水工学論文集,第51巻,2007年2月

氾濫流量の評価と堤内物体群の影響
ESTIMATION OF OVERFLOW DISCHARGES BY SIMULTANEOUS ANALYSIS
OF FLOOD AND INUNDATION FLOWS

秋山 壽一郎1・重枝 未玲2・津﨑 周平3Juichiro AKIYAMA, Mirei SHIGE-EDA and Shuhei TSUZAKI
1

フェロー会員

Ph.D.

九州工業大学教授

2

正会員

工学部建設社会工学科（〒804-8550北九州市戸畑区仙水町1-1）

博士（工学） 九州工業大学助教授 工学部建設社会工学科（同上）学生会員 九州工業大学大学院 工学研究科建設社会工学専攻（同上）3The overflow discharges, under the overflow as well as submerged overflow conditions, from a river with orwithout retarding plantations into a flood plain are investigated experimentally and numerically．The analysis isdirected toward the examination of the overflow discharges by the overflow discharge formula as well as thenumerical analysis, simultaneously solving flows in a channel and inundation flows in a flood plain. The dynamic
inundation analysis model used in the analysis comprises the finite volume method on unstructured grid using fluxdifference splitting(FDS) technique. We found that the model is much superior to the formula in predicting theoverflow discharges with or without retarding plantations.

Key words: inundation,overflow discharge,retarding plantations,dynamic flood simulation

濫原での氾濫流を別々に解析し，河道と氾濫原との間の雨水のやり取り(氾濫流量)を取扱うための内部境界条件を設け，氾濫流量を越流公式などの流量式で評価する方法が標準とされている2)．以下では簡単のため，外水氾
観測史上最大あるいはそれに近いような集中豪雨が近年頻発し，甚大な豪雨災害が毎年のように発生している． 濫をこのような方法で解析するモデルを「接続モデル」
新川(2000年東海豪雨災害)，刈谷田川・稚児清水川・中と呼ぶこととする．
之島川(2004年新潟・福島豪雨災害)，円山川・出石川
接続モデルでは，その再現精度は洪水・氾濫流モデル，(2004年兵庫・京都豪雨災害)，六田川(2005年宮崎豪雨
標高データ，氾濫流量の各精度および破堤の取扱いで概災害)など，整備の遅れが目立つ中小河川を中心としてね決まってくる．洪水・氾濫流モデルについては精度の破堤氾濫も見られるようになってきた．
高いモデル3),4),5)も登場しており，標高データについては
レーザプロファイラや航空写真測量により，±0.2m程度
このような外力の増大などの自然的背景と限られた投のかなり詳細な標高データを取得することが可能になっ資余力などの社会経済情勢の変化を受け，2005年には，てきている．破堤の取扱いについては，現行では過去の“防災(洪水氾濫の防止)”から“減災(洪水氾濫による事例に基づき経験的に処理する方法が取られているが2)，
被害最小化)”への転換が，わが国の治水対策の基本方
針として打ち出されている1)．
その一方では破堤プロセスを取扱った数値モデル6)も登“減災”では，計画高水を超える洪水を危機管理とし場しており，越流破堤箇所の特定も可能となりつつあて捉え，効果的にハード・ソフト両面の減災施策を講じる4)．実破堤では，堤体の質や裏法の植生の状態などに1)ることになる ．具体的にこれを計画・実施していくた
よって破堤状況が異なってくるので，その取扱いに関しては今後の進展を待つところが大であるが，総じて外水
めには，対象とする河川とその流域の特性を踏まえた上氾濫解析の信頼度向上に向けた環境は整いつつあるといで，そこでの洪水・氾濫プロセスを事前に，それもできえよう．
る限り正確に把握することが求められる．とりわけ，貴重な人命や資産などが失われる危険性が高い破堤氾濫で氾濫流量については，通常，正面越流を対象とした本は，このことが重要になる．
間公式5)で評価する方法が取られている．一般に，河道から溢れた洪水流は，河道に対して横越流状態で堤外地
さて，現行の外水氾濫解析では，河道での洪水流と氾
１． はじめにから堤内地へ斜め越水し氾濫流となる．このため，正面越流公式に対する流向補正が必要となってくる．このようなことから，本間公式に対して，越流氾濫流量については河床勾配，破堤氾濫流量については河床勾配と死水域に関する補正がなされた氾濫流量式2)が提案され実務でも用いられている2)．しかしながら，一般には，流向は完全越流状態では河道特性(線形，勾配，河道断面形,
樹林帯など)，潜り越流状態では河道特性と堤内地の特性(地形起伏，家屋群，盛り土構造物，樹林帯など)の影響を受けると考えられる．
氾濫流量は外水氾濫の浸水規模を規定する主因であり，
図-1 実験装置の概要
破堤の原因の7～8割は越水であることから7)，堤防の安表-1 実験条件
CASE
全性とも深く係わっている．また，接続モデルでは氾濫
水路の状態 流量Q(m /s) 刃形堰3の有無 構造物群の有無
樹林帯なし
掘り込み
O
0.01730なし
なし
流量がそれなりに正しく評価されないと，氾濫解析の結
樹林帯あり
0.00824
樹林帯なし
0.01506
果そのものが曖昧になってしまう．このように，氾濫流
10.01730
なし
掘り込み
S
なし
0.00824
量の評価はたいへん重要であるが，必ずしもその精度に樹林帯あり0.01506
0.01730
ついて十分な注意が払われているわけではない．
樹林帯なし
O
なし
樹林帯あり
本研究では，以上のような背景を踏まえ，本間公式と築堤
0.01506
なし
樹林帯なし
S
あり
樹林帯あり
2
後述する河道・氾濫原包括解析(以下，「包括解析」と
λ=0.364
λ=0.254S
築堤
0.01506ありありいう)に基づき，氾濫流量について検討を加えた．また，
λ=0.188λ=0.114堤内地構造物群が氾濫流量に及ぼす影響や，環境機能を兼ね備えた減災施設の一種である堤内樹林帯(以下，の4とおりに変化させた．なお，λはNs・Asで定義され，「樹林帯」という)の氾濫流量抑制効果についても若干
ここにNs=単位面積当たりの構造物数，As=構造物1個当の検討を加えた．
りの面積である．
堤内樹林帯を設けた実験では，上記した各CASEについて，樹林帯を模したプラスチックの糸が絡み合った多２．実験の概要
孔体(透過係数K：0.64m/s)を高さ0.10m，幅0.12mで河道部と氾濫原の境界から0.16m堤内地側に河道部沿いに設実験装置は貯水槽部・河道部・氾濫原部より構成され置した．なお，透過係数Kは1/(aw・Cd /(2g))0.5で定義さており，河道部の一部の区間(1.99m)から氾濫原部へ氾れ，樹林帯に対しては次のように評価される．aw=単位濫するようになっている．河道部は，その下流端に高さ体積の流体塊中にある樹木の投影面積(=N・a/h)，N=単0.10mの刃形堰が設けられた幅0.25mの長方形断面の水平位面積当たりの樹木の本数(1/m2),a=樹木1本あたりの幹直線水路であり，氾濫原部から0.10mだけ掘り込まれておよび枝の総投影面積，h=水深，Cd=樹木の抵抗係数，
いる．実験装置の概要を図-1に示す．図中のα(°)は氾濫
およびg=重力加速度である．
流量の流向である．なお，実験装置の縮尺は特定の状況
実験の方法と計測内容は次のとおりである．貯水槽部を想定して設定したものではない．
から河道部へ一定流量Qinを通水し，氾濫流が定常状態
実験条件は次のとおりである．氾濫流量を調べる実験となった時点で，河道部の水深h1ならびに氾濫部での水では，河道状態を掘り込み河道(CASE 1)あるいは築堤
深h2と表面流速ベクトルを計測した．水深については,河道(CASE 2)とし，CASE 2では法面勾配2割の堤防(堤図-1に示す測定点において容量式波高計で測定した．測
防高：0.02m，堤防敷幅：0.1m)を河道に沿って設置した． 定時間と間隔は，それぞれ60秒と0.05秒である．流速に氾濫形態については，CASE 1では射流(CASE 1-O)ある
ついては，直径約5mmの発泡スチロール球(比重0.05)を
いは常流(CASE 1-S)での溢水状態，CASE 2では完全越多数投入し，測定点付近の発泡スチロール球の動きをデ流状態(CASE 2-O)あるいは潜り越流状態(CASE 2-S)とジタルビデオカメラで撮影・収録した後に，画像をした．河道部上流端への流入流量Qinを変化させ，氾濫
PTV(Particle Tracer Velocimetry)解析することで，氾濫流形態を設定した．なお，右岸側の側壁は十分に高く越流の流向と表面流速ベクトルUs＝(us，vs)を求め，等流実することはない．
験より得られた表面流速Usと水深平均流速Uとの関係式
堤内地構造物群が氾濫流量に及ぼす影響を調べる実験(U=0.90Us)を用い，Usを水深平均流速ベクトルU=(u，v)
では，都市部での構造物占有率λが0.1～0.4程度であるこに変換した. 単位幅当たりの氾濫流量q(m2/s)は，Case2とを踏まえ，CASE 2-Sの氾濫形態について構造物を格の堤防天端中央部に位置する測定点での水深(m)と水深子状に配置し(図-1)，λ=0.114，0.188，0.254および0.364
平均流速(m/s)の積で評価した．Case１についても同様
3

0.02

0.02
CASE 1-O (樹林帯なし)
CASE 1-S (樹林帯なし)
CASE 2-O (樹林帯なし)
CASE 2-S (樹林帯なし)

0.008

0.004

0.012

0.008

0.004

0

0.004

0.008 0.012
q(exp.) (m2 /s)(a) 越流公式

0.016

0.02

0

CASE 1-O (樹林帯なし)
CASE 1-S (樹林帯なし)
CASE 2-O (樹林帯なし)
CASE 2-O (樹林帯なし)

0.016

q(num.) (m2 /s)

0.012

0

0.016
q(form.流向補正）(m2/s)q(form.)(m2/s)

0.016

0.02

CASE 1-O (樹林帯なし)
CASE 1-S (樹林帯なし)
CASE 2-O (樹林帯なし)
CASE 2-S (樹林帯なし)

0.012

0.008

0.004

0

0.004

0.008 0.012
q(exp.) (m2 /s)

0.016(b) 越流公式(流向補正)
図-2 氾濫流量（樹林帯なし)

である．また，全体的な流量収支を把握する目的で，河道部下流端での流出流量Qoutも測定した．実験条件を表-1にまとめて示す．

３．解析の概要と考察
越流公式に基づく氾濫流量の評価では，本間公式を用いた．本間公式では，単位幅当たりの越流氾濫流量q0(m2/s)は式(1)で与えられる．
完全越流： h2 h1 < 2 / 3では， q 0 = C1 h1 2 gh1(1)

潜り越流： h2 h1 ≥ 2 / 3では， q0 = C 2 h2 2 g (h1 − h2 )ここで，h1とh2はそれぞれ堤防天端を基準として高い方と低い方の水位(m)であり，本間公式の流量係数は堤防の法面勾配及び上流水深/堤防高に依存し，完全越流
ではC1=0.31～0.33程度の値を取る．氾濫シミュレーショ
ン・マニュアル(案)2)では，堤防断面形を長方形とした
ときの流量係数が規準とされており，その値はC1=0.35とC2=0.91である．また，掘り込み河道からの溢水氾濫
流量についても越流氾濫と同様に評価され，この場合，
h1とh2はそれぞれ破堤部敷高を基準として高い方と低い方の水位(m)となる．
なお，完全越流公式は，築堤河川からの完全越流，破堤区間あるいは掘り込み河川から支配断面を経て射流で越流する場合に，一方潜り越流公式は，築堤河川からの潜り越流，破堤区間あるいは掘り込み河川から常流で越流する場合に適用できる．
包括解析に基づく氾濫流量の評価では，著者らの「洪水氾濫・浸水対策シミュレータ」3),4)(以下，「シミュレータ」という)を用いた．
シミュレータは，都市域での内水・外水氾濫の予測と減災諸策の評価・検討手段を目的とした，いわゆる統合型氾濫解析モデルであるが，その中核モデルをなす洪水流・氾濫流サブモデル8),9)(以下，「サブモデル」という)は，非構造格子を用いた有限体積法に基づき，空間平均操作された2次元浅水流方程式を離散化し，空間積分に

0.02

0

0

0.004

0.008 0.012
q(exp.) (m2 /s)

0.016

0.02

(c) 包括解析

流束差分離法(FDS)を用いた高精度・高解像な平面2次
元不定流モデルである．著者らは，河道に沿って非構造
格子を配置し，洪水流と氾濫流をサブモデル8),9)で包括的に解く解析法を包括解析と呼んでいる．
包括解析では，洪水流と氾濫流を一体的に解析するので，河道特性と氾濫原特性を考慮した上で，両者間の複
雑な雨水のやり取りを評価できる．氾濫流量は，流向に沿った流速と越流水深の積として評価される．また，
FDSに基づいているので，常・射流が混在するような破堤氾濫を含む外水氾濫を的確に評価することができる．
併せて，樹木群に代表されるような計算格子より小さな物体群を空間平均された抗力として処理するので，越流公式ではその取り扱いが難しい状況，つまり河道と氾濫原の境界に位置する樹林帯などを取り扱う上でもたいへん都合がよい．なお，完全越流状態では堤防の裏法肩近傍で静水圧分布に従わない流れとなるが，サブモデルは2次元浅水流方程式に基づく平面2次元モデルであるので，これに起因した誤差は含んでいる．
以下では，堤内地に何も設けられていない状況，堤内
地に構造物群が設けられた状況，および堤内地に樹林帯が設けられた状況での氾濫流量について検討を加える．
なお，本解析に用いた計算メッシュは，河道部については0.05(m)，堤防については0.02(m)，氾濫原部については0.06(m)を基準にした三角形メッシュで，その総数は7541個であった．また，解析結果は，水深，流速のいずれも最大で1割程度の誤差があるものの概ね実験値を再現していた．
(1) 氾濫流量(堤内地に何も設けられていない状況)
本実験のように水路床勾配=0の場合では，先述した氾濫流量式2)は本間公式と同じになる．したがって，ここでは標準的に用いられている評価法，つまり式(1)と標準とされている流量係数(C1=0.35，C2=0.91)2)を用いて単位幅当りの氾濫流量を評価した．流向補正は，実験から得られた流向に基づき行った．なお，越流公式における水位の取り方は，堤外地では河道中央の水深，堤内地では堤防の裏法尻の水深とした．
図-2は，堤内地に何も設けられていない状況について，

0.02

0.02

0.012

0.008

0.016

0

0.004

0.008

0.012

0.016

0.012

0.008

0

0.02

0

0.004

0.012

0.016

0

0.02

0.008

CASE 1-O (樹林帯あり)
CASE 1-S (樹林帯あり)
CASE 2-O (樹林帯あり)
CASE 2-S (樹林帯あり)
0.008 0.012 0.016
0.02q(exp.)(m2/s)

0.012

0.008

0.016

0.02

CASE 1-O (樹林帯あり)
CASE 1-S (樹林帯あり)
CASE 2-O (樹林帯あり)
CASE 2-S (樹林帯あり)

0.012

0.008

0.004

0.004

0

0.012

(c) 包括解析

0.016

q(num.) (m2/s)q(form.流向補正）(m2 /s)

0.012(a) 越流公式

0.008

0.02
CASE 1-O (樹林帯あり)
CASE 1-S (樹林帯あり)
CASE 2-O (樹林帯あり)
CASE 2-S (樹林帯あり)

0.016

0.004

0.004

q(exp.) (m2 /s)

0.02

0

0

(b) 越流公式(流向補正)
図-3 堤内地構造物群が氾濫流量(潜り越流)に及ぼす影響

0.016

q(form.)(m2/s)

0.008

q(exp.) (m /s)

0.02

0

0.008

2

q(exp.) (m /s)

0.004

0.012

0.004

2

(a) 越流公式

CASE 2-S (λ=0)
CASE 2-S (λ=0.114)
CASE 2-S (λ=0.188)
CASE 2-S (λ=0.254)
CASE 2-S (λ=0.364)

0.016

0.004

0.004

0

0.02

CASE 2-S (λ=0) 流向補正
CASE 2-S (λ=0.114) 流向補正
CASE 2-S (λ=0.188) 流向補正
CASE 2-S (λ=0.254) 流向補正
CASE 2-S (λ=0.364) 流向補正
q(num.)(m2 /s)q(form.) (m2 /s)

0.016

q(form.流向補正）(m2 /s)

CASE 2-S (λ=0)
CASE 2-S (λ=0.114)
CASE 2-S (λ=0.188)
CASE 2-S (λ=0.254)
CASE 2-S (λ=0.364)

0

0.004

0.008 0.012
q(exp.) (m2 /s)

0.016(b) 越流公式(流向補正)
図-4 氾濫流量（樹林帯あり)

0.02

0

0

0.004

0.008

0.012

0.016

0.02

q(exp.) (m2 /s)(c) 包括解析

くると考えられる．
実験結果と予測結果との比較を示したものである．
図-2aが越流公式，図-2bが越流公式に流向補正を施した(2) 氾濫流量(堤内地に構造物群が設けられた状況)
もの，および図-2cが包括解析の結果である．
図-3は，CASE 2-Sの状況を対象として，堤内地構造
これより，河道の形態や越流の状態にかかわらず，包物群が潜り越流状態での氾濫流量に及ぼす影響について
括解析はほぼ正確に氾濫流量を算定できることが確認で調べたものであり，図-3aが本間公式，図-3bが流向補正，きる．一方，越流公式では，築堤河川からの完全越流氾
および図-3cが包括解析の結果である．
濫および掘り込み河川からの射流状態での溢水氾濫のよ包括解析では，河道特性と氾濫原特性を踏まえた堤
うに射流状態で氾濫する場合については，用いた流量係外・堤内地水位と流向が適正に評価されているので，氾数が上記した標準値であるので，掘り込み河道ではやや誤差が大きいものの，それなりの予測結果となっている． 濫流量も適正に評価されている．一方，越流公式による評価では，構造物占有率λ=0では最大でも1.5倍強程度のしかしながら，築堤河川からの潜り越流状態および常流過大評価であったものが，λ=0.254と0.364では最大で約4状態での溢水氾濫のように常流状態で氾濫する場合につ倍弱も過大評価されている．流向補正では全体的に改善
いては，全体的に過大に評価する傾向が認められる．特が見られるが，潜り越流状態なので堤内地水位の取り方に，掘り込み河道では，溢水の状態にかかわらず，約2に起因した誤差が残っていると考えられる.
倍も過大に評価されている．
この検討から次のようなことがわかる．すなわち，氾
図-2aと図-2bで用いた堤外・堤内地水位は，実験から
濫流モデルは市街地構造などの堤内地の諸条件を考慮し得られた水位なので，河道の状態と氾濫原の状態の影響
た上で，水位を的確に評価できることがまず重要である．
はそれなりに反映されている．このことを踏まえれば，
しかしながら，仮に100%堤内地水位が正しく評価でき
次のようなことがわかる．すなわち，越流公式に流向補たとしても，潜り越流状態では堤内地の諸条件によって正を施すと，全般的に予測精度が向上する．射流状態で流向が変わってくる可能性があり，堤内地の状態と流向
氾濫する場合では，氾濫流量は堤外地水位だけで決まる
ので，流向補正を施すことで予測値がかなり改善される． との関係を把握しない限り，越流公式では氾濫流量を適正に評価することは難しい．
一方，常流状態で氾濫する場合では，流向補正してもさほど改善されない場合が生じる．常流状態での氾濫流量(3) 氾濫流量(堤内地に樹林帯が設けられた状況)
は，堤内地と堤外地の両水位から決まってくるので，堤樹林帯の氾濫流量抑制効果について定量的に論じた研内地水位の取り方に起因してこのようなことが起こって

q(form.)/q(exp.)

4
3
2
1
0

5

CASE 1-O (樹林帯なし)
CASE 1-O (樹林帯あり)
CASE 1-S (樹林帯なし)
CASE 1-S (樹林帯あり)
CASE 2-O (樹林帯なし)
CASE 2-O (樹林帯あり)
CASE 2-S (樹林帯なし)
CASE 2-S (樹林帯あり)

4
3
2

10

20

30 40
α(°)

50

(a) 越流公式

60

70

0

CASE 1-O (樹林帯なし)
CASE 1-O (樹林帯あり)
CASE 1-S (樹林帯なし)
CASE 1-S (樹林帯あり)
CASE 2-O (樹林帯なし)
CASE 2-O (樹林帯あり)
CASE 2-S (樹林帯なし)
CASE 2-S (樹林帯あり)

4
3
2
1

1

0

5

q(num.)/q(exp.)

CASE 1-O (樹林帯なし)
CASE 1-O (樹林帯あり)
CASE 1-S (樹林帯なし)
CASE 1-S (樹林帯あり)
CASE 2-O (樹林帯なし)
CASE 2-O (樹林帯あり)
CASE 2-S (樹林帯なし)
CASE 2-S (樹林帯あり)

q(form.流向補正）/q(exp.)

5

0

10

20

30 40
α(°)

50

60

(b) 越流公式(流向補正)
図-5 氾濫流量と流向との関係

究や技術資料は極めて少ないが，樹林帯の密度と幅が大きくなるにつれて氾濫流量が低減されるとの報告がなされている10)．その詳細は報告書11)としてまとめられている．そこでは，模型実験を介して樹林帯の氾濫流量抑制
効果などについて多面的に調べられており，また越流公式と透過係数に基づく樹林帯の氾濫流量抑制効果についても検討されており，減災の視点から樹林帯を取扱った貴重な資料となっている．
樹林帯は河道と氾濫原の間にあるので，氾濫流量に対する樹林帯の影響を越流公式の枠組みの中で考慮しようとすると，報告書11)にあるように実験を介して流量係数として評価することになる．ここでは，氾濫流量を越流公式で評価しようとしているわけではなく，またそれゆえに越流公式を用いた評価では実験から得られた堤外・堤内地水位を用いているので，報告書11)のように流量式で評価する方法は取っていない．
図-4は，堤内地に樹林帯が設けられ状況について，実験結果と予測結果との比較を示したものであり，図-4aが越流公式，図-4bが越流公式に流向補正を施したもの，
および図-4cが包括解析の結果である．
これより，次のことがわかる．包括解析は樹林帯が設置された状況に対しても氾濫流量をほぼ正確に評価できる．一方，越流公式による評価では，射流状態で氾濫する場合については，流向補正をすることでほぼ正しく完
全越流状態の氾濫流量を評価できる．常流状態で氾濫する場合では，やはり過大に評価する傾向が認められる．
実験から得られた水位を用いて評価しているので，このような誤差は樹林帯によってもたらされた堤外・堤内地
水位の変化に起因したものではない．また，流向補正では予測値が大幅に改善されていることが確認できる．これは樹林帯無設置の場合と比べ，樹林帯により水位が空
間的に一様化されるため，堤内地水位の取り方の影響がより少なくなっているためである．以上のようなことから，樹林帯が流向に影響を及ぼす可能性も含めて，誤差を生む主因はやはり流向であると考えられる．
図-5は，樹林帯が設置あるいは無設置の状況での氾濫流量比(=予測値/実験値)と流向α(°)との関係を示したものであり，図-5aが越流公式，図-5bが流向補正，

70

0

0

10

20

30 40
α(°)

50

60

70

(c) 包括解析

および図-5cが包括解析の結果である．
包括解析では，流向にかかわらず，氾濫流量比≒1.0
周辺の値を取っている．一方，越流公式では，全体的に氾濫流量比≒0.5～2.5程度の範囲で大きくばらついている．流向補正をすると，氾濫流量比≒0.5～1.5程度の範囲に収まり，特に完全越流の場合にかなり改善される．
なお，図は省略するが，堤内地構造物群がある場合も同様な傾向が得られた．
以上の(1)～(3)検討から明らかなように，氾濫流量式
は流向が考慮されたものでなければならない．ただし，
堤内地水位が空間的に一様でないような常流状態で氾濫する場合では，越流公式を適用する際に必要な堤内地水位の取り方に任意性があるので，流向を考慮しても氾濫流量が正しく評価されない可能性が残る．
接続モデルでは，流向の影響は氾濫流量式において考慮されるが2)，流向は洪水氾濫流の特性のひとつである
ので，対象とする堤外地と堤内地の諸条件によって規定されている．このため，流向を考慮して氾濫流量式を一般化することはほぼ不可能に近いと考えられる．堤内地水位の取り方についても，何某かの根拠に基づいて一律に決められるようなものではない．結局のところ，氾濫
流量式で氾濫流量を正しく評価することは不可能に近い．
このようなことから，氾濫の状態や堤外・堤内地の状態にかかわらず，氾濫流量を的確に評価できる包括解析は，“減災”に資する有効な水理解析法と考えられる．
(4) 樹林帯の氾濫流量抑制機能
数値実験に基づき，包括解析は樹林帯が設けられた河道から溢れながら流下する洪水流と堤内地での氾濫流の挙動を評価できる水理解析法であることを示す．
図-6は，樹林帯の設置による氾濫流量の変化について調べたものであり，図-6aと図-6bはそれぞれ射流状態と常流状態での溢水・越水を示している．図-6a中の 記
号は，樹林帯の設置によって氾濫流の状態が変化したものである．
これより次のことがわかる．築堤河道からの完全越流については，支配断面の水理から明らかなように，樹林
帯は氾濫流量に何ら影響を及ぼすことはない．築堤河道

0.015
CASE 1-O 樹林帯(なし:射流で溢水,あり:射流で溢水)
CASE 1-O 樹林帯(なし:射流で溢水,あり:常流で溢水)
CASE 2-O 樹林帯(なし:射流で溢水,あり:射流で溢水)

q(num.)（樹林帯あり）(m2 /s)

0.012

0.009

0.006

0.003

0

0

0.003

0.006 0.009 0.012
q(num.)（樹林帯なし）(m2 /s)

0.015(a) 射流状態での氾濫
0.015
CASE 1-S 樹林帯(なし:常流で溢水,あり:常流で溢水)
CASE 2-S 樹林帯(なし:常流で溢水,あり:常流で溢水)

q(num.)（樹林帯あり）(m2 /s)

0.012

0.009

0.006

0.003

0

0

0.003

0.006 0.009 0.012
q(num.)（樹林帯なし）(m2 /s)

４．まとめ
外水氾濫の浸水規模を規定し，堤防の安全性とも深く係わっている氾濫流量について検討を加えた．氾濫流量の評価は，越流公式を用いた評価法が規準とされている．
しかしながら，ここで指摘したように，必ずしも適正な氾濫流量を与えるわけではない．“減災対策”と“防災対策”では視点が異なるので，水理解析法にも違いが生じてこよう．そのような立場から，ここでは河道・氾濫
原包括解析を紹介し，河道と氾濫原の境界に位置する樹林帯の取扱いも含め，包括解析がいくつかの氾濫状況に
対して氾濫流量を適正に算定できることを示した．
謝辞：本研究は，科学研究費補助金 基盤研究B(課題番
号：17360237，研究代表者：秋山壽一郎)の助成を受け実施したものである．また，国土交通省国土技術政策総合研究所 河川研究部河川研究室より，樹林帯に関する貴重な研究資料の提供を受けた．ここに記して謝意を表
します．

0.015

参考文献
1) 社会資本整備審議会河川分科会，豪雨災害対策総合政策委
員会：総合的な豪雨災害対策の推進について(提言)，
http://www.mlit.go.jp/river/link/link_kanren/index.html．
から潜り越流する場合と掘り込み河道からの射流あるい2) 栗城 稔・末次忠司・海野 仁・田中義人・小林裕明：氾は常流で溢水する場合では，氾濫流量の低減あるいは増濫シミュレーション・マニュアル(案) －シミュレーショ
ンの手引き及び新モデルの検証－, 土研資料第3400号,
加が見られる．築堤河道から潜り越流する場合に氾濫流
1996.
量が低減しているのは，樹林帯が流水抵抗として作用し，
3) 秋山壽一郎・重枝未玲：飯塚市を中心とした都市域のダイ
堤内地水位が上昇するためである．逆に増加しているのナミック氾濫解 -2003年7月遠賀川豪雨災害を対象としは，樹林帯の設置により河道部の中下流での氾濫流量がて-，水工学論文集，第49巻，pp.619-624，2005.
抑制され，そのため上流側での堤外地水位が上昇するた
4) 秋山壽一郎・重枝未玲：河道特性と市街地構造を考慮しためである．一方，掘り込み河道から射流で溢水する場合
越水・破堤氾濫シミュレーション，水工学論文集，第50巻，pp.691-696，2005．
に氾濫流量が低減しているのは，樹林帯無設置の状況で
5)
川口広司・末次忠司・福留康智：2004年7月新潟県刈谷田は射流状態で溢水していたものが，樹林帯により氾濫流
川洪水・破堤氾濫流に関する研究，水工学論文集，第49巻，が堰上げられ常流状態になるためである．逆に増加してpp.577-582，2005.
いるのは，築堤河道から潜り越流する場合と同様に，樹6) 辻本哲郎，北村忠紀，岸本雅彦：砂質堤防の破堤口拡大過林帯の設置により上流側での堤外地水位が上昇するため
程のシミュレーションと破堤水理，河川技術論文集，
Vol.8，pp.31-36，2002.
である．
7)
末次忠司：河川の減災マニュアル，山海堂，2004．
一般に樹林帯の氾濫流抑制機能および堤防の補完・強8) 秋山壽一郎・重枝未玲・浦 勝：非構造格子を用いた有限化機能は，河道横断的な状況，つまり正面越流状態とし体積法に基づく1次および2次精度平面2次元洪水流数値モて論じられている10)．しかしながら，包括解析の結果は，
デル，土木学会論文集，No.705/II-59，pp.31-43，2002.
樹林帯が洪水・氾濫流に及ぼす影響は局所的ではなく，
9) 重枝未玲・秋山壽一郎：市街地構造を考慮した氾濫解析モ
デルの総合的な検証，水工学論文集，第48巻，pp.577-582，
河道縦断方向の堤外・堤内地水位に影響を及ぼし，その2004.
結果，河道と氾濫原との雨水のやり取りも縦断方向に複10) 国土交通省河川局治水課監修：堤防に沿った樹林帯の手引
雑に変化することを示している．このことは，樹林帯がき, 山海堂，2001.
洪水・氾濫流に及ぼす影響を縦・横断的に捉えた上で，
11) 坂野 章：樹林帯による破堤後の減殺効果に関する検討，減災施設として適正に整備・管理していく必要があるこ
国土交通省国土技術政策総合研究所：河川研究部河川研究室資料，2002.
とを意味している．また，このことは“防災”と“減(b) 常流状態での氾濫
図-6 樹林帯の有無と越水・溢水氾濫流量

災”では堤外樹林帯の整備・管理の仕方が異なってくる
可能性があることも示唆している．減災施設としての堤外樹林帯の整備・管理法については今後の課題としたい．

（2006.9.30受付)