中小河川における氾濫解析モデルの適用エンジニアリング本部 国土防災情報部 水圏解析ユニット

濵 和義・流下型氾濫 ： 氾濫原が狭く氾濫水が河川と一

１. はじめに水圏解析体となって流下する氾濫。山合の地域

近年、全国各地で発生する河川氾濫は甚大な被が対象となる。

害をもたらしている。水防法において洪水予報河川・貯留型氾濫 ： 氾濫水が一定の閉鎖型水域に貯および水位周知河川に指定されている河川は、河川留される氾濫。河川水の上昇とともに浸水深も上昇する。堤防や盛土などに囲まれた範囲が対象

氾濫における被害を軽減させるために洪水浸水想となる。

定区域を指定し、水害リスク情報を住民へ提供して・拡散型氾濫 ： 氾濫水が地形に応じて四方に広いる。一方、水防法で指定されていない中小河川は、がる氾濫。氾濫原が広い場合、拡散型となること住民への水害リスク情報の提供が不十分であった。

が多い。

中小河川においても、新たにハザードマップ等を通じて住民に水害リスク情報を周知するため、「小規模河川の氾濫推定図作成の手引き（令和２年 6 月）」（以降、手引きという）が公表された。
本稿では、中小河川を対象とした各種氾濫解析手法のうち、一般的に多く用いられる流下型氾濫および拡散型氾濫から、1 次元不等流モデル、平面 2 次
元不定流モデル、iRIC1（Nays2D Flood）、土研 RRI2の 4 手法で解析を実施し、それぞれの特徴および適応性について検討した。

２. 氾濫解析の特徴
２．１ 氾濫形態の分類
地形条件などを考慮すると氾濫形態は以下の 3 タ
図 1 氾濫形態と氾濫例イプに分類できる（図 1）。

12International River Interface Cooperative
https://i-ric.org/ja/「降雨流出氾濫モデル（RRI モデル）」
https://www.pwri.go.jp/icharm/research/rri/in
dex_j.html

1/6

２．２ 氾濫解析手法

地形の特徴上、上流域で降った雨は人吉市付近

氾濫解析を実行する際には、２．１に示した氾濫形で集積し、集積した氾濫水は狭窄部の影響で水の態を考慮し、最適な氾濫解析手法を選択する必要が逃げ道がなくなる。また川辺川からの流入もあり、甚ある。表 1 に解析手法を整理した。

大な被害が発生する。

表 1 氾濫解析手法
解析手法

形態

1次元不等流モデル

流下型 氾濫原も河道の一部として扱う。計算時間小池モデル
平面2次元不定流モデル

iRIC（Nays2DFlood）

土研RRI

特徴

河道から氾濫原へ流入した氾濫水量と氾濫原の貯留型
H-A-Vの関係から浸水深を算定。計算時間小流下型 河道から氾濫原へ流入した氾濫水量を流体運動貯留型 として解析する。計算時間大
拡散型
iRICのソルバー。上流端および左右側方の任意拡散型 複数個所から非定常流量を流入させることが可能。計算時間大流下型 山地・平野を問わず、流域全体をメッシュ分割貯留型 し、流出解析から氾濫解析まで一体に解析す拡散型 る。計算時間大1 次元不等流モデルは、流下型氾濫を対象とするため、解析範囲は氾濫原が狭い山間の地域を選定した。平面 2 次元不定流モデルおよび iRIC（Nays2DFlood）は、拡散型氾濫を対象とし、地形に応じた氾濫水の広がりが想定できる範囲を選定した。土研
RRI は、氾濫形態によらず全流域を対象にできる手法であるため、球磨川流域全域とした。（図 2）３. 解析条件の整理
３．１ 対象流域

３．２ 解析手法の整理

本稿では熊本県球磨川流域を対象とし、氾濫解析を行った。

本稿では、基盤地図情報、国土数値情報および降雨データを用い、解析条件を整理した。氾濫解析

球磨川は、その源を熊本県球磨郡銚子笠に発し、に必要な条件を表 2 に示した。

人吉市が位置する上流域は盆地地形で球磨川水系

表 2 解析条件一覧

最大支流の川辺川が流入している。中流域は約４３ｋ

種別

項目

内容
時間ごとの降雨量を整理ｍにわたって山間狭窄部を河川が流下し、河口部の降ハイエト 本解析では令和2年7⽉3⽇〜4⽇の実績降雨雨

八代市周辺は平野地形となっている。

データを使用した。
ハイドロ 流出解析により各地点のハイドロを算出
地盤高

基盤地図情報の標高データを使用（5mDEM、10mDEM）

土地利用 国土数値情報の土地利用データを使用
粗度係数 土地利用の種別ごとに粗度係数を設定
地形

空隙率
透過率
道路
盛土・BOX

河川横断

メッシュ内の建物を除いた面積の割合
メッシュ間の境界における建物を除いた氾濫
水が通過できる割合
空隙率と透過率を100%とし、連続した道路空間を表現する地盤高以外で、流れに影響がある条件（盛土・BOXなど）を整理
横断間隔は200m間隔とし、基盤地図情報の5mDEMより形状を作成

河床粗度 河床素材別に粗度係数を整理
河道諸元 堤防高、堤内地盤高、破堤高などを整理

ハイエトについては、球磨川流域の雨量観測デー
図 2 検討範囲

タより領域をティーセン分割し設定した（図 3）。検討

2/6

に用いたハイエトデータは、多大な被害が発生した

３．３ 氾濫解析手法のデータ整理

令和 2 年 7 月豪雨を対象とした。

表 3 に手法ごとの入力条件と出力結果を整理した。

7 月 3 日明け方から降り始めた雨は、7 月 4 日午

各手法に必要な入力条件および出力結果は異なる。

前 0 時頃より急激に降水量が増加し、24 時間雨量で

表 3 手法別データ一覧は 50 年確率降水量を超過した。人吉地点では時間1次元当たりの最大雨量が 68.5mm、24 時間雨量は 410mm

不等流となった。

平面2池モデ 次元不モデル

ルデル

球磨川のハイドロは、流出解析により算出し、各手

ays2DFlood)

ハイエト法の検討に使用する。人吉地点のハイエトデータおハイドロ

よびハイドロデータを図 4 に示した。

〇〇〇〇〇〇〇

土地利用〇〇

入

粗度係数〇〇

力

空隙率〇〇

条

透過率〇

道路

〇

盛土・BOX〇

件

出力
結果

土研
RRI〇

地盤高

図 3 ティーセン分割図

定流モiRIC(N横断〇〇

河床粗度〇〇

河道諸元

〇〇〇

〇
△〇

ハイドロ

●

浸水深

●

流速

●

継続時間

▲

氾濫流▲

●

●

●

●

●

▲

●

●

●

〇：必要なデータ△：設定可能なデータ

0

7/3
0:00

6:00

12:00

18:00

7/4
0:00

6:00

12:00

18:00

7/5
0:00

6:00

12:00

10

雨量[mm/hr]●：出力可能なデータ▲：手法によっては出力可能なデータ

20
30
40
50
60

４. 氾濫解析7080
10,0009,000
8,000

４．１ 1 次元不等流モデル

流量[m3 /s]

7,000
6,000
5,000
4,000

流下型氾濫を対象に 1 次元不等流モデルによる

3,000
2,000
1,000
0

0:00
7/3

6:00

12:00

18:00

0:00
7/4

6:00

12:00

18:00

0:00
7/56:00

12:00

氾濫解析を実施した。
解析手順は手引きに従い、氾濫原を含んだ横断図 4 ハイエト・ハイドログラフ（人吉地点）毎の水位を算出した。（図 5）
流下型氾濫の場合、河川と一体となって氾濫水が3/6流下するため、1 次元不等流モデルを適応すること

図 6 の支川合流地点の様に、河川堤防等によるが可能となる。解析手法は簡易手法ではあるが、浸氾濫水の阻害効果により浸水深が高くなる現象が再水深の把握には十分な解析手法であると考えられる。

現できている。また、本解析では取り扱っていないが、ただし、簡易手法であるため、以下の事象を評価

盛土等の構造物による阻害も考慮することができる。

することはできない。
・横断間の水位は上下流水位の補間値を用いる

さらに、堤防の破堤計算を考慮した最大浸水深の検討が可能である。

ため、盛土等の阻害物を表現することができない。

本稿では拡散型氾濫による解析を実施したが、・定常計算であること、および排水条件が考慮できメッシュサイズ等の工夫次第では、流下型氾濫や貯ないことから、浸水継続時間を評価することがで留型氾濫に対しても適応可能な手法である。

きない。
流下型氾濫における浸水深の評価は、1 次元不等流モデルの適応が可能であるが、浸水継続時間や盛土等を表現する必要がある場合は、平面 2 次元不定流モデルを採用する必要がある。

図 6 浸水深図（平面 2 次元不定流モデル）

４．３ iRIC(Nays2D Flood)
iRIC のソルバーである Nays2D Flood を用いて拡散型氾濫の解析を実施した。
図 5 水位分布図（1 次元不等流モデル）
４．２ 平面 2 次元不定流モデル
拡散型氾濫を対象に平面 2 次元不定流モデルに

平面 2 次元不定流モデルは、河道内を 1 次元不定流で解析しているのに対し、iRIC は、河道内および氾濫原を平面 2 次元で解析する手法である。
支川の合流や越水計算は可能であるが、破堤計よる氾濫解析を実施した。
解析手順については、「洪水浸水想定区域図作成マニュアル第 4 版（平成 27 年 7 月）」に準拠した。
越水計算結果を図 6 に示した。
平面 2 次元不定流モデルは、氾濫原をメッシュモ算や浸水継続時間などは対象外となる。また、河道の水位検討に、H-Q 式を用いることが多く、平面 2 次元不定流モデルは考慮可能であるが、iRIC は河道内水位の計算に H-Q 式を考慮できない。
解析結果を図 7 に示した。河道内を 2 次元で解デルで表現しており、氾濫原の地形に応じて氾濫水が広がる現象を表現できる。

析しているため、流心位置が確認することができる。

4/6

ピーク時の流況図では、河道内の流速が最大で４．４ 土研 RRI
土研 RRI は流域全体を対象とた手法であり、氾濫10m/s 近くになり、どの位置で流速が出やすくなっているか確認することができる。また、ピーク時の上流形態によらずに適応可能である。
球磨川流域を対象とした氾濫解析結果を図 8 に右岸側で、河道から堤内地に水が流れ込んでいることがわかり、氾濫箇所を把握することができる。

示した。

本稿では設定していないが、河道内に橋脚を設人吉地点付近の平野部で氾濫が発生した。これ定することで、より詳細な河道内流況を平面的に解は、人吉地点上流で球磨川水系最大となる川辺川析することが可能である。また、流木解析のソルバーが合流することから雨水が集積しやすく、人吉地点と組み合わせる事で、洪水時に発生する流木の影響下流の山合区間狭窄部の影響で大量の雨水が流下を検討することができる。

しにくくなったためである。
土研 RRI の特徴は、破堤や盛土構造物など細かい設定はできない簡易手法ではあるが、流域全体の大まかな氾濫傾向を把握するには、十分な精度を有していると考えられる。

図 8 浸水深図（土研 RRI）
図 7 流況図（上：氾濫前、下：ピーク時）

5/6

５. おわりに＜参考文献＞

本稿では、2 章で氾濫解析の特徴、3 章で各手法

1） 「小規模河川の氾濫推定図作成の手引き」 （出の入出力条件、4 章で各手法の特徴および適応範典，令和２年 6 月，国土交通省 水管理・国土保囲を整理した。

全局河川環境課水防企画室，国土技術政策総氾濫解析では、事案によって検討項目に違いがあり、求められる結果が異なる。例として、モデル選定

合研究所河川研究部水害研究室）
2） 「洪水浸水想定区域図作成マニュアル（第 4の検討項目を以下に整理した。

版）」 （出典，平成 27 年 7 月，国土交通省 水・検討範囲（流域全体、局所的）管理・国土保全局 河川環境課 水防企画室，・氾濫形態（流下型、貯留型、拡散型）

国土技術政策総合研究所 河川研究部 水害・破堤氾濫の検討研究室）

・浸水継続時間の検討
・家屋倒壊（氾濫流）の検討

3） 「中小河川洪水浸水想定区域図作成の手引き・河道内と氾濫原を一体で検討（第 2 版）」 （出典，平成 28 年 3 月，国土交通省 水管理・国土保全局 河川環境課 水防企

各解析手法にはメリットおよびデメリットがそれぞれある。

画室）4） 「国立研究開発法人防災科学技術研究所」

1 次元不等流モデルは設定項目が少なく、容易に

HP：https://www.bosai.go.jp/info/saigai/2020/

解析を実施できるが、氾濫原が狭い区間でしか適用できない。

20200714_01.html
5） 「基盤地図情報（国土地理院）」

平面 2 次元不定流モデルは洪水浸水想定区域図
HP：https://www.gsi.go.jp/kiban/

作成に広く用いられている手法であり、詳細な解析

6） 「国土数値情報（国土交通省）」
が可能であるが、条件設定やモデルが煩雑であり、
HP：https://nlftp.mlit.go.jp/ksj/

解析に多くの時間を要する。
iRIC(Nays2D Flood)は無料で公開されているソフト

7） 「気象庁」
HP：http://www.jma.go.jp/jma/index.html

ウェアであり、ダウンロードすることで解析が可能であるが、平面 2 次元不定流モデルに比べ検討可能な項目は少ない。
土研 RRI は流域全体を解析するモデルであり、解析対象河川が多い場合に適している。
氾濫解析を実施するにあたり、氾濫解析手法の特徴を十分に把握し、最適な手法を選定することが重要である。

6/6