2023 年 1 月 7 日
水工学の今後 10 年の研究課題に関する議論について
土木学会

水工学委員会

１．今後 10 年の研究課題を考える動機
気候変動による降水強度等の変化に対応するため、2021 年 5 月に流域治水関連法が公布、11 月に施行され、今後の治水政策の枠組みが大きく転換した。水工学の分野でも気候変動影
響評価に関する研究成果が多数出され、研究領域が拡大している。
新たな課題に加えて従来から未解決となっている課題も多数ある。今の延長上では解決できないと考えられる問題もある。水工学以外の分野との連携なしには解決できない課題もある。科学として何がわかっていて何がわかっていないのか、目標とする現象理解や技術への到達を阻むボトルネックは何か、ボトルネックを解消するために何に着手すべきか、優先的に実施すべきことは何か、すぐには解決できなくても将来の発展性が期待できることは何か、などを議論することは、水工学の広がりや水工学の進展を相互に理解するために有効であり、若い研究者にこの分野の魅力を示すためにも重要と考える。
次に企画される水理公式集には、未解決の課題に対する水工学の進展を記載し、合わせて気候変動影響評価や流域治水に資する内容を反映させて社会の要請に応えたい。そのため、今後 10 年間さらにその先を見据えて、この一年間、水工学が取り組むべき研究課題を、以下のように議論した。
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水工学に関する研究者・技術者の誰もが参加して、今後 10 年の研究課題について議論する。メールやオンラインの意見交換会を通して意見を共有した。

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グローカル気候変動適応研究推進小委員会では、気候変動や様々な環境変動要因、それらが水理・水文現象に及ぼす影響とそれらへの対策に関する関係を議論している。連関表作成と協力して、水工学の未解決問題と解決を阻むボトルネックをあぶり出すことを試みた。

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これらの内容を取りまとめるために、水工学講演会期間中に開催するアゲールシンポジウ
ムの機会を用いて対面形式で議論した。

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議論した内容を「水工学の今後 10 年の研究課題」として文書にまとめた。

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並行して、水工学委員会を中心とするタスクフォースチームを土木学会内に立ち上げ、日本学術会議が公募中の「学術の中長期研究戦略」に応募した。

２．第一回意見交換会（2022 年 8 月 5 日）およびメールでいただいた主な意見

1

今後 10 年間を見据えて水工学が取り組むべき研究課題を議論するために、水理公式集 2018年版の目次を参考にして今後取り組むべき課題を広く募集した。いただいた意見を整理して第 1 次ドラフトを作成し、第１回意見交換会（2022 年 8 月 5 日）を実施した。主な意見は以下のようであった。
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重要な課題であるにもかかわらず、取り組む人がいないので課題が見えていない課題はな
いか。渇水や水循環は重要な課題が多数あるにも関わらず、扱う研究者が少ない。水工学
として科学的、技術的に取り組む課題を見落としていないか。

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すでに解決済みであり、新しい課題とはならない分野が何であるかを知ることも、新たにこの分野で研究しようとする若手研究者には重要な情報となる。

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未解決課題の中で、「これまであまり研究の蓄積がないもの」と「散々取り組んだが解決しないもの」の違いを示せる仕組みにしておくと良い。水工学全体を俯瞰したときに、どのあたりにどのような性質の課題があるのかを見通すことは、この分野の魅力を示し、大事な課題に多くの人を呼び込む重要な情報となる。

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研究を進めるにあたって、「社会に対する成果、効果」と同程度に「学術の基本に則って正しく導かれた成果、効果」を得ようとしているかも重要である。

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これから出現が予想される多くの複雑な水理現象に対して、十分に説明できない事例が多くなることが考えられる。自然界で起こっている物理現象は、個々の現象が関連したシス
テムとして捉えて考察すべきものが多く、そのシステムを構成する個々の現象がしっかりした学術に根差したものになっているかが重要であり、それが多いほど説明力が出る。

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対象としている現象に対して、学術、技術の何がボトルネックになっているのか、現在用いている手法の限界はどこからきているのかを個々の現象からシステムまでを考える時に、どこまでがこれまでの手法でよくて、どこからが新しい手法でなければならないのか、
また個々の現象レベルで力学的に問題がないのかを検討し、明確にしていくことが、これから１０年の水工学研究には求められる。

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現象の本質を裏切らない範囲での単純化に重きを置いた研究も必要であり、これが有効な解決手段となることも多いことを私たちは経験している。しかし、単純化のもたらす限界
や、システムとしての解明が必要な時に、システムを構成する個々の現象解明の不十分さ
がボトルネックとなる場合が多々見られる。特に、人命が関わる問題には、複雑になっても正しい解決法を採用し、解決策を見出していく技術を支援する基礎となる学術が十分準備されなければならない。これに対応していくには、息の長い、従来の手法にこだわらない視点での研究が求めらる。

３．第 2 回意見交換会（2022 年 10 月 7 日）およびメールでいただいた主な意見
第１回意見交換会およびメールでいただいた意見をもとに、二部構成でレポートをまとめ2

ることにした。第一部では、水工学において科学的に未解決の課題や技術的に進展させるべき課題を整理し、第二部では、これらの上に立って、次の水理公式集に掲載されるとよいと考えられる課題を例示した。第 2 次ドラフトを作成し、第 2 回意見交換会（2022 年 10 月 7 日）を実施した。主な意見は以下のようであった。
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こうした方向性で取りまとめていくことに異論はない。水工学委員会として、チャレンジ
ングな研究を奨励し評価することが大事である。

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研究の目標レベルは、課題によって様々である。基礎的研究と応用的研究では同一には考えることは難しい。

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研究にはいろいろな取り組みがあってよいが、工学分野の研究として何のために行っているのか、全体像を意識した研究が必要である。現実に生じている課題の解消にたどり着かない記述が多いのではないか。環境と防災とのバランスのとれた技術が実現するように、研究を進めてほしい。

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治水地形、現在の河川・河道に至ったこれまでの経緯（本来の河川の流れ、被災経験、過去の技術者の視点等）を踏まえて、10 年 20 年という短期的な視点ではなく 200 年 500
年先にどんな川にしたいのかという視点で河川整備に寄与する研究を進めてほしい。

４．アゲールシンポジウム（2022 年 11 月 25 日）でいただいた主な意見
多様な基礎研究と課題解決研究の両輪が重要である。
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河川の上流から下流に至るまでの洪水波の伝播を実際に見たり観測したりした人はいますか？河床変動も同じ。現象を観測して見える化することが大事。

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水文流出モデルは多くの実践的、技術、手法として頑張っているが（もちろんそのことは素晴らしいのだが）、それらが水文プロセス現象を本当に表現できているのか?という基礎的な問いかけや研究がない。もっともっと、しっかりとフィールド観測研究を再度行う
ステージに来ていないか?

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地上リモートセンシング、衛星リモートセンシングに関する基礎的研究をもっとすべき。
地中水リモセンにパラダイムシフトを起こしてくれないか?最後のフロンティア？

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多様な基礎研究と課題解決研究の両方を進めるマインドが大事なのではないか?

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国が実施する治水計画の見直しは、気候変動ハザード評価に関する学術の進展と学術成果の学官の共有、国の各種の委員会への学術からのインプットがこれを後押しした。
流域治水に学術として挑戦し、ローカルから河川・社会の在り方の普遍的な考え方を導く

新たな水工学を展開する必要がある。
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気候変動適応としての流域治水は、ボトムアップが大事。流域ならびに災害ごとに見える3

課題を想像し発見することにより、水工学の広い分野で新たに学問的に挑戦すべきところが見えてくる。そういうポテンシャルがあることを水工学分野はもっと気づき、自信を持ってほしい！実際、発掘して行くべきで、こんな楽しいことはないと思う。温故知新も、今の科学で再評価すべき。
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流域治水に踏み込むことにより、上下流、本流支流の治水安全度の格差をなくせるポテン
シャルのあることが、阿武隈川の河川整備基本方針の更新の議論、現地訪問で見えてきた。ある意味のパラダイムシフトである。

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このように、河川整備基本方針の更新の議論を流域ごとに順次進める中で、新たな哲学・ものの考え方が創出されるポテンシャルを持っている。すなわち、おのおのの河川流域・社会を考えることが、実は普遍的なものの考え方を造り出すポテンシャルを持っている。

上記に加えて、水工学講演会の前後で、多数の意見やコメントをいただいた。その中には、水工学の実学としての意義を考え、現場の課題を把握してその解決に取り組むことの重要性を改めて指摘する意見も寄せられた。

５．レポートの構成
最終的に四部構成でレポートをまとめることにした。第一部では、水工学において科学的に未解決の課題や技術的に進展させるべき課題を整理した。整理のポイントは以下とした。
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課題は何か。

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現象の理解や技術開発を阻むボトルネックがどこにあるか。

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ボトルネックを解消するためにすべきこと、優先的に実施すべきこと、すぐには解決できなくても将来の発展性が期待できることは何か。

第二部では、これらの上に立って、次の水理公式集に掲載されるとよいと考えられる課題を例示した。第三部では、グローカル気候変動適応研究推進小委員会で取りまとめられた連関表を収録した。また、第四部では、日本学術会議の「学術の中長期研究戦略」に提出した提案書を収録した。
第二部に例示した今後の水理公式集に掲載されるとよいと考える個々の課題は、以下のフォーマットで取りまとめた。

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研究課題名⚫ 概要：研究概要を数行で記述する。
⚫ 結果：この研究課題の結果（アウトプット）を記述する。
⚫ 成果・効果：社会に対する成果・効果（アウトカム）を記述する。短期間での成果を求めることは意図しない。水工学の学問分野の進展が社会に対する成果・効果に結びつく。
並行して、日本学術会議が公募中の「学術の中長期研究戦略」を水工学委員会として取りま
とめ中である。
これらの取りまとめ作業は以下のメンバーで実施した。
〇「水工学の今後 10 年の研究課題に関する議論」作業部会メンバー（水工学委員会）立川康人（京都大学）、矢野真一郎（九州大学）、溝口敦子（名城大学）、（グローカル小委）渡部哲史（京都大学）、田中智大（京都大学）、丸谷靖幸（九州大学）（アドバイザー）中北英一（京都大学）、中山恵介（神戸大学）〇日本学術会議「学術の中長期研究戦略」申請様式作成タスクフォース
上記作業部会メンバーに加え、以下のメンバーがタスクフォースチームに参加した
水工学委員会

赤松良久（山口大学）、内田龍彦（広島大学）、田中規夫（埼玉大学）、知花武佳（東京大学）、戸田祐嗣（名古屋大学）、二瓶泰雄（東京理科大学）、芳村
京大学）
構造工学委員会

松村政秀（熊本大学）

環境工学委員会岡部

土木計画学研究委員会
地盤工学委員会

聡（北海道大学）
梶谷義雄（香川大学）

藤澤和謙（京都大学）

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圭（東2023 年 1 月 7 日

水工学の今後 10 年の研究課題

第 3 次ドラフト version 2

土木学会

水工学委員会

グローカル気候変動適応研究推進小委員会

気候変動による降水強度等の変化に対応するため、2021 年 5 月に流域治水関連法が公布、11 月に施行され、今後の治水政策の枠組みが大きく転換した。水工学の分野でも気候変動影
響評価に関する研究成果が多数出され、研究領域が拡大している。
新たな課題に加えて従来から未解決となっている課題も多数ある。今の延長上では解決できないと考えられる問題もある。水工学以外の分野との連携なしには解決できない課題もある。科学として何がわかっていて何がわかっていないのか、目標とする現象理解や技術への到達を阻むボトルネックは何か、ボトルネックを解消するために何に着手すべきか、優先的に実施すべきことは何か、すぐには解決できなくても将来の発展性が期待できることは何か、などを議論することは、水工学の広がりや水工学の進展を相互に理解するために有効であり、若い研究者この分野の魅力を示すためにも重要と考える。
次に企画される水理公式集には、未解決の課題に対する水工学の進展を記載し、合わせて気候変動影響評価や流域治水に資する内容を反映させて社会の要請に応えたい。そのため、この機会に今後 10 年間、さらにその先を見据えて水工学が取り組むべき研究課題を議論し、現時点の内容を三部構成で取りまとめた。第一部では、水工学において科学的に未解決の課題
や技術的に進展させるべき課題を整理した。第二部では、これらの上に立って、次の水理公式集に掲載されるとよいと考えられる課題を例示した。第三部では、グローカル気候変動適応研究推進小委員会で取りまとめられた連関表を収録した。また、第四部では、日本学術会議の「学術の中長期研究戦略」に提出した提案書を収録した。

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2022 年 12 月 29 日

第一部

水工学の今後 10 年の研究課題

将来の水理公式集に掲載すべき項目として提案された項目から、水工学が取り組むべき課
題を抽出した。第一部の議論の視点を以下とした。
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課題は何か：明治中期以降、国土の高度利用を進め経済発展を図るために、治水事業・利水事業が実施されてきた。水工学はそれらの事業を科学的、技術的に支えるための学術を担ってきた。気候変動の水循環への影響の顕在化が懸念される中、水工学が学術として取り組むべき課題はどこにあるか。
✓

これまで取り組んできているが未だに解決できない科学的な未解決課題は何か。新たな科学的課題は何か。

✓

これまで取り組んできているが未だに解決できない技術的は未解決課題は何か。新たな技術的課題は何か。

⚫

目標をどこに設定するか（基礎的研究、たとえば新たな「発見」がブレークスルーとなる
課題では、目標の設定が難しいかもしれない。目標の設定の仕方は課題による）。
✓科学的課題や技術的課題の現時点の到達レベルと目標とするレベルとの違いは何か。

✓

目標とする科学的理解や技術開発への到達を阻むボトルネックは何か。

✓

ボトルネックを解消するためにすべきことは何か。

✓

優先的に実施すべきことは何か。

✓

すぐには解決できなくても将来の発展性が期待できることは何か。

上記の視点に従って、水理公式集 2018 年版をもとに提案いただいた課題について、未解決の課題を以下に分類した。
1.

科学的に未解決の課題（素過程の解明）

2.

科学的に未解決の課題（サブシステム相互作用の理解、全体システムの理解）

3.

技術的に未解決の課題（より正確な現象の再現と予測のために未解決の技術開発）

4.

技術的に未解決の課題（社会との接点を持つ課題、特に水害リスク評価に必要となる技
術開発）

１． 科学的に未解決の課題（素過程の解明）
現象の素過程を理解することが、複雑な現象を説明し予測する基礎となる。将来の水理公

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式集に掲載すべき項目として提案された項目から、取り組むべき課題を抽出した。
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豪雨の発生メカニズムの解明と予測⚫

沿岸域における水蒸気量観測システムの整備とデータ同化技術⚫

水位・流量データのない河川流域にも適用できる一般的な降雨流出予測モデルの開発⚫

雨水が河川に到達するまでの経路を分析する新たなトレーサー水文学⚫

積雪現象に伴う植生や土壌の変化メカニズムの解明と現象の予測⚫

河川流域で見られる土砂移動現象に適用性・普遍性の高い解析手法の開発⚫

土砂生産・流出のメカニズムの解明と現象の予測⚫

河川における土砂輸送および河床変動のメカニズムと予測⚫

土砂動態のモデル化と予測。理論的に未解明の課題は何か。どのような観測データがあればモデル化が進み、予測が可能となるか。

⚫

破堤のメカニズムと予測⚫

水理量と破堤につながる地盤パラメータの関連を明らかにする科学・技術
上記は、抽出した課題を例示したものであり、これらに留まらない。これらの課題について、現時点の到達レベルと目標との違いはどこにあるか、ボトルネックは何か、ボトルネックを解消するためにすべきことは何か、等を議論しそれを共有すると、水工学の広がりや水工学の進展を相互に理解するために有効と考える。
上記の課題について「水位・流量データのない河川流域にも適用できる一般的な降雨流出予測モデルの開発」、「河川流域で見られる土砂移動現象に適用性・普遍性の高い解析手法の開発」について提案された考えを示す。

課題：水位・流量データのない河川流域にも適用できる一般的な降雨流出予測手法の開発
1)

現時点の到達レベルと目標とするレベルとの違いは何か
都市化の進んだ小流域では、ある降雨流出モデルについて土地利用ごとにモデルパラメー

タ値が標準化され、水文観測データのない河川流域ではこの手法がしばしば利用されている。
限定した条件下で利用できる手法である。これまで数多くの降雨流出解析法が提示されているが、流域の大きさや流域特性、流出規模に関わらず、あらゆる河川流域に適用できる一般的な降雨流出予測法は確立されていない。全国のあらゆる河川を対象として「流域雨量指数」が広く利用されるようになっているが、「雨量指数」ではなく物理的な水理量を予測し、提供する手法に発展させたい。
2)

ボトルネックは何か

8流域のどの流出経路を通って雨水が流出しているかを観測する手法がないこと。物理的な機構をもちモデルパラメータの物理的な解釈が可能な降雨流出モデルは、特定の河川流域でのみ構築されており、日本全国の異なる流域で同じ物理的なモデルを構築し、その再現性やモ
デルパラメータの頑健性を定量的に分析できていないこと。空間的に分布する流域情報（土地利用、表層土壌、基岩等）を用いて、モデルパラメータの空間的な分布を同定する手法がないこと。
3)

ボトルネックを解消するためにすべきことは何か
新たなトレーサーを開発し、流域単位で雨水の流動過程を推定する観測手法を得ること。

主要な水理・水文過程を物理的に表現する降雨流出モデルを日本の全河川流域、さらには世界の全河川流域に適用するための基礎データを整備すること。たとえば、（数 10m）レベル
での標高、土地利用、表層土壌、基岩情報のデジタル情報を整備すること。主要な水理・水文
過程を物理的に表現する降雨流出モデルを日本の全河川流域、さらには世界の全河川流域に適用し、流域情報を用いて標準的なパラメータ値を同定する手法を開発すること。その後、流域情報から定まるモデルパラメータの頑健性や不確実性を定量的に分析すること。流出予測の再現性が確認できない場合は、モデル構造に原因があると考えられるので、流域情報ごとに標準的なモデル構造を同定する手法を見出すこと。

課題：河川流域で見られる土砂移動現象に適用性・普遍性の高い解析手法の開発
1) 現時点の到達レベルと目標の違いは何か。
現時点の土砂水理の学術・技術背景は、昭和 40 年代、50 年代に行われて来た実験水路で見られる移動床現象での知見を中心にその後の土砂水理学の広がりを加えて構成されている。
その研究姿勢は、個々の土砂問題を説明出来ればよしとする現象論的立場が強く、力学的普遍性、一般性が弱く、今日問題となっている大規模な土砂移動を十分に説明できる技術レベルに達していない。
土砂水理学の到達目標は、現地で起こっている種々のスケールおよび多様な土砂移動を工学的、科学的に一般性をもって説明、記述できる技術、学術をめざすものである。
土砂移動は、大きさや形の異なる粒子群が河床付近でそれぞれ別個の運動をして生ずる現象であり、基本的には非平衡で、非定常な運動をする。この運動特性を適切に取り込まないと、土砂移動の目標を達成しえない。
土砂粒子の運動の記述法には、オイラー的記述とラグラン的記述の 2 種類がある。土砂水理学の視点に立つと、前者の記述法は、土砂移動の平均的な説明を狙いとし、工学的な役割は

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高い。後者は、力学的な一般性を有する土砂移動の高度な解析モデルに基づき高速コンピューターを用いて土砂問題の科学的解決を可能にする解析法である。それぞれの解析手法には、メ
リット、デメリットがあるが、これからの１０年間は、科学的一般性を重視して両者を並列的に進める。最終的には、前者の工学的重要性を重んじるゆえの科学性、一般性の不十分さを補いながら、後者の科学的一般性の高い土砂移動機構の知見を全車の解析法に取込むことによって、工学的、科学的に説明力のある土砂水理学の確立を狙いとする。
2) 何が不十分であったか。ボトルネックは何か。
流水中の土砂移動については、昭和 40 年代、50 年代に室内での開水路実験を中心に研究が行われ、知見を深めてきたが、当時の学術、技術の中での土砂移動現象の解明段階にとどまっていた。その後、コンピューターを用いた土砂移動現象の数値解析が研究の主流となり、複雑な多様な自然現象に対して科学的に解明、改善すべき点が多かったにもかかわらず、多くは実験室で得られた土砂移動機構の知見をそのまま適用し、パラメータによる答え合わせの域を出ることが出来ず、問題の本質的解明にはほどく河川の土砂移動の機構解明は不十分な段階に留まっている。これは、土砂移動現象を科学的に見るよりも工学的解釈が優先し、現象の説明ができれば良いとの判断に偏り、科学としての土砂水理学をどのように進めるべきかの科学としての判断が十分議論されていないことがネックとなっている。
3) 何を目標にすべきか、ボトルネックを解消するためにすべきことは何か。
現象の説明、技術的、工学的視点で役立っているものについては、それを活かしていくことは当然であるが、同時に、土砂水理学全般に適用可能な科学に根差した土砂水理学研究のベンチマーク的なフレームを作ることが必要である。それが無ければ、複雑で、解決が待たれる
課題、新しい課題に対しては、しっかりした科学的根拠なしには解決説明できなくなる。学術の基本に基づき、しっかりとした力学の枠組みの中で、問題を科学的に解明しなければならな
い。結果が実際と合致すること良しとしてるだけでは、一般化には無理がある。むしろ、合わなくても正しいい方向に進んでいく研究が大切という判断が必要である。

２． 科学的に未解決の課題（サブシステム相互作用の理解、全体システムの理解）
現象を素過程に分解し分析するだけでは地球環境に関する問題は解決しない。他の理工学分野と異なり、特に水工学分野は人間活動を組み込んだ全体システムを理解する視点を持たないと問題は解決しない。流域の水・物質動態を構成するサブシステムを総合して全体を捉え、人間活動もそれに含めてサブシステム間の相互作用や人間活動との相互作用を理解する
統合型のシステムモデルを開発する必要がある。そして、その統合モデルを構築するために必要となるデータを測定する体制を組む必要がある。これらにより、未来社会の持続可能性を予10測することができ、また、持続可能な未来社会を構築するための選択肢を得ることができる。
この問題を解決するために取り組むべき課題は何か。現時点の到達レベルと目標との違いは何か。ボトルネックは何か。ボトルネックを解消するためにすべきことは何か。
⚫

流域全体の土砂動態の物理的理解とモデル化、予測は、従来から最重要の分野である。しかし、流域全体での水・土砂移動をモニタリングし、モデル化し、現象を予測することは、
いまだ途上にある。全体システムの中で、サブシステムはどのように構成されるか。どの
サブシステムとサブシステムが相互の関連し、全体システムに作用しているか。個々の具体的な課題は何か。何がボトルネックとなるか。

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人間活動を含めた流域圏（流域－海域）の水・物質循環システムの理解と予測、従来から最重要の分野であり、未解明の問題が多い。全体システムの中で、サブシステムはどのように構成されるか。どのサブシステムとサブシステムが相互の関連し、全体システムに作用しているか。個々の具体的な課題は何か。何がボトルネックとなるか。

⚫

自然現象の相互作用だけでなく、社会と水循環や水災害の相互作用を流域システムの中に陽に捉え、さらには地球システムの中に捉え、それら相互作用の解明とモデル化を実現することによって、未来予測が可能となる。全体システムの中で、人間活動や社会活動、経済活動を含めたサブシステムはどのように構成されるか。どのサブシステムとサブシステ
ムが相互の関連し、全体システムに作用しているか。人間活動や社会活動、経済活動はどのようにモデル化され、サブシステムとして全体システムに組み込まれるのか。個々の具体的な課題は何か。何がボトルネックとなるか。

⚫

田んぼダム、遊水池、霞堤内の水田、その他指定されていない貯留機能維持・強化地域などにおいて、農業関係者やまちづくり関係者等との合意を得るためには、無被害湛水を水
深・時間の予測だけでなく、土砂や浮遊物ゴミ堆積の予測も必要である。そのためには河川の流送土砂・浮遊物に関する研究の充実も必要である。全体システムの中で、サブシス
テムはどのように構成されるか。どのサブシステムとサブシステムが相互の関連し、全体システムに作用しているか。個々の具体的な課題は何か。何がボトルネックとなるか。

３．技術的に未解決の課題（より精度の高い現象の再現と予測のために未解決の技術課題）⚫

予測に必要となる観測技術とデータセット作成技術（気象、水象、地形、地盤、堤防内の土層構造等）⚫

長期連続アンサンブル気象データの作成技術、バイアス補正技術⚫

データ同化の適用方法（気象モデル、降雨流出モデル、氾濫モデル等）、モデル誤差のモ
デル化手法

⚫

より一般的な水循環モデル開発（農業や都市の水利用や一時的な貯留を含めてより精緻な

11

人間活動を考慮したモデル）⚫

チューニングパラメータに依存しない降雨流出解析法、洪水流出解析法⚫

氾濫解析モデルの精緻化（内外水、流体力、建築物との関連、土砂や流木・ゴミの堆積）⚫

予測の不確実性の評価

上記は、抽出した課題を例示したものであり、これらに留まらない。

４．技術的に未解決の課題（社会との接点を持つ課題、特にリスク評価に要する技術課題）⚫

洪水氾濫の被害予測の高度・多様化と水害リスクの明示・可視化技術の開発⚫

リスク評価のためには、稀な現象を統計的に評価し得る十分な長さを持ち、かつ広域で発生する稀な現象の同時発生を評価することができる水理・水文時系列データを準備する必要がある。5km ダウンスケールされたアンサンブル気候シナリオデータがあれば問題は解決するか。

⚫

人口・社会経済変化、産業・生業、脆弱性を考慮した水害リスク推計の方法がない。理論がないのか、データがないのか。

⚫

流域全体を視野に入れた水害リスクの評価手法が必要である。
どのような水工シミュレー
ションモデルが必要か。
そのシミュレーションモデルが適切な予測結果を出すためにはどのようなデータが必要か。

⚫

EcoDRR やグリーンインフラ、緑のダムなどのもつ治水効果の定量的評価
上記の課題について「

洪水氾濫の被害予測の高度・多様化と水害リスクの明示・可視化技術の開発」について提案された考えを示す。

課題：洪水氾濫の被害予測の高度・多様化と水害リスクの明示・可視化技術の開発
1) 現時点のレベルと目標とするレベルの違い
浸水想定区域図の整備を通じて、想定最大規模洪水での家屋倒壊等氾濫想定区域が中小河川でも設定されている。また流域治水を進めるうえで、災害レッドゾーンの改善や浸水被害防止区域の設定なども進んでいる。このようにハザード情報の明示は着実に進んでいるが、手法・データの不確実性に伴い、安全側でリスクを明示するため、実際にどの地点でどのような状況がどの確率で生じるかは、実はわかりづらい。特に浸水想定区域では、極めて多くの地点で破堤想定した結果を重ねるため、真に危険な個所がわかりづらい。よって、破堤リスクの推定、洪水被害関数（建物被害、人的被害、企業被害など）の構築、洪水被害額算定手法の高度化を通じた様々なリスクの地先・各家屋レベルでの明示が必要となる。これにより、家屋等倒12

壊危険区域や浸水被害防止区域の高精度化（願わくは要対応範囲の減少）が可能となる。また、洪水氾濫解析結果の 3D や VR での可視化も始まり、今後の DX 技術の発展と合わせて、
真に人の心に届く水害リスクの可視化方法も、水工学的な検討が必要となる。
2) ボトルネックは何で、解消するためにすべきことは何か
津波と比較して洪水氾濫での家屋・人的被害データが少ない点は大きい。また、不確実性によるリスクの見落としをさけるため、安全側によった算定がされる。特に浸水想定区域の破堤箇所の選定は、破堤の高精度予測が難しいため、極めて多くの破堤点が想定されている。加えて破堤地点近傍では高度な氾濫解析の実施が望ましいなど、水工学上の課題もボトルネックである。これらを解消するために、洪水氾濫解析の技術的な改良（内外水や土砂の考慮、破堤・家屋の取り扱い、建物被害、人的被害との比較検討の積み上げなど）や、破堤リスクの評
価手法の向上が重要となる。また、過去の水害調査のデータベース化や全体のまとめ、それらを踏まえた今後の水害調査の組織的な実施も重要である。DS などの推進に伴い、例えば、スマートフォンの個人位置情報と人的被害の関係を積み上げることも期待される。
3) 優先的に実施すべきことは何か：
過去や今後の甚大な洪水での家屋・人的被害や被害額の実情と、現地調査結果、洪水氾濫
解析結果を組み合わせることで、洪水被害関数（建物・人的被害、被害額など）を着実に整理すべきである。また、堤防付近での氾濫流の挙動と詳細な家屋・地形、土砂移動を考慮した高度な洪水氾濫解析を実施することで、洪水被害推定の精度向上に取り組むべきである。

上記は、抽出した課題を例示したものであり、これらに留まらない。

132023 年 1 月 7 日

第二部

水理公式集（2018 年版）をもとにした研究課題の例示

今後 10 年間を見据えて水工学が取り組むべき研究課題を議論するために、水理公式集 2018年版の目次を参考にして今後取り組むべき課題を広く募集した。いただいた意見を整理した。
すべての項目に渡って提案をいただいた。以下の項目に多くの提案があった。
⚫

GCM 出力の水工学への活用⚫

水理・水文現象の現地観測と現象理解（リアルタイム観測とデータ同化）⚫

氾濫解析（多数の新項目を含む）⚫

水害リスク評価

目次
第１編 水文・水理
第 1 章 流体力学の基礎
第 2 章 気象と大気・陸面水文過程
・気象や降水過程で未観測・未解明の現象理解とそのモデル化
・陸面水文過程で未観測・未解明の現象理解とそのモデル化
第 3 章 流出過程と流出解析
第 4 章 水文量の確率・統計解析
第〇章 （新項目）GCM 出力の水工学への活用
・大規模データの統計解析手法
・ダウンスケーリング
・アンサンブル予測
第 5 章 開水路流れ
第 6 章 管路流れ
第 7 章 噴流・密度流・混相流
第 8 章 浸透流・地下水流
第 9 章 流体力と流体振動
第 10 章水理模型実験と相似測

第〇章（新項目）水理・水文現象の現地観測と現象理解
・水理・水文計測の高度化
・リアルタイム氾濫モニタリングと浸水・氾濫予測
14・データ同化による洪水氾濫状態と河道・氾濫パラメータの推定
第〇章（新項目）AI 技術の活用
第２編 河川・砂防
第 1 章 降水予測・流出予測
・アンサンブル気象・水象予測
第 2 章 河道内洪水流の水理と解析
第 3 章 氾濫解析（多数の新項目を含む）
・氾濫解析モデルの高度化・精緻化・高速化
・内水氾濫と外水氾濫の統合モデル、氾濫解析と浸透流とのカップリング
・都市浸水における建物の影響、建物被害評価、建築物耐水評価
・氾濫シミュレーションモデルの構成方法と高速化
第 4 章 土砂生産・流出と砂防・気候変動による土砂流出予測
・流木生産とその流出予測
第 5 章 流砂・混合粒径河道の土砂動態解析
・流砂系通過土砂量モニタリング
第 6 章 河床変動と流路変動
・混合粒径河道の河床変動解析法
・河床材料のモニタリング技術
・河床変動計算の不確実性の評価
・維持管理と直結する河川変動解析技術
第 7 章 河川構造物の水理・堤防強度の評価技術
・河道管理の水理
第〇章（新項目）水害リスク評価
・水害リスク推計
・社会－水災害相互作用の解明・モデル化と政策決定支援
・流域複合災害リスク評価と危機管理対策ツール
・まちづくり支援のための技術開発（技術と関連した制度に関する研究開発を含む）
・水害に対する避難活動支援技術の開発（技術と関連した制度に関する研究開発を含む）
第３編 ダム
第 1 章 ダムの計画と設計・管理
第 2 章 せきと越流頂
第 3 章 ダム関連構造物の水理
第 4 章 導流部と減勢工
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第 5 章 貯水池管理
第 6 章 ダムの堆砂と排砂
第４編 水資源計画と上水道
第 1 章 水資源計画
第 2 章 市街地雨水流出・汚濁流出
第６編 流域圏環境
第 1 章 流域圏の水・物質循環システム
第 2 章 水循環と生態系
第 3 章 流域環境
第 4 章 河川環境
第 5 章 地下水環境
第 6 章 ダム貯水池・湖沼

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第１編

水文・水理

第 1 章 流体力学の基礎

第 2 章 気象と大気・陸面水文過程〇気象や降水過程で未観測・未解明の現象理解とそのモデル化
研究課題：沿岸域における水蒸気量観測システムの整備と気象モデルへの同化⚫ 概要：陸域へ流入する水蒸気量を適切に把握するために沿岸域において水蒸気の直接・間接観測システムを整備する。
⚫ 結果： 海洋よりも人々の生活圏に近い沿岸域上の水蒸気量データが得られる。
⚫ 成果・効果：沿岸域上の水蒸気量データを気象モデルにデータ同化することで、降雨予測の推定精度が向上する。
研究課題：固体降水量の定量的計測と地上降水への転換過程のモデル化⚫ 概要：0℃より上空の固体降水量の定量的計測と、気流場・温度場との相互作用による地上降水への転換過程のモデル化⚫ 結果：フェーズドアレイレーダー（PAR）などのボリュームスキャン型レーダーによる
定量的降水量予測（QPF）のリードタイムを長くできる。
⚫ 成果・効果：ピンポイントで線状降水帯の停滞などを予測できるようになり、下水道管理、個人にカスタマイズされた避難情報、鉄道などの運行管理の最適化ができるようになる。

研究課題：詳細スケールの気象外力データセット開発とそのための観測・センシング⚫ 概要： モデル解像度の詳細化に対して、気象外力（特に湿度や放射関連）は不明なものが多い。観測やセンシングにより詳細なデータセットを整備する。
⚫ 結果： モデル実験に十分な解像度のデータセットが得られる。
⚫ 成果・効果：より詳細なスケールの水循環、水資源評価が可能となる。

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研究課題：長期間の連続アンサンブル気候変動実験と気象・水文現象の時空間変化の物理的理解⚫ 概要：長期間の連続アンサンブル気候実験をデザインし、データセットを作成する。それを用いて、梅雨や台風などの気象現象が長期的な気候変動のプロセスの中で、いつ、
どこで、どのように変化するかを捉え、その物理メカニズムを理解する。
⚫ 結果：長期連続アンサンブルデータセットと気象・水文現象の理解⚫ 成果・効果：気候変動により、いつ、どこで、どのように気象・水文現象が変化するか、を理解することで、いつ、どこでどのような適応策を展開するかを判断する物理的な情報を提供する。

〇陸面水文過程で未観測・未解明の現象理解とそのモデル化
研究課題：素過程フラックス推定の精度向上のための観測とモデル開発⚫ 概要：蒸発散や浸透など精度の低い観測について、正確な量を知るための技術向上を努めるべきである。また、それぞれの精度よく推定できるモデルの開発も必要である。
⚫ 結果： 各地域の水循環諸量の精度が向上する。
⚫ 成果・効果：水資源の予測精度の向上が期待できる。地盤工学や農業、環境などの貢献も期待できる。

研究課題：積雪減少下での植生・土砂を考慮した蒸発散、浸透、流出のモデル化⚫ 概要：温暖化による積雪減少に伴う植生や土壌の反応は不明のものが多い。特に長期間にわたる相互影響はよくわかっていない。観測データがないため、モデルによる表現が期待される。
⚫ 結果：数十年にわたる積雪域の環境変化を知ることができる。
⚫ 成果・効果：水資源計画や地盤管理、森林管理の諸計画を策定できる。

研究課題：河氷の形成から融解・破壊、河道内での堆積までの現象のモデル化⚫

概要：寒冷地河川では、年間約 100 日の期間で河道内に河氷が存在する。この現象について陸面水文過程では十分にはモデル化されていない。気候変動の影響を考慮する
上でも河氷の現象をモデル化することが必要である。

⚫

結果：陸面水文過程に取り込み可能な計算負荷の小さい計算モデルの構築。

⚫

成果：現実に即した現象を再現可能となり、気候変動を予測する際に精度の高い予測が可能となる。

第 3 章 流出過程と流出解析

18研究課題：観測のない河川流域にも適用できる一般的な降雨流出予測手法の開発⚫ 概要：モデルパラメータを土地被覆、表層土壌、地質に関する情報から推定し、非観測流域にも適用できる降雨流出モデルを開発する。
⚫ 結果：任意の中小河川を含めて、水位・流量観測情報の存在しない流域にも適用できる
降雨流出モデルを構築する。
⚫ 成果・効果：世界のあらゆる河川流域の流出予測が可能となる。日本の全河川を対象とする水位・流量予測が可能となり、水位・流量といった物理量の予測情報に基づく日本全国を対象とする新たな予警報を提供することができる。水資源開発や洪水予測の基礎
情報を人類すべてが共有できる。

研究課題：農業における詳細な水利用を考慮した水循環モデルの開発⚫ 概要： 流域治水において活用が期待されるため池や潅漑水路などの複雑な水利システ
ムを表現可能な水循環モデルを開発する。
⚫ 結果：農業による水利用を反映した数値実験が可能となる。
⚫ 成果・効果：社会変化（農業変化）を踏まえた水循環評価が可能となる。
研究課題：雨水貯留浸透施設の定量的評価手法の開発⚫ 概要：流域治水において活用が期待される雨水貯留浸透施設の機能について、実験等に基づいた定量的評価手法を開発する。
⚫ 結果：様々な雨水貯留浸透施設の貯留・浸透効果について定量的な評価が可能となる。
⚫ 成果・効果：流域治水計画立案時に、雨水・貯留浸透施設の効果を適切に評価し、導入の可否の判定材料とすることができる。

第 4 章 水文量の確率・統計解析
研究課題：極値理論の包括的理解と多変量極値解析⚫ 概要：極値分布や閾値超過分布との関係性を整理し、多変量極値理論を接合分布関数等との関係性の中で整理する。多変量極値理論の洪水リスク評価への適用例を示す。確率限界法など最新の統計理論に基づいて極値の信頼区間を算定する手法を開発する。
⚫ 結果： 多流域の洪水リスクや洪水・高潮災害などの極端気象の規模と同時生起確率の関係、およびその推定誤差を定量化する。
⚫ 成果・効果：大型台風や極端な前線性豪雨等の激甚災害によるリスクを定量化し、構造的・非構造的対策を計画する基礎資料となる。また、洪水リスク評価に限らず水理・水文分野の極端現象の同時発生に関する基礎学理となる。

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研究課題：極値水文量の多次元解析による極端マルチハザードの定量化⚫ 概要：多変量極値理論や接合分布関数、max-stable process 等の極値の空間的なモデリングの関係性と洪水リスク評価への適用例を明らかにする。
⚫ 結果： 多流域の洪水リスクや洪水・高潮災害などの極端マルチハザードの発生確率とその推定誤差を定量化する⚫ 成果・効果：大型台風や極端な前線性豪雨等の激甚災害によるリスクを定量化し、構造的・非構造的対策を計画する基礎資料となる。また、洪水リスク評価に限らず水理・水文分野の極端現象の同時発生に関する基礎学理となる。気象外力の大アンサンブル化でも不確実性が残る極端マルチハザードの確率推定の根拠を与えることができる。

第〇章（新項目）GCM 出力の水工学への活用
研究課題：大規模水文・気象データの統計解析手法の開発⚫ 概要：水文・気象データの標本サイズに応じた確率限界法等の誤差推定方法や SLSC 等の現業基準の再訪等、データが大規模化することに対応したパラメトリック・ノンパラ
メトリックな解析手法とその推定誤差計算方法を開発・整理する。
⚫ 結果： 水文・気象データの量と質に応じて適切な統計解析が行えるようになる。
⚫ 成果・効果：これまで、（特に現業の解析手法は）少ないデータを前提とした手法が整理されており、大規模データに対する推定手法はノンパラメトリックな手法が紹介されているのみである。標本サイズに応じたパラメトリック・ノンパラメトリックな解析手法とその不確実性と明らかにすることで、様々な量・質の気象再解析・予測データに対してデータに応じた適切な確率モデル推定、モデル選択、再現期間推定が行えるようになる。
研究課題：長期間連続アンサンブル気候実験データを用いた極端現象の確率・統計的解析⚫ 概要：非定常の長期連続アンサンブル気候実験を用いて極値水文量の非定常頻度解析を実施し、極値水文量の時間変化や地域的な違いを明らかにする。
⚫ 結果：地域ごとに極値水文量の時間変化を出す。
⚫ 成果・効果：気候変動により、いつ、どこで、どのように水文極値が変化するかを定量的に示し、いつまでに何を実現すべきかを判断するための情報を提供する。

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研究課題：データの限られた地域で適用可能な統計的ダウンスケーリング手法の開発⚫ 概要：気候モデル出力値など広域を対象とする気象データの詳細化を行うには、対象地点の詳細かつ長期間の観測値が必要となる。地域によらない手法を開発することで観測データが不足する地域でもダウンスケーリングが可能となる。
⚫ 結果：観測値の少ない地域でも詳細な再現計算、予測計算が可能となる。
⚫ 成果・効果：気候変動リスク評価に資する情報が提供できる。
研究課題：マルチモデルアンサンブルによる将来降雨評価手法の開発⚫ 概要：温暖化影響評価を行うにあたり、複数の全球気候モデル（GCM）による降雨予測情報を活用する際の、各 GCM の再現性を評価し、モデル選定の指針や再現性に応じた重みを用いた確率的評価手法を開発する。
⚫ 結果：多くの温暖化予測結果から GCM の信頼性や、各モデルの再現性を考慮した将来の極端降雨などの変動幅の算定が可能となる。
⚫ 成果・効果：温暖化影響評価の際に活用すべき GCM の選定や、マルチモデルアンサン
ブルなどの手法における重みづけを行うことにより、将来の不確実性の適切な考慮が可能となる。
研究課題：将来気候アンサンブル予測計算の改良⚫ 概要：実現象とのバイアスの補正を行うとともに、極端現象の分析も可能となるようダ
ウンスケーリングデータの計算数を確保する。
⚫ 結果：計画規模の洪水等の予測に直接活用可能なアンサンブルデータセットの整備。
⚫ 成果・効果：気候変動による外力の増大の治水計画への反映に活用可能。

第 5 章 開水路流れ
研究課題：実河川を意識した開水路流れの基礎現象のモデル化、さらには移動床にも反映させた現象のモデル化⚫ 概要：狭窄部等川幅の変化が及ぼす水理現象等基礎現象をより一般化し、さらに移動床現象にも発展させた現象の解明によって、実河川での一次元解析や二次元解析、実河川との計測結果の高度な見方ができるようにする。
⚫ 結果：基礎現象を反映した実河川の解析モデルの提案、基礎現象を踏まえた実河川での観測方法の検討や観測結果の高度な理解⚫ 成果・効果：実河川で起こる現象のさらなる理解や、現象を踏まえた対策につながる。

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研究課題：サブグリッド渦と波の相互作用のモデル化⚫ 概要：乱流モデルと波のモデルの相互作用を検討する。
⚫ 結果：乱流モデルが生じさせる高周波の波成分をモデル化し、それが伝わって境界部などの外力を検討できるようになる。
⚫ 成果・効果：水面変動を考慮した河岸浸食や越流危険度が評価できる。余裕高に含まれる水面変動分が検討可能になる。
研究課題：自由水面乱流データを用いた河川流の内部構造予測⚫ 概要：最近普及が進んでいる河川のライブカメラ画像から、表面流速が評価できるようになったが、直接可視化できない河床の様子はわからない。河床で発生する乱流の一部
はバースティングやボイルとして表面に現れることがある。
したがって河床乱流と自由水面乱流の関係を、あらかじめ様々な河床形状パターンの下で明らかにしておけば、ラ
イブカメラ情報よりリアルタイムの河床分布の評価が可能となる。また局所流量の予測にも役立つ。
⚫ 結果：ライブカメラがあればその情報より、ローカルな河床分布や流速分布、流量予測計算が能となる。
⚫ 成果・効果：H-Q カーブに頼らず比較的信頼性の高いリアルタイムの流量評価が可能となる。
研究課題：河氷変動計算モデルの開発⚫

概要：寒冷地河川において河川管理および河川工事を行う上で、河氷に変動を数値計算で把握することは有益である。既往の計算モデルの実河川への適用性については不十分であり精度向上が望まれている。

⚫

結果：実河川を対象とした計算精度が高い計算モデルの構築。

⚫

成果：冬期間に結氷した河川に立ち入る河川管理者、河川工事担当者に結氷現象の説
明と対策を示すことができる。また、一般市民への現象の説明をすることができる。

第 6 章 管路流れ
第 7 章 噴流・密度流・混相流
第 8 章 浸透流・地下水流
研究課題：伏流水、地下水を利用した生物の越冬環境、避難環境、棲息環境の解明⚫

概要：河川生態について、避難環境を確保した上での研究を進めているものがほとん
どない。伏流水、地下水を利用した越冬環境、避難環境、棲息環境などが解明されて
いない。

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第 9 章 流体力と流体振動
研究課題：非平衡状態の抵抗則と流体力⚫ 概要：非平衡状態における抵抗体に作用する流体力や境界の物理用量交換量を評価する。
⚫ 結果：多くの数値解析に求められる非平衡状態においての流体力評価や壁法則評価が可能となる。
⚫ 成果・効果：河川流や海岸の力学だけでなく、海面からの蒸発量などのあらゆる界面境
界条件の非平衡則の構築に繋がり、サブグリッド成分が及ぼす大きなスケールに与える影響を評価することが可能となる。

第 10 章水理模型実験と相似測

第〇章（新項目）水理・水文現象の現地観測と現象理解〇水理・水文計測の高度化
研究課題：現象を考慮した現地観測等データ収集の在り方の検討⚫ 概要：現地データ収集技術、手法が高度化しているにも関わらず、横断方向に変化する
河川の水位でも一点で観測した水位を断面代表観測水位とするなど現象の状況から疑問が生じる手法で観測が行われているものがある。そこで、収集対象と現場で起こっている現象、さらには、観測値を利用する際の精度と解像度も視野に入れ、現在行われている観測データ収集の在り方を検討、精査する。
⚫ 結果：現象を踏まえたデータ取得方法の提案⚫ 成果・効果：利用に応じて観測技術や観測方法が決まる。特に、近年高度化した観測技術を十分活用したうえでの様々な検討（解析）が可能になる。

研究課題：水理・水文観測の高度化を念頭に置いた現象研究と実践研究⚫ 概要：水蒸気観測、降水観測、流量観測、水位観測、流砂観測、河床高観測など（リアルタイム）基礎物理量観測と同化ベースの現象研究と実践研究⚫ 結果：⚫ 成果・効果：23

研究課題：降雨や河川水位、流量の観測誤差の定量評価⚫ 概要：降雨や河川水位、流量の観測誤差を定量的に評価する。
⚫ 結果：パラメータの同定結果やシミュレーション結果の不確実性を定量的に評価することができるようになる。
⚫ 成果・効果：同上。
研究課題：レーダー雨量計の高度化に伴う水工学の新展開⚫ 概要：C バンド、X バンドフェーズドアレイドップラー偏波レーダー化、30 秒ごとに全国が立体観測化、気象庁との一体運用化などが実現することを念頭に置いた水工学の新たな現象研究と実践研究⚫ 結果：⚫ 成果・効果：
研究課題：水理計測のさらなる高度化、洪水流量観測の無人化⚫ 概要：河川横断面の流速分布構造の計測技術の革新的開発⚫ 結果：河川横断面の流速分布を瞬間的に計測することができ、流量値の高精度化に繋がる。
⚫ 成果・効果：水理現象理解のさらなる深化とともに、数値モデルの高度化にも大きく貢献することが期待できる。
研究課題：水理計測や地上雨量観測を実施すべき場所の定量的な分析⚫ 概要：データ同化を実施するうえで、水理計測や地上雨量観測をもっとも効果的に実施する場所を提示する技術を開発する。
⚫ 結果：データ同化の効果を向上させる。
⚫ 成果・効果：予測精度の向上に寄与する。
研究課題：流域での土砂・物質動態を理解する現地観測⚫ 概要：洪水時のダムや海への土砂や物質の流出量をキチンと押さえるような観測態勢を整え、流域での土砂・物質動態を理解する基礎資料を整える。
⚫ 結果：⚫ 成果・効果：〇リアルタイム氾濫モニタリングと浸水・氾濫予測24

研究課題：リアルタイム浸水情報推定手法の開発⚫ 概要： 防犯カメラ画像などから浸水深情報を推定する手法を構築するとともに、それらと下水道観測データなどを氾濫解析モデルに同化した浸水分布推定手法を開発する。
⚫ 結果：大雨時のリアルタイム浸水状況が提供可能となる。
⚫ 成果・効果：地図アプリ等に浸水状況を反映することで、外出の判断や自動車で通行できない箇所を避けるなどの意思決定に貢献する。

研究課題：リアルタイム氾濫モニタリング手法への DX の活用⚫ 概要：洪水氾濫時のリアルタイムモニタリング手法（いつ、どこで氾濫しているか）を開発する。
⚫ 結果：人流・交通流を活用して氾濫モニタリングを行う。
⚫ 成果・効果：氾濫状況が分かることにより、水防活動や住民の避難行動・誘導だけでなく、排水ポンプ車の適切な配置などに役立てる。
〇データ同化による洪水氾濫状態と河道・氾濫パラメータの推定
研究課題：河道監視カメラ等を活用した河道パラメータ推定手法の開発⚫ 概要： CCTV などの監視画像に基づく水位・流量推定及びそれらを活用し、データ同化による河道パラメータ（粗度係数など）の推定手法を開発する。
⚫ 結果：定期横断測量などを待たずに適時性の高い河道パラメータが得られる。
⚫ 成果・効果：常に最新の河道パラメータにアップデートすることにより河川の流量・水位予測精度が向上し、適切な防災情報の提供が可能となる。

研究課題：リアルタイム画像分析による河川、氾濫水位の判定と洪水氾濫モデルの同化⚫ 概要：数多く設置されているカメラ情報の利用によって、より多くの水位データを得る
ことができる。場合によっては流速データを得ることもできる。より詳細な災害時のリ
アルタイムデータを同化したモデルの開発を進める。
⚫ 結果：広範囲のより詳細かつ精度の高い浸水分布、流速分布を知ることができる。
⚫ 成果・効果：避難情報に利用できる。ビッグデータ時代にふさわしい内容といえる。

第〇章（新項目）AI 技術の活用

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研究課題：水理・水文現象の構成則を加味した AI 技術による現象のモデル化と予測⚫ 概要：物理的な構成則を考慮したニューラルネットワークである PINNs などを用いた
水理・水文現象のモデリングを行うことで、学習できない現象を含む将来予測の精度を向上させる。
⚫ 結果： 例えば、河川流量観測地点における CCD カメラ映像から得られる表層流速か
ら断面内の流速分布や断面形状、ならびに粗度係数などを推定できるようになる。
⚫ 成果・効果：高水の流量観測などの自動化が見込まれる。

第2編

河川・砂防

第 1 章 降水予測・流出予測
研究課題：河川予報システムの構築⚫ 概要：天気予報のように河川予報を行い、情報提供を行うシステムを構築する。
⚫ 結果：天気予報同様に河川の流量、水位の予測情報が入手できるようになる。
⚫ 成果・効果：河川予報に基づいて、避難、農業用水の取水や河川工事、レクリエーショ
ンなどの活動に活かす。
研究課題：降雨・流出予測の長時間（2 週間）確率予測手法の開発⚫ 概要：長時間（2 週間）をターゲットとして確率的な流出予測手法を開発する。
⚫ 結果：２週間先までの流量を確率的に予測する。
⚫ 成果・効果：ダムの事前放流の期間を格段に長期化し、電力ダムの治水容量を発電によって確保する。
〇アンサンブル気象・水象予測
研究課題：アンサンブル降雨予測情報の活用手法の開発⚫ 概要：アンサンブル降雨予測情報や、それを用いた流出解析結果の確率的評価手法などを確立する。
⚫ 結果：確率情報を持ったアンサンブル降雨予測情報及び河川流量の予測値などが得られる。
⚫ 成果・効果：大雨の発生が想定される地域や洪水が起こり得る河川と特定し、優先的に水防活動などを行うべき地域・河川などを決定する。

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研究課題：アンサンブル気象予測実験と気象・水文現象の時空間変化の物理的理解⚫ 概要：気候モデルでは（超）多数アンサンブルの必要性がすでに一般に認知されているが、気候アンサンブルと同じ理由、つまり気象現象を確率的に把握する、気象のカオス性から予測が外れる可能性をそれでもできる限り低くする等のために、（超）多数気象アンサンブルも必要である。また、（超）多数気象アンサンブルを用いた洪水予測により洪水現象の時空間変化の物理的理解も可能となる。
⚫ 結果：（超）多数気象アンサンブルデータによる気象・水文現象の（確率的）理解と予測精度の向上⚫ 成果・効果：研究が進めば徐々に線状降水帯等も含めて気象現象をある程度再現するた
めにどの程度のアンサンブル数が必要かの見定めが進み、これが現業アンサンブル気象
予報に還元されれば、洪水予測精度もさらに上がる。

第 2 章 河道内洪水流の水理と解析
研究課題：土砂や浮遊物ゴミ堆積の視点もいれた洪水流の研究⚫ 概要：田んぼダム、遊水池、霞堤内の田んぼ、その他指定されていない貯留機能維持・強化地域などにおいて、農業関係者との合意を得るために、無被害湛水を水深・時間のみの議論だけにとどまるのではなく、土砂や浮遊物ゴミ堆積の視点もいれた研究が必要である。そのためには河川の流送土砂・浮遊物に関する研究の充実も必要である。
研究課題：モデルパラメータへの依存度の低い洪水流解析手法の開発⚫ 概要：多くの河川水理モデルは、粗度係数などのモデルパラメータに依存しているため、その依存度を大幅に減らす、もしくは完全に依存しない洪水流解析手法を開発する。計算効率性も考慮する。
⚫ 結果：高解像度メッシュで、非静水圧三次元解析モデルの開発。
⚫ 成果・効果：モデルパラメータの依存度が小さいので、将来気候においても適用可能な
河川水理モデルとなり、計算負荷低減が実現できれば河川計画への適用も可能である。
洪水予測における河道モデルへの適用も期待できる。
研究課題：DX による高次の解析法の検証、観測と解析の融合⚫ 概要：3 次元地形データ、衛星データ、多点観測データ等を活用し、高次の解析法の検証や、観測と解析の融合を図る。
⚫ 結果：高次の解析法の精度向上、観測手法の改善につながる。
⚫ 成果・効果：高次の解析法を用いた高精度の洪水予測の社会実装につながる。

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第 3 章 氾濫解析
〇氾濫解析モデルの高度化・精緻化（内外水氾濫モデル、下水道、地下、水田、浸透施設、道路、二線堤の組み込み）
研究課題：都市浸水に関する解析モデルの高精度化と対策の検討⚫ 概要：下水道や地下空間などを考慮した都市の氾濫解析に関わる研究を深化・高精度化すると共に、そのための課題の整理、対策の検討・社会実装を進める。
⚫ 結果：都市の浸水解析に関わる解析精度が高まるとともに、解析法としての情報整備や必要な都市施設に関わるデータベース化が進む。さらに、都市浸水に関わる対策の整
理・検討・社会実装も進む。
⚫ 成果・効果：都市の浸水解析に関わる知見が深まるとともに、それを活用するための情報整備が進むため、多くの場所で十分な検討が行われる。また、対策も整理できるので、多くの都市で活用が期待される。
研究課題：氾濫解析における浸透流のカップリング⚫ 概要：湛水期間が長い場合などは浸透流の効果が無視できないかもしれない。
⚫ 結果：洪水の地下水涵養などの効果が確認できる。
⚫ 成果・効果：洪水の地下水涵養などの効果が確認できる。
研究課題：農業の水路網と田面・あぜ高さを考慮した内水外水氾濫モデル⚫ 概要： 田んぼダムや接続水路を含む複雑な水利システムにおいて、堰板（オリフィス
孔など）のコントロールの仕方を表現可能なモデルを開発する。
⚫ 結果：農業による貯留効果を活用した流域治水の数値実験が可能となる。
⚫ 成果・効果：大規模化して残すべき農業地帯など貯留効果を強化すべき地域が抽出可能となる。
研究課題：遊水地による水災害軽減効果の評価手法の開発⚫ 概要： 氾濫解析モデルにおける遊水地や田んぼダムの表現方法を確立する。
⚫ 結果：遊水地や田んぼダムを設定した際の流域内の浸水状況の変化が推定可能となる。
⚫ 成果・効果：流域治水実現において定量的評価に基づく対策の検討に貢献する。
研究課題：二線堤・道路嵩上げ等による氾濫流制御効果の評価手法の開発⚫ 概要： 氾濫解析モデルにおける二線堤や道路嵩上げの表現方法を確立する。
⚫ 結果：二線堤や道路嵩上げによる大規模洪水時の氾濫流の制御効果の定量的な評価が可能となる。
⚫ 成果・効果：流域治水実現において定量的評価に基づく対策の検討に貢献する。

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研究課題：外水氾濫と内水氾濫を統合した一体型氾濫解析モデルの構築及び汎用化⚫ 概要：集水域から氾濫域の流域全体に関わるあらゆる関係者が協働して水災害対策を行う「流域治水」の推進のため、これまで異なる現象として扱ってきた越水・溢水等の外水氾濫と、下水道の排水能力超過や合流先河川水位の水位上昇に伴う内水氾濫を一体的に解析可能な氾濫解析モデルの汎用化。
⚫ 結果：目的に応じ異なる氾濫解析条件にも対応可能な汎用的な氾濫解析モデルの確立。
⚫ 成果・効果：目的に応じた氾濫解析モデルが不要となり、治水計画や流域治水の取組等に関する意思決定に活用可能。また、これを用いた水害リスク情報の充実を図ることにより、住居・企業の立地誘導・選択や土地利用・住まい方の工夫等を促進。
〇氾濫水の建築物への被害評価
研究課題：都市浸水における建物の影響に関する研究⚫ 概要：氾濫水の建物に与える影響評価を行う。また、建物の配置による都市浸水の変化を検討し、効果的な建物配置（特性）を提示する。さらに、浸水を想定した建物のあり方を検討する。
⚫ 結果：建物被害の評価が高精度となり、浸水被害低減の観点から効果的な建物配置を提案できる。さらに、浸水が多い箇所への建物のあり方を提言することができる。
⚫ 成果・効果：得られた成果は、都市浸水対策に活用できる。地形を大きく変えることは難しいが、建物は 50 年くらいで建て替えを必要とすることから、建物配置による浸水対策は、長期の都市計画において重要な対策となる可能性がある。さらに、浸水発生の頻度が高い場所では１階部分の使い方や浸水に強い建物素材などを検討することは重要であり、得られた成果は都市計画や建築分野、住民の浸水被害緩和の面から重要な知見となる。

研究課題：建築物における適応策⚫ 概要：家屋倒壊が想定される堤防付近での２D と３D の連成氾濫解析、建物破壊と建物内浸水の解析技術を確立させる。
⚫ 結果：建築学的視点での建物での浸水や衝撃力のメカニズムを明らかにする。
⚫ 成果・効果：家屋倒壊等想定氾濫区域における家屋の耐浸水・耐水圧補強対策の工法を
確立する。

29

研究課題：氾濫時の建物被害評価手法のモデル化⚫ 概要：流域治水を見据えて、洪水氾濫時の建物被害を把握・評価・予測可能な手法を開発する。
⚫ 結果：建物構造別に氾濫時の建物被害を評価できる。
⚫ 成果・効果：流域治水を踏まえて、建築側に求められる耐水対策を定量的に提示する。

〇氾濫シミュレーションモデルの構成方法と高速化
研究課題： 氾濫解析の高速化⚫ 概要： 氾濫解析に対する種々の高速化手法を開発し、それらを網羅的に整理して大規模氾濫解析の知見を深める。
⚫ 結果：計算速度や実装可能性等に対して各種高速化手法を比較し、特徴を明らかにする⚫ 成果・効果：実行環境や目的に応じて実装すべき氾濫解析手法（基礎式の選択ではなくメッシュ分割や差分法の選択、降雨流出解析その他関連モデルとの関係）を取捨選択することが可能となる。
研究課題：高速氾濫解析モデルの開発⚫ 概要： 様々な流域治水対策を簡易に表現できる高速氾濫解析モデルを構築する。
⚫ 結果：検討したい対策を即座にモデルに反映し、その結果を確認することが可能となる。
⚫ 成果・効果：河川管理者や住民、学識経験者などが意見交換を行う際に予め準備されたシミュレーション結果だけではなく、議論の場で様々な案を出し合い、リアルタイムにその効果を共有することで計画立案を加速する。

研究課題：運動波、拡散波、局所慣性、浅水流（長波）、３次元流などによる洪水流計算
結果の比較⚫ 概要：流出モデルに上記の各種モデルを使う場合、流域レベルでの流出現象に影響がある要因はかなり多いため、必ずしも各モデルの精度が結果としての流量予測精度に直結しない様相もあるが、一般の比較的狭い範囲の氾濫計算などの洪水計算に用いる場合に、各モデルの特性の把握や、解像度や勾配依存性については精査されるべきである。
⚫ 結果：ある領域での高解像度計算が可能になってきており、より合理的で現象に即した洪水モデルの選択が可能となる。
⚫ 成果・効果：急速に安全・安心な社会を作る必要性から、理論的精査が不十分でも、当座の危機管理に必要な洪水計算が求められているが、学術的な検討によって、再度洪水モデルについて見直すことが可能となる。
長い目で見ると国際競争力の向上にもつながる。

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第 4 章 土砂生産・流出と砂防〇観測とモデル化
研究課題：土砂流出の観測網の設定方法⚫ 概要：年平均の土砂生産・流出のマクロ推定が可能なように、洪水時の流送土砂の観測網を充実させる。
⚫ 結果：境界条件の与え方、河道内生産の高精度化につながり、河床の切り下げや樹木伐採などの変化のみならず、流域内の農地の都市化、森林の変化等がその後の土砂動態（その場だけではなく河口までを含む）に与える影響を解析可能にする。
⚫ 成果・効果：気候変動に伴う外力の変化や砂防・治水対策が与える長期的な変化を上流から河口までの範囲で推定可能にする。
研究課題：地質的特徴を考慮した土砂流出過程、予測モデルの構築⚫ 概要：総合土砂管理にとって重要な河川への流入土砂量と粒度の予測方法を構築する。
⚫ 結果：地質的特徴を踏まえた土砂流出モデルの構築⚫ 成果・効果：検討過程で地質と河床材料の関係性を明確にすることで、これまで点で行われてきた河床材料粒度試験の評価も可能になる。
また、地質的特徴を考慮することで、総合土砂管理等広域かつ長期の土砂流出現象を取り扱う際に、より現地を踏まえた粒度分布を取り入れることができる。

研究課題：土砂流出⚫ 概要：気候変動に伴う降雨特性の変化に応じた土砂生産・土砂流出（短期・中期）の応答特性の解明⚫ 結果：気候変動に伴う土砂移動現象の変化及び被害想定範囲を定量的に把握⚫ 成果・効果：土砂・洪水氾濫対策、土石流・流木対策への反映〇（新項目）流木生産とその流出予測
研究課題：流木流出評価手法の開発⚫ 概要：砂防分野で利用されている砂防施設計画時の計画流木量の評価を河川流域全体で使用可能な評価手法へ拡張する。
⚫ 結果： 流域全体で降雨規模に応じた流木量を評価する。
⚫ 成果・効果：河川計画に流木の影響を加味する上で、計画流木量を算定できるようになる。

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研究課題：流木を考慮した河川計画⚫ 概要：出水規模に応じた河道内流木（流枝・流草含む）の発生と捕捉されやすい箇所とその影響を評価できるモデル手法を開発する。
⚫ 結果：河道内の草本・木本の破壊流失における河川構造物・堤防のリスクを明らかにする。
⚫ 成果・効果：大規模な出水を水・土砂の現象としてのみではなく、流木発生・捕捉を含む現象として、局所的に水位が増大しやすい箇所、局所流で洗掘が発生しやすく構造物
や堤防に影響を与えやすい箇所、などのリスク評価が行える。

研究課題：リアルタイム土砂・流木・洪水評価手法の開発⚫ 概要：土砂流出と流木流出をリアルタイムで予測し、土砂洪水はん濫に流木が加わった
場合でも、災害予測を可能とする手法を開発する。
⚫ 結果：降雨予測に応じて数時間先の土砂・流木・洪水の予測ができるモデルを開発する。
⚫ 成果・効果：避難誘導に土砂・流木の影響を加味できるようになる。

第 5 章 流砂
〇混合粒径河道の土砂動態解析
研究課題名：流水と混合粒径土砂の多相流力学の解明⚫ 概要： 細粒分から粗礫、巨礫を有する幅広い混合粒径粒子群の水流中の種々の移動形態を解明し、モデル化する。
⚫ 結果：幅広い混合粒径河床材料で構成される河道の洪水時の種々の移動形態が解析できるようになる。
⚫ 成果・効果：固液運動の運動量と乱れの相互作用系を混合粒径で検討し、固液二相流中の粒状体力学や乱流を水工学が牽引する。
研究課題：混合粒径対応・空隙率評価可能な掃流砂・浮遊砂一体解析手法の開発⚫ 概要：従来の掃流砂・浮遊砂と分けずに一体的・連続的に解析可能であり、かつ、混合
粒径対応や空隙率評価も可能な流砂解析手法を開発する。
⚫ 結果：混相乱流解析法（オイラー型、ラグランジュ型）をベースとする。
⚫ 成果・効果：土粒子運動の素過程を忠実に考慮して、モデルパラメータの少ない流砂解
析手法となる。

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研究課題：様々な粒径が存在する場での流砂量、粗度抵抗の見直し⚫ 概要：一般的に用いられている方法では混合粒径で構成された河床の粗度抵抗、流砂量の評価の妥当性を十分検証した研究はほぼない。モデルの問題点を洗い出すためにも、再現性の検討を一般的な議論とできるところまで行い、精度検証をともなった改良を行う必要がある。
⚫ 結果： 粗度評価から流砂量の算定精度、モデル適用範囲の明確化。
（必要に応じて粗度評価、流砂量算定モデルの提案）⚫ 成果・効果：実河川のように幅広い粒径が存在する場における粗度抵抗評価、流砂量の算定が可能になる。

研究課題名：流動形態の遷移を伴う流砂機構の解明と抵抗評価およびその展開⚫ 概要：土砂の集合運搬（土石流など）から個別運搬（掃流砂、浮遊砂まで適用可能な抵
抗則の考究とそのモデル化および河床変動計算への適用⚫ 結果：土石流から掃流状集合流動、掃流砂・浮遊砂までの現象を一貫して解析することが可能となる。また、別途検討される流木を考慮することによって、砂防域から河道域までの広い範囲の現象を合理的に解析できるようになる。
⚫ 成果・効果：流砂系一貫した流砂現象をシームレスに解析可能となり、より合理的な土砂管理計画を実施可能になる。
⚫ 固液運動の運動量と乱れの相互作用系を混合粒径で検討し、固液二相流中の粒状体力〇流砂系通過土砂量モニタリング
学や乱流を水工学が牽引する。
研究課題：計測・解析を統合した流砂系通過土砂量モニタリング⚫ 概要：土砂水理の解析技術と LP、ALB、衛星測量などのセンシング技術を統合し、流砂系内の通過土砂量モニタリング技術を開発する。
⚫ 結果：流砂系内の主要地点で通過土砂量が把握できる。
⚫ 成果・効果：砂防、ダム、河川、海岸の領域を跨ぐ土砂問題を解決するための基盤情報となる。

第 6 章 河床変動と流路変動〇混合粒径河道の河床変動解析法

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研究課題名：混合粒径河道の分級現象と河床変動解析法⚫ 概要：幅広い粒度分布をもつ混合粒径河道の分級現象と河床変動解析法を開発する。
⚫ 結果：空隙率の変化や、分級による表層構造の変化を考慮した流域の細粒土砂輸送が検討できる。流域全体で混合粒径河道解析を可能とできる。
⚫ 成果・効果：土砂の体積についてきちんと評価できるようになり、流域土砂管理の仕方が変わる。土砂体積の評価が可能となり、河道内貯留効果だけでなく摩耗を含めた土砂生産量の評価も可能となる。表層の河川生態環境が評価できるようになる。
研究課題：実河川を意識した一次元河床変動解析の適用範囲の明確化と広域的な評価に耐えうる新たな手法提案⚫ 概要：実河川では、川幅の変化は変化するし、河床高が横断方向に凹凸しているため、一次元流れの解析により水位の平均値が算出できても実際には水位が横断方向に分布を持ち、また流砂量にも分布ができて、河床変動量の算出上問題が起こりやすい。これが混合粒径河床になると断面平均値での議論はさらに困難になる。そのため、水位等水理量の平均値だけで考えず、一次元の限界を示し、高度化した広域な河床変動解析を提案する。
⚫ 結果：実河川での広域河床変動モデルの提案⚫ 成果・効果：広域土砂管理計画等で必要なデータや将来予測が可能になり、変化の方向
性を踏まえた対策が可能になる。
高精度平面二次元河床変動モデルの汎用化⚫ 概要：河川の河床変動モデルには実用的な観点から平面二次元モデルがよく用いられているが不足している物理要素は多い。準三次元（2。5 次元）の流れモデルや非平衡流砂モデルを組み込んだ高度なモデルを体系化し、理論的、実験的検討との比較を通じて性能を照査する。
⚫ 結果：高精度かつロバストなモデルの汎用化⚫ 成果・効果：平面二次元モデルをベースとした河床変動モデルの高度化が進んでいるが、そのベンチマークや適用性は体系化されていない。限られた実験、現地ケースだけでなく、理論的背景も含めたモデル性能の統一的評価を行うことでより使いやすいモデ
ルとすることができる。

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河岸侵食モデルの高度化⚫ 概要：流路変動を引き起こす一要因である河岸侵食は流れ構造と河岸構造の両者の相互作用により決定されるが一般にモデル化が難しい。これまでの知見を体系化しつつ、実用的かつ汎用的な侵食モデルを開発する。
⚫ 結果：高精度河岸侵食モデルの開発⚫ 成果・効果：河床変動計算における河岸侵食の取り扱いは大きな弱点の一つである。これらのモデルを組み入れることで、より実用的な河床―流路変動モデルの構築につながる。
〇河床材料のモニタリング技術
研究課題：粒度の範囲が広い河床材料の三次元的な分布を把握する実用的方法⚫ 概要：場所や深さ毎にことなる粒度分布を実用的に把握する⚫ 結果：河床変動や流砂量をより正確にみつもることができる。
⚫ 成果・効果：より長期的に精度のよい河床変動、とくに大きな変動の予測ができる。
〇不確実性の評価
河床変動計算の不確実性評価⚫ 概要：河床変動計算結果は、外力が持つ不確実性、モデルパラメータが持つ不確実性により左右されるがその影響評価は十分ではないと考えられる。例えばアンサンブル気候
計算から得られる降雨―流出データを境界条件とした外力の不確実性評価や、流れ ―流砂モデルパラメータに対するモデルの不確実性評価を行い、モデルが出力する結果の振れ幅を明らかにする。
⚫ 結果：現時点で使用できるモデルのロバスト性、予測可能性について明らかにする 。
⚫ 成果・効果：河床変動計算の精度評価は、実験や観測データとの比較を通じて行われるが、計算結果には振れ幅が存在するので、それがどの程度大きいのかで、再現計算の意
味合いが変わってくる。このような不確実性評価は、モデルの予測可能性を示す一つの指標になる。
〇維持管理と直結する河川変動解析技術

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河床変動計算の DX 化
⚫ 概要：河川横断測量結果や橋脚などの河道内構造物のデータを国土交通データプラット
フォーム（DPF）などから検索、入手し、自動変換して数値計算の入力データにする⚫ 結果：河床変動計算の入力が容易になり、多くの技術者が計算をベースにした意思決定を行うことができるようになる。
⚫ 成果・効果：流域治水の政策のもとで、気候変動の影響により計画高水流量が変更されるような場合には県管理河川においても既存構造物が河床変動に与える影響を照査する必要があるが、その工数を大幅に減少し、適切な構造物の管理、更新に役立てることができる。

第 7 章 河川構造物の水理
研究課題：河川構造物の洪水被害評価・予測⚫ 概要：豪雨により頻発する河川構造物（橋梁等）の被災を受けている。このため、橋梁被害評価・予測手法を構築する。
⚫ 結果：洪水時の構造物被災要因やメカニズムを整理する。被災評価手法を検討する。
⚫ 成果・効果：気候変動を踏まえた河川構造物の被災リスク評価を行い、河川構造物の維持管理や洪水対策の基礎情報とする。

研究課題：各種構造物に作用する流体力特性の把握⚫ 概要：複雑な形状を持つ河川構造物（橋梁や護岸等）や家屋、植生・樹木に作用する流体力特性を把握・モデル化する。
⚫ 結果：河川水理分野に関係する物体の抗力・揚力係数を個別ではなく、体系的に取りまとめる。
⚫ 成果・効果：流体力評価の高精度化を図り、河川洪水・氾濫流解析の進展の一助とする。

研究課題：構造物周辺の維持可能な局所洗掘を活用した生態系改善⚫ 概要：護床工・水制などの被災メカニズムを考慮したうえで、被災に至らない洗掘のさせ方（洗掘位置を構造物からずらすなど）を解明する。
⚫ 結果：生態工学の知見も活用し、構造物周辺に多様な物理場を作成する方法を構築する。
⚫ 成果・効果：維持管理面で有利かつ生態工学的にも多様な場を創出する手法は、環境面での貢献が大きい。

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研究課題：堤防の破堤メカニズムの理解とそのモデル化⚫ 概要：堤防の破堤メカニズムを明らかにし、破堤のプロセスをモデル化する。破堤の原因となる不確実な要素は確率的に扱い、確率的な破堤モデルを構築する。
⚫ 結果：確率的な破堤モデル⚫ 成果・効果：河川モデルと組み合わせて破堤による氾濫を確率的に予測する。確率的な氾濫予測を実現し、予警報を発展させる。また、確率的な浸水被害額の推定（リスクカーブ）を実現し、適切な治水投資の基礎情報を与える。
研究課題：堤防強度を評価する技術の確立⚫ 概要：堤防に対する越水、浸食、浸透について、堤防の強度を評価する技術を確立する。
⚫ 結果：堤防強度の評価技術⚫ 成果・効果：膨大な延長を有する堤防に対して、区間ごとに強さだけでなく弱さも評価する。これによって、外力が強大化する中で堤防強化や流域的な対応を考える区間を明示する。
〇（新項目）河道管理の水理
研究課題：河川構造物の維持管理と直結した河川変動解析技術⚫ 概要：河川構造物が被災に至る FT 図のそれぞれの判断基準となる閾値を明らかにし、変状の程度により維持管理の緊急度を判断できる数値解析技術を確立する。
⚫ 結果：現場状況に応じたパラメータの幅や、境界条件・計算条件の与え方に関する知見を充実させる。起こりうる現象の幅を、随時判断できるようになり、現場の維持管理行為と連携が深まる。
⚫ 成果・効果：研究レベルでの再現計算にとどまらず、起こりうる事象を事前判断できるという意味で効果は大きい。

研究課題：長期河道応答予測技術⚫ 概要：河道水理、土砂輸送、植生動態を統合し、数十年スケールで河道動態予測を行う⚫ 結果：数十年スケールでの河道地形変化、植生繁茂状況を明らかにする。
⚫ 成果・効果：持続的に維持できる河道設計、維持管理手法の構築につながる（このこと
が治水計画上の河道配分流量（上限値）の合理的な設定につながる）。

37研究課題：流下能力の継続的評価⚫ 概要：LP、ALB、衛星測量などのセンシング技術と水理解析技術を統合し、継続的に河道流下能力を把握できる技術を開発する。
⚫ 結果：河道の維持すべき機能である流下能力について、継続的（連続的）に把握できるようになる。
⚫ 成果・効果：河道の維持管理技術の向上（河川の維持管理について、現状では河川構造
物の維持管理技術は提案されているが、洪水を流す器である河道そのものの維持管理については十分な技術がない。河道で維持すべき重要機能である流下能力を連続的に把握できるのは、河道の維持管理技術の向上に必須）

研究課題：冷地河川における解氷時期推定手法、アイスジャム発生危険箇所推定手法の開発⚫

概要：春先の河氷の解氷によって河道内に氷が堆積するアイスジャムが発生し被害をもたらす。アイスジャムの前には解氷現象が現れることから解氷現象を推定する手法、アイスジャム発生危険箇所を推定する手法が望まれている。

⚫

結果：一般的に入手可能な入力値を用いた解氷時期を推定する手法の構築、河道データを用いたアイスジャム発生危険箇所推定手法の構築。

⚫

成果：気象庁の１０日後予報を用いて１０日後までの解氷予測を行うことができる。
また、本手法を活用し解氷マップを作成することにより、広く一般に注意喚起が可能となる。どこでアイスジャムが発生しやすいかを事前に把握することができる。

第〇章（新項目）水害リスク評価〇水害リスク推計
研究課題：人口・社会経済変化、産業・生業、脆弱性を考慮した水害リスク推計⚫ 概要：国、自治体、市など広域で推計・予測される人口・社会経済データを基にメッシュ単位で計算が行われる数値モデル実験結果と組み合わせ、地域の産業・経済（マクロ経済学的ＧＤＰやサプライチェーン等を含む）、生業への中長期の影響、要配慮者利用施設等の脆弱性等を考慮したリスク評価方法を開発する。
⚫ 結果：人口・社会経済変化等を考慮した水害リスクを明らかにする。
⚫ 成果・効果：人口減少下での水害リスクを踏まえた街づくり、治水計画検討の基礎情報となる。企業の情報開示やＢＣＰ作成、水害保険等、多様化する水害リスク情報の活用
ニーズに対応する。

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研究課題：人口・社会経済変化を考慮した水害リスク推計⚫ 概要：国、自治体、市など広域で推計・予測される人口・社会経済データを基にメッシュ単位で計算が行われる数値モデル実験結果と組み合わせる方法を開発する。
⚫ 結果：人口・社会経済変化を考慮した水害リスクを明らかにする。
⚫ 成果・効果：人口減少下での水害リスクを踏まえた街づくりの基礎情報となる。
研究課題：流域全体の水害リスクの評価手法⚫ 概要：洪水時の洪水の挙動を説明できる水収支分布図等、内外水の洪水氾濫による流域全体の合計被害と降雨確率規模との関係を示すリスクカーブ等、氾濫ブロック毎のリス
ク（浸水要因や災害シナリオによらないリスク評価に、経済・産業・生業・脆弱性等を加味）を統合した、流域全体のリスク評価手法の構築。洪水時の流域内での洪水の挙動、水施設の破壊の場所・タイミング等の評価、浸水に伴う各氾濫ブロックの被害・資産の評価および防災・社会経済上の影響評価、あらゆる関係者が事業主体の各種減災対策の効果の評価等の項目から構成。
⚫ 結果：流域治水型の治水計画の検討手法。すなわち、上下流・左右岸・本支川バランスを踏まえた、各種施設の配置計画の検討手法（従来型治水事業、輪中堤等への見直し、
粘り強い堤防、遊水地、浸水被害防止区域等、あらゆる関係者が事業主体の各種減災対策等）⚫ 成果・効果：国と都道府県が管理する区間の各種治水事業、あらゆる関係者が事業主体の各種減災対策等を含む、流域一体の治水計画の立案や流域治水の取組等の進展や合意形成に寄与。
研究課題：破堤リスクと様々な被害を考慮した地先の水害リスク評価手法の開発⚫ 概要：堤防の越水・浸透・侵食リスクを考慮した、地先の水害リスクの評価手法を開発する。浸水深、流速、流体力、水位上昇速度を考慮した洪水被害関数を開発・組み合わせることで、地先レベルでの様々な水害リスクを明示する。堤防の破堤リスクの評価から洪水氾濫解析手法の改良、被害状況の精査などが必要となる。
⚫ 結果：事前の洪水被害の予測精度が向上する。また、各種洪水被害関数が改良・開発されるとともに、真にリスクが高く水平避難が必要な個所とその確率などが明示可能となる。
⚫ 成果・効果：家屋倒壊等氾濫想定区域や浸水被害防止区域の設定が高精度（要対応区域の減少が可能）なものへと発展され、洪水ハザードマップの改善やピンポイントでの避難情報などの発令が可能となる。合わせて水害リスクの 3D や VR などでの可視化方法も検討することで、水平避難の推進や減災に向けたリスク喚起へとつながることが期待
される。

39

〇社会－水災害相互作用の解明・モデル化と政策決定支援
研究課題：社会―水災害相互作用の解明とモデル化⚫ 概要：経済モデルや社会水文学的研究により社会と洪水災害や渇水災害をはじめとした水災害現象との相互作用を解明しモデル化する。
⚫ 結果：水災害特性に応じた社会応答や個人行動、経済活動の変化とそれによる人為的介入（水工施設の整備等）による水災害特性の変化を再現・予測する。
⚫ 成果・効果：水工施設の整備や社会経済的な水災害リスク管理が長期的に社会および河川流域に及ぼす影響を明らかにし、それに基づく政策決定支援を行う。
研究課題：土地利用や建築規制などの制度と人間の応答に関する研究⚫ 概要：マルチエージェントモデルや行動経済学的な心理を含めて、規制に対する人間行
動モデルを開発、高度化する。
⚫ 結果：氾濫水の水理挙動と地下空間を含む都市内の構造を踏まえた人間行動の特性を明らかにする。
⚫ 成果・効果：規制の効果を検討するための基礎資料を提供する。
研究課題：合理的な流域政策決定モデルの開発⚫ 概要：河川改修や流域治水の政策は必ずしも合理的に決断されるわけでなく、様々な環
境要因や歴史的背景、地元の要請などで決まる。法律や行政の仕組み、住民心理などの社会科学的なモデルと、河川工学が得意とする物理・確率モデルを融合したモデルが望まれる。
⚫ 結果：分理融合型の研究を水工学が先導できる。他の部門にも応用が可能。
⚫ 効果・効果：政策決定時に苦労している地方自治体に貢献できる。行政の判断に科学的知見が直接反映できる。

研究課題：あらゆる関係者が事業主体の各種減災対策の効果の評価手法⚫ 概要：流域治水の観点で求められる、河川への流出を抑制する対策（田んぼダム、雨水貯留施設、霞堤、二線堤等）の評価手法の構築。
⚫ 結果：あらゆる関係者が事業主体の各種減災対策等の効果の評価が可能になる。
⚫ 成果・効果：あらゆる関係者が事業主体の各種減災対策等を含む、流域一体の治水計画の立案・合意形成の進展。
〇流域複合災害リスク評価と危機管理対策ツールの開発

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研究課題：降雨量から斜面崩壊・土石流・洪水氾濫の現象を予め把握し、流域レベルでの複合災害リスクの評価・分析する危機管理対策ツールの開発⚫ 概要：降雨量から斜面崩壊・土石流・洪水氾濫の現象を予め把握し、流域レベルでの複合災害リスクの評価・分析する危機管理対策ツールを開発する。
⚫ 結果：降雨の時空間分布から、流域から河道への降雨流出、河道での洪水流および氾濫
原での氾濫流の挙動、斜面崩壊から土石流～掃流状集合流動～掃流砂・浮遊砂と遷移する流域から河道・氾濫原への土砂移動、斜面から河道への流木の流入、河道・氾濫原での輸送・堆積や構造物による捕捉を再現・予測し、これに基づき複合災害リスクの評
価・分析を可能とする。
⚫ 成果・効果：流域レベルでの雨水の挙動や災害リスクの把握が可能となり、危機管理対策を講じる上で有用な情報を提供できるようになる。
〇まちづくり支援のための技術（技術と関連した制度に関する研究開発を含む）
研究課題名

水害リスクと人口減少を考慮した地方都市のまち作り⚫ 概要： 災害に対する安全度と最適な居住地区の関係は、人口や社会構造の将来的な変化により改めて見直す必要があると考えられる。次の世代の社会構造や産業構造に対応した水害対策としての地方都市のあり方を検討する。
⚫ 結果： コンパクトシティのような発想で、災害の観点から、持続可能な都市の構造についての取りまとめがなされる。
⚫ 成果・効果： 水害のソフト対策の一つとして提言ができる。

研究課題：人口減少を考慮した流域治水に関する都市計画との連携⚫ 概要：上流、中流、下流に遊水地を作るなどして、流域治水を進めることは重要であり、その定量的な評価と精度向上を進める必要がある。しかし、仮に、今住んでいるところで浸水を許容することを求められても受け入れることは難しいと考える。一方、今後、人口減少が進むことから、社会インフラの効果的・限定的な整備を進める必要がある。
この方向性は流域治水と合致するので、その実現に向けて計画分野と連携する。
⚫ 結果：水理学的な情報や人口減少の中での実施可能性を基に、都市整備の在り方を議論し、流域内の適地を見出し、流域治水や都市開発・整備、住民の住み方に関して、方針を決める。
⚫ 成果・効果：得られた成果は、全国的に展開できる。また、今後の流域治水や都市開発・機能維持について、方針を示すことができる。

〇水害に対する避難活動支援技術の開発（技術と関連した制度に関する研究開発を含む）
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研究課題：避難行動のモデル化⚫ 概要：マルチエージェントモデルをはじめとした避難行動モデルを開発、高度化する。
⚫ 結果：氾濫水の水理挙動と地下空間を含む都市内の構造を踏まえた避難行動の特性を明らかにする。
⚫ 成果・効果：氾濫時の適切な避難行動や避難場所設置を検討するための基礎資料およびガイドラインを提供する。

研究課題名

氾濫減災における避難行動要支援者の安全確保に資する氾濫解析とハザード

マップの地域タイムラインとの結合による水工学知見の社会実装⚫ 概要： 気候変動に伴う河川氾濫に対する避難主体住民の安全確保は、実学としての水工学分野においてその知見を役立たせるべき重要な課題である。そうした視座において氾濫解析とそれから得られるハザードマップは重要な情報を提供できるが、実際の地域住民の氾濫発生時の行動そのものにおいて役立つ情報が提供できているかという課題は地域自治体では存在している。特に避難行動においては通常の氾濫解析における空間メッ
シュスケールよりも小さい規模での浸水・流体力の状況・情報により歩行・乗用車移動に対する危険性の評価が、単純なグリッドスケールの精緻化だけではなく求められる。
避難行動に役立つという観点での情報が一人でも多くの命の確保、特に避難行動要支援者にとっては重要である。具体的には地域・集落あるいは個別住宅だけでなく、避難行
動のレベルに応じた個人毎の「マイタイムライン」の作成の必要性は、わが国にタイム
ラインがアメリカから導入されたときから指摘されていたことである。実際にはタイム
ライン情報の上流側である国、県の行動が充実し、結局避難者そのものの行動にまで結びついていないという実態がある。これまでの水工学における氾濫解析の学術知見を上記の視座から再評価し、一人でも多くの人を救える情報を提供するという観点から、モデル自治体における集落・個人スケールの視点による氾濫解析とタイムラインとの結合をモデルケースの対象地域を設定した上で社会福祉協議会や市役所等と連携して実施し、本テーマに関する課題解決を図る。さらにこのモデルケース研究において社会実装の面で明らかとなる水工学的研究課題を抽出し今後の研究指針を明らかにする。
⚫ 結果：タイムラインの実質化として、避難者の行動に関する諸特性に応じた氾濫解析結果の情報が住民対応の主体である地域自治体や関連組織および避難者に提供できる。
⚫ 成果・効果：水工学における重要な研究テーマの一つである氾濫解析が、その内在する最終目的である災害大国である日本における、一人でも多くの人の命を救う上で実質化
される。

42

研究課題：水災害発生時の避難困難度の評価手法の開発⚫ 概要：地域ごとの地形や氾濫・浸水特性、交通システム、都市構造などの特性を考慮した水災害発生時の避難困難度の評価手法を開発する。
⚫ 結果：浸水・氾濫発生時の通行可能性や避難所までの最適経路、要避難時間などの情報を創出する。垂直避難の推奨地域なども特定する。
⚫ 成果・効果：避難計画の策定や、避難訓練への活用、実際の避難行動の際の避難開始のタイミング・ルート選定を適切に行うことができる。

第3編

ダム

第 1 章 ダムの計画と設計・管理
気候変動に伴う異常洪水時防災操作発生確率と発生状況の解明⚫ 概要：近年の気候変動に伴いダム貯水可能量を超えることが増加し、異常洪水時防災操作を発生することが増加することが懸念される。そのため、その発生確率の解明およ
び、どのような状況下（降雨の空間分布や継続時間など）で異常洪水時防災操作が発生しやすいかを予測可能な手法を確立する。
⚫ 結果：異常洪水時防災操作の発生確率や発生しやすい状況を明らかに出来る。
⚫ 成果・効果：異常洪水時防災操作が発生しやすい状況を予測可能となり、例えば事前放流を行うタイミングや下流域に住む住民に対する事前の避難勧告が可能となることなどが期待される。

43

アンサンブル気象・水文予測情報を考慮したダム貯水池の実時間操作最適化手法⚫ 概要：気候変動に伴う水災害の激甚化が懸念される中で，既存のダム貯水池をより柔軟
かつ高度に運用することで，ダム貯水池が持つ治水，利水面での機能を最大限に引き出すことが求められる．近年，整備や技術進展が著しい現業アンサンブル気象・水文予測
情報を効果的に活用することで，予測の不確実性を加味しながら将来の大規模洪水や渇水の生起可能性を実時間で評価し，これを踏まえてダムの操作を最適化する手法を確立する．
⚫ 結果：アンサンブル予測情報を考慮した治水・利水面での最適なダム操作手法が明らかになるとともに，アンサンブル予測を考慮することにより既存のダム貯水池の運用がどの程度まで高度化できるのかが明らかになる．
⚫ 成果・効果：ダム貯水池の治水・利水両面での機能が向上することによって，気候変動に伴い懸念される洪水，渇水の激甚化や頻発化に対しても，既存施設で適応できる範囲が大きくなる．一方で，ダム操作の高度化を図ってもなお，ダムの治水，利水機能が不足することが予測される流域においては，流域内での別の代替案やダム機能向上のための再開発への投資を検討するための根拠となる．

水を介したネクサスの向上に向けたダム貯水池群の多目的運用最適化手法の開発⚫ 概要：気候変動の影響で洪水や渇水の激甚化が懸念されるほか，気候変動の緩和に向けた再生可能エネルギーの増加に伴い，水力発電の重要性やエネルギー戦略での位置付けも大きく変化している．一方で，ダムの長寿命化に向け排砂ゲートやバイパストンネル
等の恒久的堆砂対策設備の整備が進んでいるほか，下流への土砂供給や出水による河床
擾乱は河川生態・環境にとっても重要である．このように自然環境や社会的要請，ダム設備や管理技術の変化によりダム運用の目的が複雑化する中で，目的間のトレードオフ
や連関構造を踏まえながらダム操作を多目的に最適化する方法論を確立する．
⚫ 結果：最新の気候変動予測や社会的要請，ダム設備や管理技術を踏まえながら，複数の運用目的の効用を総合的に最大化するダム運用方法が明らかになる．
⚫ 成果・効果：水・食糧・環境・気候・エネルギー間の連鎖関係（ネクサス）がダム運用
によってどのように変化するのかが明らかになるとともに，連鎖関係を最大限に向上し得るダム運用方法が明らかになる．ある目的の効用を向上させる際に他の目的の効用を犠牲にせざるを得ない場合に，どの目的をどの程度優先してダム運用を行うべきかについて，社会的に合意形成を行うための根拠となる知見が得られる．

第 2 章 せきと越流頂

第 3 章 ダム関連構造物の水理44土砂通過に伴う水理構造物の摩耗損傷メカニズムの解明⚫ 概要：堰・床固等の河川横断工作物、とりわけダムの土砂バイパストンネルとその関連施設においては、土砂通過に伴う構造物の摩耗損傷による機能低下・不全事例が生じている。現状、摩耗損傷予測式は存在するが、対象領域の平均的な摩耗損傷量予測の式であるため、摩耗損傷に伴う形状変化、水理量・土砂動態変化を踏まえた局所的な予測はできていない。現場の維持管理判断基準としてはその閾値が重要となるため、水理条件と土砂動態、構造物応答の関係性を解明し、摩耗損傷予測式の高精度化を図る。
⚫ 結果：現場条件や摩耗損傷進展に応じた適切な摩耗損傷量の予測が可能となる。
⚫ 成果・効果：水理構造物の設計、運用計画、維持管理計画において、適切な摩耗損傷予測に基づいた効率的かつ持続可能な意思決定が可能となることが期待される。

第 4 章 導流部と減勢工

第 5 章 貯水池管理研究課題名

気候変動に伴う貯留水品質への影響評価と緩和作⚫ 概要： 貯水池管理において貯留水の品質である水質は、良好な状態を維持してユーザーに供給することが今後も求められると共に、改正河川法の第 3 目的である環境面においても貯水池生態系における良好なハビタットの維持やダム下流河川環境に対する大きな影響から今後も重要な課題である。気候変動による貯水池および下流河川への影響は多面的・複合的であるが、これらをその素過程の解明とそれらの統合による総合的理解に基づき、そのリスクと対応方策を明らかにする。
⚫ 結果：気候変動により生じる従来と量的・質的に異なる諸水質問題の見通しと対応策が明らかになる。
⚫ 成果・効果：上記結果に基づき、今後のダム管理の実務における技術開発・行政的諸対応の明確化に資する知見を提供でき、わが国における水資源開発・河川環境管理の向上が期待される。同時に熱帯亜熱帯地域における多くの開発途上国における上記課題解決にも資する。

第 6 章 ダムの堆砂と排砂

45

ダム放流設備吞口周辺の水圧排砂（Pressure Flushing）能力の解明⚫ 概要：堆砂が著しく進行したダムでは、堤体低標高部に設けられた放流管や各種取水口の吞口周辺において、放流設備操作により生じた流れにより、吞口敷高を起点としたすり鉢状の局所洗堀形状が形成される。同現象は水圧排砂（Pressure Flushing）と呼ばれ、効果はダム堆砂全体に対して相対的に小さいものの、水位低下を伴わず運用面での制約が少ないこと、ゲート等機械設備を有する放流設備周辺の堆砂管理の観点で重要な排砂手法の一つである。そこでゲート操作時の水位、放流量と、堆砂形状・性状の関係性を解明する。
⚫ 結果：現地水理条件と堆砂状況に応じた水圧排砂能力が明らかとなる。
⚫ 成果・効果：ダム堆砂管理計画において、長期的な堆砂対策を検討する際の排砂効果として正の考慮事項として取り入れるとともに、堆砂状況に応じた運用（ゲート操作）手法の提案が可能となる。

インパクトセンサーによる掃流砂量観測手法⚫ 概要： 水文観測は洪水予測や水資源管理等の明確な目的のために実施されており，その結果は全国の河川管理に活用されている。同様に，土砂についての観測も全国的に行われており，流下土砂量の直接的計測が困難であることから，流下する土砂が河床に与える振動・音を記録することで流砂量を推定するという観測計測法がとられることが多い。しかしながら，計測値を流砂量に変換する手法が十分に確立されておらず，観測値を活用する方法は十分に議論されていないため。そのため，観測の存在意義が水文観測ほど明瞭ではなく，今後一般性のある変換手法を確立していく必要がある。また，そのためには観測値が事業者・学術界で共有されることが望ましい。
⚫ 結果： 精度が高く一般性がある流砂量推定法が確立される。各地域の流砂量が明瞭になる。
⚫ 成果・効果：各河川における土砂生産・流出量が把握でき，効果的な土砂管理と土砂災害対策が可能になる。
流水型ダムの土砂動態の解明⚫ 概要： 近年、治水と環境の両立を目指した流水型ダムに注目が集まっている。一方で国内に同形式ダムの建設事例は少なく、貯留型ダムに比して物理環境・生息場環境への影響は十分に明らかにされておらず、新たにダム設置する場合や、既存ダムの改良時に向けて、効果的な設計手法の確率が求められている。
⚫ 結果： 構造や運用の違いによる上下流土砂動態変化の影響を解明する。
⚫ 成果・効果：放流設備配置の検討時に、目指したい河川環境像に応じた効果的な放流設
備規模、配置を提案可能となる。

46

第4編

水資源計画と上水道

第 1 章 水資源計画
気候予測データを活用した水資源計画手法⚫ 概要：気候変動に伴う少雨の頻度や規模の増大，あるいは降雨・降雪の季節性の変化に
より，渇水の生起頻度は高まることが懸念される．気候変動によるこのような少雨・渇
水の生起特性の変化を，最新の気候予測データを活用して科学的に評価しながら，水資源計画に反映する方法論を構築する．
⚫ 結果： 気候予測データから，少雨や渇水，積雪・融雪過程の変化など，水資源計画作成の際に重要となる水文資料を必要な時空間解像度・精度で作成する方法が明らかになる．最新の気候変動予測結果から得られる水文量の将来変化に関する情報を水資源計
画に適切に反映するための科学的な方法が明らかになり，水文量の非定常性を前提とした水資源計画手法に関する知見が得られる．
⚫ 成果・効果： 気候モデルによる最新の気候変動予測を踏まえ，将来の水循環の変化にも対応し得る水資源計画や施設整備計画の作成が可能となる．

成熟社会における持続可能な水資源システム⚫ 概要：人口減少や水利用技術の進展に伴う水需要の減少により，水資源施設の整備は，平常時における水需要を充足する水準に概ね到達している．今後は計画規模を上回る渇
水や，水インフラの老朽化に伴い増加が予想される断水事故，南海トラフ地震・首都直下地震などの巨大地震災害や豪雨災害などにおける水資源施設の被災，事前放流などダム利水容量の治水活用時における貯水量の回復不足など，水資源システムに障害が生じた際にも最低限の水の供給能力を維持できるような水資源計画の整備が求められている．こうしたリスク管理の考え方を反映しながら，予想される人口減少や公共投資額の低下に見合うよう，整備・維持管理コストの軽減が可能となるように水資源システムを最適計画するための方法論を構築する．
⚫ 結果：災害・事故によるシステム障害時においても致命的な水供給不足が生じないように，水源の多様化やネットワークの強靭性の向上，水供給システムの冗長性の確保が最小限の整備・維持管理コストで達成できる水資源システムの計画手法が明らかになる．
⚫ 成果・効果：既存の水資源施設を活用しつつ，自然災害・事故に伴う断水や計画規模を上回る渇水に対する水資源システムの脆弱性が軽減されるような水資源計画手法に関する知見が得られる．コンパクトシティなどのインフラ合理化に向けた社会動向や，インフラの更新コストを踏まえた維持管理戦略を計画段階で織り込むことによって，水資源システム全体の合理性と安全性を着実に高めるとともに，水資源インフラの維持のための費用負担に関する世代間の公平性が確保されるような施設整備が可能となる．

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第 2 章 市街地雨水流出・汚濁流出

第5編

海岸・港湾

第6編

流域圏環境

第 1 章 流域圏の水・物質循環システム
研究課題：陸―海間の水・物質循環システムの解明⚫ 概要：特に物質循環は陸から海への 1 方向ではなく、海から陸への例えばサケなどの遡河魚に伴う物質循環も存在する。そのため、陸－海間の水・物質循環システムを統計的・定量的に評価可能な手法を確立する。
⚫ 結果：陸域・水域生態系にとって重要な栄養塩を含む水・物質循環の長期的な予測が可能となる。
⚫ 成果・効果：近年問題視されている気候・社会変化（人口減少や土地被覆変化など）に伴い変化する流域圏における水・物質循環システム予測・解明可能となり、求める流域
圏環境の実現に向けた方策を提案可能となる。

研究課題：長期的な水環境変遷に関する測定の方法論の確立と、データ取得（計測）から解析の実施。
⚫ 概要： 気候変動や社会構造の変化による水環境の変化を把握するための調査研究。何をどのように計測するべきかという方法を検討し、データの蓄積を進め、その解析を行う。
⚫ 結果： 長期的な環境変化を把握する事ができる。
⚫ 成果・効果：将来的な河川環境の管理方法に関する知見を提供できる。
研究課題：未経験レベルの高水時にも適用できる LQ 式の開発。
⚫ 概要：観測データに基づく LQ 式では洪水時の L が外挿で求められることが多い。加
えて高水時の観測データ不足から不確実性が高い。
それらの欠点を改善するためにまずは河川流域内で多点同時水質測定ネットワークを構築し、分布型流出モデルなどとの整合性を確認する。
⚫ 結果： 気候変動影響評価など未経験レベルのインパクトを評価できるようになる。
⚫ 成果・効果：将来的な流域圏環境の管理方法に関する知見を提供できる。

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研究課題：デジタルツインによる河川・地下水環境モデリング⚫ 概要：離散的な地表水と地下水の観測データを即時に取り込んだ物質輸送・環境変化モ
デルを開発する。未解明な地中の微生物過程を観測し、モデル化を行う。また、地質データのデジタル化と物質輸送モデルの逆解析によって汚染源を特定する。
⚫ 結果： 時空間の地表地中の物質・生物量を推定することができる。
⚫ 成果・効果：水質ハザード、リスクを定量的に評価することができる。安心な地下水開発が可能となる。

研究課題：流域圏の水・物質循環・生態系を含めたデジタルツイン⚫ 概要：流域圏の水・物質循環・生態系をバーチャル空間上にシミュレーションできるモデルを開発する。
⚫ 結果：水質、生態系まで含めた数値流域圏を構築する。
⚫ 成果・効果：流域圏の人間活動が水圏生態系に与える影響などをバーチャル空間上で予測し、対策等につなげる

第 2 章 水循環と生態系（陸水および沿岸域における水環境に関する理論構築とモデル化
河川水温の将来変化予測手法の開発⚫ 概要：気候変動予測モデルや流域特性と河川水温との関係を分析すること等により河川
水温の将来予測手法を開発する。
⚫ 結果：観測水温データが限られた河川でも河川水温の将来予測を可能とする。
⚫ 成果・効果：河川水温の将来変化を踏まえた利水・環境面の影響把握に役立つ。

研究課題：成層を考慮した水環境の理論的検討とモデル化⚫ 概要：成層の有無を含め、波・流れと水環境の相互作用をモデル化するための理論を構築する。陸水のみならず沿岸域までを対象とし、対象範囲は流域圏にとどまらない。水環境には、水生植物等も含み、生態系までを対象とする。
⚫ 結果：あらゆる水域に適用可能な理論と概念モデルを構築出来る。内部波など流体力学的な観点からの理論が発展する。
⚫ 成果・効果：複雑化する成層場における生態系の維持・管理に適用できる。モデルを利用することで、将来予測が可能となり、気候変動への緩和策・適応策を提案できる。
河川モデルと組み合わせて破堤による氾濫を確率的に予測する。確率的な氾濫予測を実現
し、予警報を発展させる。また、確率的な浸水被害額の推定（リスクカーブ）を実現し、適切な治水投資の基礎情報を与える。

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第 3 章 流域環境
研究課題：気候・社会変化を考慮した過去も含めた流域環境の長期的な動的解明・予測⚫ 概要：気候や社会変化（人口減少や耕作放棄に伴う土地被覆変化）に伴う流域環境の変遷を予測・解明可能なモデル化を行う。
⚫ 結果：過去から現在に亘って、健全な流域環境がいつであったかを解明可能となる。
⚫ 成果・効果：流域圏における自然環境は、数年、数 10 年規模の長期的な影響の蓄積によって形成される。そのため、流域環境を保全するには健全な流域環境の状態を理解することが重要となり、その環境を実現・持続させるために必要な方策が提案できる。
研究課題：人口減少による河川環境への影響⚫ 概要： 人口減少により、水質的には面源、点源負荷が減少する事が想定されるなど、社会環境の変化は、環境や物質循環に影響する事が想定される。これまで人為的に影響を受けてきた我が国の水環境の将来変化を展望する。
⚫ 結果： 水環境の変化に関わる要因と応答に整理される。影響の度合いなどに応じて対策案を示す。
⚫ 成果・効果：将来的な河川環境の管理方法に関する知見を提供できる。

第 4 章 河川環境
第 5 章 地下水環境

第 6 章 ダム貯水池・湖沼
研究課題名

閉鎖性水域の水環境に関わる影響因子と改善策の整理⚫ 概要： 湖沼は環境基準の達成率が低いとされている。しかし水質、底質について、改善が必要な事項かどうかなどは、現場によっては曖昧なものもありうる。それらを整理し、環境保全対策の最適化の一般化について検討しまとめる。
⚫ 結果：従来、改善が必要と考えられていた要因（例えば底層の貧酸素化など）についても、影響する対象から対策自体の要不要などについても検討し、とりまとめをする。
⚫ 成果・効果：将来的な湖沼環境の管理方法に関する知見を提供できる。

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2022 年 11 月 12 日

第三部

気候変動－内部要因－外部要因－影響－対策の連関図

グローカル気候変動適応研究推進小委員会

図１：洪水・治水連関図
図２：環境（水質）連関図
図３：環境（生物多様性）連関図
図４：利水・水循環連関図

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洪水・治水連関図

図１：洪水・治水連関図。主に洪水中の現象に着目している。矢印は主に水・土砂の移動を矢印で表現し、影響を与える外部要因および対策が流れの中に差し込んでいる。

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環境（水質）連関図

図２：環境（水質）連関図。環境では多くの要素が複雑に絡み合い繋ぐ線が多くなり複雑となるため、関連する要素をグループ化し、その大枠を線で繋ぐこととした。

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環境（生物多様性）連関図

図３：環境（生物多様性）連関図。環境では多くの要素が複雑に絡み合い繋ぐ線が多くなり複雑となるため、関連する要素をグループ化し、その大枠を線で繋ぐこととした。

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利水・水循環連関図

図４：利水・水循環連関図。利水・水循環では重要性の大きな外部要因を上部にまとめて配置し、左に配置した気候変動と併せて考慮すること
で右下の影響へと至る関係性を図示した。

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2022 年 12 月 16 日

第四部

日本学術会議の「学術の中長期研究戦略」に提出した提案書

土木学会「学術の中長期研究戦略」申請様式作成タスクフォース

１．基本情報
1: 「学術の中長期研究戦略」の名称（日本語）レジリエントな未来を拓く超学際流域圏マネジメント学の創成

2: 「学術の中長期研究戦略」の名称（英語）Creation of Transdisciplinary Watershed Management Science for Resilient Future

3：提案分野分野融合

4：分野融合の内容（※前項で「分野融合」を選択された方のみ記入してください。）
３分野全て

5：提案のキーワード<３～５個>1

新しい国土・流域の在り方

2

災害レジリエンス

3

統合流域圏水システム科学

4

人間社会系流域圏デザイン学

5

自然生態系流域圏創成学

２．学術振興の「ビジョン」
1：ビジョンの概要（200 字以内）

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気候変動に対してレジリエントな流域圏の構築に貢献する統合化された新たな学術領域の構築を目指す。水に関する物理・生物地球化学過程を包含する統合流域圏水システム科学、経済・制度・都市・交通・建築等を統合してレジリエントな社会基盤インフラを形成する人間社
会系流域圏デザイン学、生態系利用や相互影響の最適化を図る自然生態系流域圏創成学の三本柱で構成され、流域圏の課題解決を図る基礎学術領域を創出する。

2：ビジョンの内容（1500 字以内）
我が国の人々の暮らし・社会は河川流域を中心に発展してきた。沖積平野を中心に発展してきた国土は度々水害による被害を受けてきたが、明治中期以降に始まった連続堤防の建設や戦後の多目的ダム等の建設によって治水整備が進み、それらは近代のめざましい発展に寄与してきた。特に連続堤防を築くことによって洪水災害を防止・軽減するとともに土地利用を高度化し、経済発展の礎を構築して国際的な地位を築いてきた。しかし、気候変動による水循環への影響が現れ降水強度の強大化や偏在化が確実となる中、治水整備の設計規模を越える洪水が発生し、これまでの考え方を継続して国土の安全性を維持することは困難な状況となっている。
流域圏は地球上の生命を支える水循環の基本単位であり、気候変化・環境変化の現実の対応単位である。その流域圏の持続可能性や自然災害に対する強靭性、包摂的社会の形成を支える学術が必須である。特に、水災害を最小化し被害を受けた場合も速やかに復旧・復興することができるレジリエントな社会を築くとともに、健康で住みやすく、豊かな食料生産や生物多様性を確保し活力ある流域圏を構築するための新たな学術の創成が望まれる。
そのためには、水災害の防止・軽減、水資源と水環境の保全といった従来の土木工学の分野を大きく展開させる必要がある。グローバルな気候変化や環境変化に対する実際の対応策は各地域の自然環境と社会特性を考慮して検討する必要があり、流域圏でのローカルな対応が不可
欠である。 そこで、気候変動に対してレジリエントな流域圏の構築に学術から貢献する統合化
された新たな学術領域の構築をビジョンとする。統合学術領域は、統合流域圏水システム科学（水圏水動態の素過程をベースとして気圏・水圏・地圏・生物圏を統合した流域圏の水に関する物理・生物地球化学過程を包含する水システム科学）、人間社会系流域圏デザイン学（カーボ
ンニュートラルを含むエネルギーや産業，経済，法体系、社会的制約を考慮し文化・歴史・制度・都市・交通・建築等を統合してレジリエントな社会的共通資本を形成する国土マネジメン
ト・デザイン学）、自然生態系流域圏創成学（純粋な生態系のみならず生態系サービスやワンヘルスなどの生態利用や相互影響の最適化を図るマネジメント学）を柱とし、流域圏の課題解決を図る基礎学術領域を構成する。これらの新たな学術分野は、科学的なエビデンスに基づいた流域圏デザインに気候正義等の民主的・社会的・倫理的な議論を反映させた包摂的な合意形成を実現する基礎分野となり、気候シナリオと社会シナリオとを組み合わせて人類社会と水の未来予測を可能とし、「流域治水」を実現・展開する学術領域となる。ローカルな地先から流域圏、さらに流域圏間からグローバルなスケールまでを俯瞰し、スケール間の相互関係を踏まえた超学際的な学術の統合を目指す。
この学術の創成により、気候変動、人口問題、食料問題、巨大災害・複合災害、生態系サービスの減少、経済格差、社会分断、パンデミック、国際紛争、などの深刻化に対して、持続的でレジリエントな未来社会を構築する道筋を提示する。また、本学術領域は、いわゆる専門家
のみにクローズした展開ではなく、一般市民へのオープンな学術を目指し、健全な流域圏（ベイズンヘルス）に関する一般市民のリテラシー向上に向けた教育方法や民主的な合意形成手法なども同時に研究することを想定している。加えて、当該学術領域は政策策定等に関わる社会57

実装に最も近い学術であり、基礎学問および地球規模のサイエンスの社会還元を実現できる学術領域としての発展を目指す。

３．学術研究構想
3：提案の種別
研究計画

4：総経費（※後述の所要経費の合計額を記入してください。）
約 170 億円

5：学術研究構想の概要（800 字以内）
従来、科学的知見の社会実装は工学分野が主導しており、経済発展と密接に結びついてきた。中でも、都市機能の基盤となるインフラストラクチャー（道路、橋梁、ダム、上下水道、
鉄道、港湾・空港、河川堤防など）の整備は主に土木工学が担ってきた。近年顕在化してきた
気候変動の影響は、人間活動に対して危機的な状況を作り始めており、対応としての適応策の検討では、特に災害分野で土木工学が重要な位置づけとなっている。一方、気候変動を抑制するための緩和策において再生可能エネルギーの利用促進とカーボンニュートラルな産業・生活構造への転換が喫緊の課題となっている。さらに、自然環境のうち水循環や生態系への影響の顕在化を受けて、様々な分野（例えば、農林水産分野、医学分野、など）での適応策の検討が世界的課題になっている。自然災害に対するレジリエントな社会を構築し、将来に渡って社会・経済が持続的に発展するためには、既存の学問分野間の連携に加えて真の学術の統合化を図る必要があることは論を待たない。
本学術研究構想では、水循環の基本単位である河川流域に湖沼・貯水池・沿岸域までを包含する流域圏を単位として、その上に存在する（1）水循環システムを対象の中軸とする統合流域
圏水システム科学【理学・工学】、（2）人間圏を対象の中軸とする人間社会系流域圏デザイン学【人文・社会科学】、ならびに（3）自然界の動植物を対象の中軸にする自然生態系流域圏創成
学【生命科学】、の 3 つの人間社会と水を中心とした統合的分野を創成することを目指す。その際、科学の社会実装による最適な社会基盤整備を学術の基本とする土木工学が本構想のコアとなる（1）のエンジンとなり、分野間の有機的連携を図り、10 年程度でこれら 3 分野の構築を果たし、それらを統合化することで超学際流域園マネジメント学へと昇華させることを最終的なゴールとする。

6：目的と実施内容（800 字以内）（※主に施設（施設計画の場合）、もしくは主に設備・ネットワーク構築・データ集積・運営（研究計画の場合）に関わる具体的な実施内容等を記入してください。）
【目的】

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本学術研究構想では、理工学分野・人文社会科学分野・生命科学分野の 3 分野がそれぞれ主
要な学問分野となる 3 つの統合的分野を創成した後に、それら 3 つを有機的に統合させることを主要な目的と見なしている。統合にあたって最も重要と考えられるのが、種々の定量的・定性的データの拡充とデータ共有体制の確立、分野間における専門的な語彙の統一、ならびにあるべき未来像を討議し共有することである。これらの具体的課題に対して、我が国の様々な学術セクターを総動員し、既存の知を結集した新たな学術分野を展開し，人類社会と水の未来予測を可能とし、「流域治水」を実現・展開する学術領域を目指す。
【実施内容】
土木学会水工学委員会の全国の研究者が取り扱ってきた利根川・淀川・石狩川・筑後川・最上川・木曽川・江の川・吉野川などの主要一級水系流域を対象として関連研究機関や行政機関が実施する種々の観測施設やモニタリング設備の拡充を図り、流域圏の長期高密度モニタリン
グ体制の構築と運営を図る。この観測情報の共有が統合流域圏水システム科学を構築する基盤となる。それに人間社会系流域圏デザイン学と自然生態系流域圏創成学を加えた分野間の融合を促進するデータ共有体制を確立するために、データ群のクリアリングハウスとなる施設の確立（例えば，現在運用されている DIAS を拡大するなど）を目指す。省庁でモニタリングされている各種統計情報に加えて、流域圏での地域行政を担う都道府県、市町村がモニタリングする
ローカルな統計情報の収集と公開方法を検討し、各分野で必要なデータの階層やメタデータを整理する。また、分野間で異なる語彙を整理し、認識の共有を図るために、辞典やハンドブッ
クなどの出版を行う。加えて、本構想で新たな専門学術誌の発刊を企画し、論文で利用されたデータの公開を基本とすることを通して、分野間の統合を進める。最後に、あるべき未来像の討議と共有は、公開シンポジウムの実施や書籍の発刊などを通じて行う。

<学術的価値>
7：学術的な意義（1500 字以内）（※提案の背景、学術的重要性、期待されるブレークスルーと研究成果及び様々な効果（他の学術分野への波及効果を含む）とそれらの意義を明確に記入してください。）【提案の背景】
既存の土木工学は、人間活動の基盤となるインフラ整備を中心とした都市機能の開発に主眼を置いてきた。その中で水工学分野は、治水・利水・水環境保全を目的に水循環や水・物質のダイナミクスに関する学問として発展し、主として水管理分野で社会実装されてきた。しかし、近年顕在化している気候変動は水循環の様相を変化させ、人間活動に負の影響を与えつつある。気候変動の水資源分野への影響評価研究がこの 15 年間に急速に進展し、気候変動影響下の水循環や土砂・物質動態の将来予測が進んでいる。特に、気候変動シナリオのもとでの降水
強度や豪雨の発生頻度の変化が定量的に分析され、政府はその成果を取り入れて一級水系の治水計画の見直しを進めるなど、科学的知見を政策決定に利用するようになった。さらに、河道のみで洪水を流下させることを治水の目標とするのではなく、一時的な氾濫を許容して流域内の全ての関係者が協力して対策に当たることを謳った「流域治水」へと治水政策を転換し令和
3 年度に法制化した。このように、流域圏を単位とした総合的治水が法的にも位置付けられ、連続堤防の建設を主とする治水政策からの大転換が図られた。流域治水の取り組みが具体的に進展する中で従来の公助・共助・自助の役割分担の見直しやグリーンインフラの導入のような環境とのトレードオフ解消などを行う必要がある。既存の土木工学では解決できない多くの問
59

題が顕在化すると予測され、レジリエントで持続性のある安全・安心な社会を築くためには、それらの包括的解決を可能とする学問体系を構築することが喫緊の課題として浮上している。
【学術的重要性】
本学術構想は、人間社会の基盤形成に不可欠な学問として発展した土木工学を基軸とし、その周辺学問分野と有機的に連携しながら流域圏に関係する課題を解決し、自然災害に対する強靭性を持ち、将来に渡って持続的に発展する社会を形成するための学問体系へと展開させる。
土木工学はもとより国土計画や地域計画を専門とする分野を内包し、水工学とそれらの分野との連携が進められてきた。また、防災減災を目的として、建築学や経済学、社会心理学との連携など、異なる学術分野との連携も進みつつある。それらを統合した学問分野を構成することによって得られるベネフィットは大きいが、統合に向けて解決せねばならない課題は多い。これまで学術分野の統融合が進まなかった理由として、各学問分野のもつ理念や目的が単独では有効であるものの、そのバウンダリーを出た途端に有効性が揺らいでしまい、時に分野間で衝突するような事態（例えば，従来の治水と生態系保全のトレードオフなど）が発生していることがある。本構想では、人類の共通問題として顕在化した気候変動に対して、水に関する適応を主軸にし、得られた方法論をあらゆる人間社会や自然環境の問題解決へと展開する新たなパ
ラダイムシフトを目指す。そして、いわゆる超学際的な学問体系への収れんを目的とする。これは既存学問体系の再編を伴い、必然的に大きな学術変革をもたらす。
【期待されるブレークスルーと研究成果、効果と意義】
工学的視点のみでは解決できない複雑な社会問題について、流域圏が対象単位となることでより具体的な目標設定が可能になり、学問分野の統合が促進されることで科学的に一貫した論
理性を持った解決への道筋を示すことができる。また、今後展開される流域治水や気候変動適応策において、流域圏を単位とした学問の境界を Science-based policy の導入が加速することが本構想からのアウトカムとして期待される。

8：分野融合の意義・効果（400 字以内）（「分野融合」を選択された方だけでなく、「人文・社会科学」、「生命科学」、「理工・工学」の各分野の中での融合についても記入してください。）
流域圏は、生命を支える水循環の基本単位であり、現実の気候変化・環境変化の対応単位である。流域圏の持続可能性や自然災害に対する強靭性、包摂的社会の形成を支える学術として、（1）理学・工学分野が主体となる統合流域圏水システム科学、（2）人文・社会科学分野が主体となる人間社会系流域圏デザイン学、ならびに（3）生命科学が主体の自然生態系流域圏創
成学、を構成し、それらの協働により超学際的な分野融合を図ることを計画した。我が国が今後とも持続的に発展するためには、水災害の被害を最小化し、速やかな復興が可能なレジリエント社会を築くとともに、健康で住みやすく、豊かな食料生産や生物多様性も内包する活力ある流域圏の構築が必須であり、そのための新たな学術の創成が必要となっている。流域圏内の水問題を中心に各分野からの知見を社会実装する体制を整え、過去に類を見ない分野融合を進展させる。

9：国内外の研究動向と当該構想の位置付け（500 字以内）

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環境・経済・社会の課題解決を対象とした国内政策としては、第 5 次環境基本計画（環境省、2018）で謳われた「地域循環共生圏」がある。地域固有の資源を最大限活用し自立分散型社会の構築を目指すもので、SDGs に沿っている。気候変動問題を自然科学と人文・社会科学が連携して解決を図る試みとして東京大学の「気候と社会連携研究機構」がある。グローバルな問題解決が主眼であり、地球システム環境科学の創成を目指している。水問題に特化した研究として、科研費学術変革領域（A)「ゆらぎの場としての水循環システムの動態的解明による水共生学の創生」があり、文理融合型プロジェクトとして水環境を地球圏―生物圏―人間圏のせめぎ合いによって生じるゆらぎを常に内包する水循環システムとし、持続可能な地域のあり方の提案を目指している。2023 年に Nature Water が創刊されるが、水と社会の関係性に関する論文が求められ、土木工学も主要対象分野に上げられている。このように、多岐に亘り研究が展開されているが、本構想は流域圏というローカルな単位を取り扱い、かつ、より包括的な展開を計画している点で優位性がある。

10：国際協力・国際共同（500 字以内）（※国際協力・国際共同を伴う計画の場合は、その形態と体制、国際的要請と国際的状況、想定・期待される日本の役割等を記入してください。）
当面は日本の研究者コミュニティでの共同研究を進め、展開可能な状況ができた段階で国際的な共同研究体制を構築する。その際、本学術構想に関するコンセプチュアルな書籍を発刊
し、国際シンポジウムを開催する。他国や国際的な学会との協調を図る。代表的な地域・国に協力体制を強化するためのオフィスを設置し、常設する。日本がリーダーシップを発揮し、新たな国際学会へと展開する。また、種々の既存の国際機関など（ユネスコ、UNEP、IPCC など）との連携を強化し、我が国のプレゼンスを向上させる。

<成熟度>
11：実施機関と実施体制(1000 字以内)（※複数の機関名の記入も可能です。特に実施の中心となる機関が決まっていれば、その機関名と役割も記入してください。また、実施体制におけるダイバーシティーについても記入してください。）⚫

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スタート時点では土木学会内に主要な研究委員会（水工学委員会、土木計画学研究委員
会、地盤工学委員会、構造工学委員会、環境工学委員会など）間の連携促進を行う分野横断的な委員会を設置して、学会コミュニティ内での意識の醸成を行う。
次の段階では、土木学会の活動を周辺の他学会へ展開していく。想定される分野として
は、理学・工学では、水文・気象学、林学、生態学、地理学、建築学などを、生命科学では、農学、生物学、医学、などを、ならびに人文・社会科学では、法学、政治学、経済学、社会学などが考えられる。また。3 本柱のそれぞれに中核となる学問分野を設定する。すなわち、統合流域圏水システム科学では土木工学が、自然生態系流域圏創成学では農学などが、ならびに人間社会系流域圏デザイン学では社会学や経済学などが想定され、ダイバーシティーに配慮した研究者構成を図る。
関連学会と連合体（コンソーシアム）を結成することで、研究推進体制を強力なものとし、大きな潮流を形作ることを目指す。

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最終的に本学術構想が具現化した場合に、若手研究者がキャリアアップの道筋を持てるよ
うにするために、研究機関の設置が不可欠になる。

12：所要経費（500 字以内）（※施設計画の場合、建設費(装置、設備等を含む)及び 10 年間の運営費(研究費を除く)を明記。研究計画の場合、10 年間の研究費(設備費・人件費等を含む)を明記。）
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データクリアリングハウスセンターの設置：本学術領域の発展に寄与するデータ群を一括管理可能にするための大規模データクリアリングハウスを設置し、超大型データサーバーの管理を行うための組織（センター）を編成する。：建設費（50 億円（サーバー設置費用を含む））、維持管理費（15 億円）、センター運用費用（3 億円/年×10 年＝30 億円）
過去のモニタリングデータのデジタル化費用：本学術領域に必須のデータ群のうちデジタル化されていないデータセットを早急にデジタル化し、上述のセンターへ保管するための費用：20 億円
高密度モニタリングネットワーク形成のための費用：関係省庁・自治体とも協議し、既存
モニタリング施設に付加するモニタリング施設を選定し、新設するための費用（維持管理費や情報ネットワーク化も含む）：50 億円
学術領域創設のためのソフト的費用：学会ネットワークの創設のための会議・シンポジウ
ム費用（0.5 億円）、啓蒙書・教科書・ハンドブックなどの出版費用（0.5 億円）、国内向け
雑誌・国際ジャーナルなどの定期的刊行物の出版費用（1 億円）、関係学会コンソーシアム
設置費用（2 億円）

13：実施計画・スケジュール（800 字以内）（※10 年程度の計画を記入してください。）【1～2 年目】
・土木学会内での主要研究委員会間の調整・企画 WG の設置
・科学研究費補助金の新学術領域研究（研究領域提案型）または学術変革領域研究（A)などの大型予算への申請
・学術的なシンポジウムの開催と一般市民向けシンポジウムの開催【3～5 年目】
・土木学会内に新たな研究委員会を設置
・論文集の発刊（土木学会論文集、J.of JSCE として）・本学術振興構想の展開に関して外部有識者を交えた客観的評価を実施
・土木学会以外の関連学会とのコンソーシアム結成への協議を開始【6～8 年目】
・研究成果を取りまとめた書籍の発刊（和書、洋書）
・国際シンポジウムの開催

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・大学院修士課程向け教科書の発刊【9～10 年目】
・文理融合型学部（または学科やセンター）の設置へ向けた教育関係シンポジウムの開催
・関連学会とのコンソーシアムの結成を日本学術会議と連携して実行

14：これまでの準備状況（1000 字以内）（※現在、計画がどの段階にあるかを、１）中心メンバーによる企画段階、２）研究者グルー
プの具体的検討による企画書段階、３）一定の準備資金を得ての技術開発等の開発・準備段階、４）計画の全容が定まり予算要求段階、などの段階を明記の上、準備状況を具体的に記入してください。なお、本計画に関連して過去に予算化された大型研究があれば、その情報も含
めてください。また、科学者コミュニティにおける合意状況についても、特記すべきものがあれば記入してください。）【計画の段階】
1）中心メンバーによる企画段階【準備状況】
公益社団法人土木学会に設置されている 5 つの研究委員会（主査：水工学委員会、協力：土木計画学研究委員会、地盤工学委員会、構造工学委員会、環境工学委員会）から選抜されたタスクフォースを結成し、本学術研究構想に関する議論を重ねている。本構想に関しては、これまでに大型プロジェクトなどの予算化はされていない。また、土木学会における TF メンバー以外の研究委員会、ならびに他の学会などのコミュニティへ構想の説明などは行われておらず。
構想の具現化に向けて緒についたばかりである。

15：共同実施体制（500 字以内）（※共同利用の体制、運用計画、準備状況について記入してください。）
上記 14 で述べた TF メンバーの土木学会内の研究委員会間を中心として、手始めに分野横断的な研究体制を構築していく計画である。例えば、科学研究費補助金の学術変革領域への申請などを通じて、共同実施体制を具体化していくことを想定している。また、土木学会内に新たに分野横断的な研究委員会を 5 年以内に創設し、本学術分野の展開を後押しする計画である。

<優位性>
16：当該構想の国際的な我が国の優位性（500 字以内）
我が国は世界でも有数の災害国であり、その経験を活かした防災先進国として国際的に貢献できる学術の蓄積があることが、最も大きな優位性となる。さらに、災害に強く、被災に対して粘り強さをもつインフラ整備を行っていることから、今後の気候変動影響による台風、豪雨
水害、高潮、高波などの外力増加への適応策分野での貢献が可能である。加えて、流域治水の進化が見込まれる本学術構想の成果は、海外の気候変動適応に対しても防災・減災と人間社

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会、自然生態系などの共生を図るための有用な知見を提供できると期待できる。さらに、人口構造の変化（人口減少と少子高齢化）や経済の停滞（長期デフレ）などが加わる場合の変化に対しても、世界的に最もそれらの影響を受けていることから有益な知見を発進できるであろ
う。

<必要性>
17：当該構想に我が国が取り組む必要性（500 字以内）（※我が国の学術上の地位・競争力を高める上での戦略的意義についても記入してください。）
我が国は、気候変動、巨大災害の頻発、自然環境の劣化、長期デフレによる社会経済の低
迷、人口減少、パンデミック、安全保障上の危機、低い食糧・エネルギー自給率、などの多くの深刻な問題が重層的に存在し、それらの負のシナジー効果が顕著になりつつあり、危機的な状況を呈している。このような国難を一朝一夕で解決することは困難を極めるが、我が国の科学分野の力量は科学技術への投資額の減少から国際競争力を無くしつつあるものの、強固な基盤はかろうじて保たれている。我が国の大切な資源であり豊富な「水」に関する学問を展開し、かつ国の基盤を担う土木を基軸とする分野が将来性を見出し基礎的な学問分野を活かしな
がら新たな展開をすることで若い世代にとっても魅力的な学術分野に生まれ変わるなど、このタイミングで大きな方向転換をしなければ、恐らくはこのまま下り坂を転げ落ちていき二流国へと転落するのは確実であろう。我が国の科学分野を結集し統合化する本構想は、単に課題解
決と社会実装のみを目的化するのではなく、科学の国際競争力の復活に向けたターニングポイ
ントとしても機能するであろう。

18：社会的価値（※国民の理解、知的価値、経済的・産業的価値、SDGs への貢献等、該当するものについて記入してください。）
明治中期以降、河川改修によって流域圏の治水安全度を確保し、土地利用を高度化して、経済発展の礎を構築してきた。しかし、気候変動による水循環への影響が現れ、降水強度の強大化や水資源の偏在化が確実となる中、これまでの考え方で国土の安全性を維持し向上させることは困難な状況となっている。河川改修だけでなく、河川に接続する流域での一時的な氾濫も許容し、被害の最小化と速やかな復興を実現するレジリエントな社会に転換する必要がある。
超学際流域マネジメント学は、そうした新たな社会を構成する基礎学問分野であり、健全で住
みやすく、活力ある流域圏の創造の基礎をなす。また、従前の防災・減災の考え方は、被害による負の効果をなるべくゼロに近づけるものであったが、本構想ではそれを正の価値へ引き上げられるような展開を行い、経済面・産業面での価値を創出しながら SDGs への貢献も図る。

19：補足説明資料（図表、ポンチ絵など）の送付（※補足説明資料（図表、ポンチ絵など）をＡ４サイズ 2 ページ（厳守）のＰＤＦファイル形式で送付してください。なお、資料の送付の際には、＜kadaibetu-scjform.x5e@cao.go.jp＞に、メールの件名を「学術の中長期研究戦略の名称（日本語）（※項目 1。基本情報の１と同じ）」）としてお送りください。

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