つて

一8一

都市開発に伴う流出の変化に関する研究一木下

流れる雨水が河道に流入するまでの時閉と．ド婆河（P／流姓観測（水位流1辻曲線の外挿など）

道を洪水が流トしてくる時閉との和であると考えが考えられるが，水旧・蓮旧などではその他にもられる。これは流出量（．又は雨；辻）の大小によつ

Z2に述べたよつな都［打化による流姓滅の効果もて変化をするであろうかo図一2は横軸に繭最を考えられるかも知れない。この点についても4でとり縦軸に到達時問をとりその傾向をあらわして

電算シミユレー一ツヨンをけなつているのて，そのいる。これによると雨娃は，50㎜程度以上にな

結果の傾向を参照されたいが，浸透モデルについると，ほぽ一定の値に落ちつくことがわかる。

ては未解決な一、I工が多い。

丁吐・小｛oTlwぺ…伽M吻
・工丸姶

・ム 岩
・篶 攻

0∫

㌧、

Uπ且旦raしb血sL
N工w包k胆bo㌧｝

H町S｛ba

50

図一2

100

」」

柵伽

50

川咋

流達時間と雨量との関係

図一3

橘波では1時間弱，庭窪，馬洗橋ではZ5時間

〃θ

15o

伽η

基底流娃までの流出率と鴫量との関係

馬洗橋流域においては，可成りの流出率を観測という傾向がうかがえるo

している。ここも，流域界については間題があり，

橋波流域は郁市化の程度が進んでいて水略網も完備しているので大体の傾向としてはうなずける

流域面積が実際にはもう少し広いのではないかと思われるふしもあり，この数値をもつて結論的にが，庭窪流域が小さいにもかかわらず，Z5時問は言えないが，全体的には妥肖な数値である。

というのは，おそらく，田面の貯留効果がきいてなお，この流域においてもピークの雨量とピー
ク流出量との比は大へん小さく，この流域では水田などの貯留効果のよく効いていることがわかる。

いるためと思われる。田面貯留が大きく効いて河道の流下時間が極めて短かいと解釈すれぱ，馬洗
橋流域の2，5時問も，橋波流域の1時弱という到従つてこのような流域の都市化後の流出状態を

達時間も統一的に説明できるかも知れない。この解釈については4の電算ンミュレーショソによつ推定するには既イ子の流出モデルにおいて，係数の．みを適当に調整すれぱすむものではなく，流出のても確かめる。

現象の1つ1つの要素をとり入れた総合的なモデ（3、洪水流出率

ルが必要となるのである。

流出率には洪水の体積についての流出率，ラシ（41洪水の立ち上がりと減衰ョナル式灼な流出率（係数），長期にわたる体積の流出率などがある。これらの値も雨竪強度，前期降雨などに左右されるし，観測の精度も相当高

橘波流域では水路網が行きわたつているせいか，
洪水の立ち上がりが早く，洪水波形は降雨の変動にもよく追従している。庭窪流域・馬洗橋流域は前にも述べたように貯留効果が効いているので雨

くないと結論的なことは言えない。

流出率をこのような水田，蓮田などの多い流域量の変動に対する流出波形の応答は鈍い。た父しで測つて論じるのは必ずしも適肖でないが，雨量

馬洗橋，庭窪の両流域は立ち上がりも可成り早いとの関係でまとめたものを図一3に示す。橋波流

ので，貯留効果に影響されない流出成分も考える

域1キ意外に流出率が小さい。これに関して観測の必要があるかも知れない。

誤差として減衰の曲線も貯留効果を反映してか，極めてゆ，←n流域界の決定（見落した水路，流量増加時の他流域への越流等）

つくりしていて，主たる降雨が終アしてから20
時間もの間流出が続いている。

一9一

最近ρ都市開発に伴う水害拾よぴ風害に関する研究

防災科学技術総合研究報告

1972

第29号

ヨ
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位

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お売循旭売仰・危出閉飾貞、貝一浪兇出，絡了矢

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図一4

0

6（昭和43斗7月15日）（7月1ε9（7月17目）洪水流出の一例（寝屋川流域）

タンクモデル的に言えぱタンク1徴で孔1つの流＆5観測結果のまとめ
本調査対象流域は，2で述べたような都市化の出とする。ユニツトハイドログラフ的に言えぱ，形態をたどつている。単純な表現を許してもらえ

指数低滅の流出である。浸透量は一定値で，表面

ぱ，ここでは都市化は盛土による水田，蓮田などの貯留効果の滅小と言うことができる。つまり貯留から差し引き表面貯留がOとなれぱ，浸透も工．1で述べた一般の都市化のうちでも特殊な形態

○となる。

（4、

自然域は，都市化滅からの流出を全面的にに類するものであつて，たとえぱ多摩ニユータウ
ソ等の丘陵地の開発による都市化とは著しく異つ受け人れ，直接降雨4）貯留される。排水路との間た形をしている。

都市化によつて流出がどのように変るかは重要

堰形の切り欠きがついている。水田の水位があぜを越えれぱ，全面越流となる。

な課題であるが，ここに水田などの貯留効果の滅小と水路網の完備という2面で把えれぱ，著しいは，この水路のみから出るとする。流れはマニソ

誤を侵さないですむだろ㌦
4．口算機による流出のシュミレ■ション
4．1 方 針前節で述べたような都市化とその流出に及ぽす
影響を電算機によるシミユレーツヨソで行なう。

には，一定高のあぜが存在する。あぜには，四角（5、水路は幅広い長方形水路と仮定する。排水グの等流とする。

（6、

自然域の水位と，排水路の水位とが近づけ

ほ，水位の高い方から低い方へ潜り堰となつて流出する。あぜより排水位が上がれぱ，自然域も排水路も同じ水位になる（湛水氾濫）とする。

方針は次のように立てる。

方針の意味づけ（11イソプツトとしては，雨量の時間分布を与える。

（11不定流追跡として考えれぱ，このような都市化域（2）流域は，都市化域（盛土部），自．然域（水自然域・排水路の3つの部分のみとする

考えは不十分である。しかし，面積要素が小さくなるので，大まかにこの3つの部分とした。都市田部），排水路に分ける。
（3〕都市化域に降つた雨は，その上に貯留され，化域の面積率の増加で都市化の進みを表わした。

一10一

都市開発に伴う流出の変化に関する研究一木下

対象流域内の微地形による局部的氾濫などは考慮

ここで，I

せ

間，24時間，Jず，全体的な傾向をみるにとどめた。

（2）都市化域に降つた雨が自然域へ流れ込むまでには一つの変換系が必要である。この変換系には1孔のタソクモデル，換言すれば指数関数形のユニツトハイドPグラ7を用1一・た。他の変換系でもよいが，おくれがあらわれる最も単純な変換系

END：降雨継続時間を合めた計算時

E

ND：△t秒刻みで計算をするので，1時間の中に幾つの△tがはいるかの回
数，Q：流出高π〃／時，FA：タソクモデルの孔の係数，0．8・1／時間，半滅期は0．87時間，FD：線形モデルであるためこの例では1，R（I、
時間雨量，FI

NFI

L：最終濠透能5脇／時，としてこれを採用した。都市化域も鰺透域，不鰺FE：係数で△t／3600に等しい。

透域に分けて，それぞれに濠透モデルを用いるの（2、自然域と排水路よりの流出計算が正しいが，ここでは一まとめにして貯留量から

D053

一定の濠透量を差し引いた。
（3、 自然域は都市化域とあぜとで囲まれた水田

RA等を意味していて，排水路の河床よりは高く，都QS＝FB＊（HS−GS）＊＊1．6667

市化域よりは低い。都市化域から流出して来た雨
水と，直接降つた雨水とによつて水位は上昇する。

HX＝HP−GP
HY＝HS−GP
IF（HY） 1O1，101，102102 IF（HS−GC） 103，103，104103 IF（HP−HS） 105，105，106
105 QP＝一FC＊HY＊SQRT（HY−HX＊

域から自然域へ流入するための水路のようなものは考えない。排水路（河川）との間は，あぜで分けられているが，あぜには切り欠きがあつて，切り欠きは，あぜの長さに対し一定の比率で存在す

END

J＝1，JEND

HX／HY）

るとする。実際は，小さい文川（幅1mほど）に落ちた水が，順々に集つて，幹線排水路に入るのであるが，計算の便宜1二，自然域から四角堰を通GOTO（4、排水路は幅と長さと深さ（自然域の面と河108

106 QP：FC＊HX＊SQRT（HX−HY＊H
Y／HX）

GOTO

して排水路へ落ちるとした。

流れはマニングの等流とした。水路の長くなることは水路が流域の奥まで達することを示し，あぜの切り欠きも水路長に比例して増すので，自然域

I＝1，I
N＝忠I、＊FE

D054

都市化域は，スブロール的にできるため，都市fヒ

床との差）をパラメーターとする長方形水路で，I

107

101 QP＝FC＊HX斗SQRT（HX）
107 IF（HP−GC） 108，108，110
110 QP＝QP＋FCD＊（HP−GC）＊SQR
T（HP−GC）

108の排水は促進される。

HP＝HP＋（QR（I，J）＊AZ−QP）＊FF＋RAIN

HS＝HS＋（QP−QS）＊FG＋RAIN
4．2

フ

ロクラム

Fortra・によるプρグラム要部は次の通り

GOT0

104

である。使われている文字の意味と次の計算例で

HS＝（HP＊AP＋HS＊AS＋（QR（I，J）＊AZ−QS））十 DT／100000α0）／（AP与えられた数値を示す。

＋AS）十RAIN（1、都市化域からの流出計算

D050 I＝1，IEND
D051 J＝1，JEND
Q＝FA＊H ＊斗FD
H：HR＋（R（I、一Q−FINFIL）＊FE

IF（H）

121，121．120

121

H＝0．0

120

HR（I，J）＝H

5工

QR（I，J）＝Q

50

CONTINUE

109

QP＝O．0HP＝HS
109 PRINT
54 CONTINUE
53 CONTINUE
ここでRAIN：時間雨量の単位を変えて△t秒の間に降つた雨量をmで表わす。FEは，そのための換算係数，QS：排水路流量㎡／S，HS：排水路水位。GS：排水路河床高 FB：マニソグの等流則の係数⊥6当B，π
一11一一

肌＝O・025，6＝

最近の都市開発に伴う水害拾よび風害に関する研究

1／2000，B＝8m，H

防災科学技術総合研究報告

P：自然域の水位，G

第29号

1972

ある。河道長は1500m，都市化面積率50％

P：自然域の地面の高さ，そこを四角堰の刃の高（表一2によれぱ56．9％）の場合と比較した。

さとする。GP−GS＝2m GC：あぜの高さ。GP−GS＝z15m，QP：あぜより落ちる流量材／S
FC：切り欠きを堰としたときの越流係数（幅も含む）。FCD：切り欠き部を除きあぜよりの全面越流の係数（幅も含む），式105は排水路のピーク流量は，ほ父よく一致しているが，立ち上がりは実測値の方が早い。この差は実際には前期降雨があり，また，水田などがすでに湛水して水位が高く，潜り堰で自然域へ水が浸入する場合

式106は自然域の水位が高く，潜り堰で排水路へ水が出る場合，式101は完全越流で排水路へ水が出る場合，式110は，あぜの上から越流する量も加えた式，式108以下は連続の式，AZ1
QR（I，J）が㎜／hであるため㎡／s ecに直いる状態から洪水がはじまつているのを，計算上では自然域には水がない状態から始めている等の影響と，実際には都市化域から小水路を伝わつて，早期に流出があるものを計算上はすべて自然域（
水田）へ流入してからあらためて河道へはいるとしたための差と考えられる。

低減部についてみると計算値は実測値より若干の早く指数関数的に滅小しているが，傾向はよくす係数，FF：△t秒の間の自然域の流出人量を水一致している。流出体積は計算値は実測値を下ま位変化に換算する係数，FG：△t秒の間の排水路

わつているが，本グラフ終端で流域内にはまだ洪水低減部の流出として18万㎡（総流出量の4割）の流出入量を水位変化に換算する係数，AP：自然域面積，AS：排水路面積，式104以下は，排水路水位があぜより高くなった時の湛水状態のが残つている。

4．4

連続の式

都市化のシュミレーション

以上のように馬洗橋流域の流出を電算のシミユ
4．3

計算結果の比較

レーツヨソが成功したので，このプログラムと係数とを用いて，自然状態，都市化状態の再現をは

1969年6月25日の洪水を利用して検証計算を行つた。結果は図一5に示す。
雨量は池田観測所，流量は馬洗橋観測所の億でかつた。

流域内の都市化域の面積率Dを10％〜90％

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0κκ／7 κ 〃 勿／969．6・25

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23μ！234ぎε 7 8 7 ／o 〃 〃 ノ3！4
／7ε9・6−26

図一5

電算シミュレーション検証

一12一

都市開発に伴う流出の変化に関する研究一木下／02o

雨量（m／h・）淀￡（m％）
／0

ミ

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∠・〃o尻
50

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図一6

3

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9

都市化シミュレーション（排水路長1000m）

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図一7

〃

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都市化シミュレーション（排水路長2000m）

・一13一

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最近の都市開発に伴う水害拾よぴ風害に関する研究

防災科学技術総合研究報告

第29号

1972

にまで変更した場合，排水略長Lを1000m垣
2000m とした場合とのハイドログラ7を図一

四角堰の数が多くなつたことすなわあ，水㎜から6，図一7に示す。

ピークを1氏め，後者は高める傾向にある。

水を出しやすくすることを恵味する。前者は洪水

この計算例では皇都市化が進んでいると河道貯（i〕

都市化率が約509らまては流出はあまり急留の影響が効いているようで排水路長1000m

激に変化しない。これは水田の貯留機能が，水田

図一6のノ∫が砧めであるが，口然状態に近いとそが全面積の半分あれぱ蓄しくは滅らないことをホの逆に排水路長1000mの方が低い。

以上は，検証に用いた流域条作と洪水の降雨としている。しかし，半分を越えると流出ク）ピーク

部が高くなる。これは水旧の山11だけでなく，水を用いての結論なので，これを完全な一』般化の結川のうねを越えて河川へ流れ．込む分がふえるから論とは言えない。計画論とむすびつけるためには
浸透モデル，流域分類などに細かい配慮と降雨パ

である。

llm

ピ…ク流園1は都市fヒ率80〜90％て王頑才丁

ターソの検討が必要である，

ちになる、、これは1可」l1水位が高くなつて水田水位

5．結と同じになり広域の湛水のため，流量が著しくは土木研究所は1968年より3年にわたつて，増さないためである。計算』二のこのような状態は都市化による流出の変化を明らかにするため大阪
府寝屋川流域て雨量と流量の観測を行なつて来たo

実際現象的には一面の湛水を意味し水害へ発展して行く典型的な形をホしている。

Om論

またこれと同時に流域の都市化状態，特に水路網

都1打化が進むと流出波形は降雨波形に敏感

こ都市化の変化とを調査して来た。

えられた洪水流出ハイドPグラフを解析し，まに影響されることになる。図一6，D＝・90％の化のうち排水た電算機でシミユレーシヨソを行なつた結果，水略笹備が末端まで行きわたれぱ流出のシミユレー
つたプログラムで行なわねばならない。

田などの貯留効果が洪水のピーク流量などには大へん面要なことが明らかになつた。このような都荷化をして行く低湿地帯では，水田などの貯留効（1v）このプPグラムで排水路が長くなることは現象面では河道貯留がふえ ることと，あぜπある果の滅小に見合うように計画的に排水路網を末端まで整備させねぱならないことがわかつた。

場合はその例である。しかし，都市

ショソは小排水路，側溝を含めた，もう少しちが一14一