国立防災科学技術センター研究報告第34号

1985年3月

556．16（521． 82）一一1983．07，

昭和58年7月山陰豪雨時の洪水流出の特徴
中根

禾口郎

米

国立防災科学技術センター

The

Charactehstics

FloodoftheObseIved

inRunoff

ShimmeattheExtm−o祠imry

Prefecture，Ju1y1983

By

KazumuNakaneルfゴ0〃α1肋∫鮒C乃0θ〃θげ0ア肋鮒ぴ伽リθ〃0〃，∫αρ舳

Abst正act

In

Would

thethecase

riveIエeport

describes

runoffcoefficients

ofextエa−ordinaエyoveエnow？How

highsomeofextents

might

bestoエms，foI

instance

would

f1ood

the

changedtheansweエtoduエing

thethetheエepoIt．The10minutes

rainfa11data

andobservedJu1y1983near

thisseverestoエmsseverestoエms，107persons

Basedonindetai1ed

weエe1ost

andhouエ1yupdischaエge

Hamadatheinquestionabove．The

extra−ordinaエyat

theitエains

wateエgo

f1ood

data

tota1economic

loss

than50mm，

basin？The

fact

that

ishad

City，Shimane

more

the

the

discussed

been

in

acquiエed

PrefectuIe．In
reached362bil1ion

yen・

（1）

The

time

the

data，theseriesobserved

hydエograph，if

ference

among

（2）

The

accumulated

themrunoffisof

thebiglatedrainfa11，if

thego

up

down、

The

hyd正ograph（3）

obtained

above

and

time

at

agreesmakes

running

which

is
toof

the

and

ca1cu1ated
theobse工ved

becomes

ave正ageisandsma11at

the1aterstage。

ofconcentrationisexpressed

theエunningbyconc1usions．

rainfa11intensity

theエunning

time

coefficient

rainfa11continues

fai工1yfollowing

initia1stage

with

mnoff

the

aveエaged

constantthecoefficient

rainfa11．The

not

so

authortheasahas＊第1研究部風水害防災研究室

一1一a

re1ationfunctiontoof

inc1uding

with

the

the

thedif−thea㏄umu−

aveエaged］＝ainfa11intensity

theエationa1foエmu1a

hyd工ograph・

simi1aradequate．But

doesfunction国立防災科学技術センター研究報告

1．

第34号

1985年3月

はじめに豪雨災害調査等で豪雨時に洪水流出が異常に大きくなる、つまり降雨に対する洪水流出の割合として示される洪水流出率・流出係数が1に近い値になることが報告されている（木下ら，1976）．しかし，豪雨期間中にどのようにして，これらの係数が1に近い値になるのか？

言いかえると，山腹斜面に降った雨がどのようにして浸透せずに渓谷に直接流出する状態に移行するのか？は，異常洪水時の詳細な観測資料が乏しく未だ明らかにされていない．ここで言う異常洪水とは河川構造物等の計画対象洪水を越える洪水流出を言う一このような異常洪水の実態を明らかにしておくことは防災対策上の急務であり，今後同一の地域あるいは他地域で起こるであろう異常洪水の発生を予想するのに極めて重要な情報となると考えられる．
そこで，島根県の豪雨を事例として異常な洪水流出の特徴を研究した．

島根県西部は1983年7月22日〜23日にかけて，300〜400mの豪雨に見舞われた．この豪雨により各剛11に異常な洪水が発生し，各地に著しい被害が発生した。特に，三隅町，益田市，浜田市等に甚大な被害が発生し，島根県下の死者・行方不明者は107名，全半壊家屋705戸，床上浸水6，953戸，床下浸水7，043戸，被害総額は3，615億円に及んだ（植原ら，1984）．以下に浜田ダム流域，周布川ダム流域で得られた観測結果を基に豪雨時の洪水流出の変化について報告する．

2．調査流域

雨量

流量資料を収集しようとする時，異常な豪雨ほど観測トラブルが多く発生し，良いデータは得難いものである．しかし，幸いにして浜田川・周布川・三隅川等の流域では関係者の努力により雨量・流量が適確に観測されており，この資料に基づき浜田ダム流域・周布川ダム流域の洪水流出の解析を行った．以下に両流域の概要を述べる・

ω

浜田ダム流域

浜田ダムより上流流域は流域面積33．8k涜，最長流路長ユ2㎞，最長流路の比高340mとなっている、図1に示すように，流域の約半分は起伏量＊ユ00〜200mの丘陵地によって占められ，残りは中小起伏山地（起伏量200〜600m）によって占められている．この流域の山頂は標高300〜500mの著しい定高性を示し，比較的なだらかな山なみを形成している。表層
地質は流域の約半分を中世代の花商岩類

火山岩類が占め，％を第三紀集塊岩・凝灰角礫岩が占めている．岩盤の風化は比較的浅く，未固結な砂礫層を除きほぼ流域の％が風化の浅い地域とされている．

＊経済企画庁発行の土地分類図による

一2一

昭和58年7月山陰豪雨時の洪水流出の特徴一申根。
0キ
2小m

Topog］＝aphy

流of域

theba昌inGeogr昌phica1 c1a昌sification
地形分類図

図｛a〕

Haπ［ada−da工n

Geo1ogic己1 cユa昌sifica七ion
表層地質分類図ba昌in

浜川タム流域◎周布川タムN」

O 2ToPographyof

七he小mbasin

流域図

Geoqraphioa1｛b〕

oユa昌目ifio昌七ion

地形分類図

Sufuqawa−dam

Geo！oqic己1

c1a昌昌ification

表層地質分類図ba昌in

周布川タム流域◎雨量観測地点目套秩猟。。皿m撒牡。。。皿麗霊鮒、、。。、囮沖馳泥質推積物
Gr1中世代花簡宕類 Gb1中世代斑レイ宕 M■1中世代酸†牢火一j岩類
Ab1第三紀安］」岩質岩石 Ag1第三紀集塊宕・凝灰角礫岩 g昌1洪積世末固結砂礫層

図1
Fig．1

流域の地形・表層地質概略図
The

out1ineof

topogエaphicand

geo1ogica1featureintheHamada−dambasinandtheSufugawa−dambasin（2）周布川ダム流域

周布川ダムより上流流域は流域面積88．5k詰，最長流路長23㎞，最長流路の比高200〜400mの小起伏山地となっている．この地域の山頂は標高500〜700mの定高性を示し，比較的なだらかな山なみを形成している．鍵型に曲った流域の南部は標高1，000〜800mの稜線に挟まれ，起伏量400〜600mの中起伏山地となっている．表層地質は流域の大部分を中世代火山岩類・花商岩類が占め，他に沖積世代の堆積層が部分的に存在している．この地域の岩盤の風化は比較的浅くなっている．

5．降雨・洪水流出状況

浜田測候所では7月20日に33m，21日に134m，22日に25㎜を観測し，その後23日に330mの豪雨を観測した．その時の降雨強度は最大10分雨量18m／ユOmin（時問雨量に換算すると108㎜／h），最大時間雨量72m／hに達した．この豪雨により，異常な洪水流出が各地に起った．大雨になると短時問の降雨強度が洪水流出に大きく影響することが予想されるので，ここでは降雨強度および洪水流量の変化を出来る限り詳しく調べるため，各地の1O分雨量，1O

一3一

国立防災科学技術センター研究報告

表1
Table1

第34号

1985年3月

ユ983年7月豪雨における浜田ダム・周布川ダム流域の降雨量・最大比流量
Rainfa11anddam

thebasinandmaximum

the

最大比流量

specific

runoffSufugawa−dam

最大ユO分雨量

attheseveエestorm

intheHamada−basin，Ju1y1983

最大時間雨量

最大3時問雨量

連続雨量（22日22時一23日24時）㎡／s／k前㎜／ユOmin

15．5

浜田ダム流域9．4

周布川ダム流域

lO．O（93㎜／h）

㎜／h

㎜／3h

㎜

73．9

147

393

53．4

132364ll．8（71m／h）

分問隔流量を収集するように努めた．流域平均雨量は図1に示す雨量観測地点の雨を単純平均して求めた．ただし，流域外の観測所および近隣に2つ観測地点がある場合は観測値のウェイトを他に対し0．5とした．この手法によって求められた浜田ダム流域の雨量は表1に示すように最大10分雨量15．5m／10min，最大時問雨量73．9㎜／h，周布川ダム流域では最大10分雨量ユ1．8㎜／10min，最大時問雨量53．4m／hに達した．最大比流量は浜田ダムで9．4㎡／s／k壷，周布川ダムで10．O㎡／s／k㎡にもおよんだ．

4．豪雨時の流出係数の変化

豪雨時の洪水流出の変化を定量的に評価するため，ここでは合理式における流出係数を木下（1984）が提案するように流出系数の時系列として求める．このように，到達時問流出率fTを求めることによって豪雨時の流出係数の変化を直感的かつ定量的に表現することが出来る．合理式はピーク流量を計算するために提案されたものであり，流出係数fpは流量のピーク時における降雨に対する流出高の比を表わす．したがって，任意時刻における降雨と流出高の比である流出係数fTとは区別する必要があり木下はこのfTを到達時間流出率とした．
（合理式）

Qp＝一A・fp・RT
3．611）

叶一÷∫1、・（t）・t12〕

ここに，Qp：ピーク流量（㎡／s），A：流域面積（k㎡），fp：流出係数，Tc：洪
水到達時間，R（t）1降雨量（㎜／h），t：時刻

到達時問流出率fTを求めるには流域の洪水到達時問Tcを客観的に定める必要がある一こ
こでは，雨量を丁時間で移動平均し，移動平均降雨時系列と流出高時系列が最も良く似る時

一4一

昭和58年7月山陰豪雨時の洪水流出の特徴一中根の移動平均時問丁を洪水到達時問Tcとして求めた．この移動平均時問丁と洪水到達時問Tcの関係は面積102㎡，斜面長12mの中央が凹形斜面でのサイン波散水実験（木下ら，1977）においても求められている、この手法で求めた到達時問流出率fTは連続している降雨の累加雨量と良い対応関係にあることが分った．以下にこのTc，fTについて詳しく述べる．

11）降雨の移動平均化法から求められるTc
3．で述べた流域平均10分雨量を丁時問で移動平均して移動平均降雨時系列を求めると図2に示すようにハイドログラフに似た降雨時系列を作ることが出来る．また，この図は降雨に対する流出高の比が時問と共に増加する現象を良く表現している．即ち降雨初期には移動平
均降雨は流出高に比べ大きいが，時問の経過と共にその差は小さくなっている．
この手法で求めたToと他の経験式で提案されている到達時問と比較すると表2のようになる．

ただし，最長流路長Lは最長流路に沿った山頂からダム地点までの水平距離を2万5千分の1の地（mm／h〕？

遠100

韻

膣

曽gO鐘＾｝

珂O首斗； 畠 80
樹完毒漣｝

巾・昌ξ
○o匡寸

mHo

H70

＾
＜1も8岩＿60→ 目・H
無一H 一H（㍉冒500 o Φ o仁H⊆：け〃ワ）

何寸

蝸、。H

膣一善ち40
中●く自㍉葺｛30巾』■＝目

br自何■巨）8酩巾20
卜 o 勺 ω心＞匝 自巾 工一隻10㌔》、

22230Ju1y221234Time，
図2Fig．2

56789July231983

10hours

移動平均降雨強度とハイドログラフの比較（1983年7月浜田ダム）
Compaエison of the mnning aveエaged rainfa11intensity cuエveand hydエogエaph at the Hamada−dam duIing Ju1y22th to Ju1y23th，1983

一5一

1112

国立防災科学技術センター研究報告

表2
Tab1e2第34号

1985年3月

浜田ダム・周布川ダム流域における洪水到達時間の比較
Compa正isonofHamada−dambasin

theconcentration

andthetimes

using

Sufugawa−dam

someempiエica1foエmu1ain

thebasin

単位1時問
Kraven法
Tc＝L州．W：洪水波の伝搬速度

中安法

L〉15㎞
流域名

流域

諸元

降雨の移動平均化による本手法土木研究所法

9＝O．4＋O．077xL／1，O00K1rPich法

L｛15㎞［〇一〇、00167刈L人1〕

9＝O．26刈L／l．OOO〕07

ダ

ム

硫域面積

W＝3．5m／s

000032刈L、灯〕07 1／1OO＞I≧1／200
W三3．Om／s

ただし1／2nO＞I

T〜≒2tg浜田

Iゴ1／100

W＝2．lm／s

33．8㎞

最長流路長L＝ll，5㎞

2，34．O

1，4

1．7

09

3．86．1

2．2

2．7

1，8

流域 平均流路勾配1＝1／34
疏域面積

周市」188．5k㎡

最長流路長L＝23㎞

ダム

流域 平均流路勾配卜1／29‡中安法において洪水至1腱時間Tcを遅れ時間tgの2倍と仮定した・

形図上で求めた値とした．流域平均勾配Iは最長流路に沿った山頂の標高とダム地点の標高の差をLで単純に割算して求めた．この表からも分るようにこの手法で求めたTcは浜田ダム流域140分，周布川ダム流域230分となり，これは他の手法で求めた値よりやや大きい．
②

到達時問流出率と累加雨量の関係11〕で求めた到達時間Tcを用いて，到達時問流出率fTを求め，このfTと累加雨量の関係を求めると図3，図4のようになる、図中には累加流出高と累加雨量の関係，Tc時問移動平均降雨強度RTと累加雨量の関係も示した．この図によると，fTと累加雨量の関係において，累加雨量が増加するにしたがって，fTは次第に増加していることが分る1ただし，雨が小降りになるところではRTが急に小さくなるのに反して，流出高はゆっくり減少する．そのため，見かけ上fTが急上昇することになる．この部分を良く表現するには単位図法，貯留関数法，タンクモデル等の流出モデルを適用することが必要となるが，ここでは，雨が小降りになる時に生じるfTの急上昇部は無視して考えることとした．累加流出高と累加雨量の相関曲線は累加雨量の増加と共に勾配が急になっている．この勾配はある時点の降雨量に対する流出高の比を現わしており，累加雨量の増加に伴ってこの比率が大きくなっていることが分る．また，同じRTであってもfTは異なった値を示すことから両者の問に一価性の対応関係を求めることは難しいと考えられる．

一6一

昭和58年7月山陰豪雨時の洪水流出の特徴一中根

80；｝

300

ご70．ブミ匿冨昌

250二3、…二60
単o｛錘宕3匝200ρ壬謹宅・…50
壁．畠o

岩恕
○コ
昌貝

罫 寸
←H
嚢豆。宅40一←150畠礫討潟言官o 』■
寸 o＞ 、H〇一㍗30ぎ曽．昌勺

100冒
…二；

昌呈20く

一5010O

100200300

Acc㎜u1ated

1．5400Rainfa11，㎜

累加1111：j量B。毒蔓ヨ1．O
毒お至8彗岩O．5
哨昌
畠100200Acc㎜ulated
累図3力□400

300

Rainfa11，㎜
Fトj

轟1

到達時問流出率，累加流出高および移動平均降雨強度と累加雨量の関係（1983年7月浜田ダム）
Fig・3

Typical

RunoffCoefficients，A㏄umulatedand Runnhg Aveエaged Rainfal1Intensities
dam during Ju1y22thto July23th，1983

一7一at

RunoffDepthstheHamada−国立防災科学技術センター研究報告第34号

1985年3月

O
8010O

400

300
A㏄㎜u1a七ed

Rainfa11㎜

累加雨量0150︸︸O仁コ国と．齢王起睡砦地雨㎝一目①一〇一︸︸①OO

15200

O10O

200
Accumula七ed
…峯力1］

300

400

Rainfa11．mm［：トj靖4

図

到達時間流出率，累加流出高および移動平均降雨強度と累加雨量の関係＆

4F

1983年7月周布川ダム
Typica1Runoff

Coefficients，Accumulated

andRunning

AveエagedRainf別11Intensities

damduringJu1y22th

toJuly23th，1983

8at

RunofftheDepths

Sufugawa−oΦ一巾■﹇o目ヨooく01O︸︸〇一﹄自声O

250

匝王違□月畔O

310O

一αΦoO

4150●︶

5200

昌目︑＾

250

O

6＼目目一＾O︶．自一冒o︹N︸Oq〇一一巾■目O①＝︸↑匡．蟄偲瞳鐘虹斗粛挫ホ竃N

首岩冨岩HHH唱ξ凄喝ひ巾竃ξ9一⁝畠

07﹄o︸

300

昭和58年7月山陰豪雨時の洪水流出の特徴一中根

到達時間流出率fTと累加雨量の相関曲線は図5に示すように降雨強度，流域面積，地形，地質の異なる浜田ダム流域と周布川ダム流域において，雨が小降りになる部分を除くとほぼ一致し，fTは上限値0．8を持つように見える．fTが上限値を持つ点については他の多くの流域の解析結果を総合して結論付ける必要がある一以上のようにfTと累加雨量は一定の相関関係にあり，この関係を使用ナると任意時刻における流量は合理式を用いて手計算で簡易に求められる．

ここで求められた相関曲線は例えば図5に示すように次式で近似することもできる．

しかし，函数形が複雑なので手計算で流量を計算するためには次式による折れ線近似の方が都合が良い、（i）∫t・（t）・t…一の場合

fT二0．05（ii〕・・…∫t・（t）・t・…の場合
14〕

f・一！・・…（∫t・（t）・卜・・）川・
1・〕∫t・（t）・t・・…の場合

fT：0．8
この折れ線近似式を用いて，浜田ダム，周布川ダムの流入量を推定した．図6に両ダムの流入量の推定結果を示した．ダム流入量が3つ山の複雑な洪水波形であるにもかかわらず簡易な手法によってある程度の精度で推算することができた．しかし，推定誤差の大きい所もあり，これは（3〕式の近似式を用いず（4）式の折れ線近似式を用いたこと，洪水期問中の洪水到達時問を一定としたこと等によるものと考えられる．周布川ダム流入量の推定では洪水波形が比較的単調なため，洪水全般にわたってさらに良い推定結果が得られた．

一9一

国立防災科学技術センター研究報告第34号

1985隼3月

ORunoffcoeffioientin脂皿ada−da皿b目昌in△

RunoffCoefficien七in

Sufugawa−da皿b旦昌in＋ApP工・xi聰・山・・昌i・gf．m・1・3一一」

療

竃

％

も自1．O

0壬o
糧も睡800

鮎O．5■ApPmximati…昌i・g免m・ユ・4◎o。

00

診o

△

離鋏長O

200

100400300

Accumu1ated

Rainfa11．m皿

累加雨量
図5Fig・5

到達時間流出率と累加雨量の相関曲線の函数近似
Approximations

toficients

Accumu1ated

andthere1ation

cuエvesbetween

Runoff

姜50

浜田ダム流出高推算

ミ

月目皿ad日一dam匝ミ40●runoff

昌imu1ation

Ob畠昌rved

観湖1」イ■吉OCa1ucu1ated、．1筍．仙◎●ダ㌔●

φ0． ・8o ・6◎

20，

●〜oo◎

・0註

o・鵡．

。⑩。O・♂

θ
●…。紬6

θ0砕

8o㌔．

お壬［…30匡
糧岩

o1O
O

Coef−

Rainfa11。圭・．．

gooo2324123456 789 101112

Ju1y

22th

Ju1y23th

1983

Time．hours

冨50

周布川ダム流出高推算

ミ…

匝Sufug目wヨーda皿40÷

ちO

冨i皿ulation
荏現諏一」イ1汽

C日ユ・㎝1・t∈d．、1算値

ooo紬

詞ξ30

runoffObse］＝ved

填ち

兵20

甘昌

100o◎oOO

2324

Ju1y22th

123456789101112

July 23七h
ユ983

Ti皿e．hours

図6Fig・6

合理式による流出高の推定
Runoffsimu1ations

byRational

Formula

RunoffCoefficientsareexpressedasof

Accumu1ated

Rainfa11

the一10一

using

a1inier

thefunction

昭和58年7月山陰豪雨時の洪水流出の特徴一中根5．結論

ユ983年7月島根県西部に起った豪雨を対象に豪雨時の洪水流出の変化を研究し以下の結論を得た．

川

ユ0分雨量時系列を一定時問で移動平均する，即ち降雨時系列中の高周波成分を単純な手法で平滑化すると，得られた時系列は流出高時系列に良く似て来る．この移動平均降雨時系列が最も流出高時系列に似る時の移動平均時問を合理式における洪水到達時問と仮定すると，流出係数は比較的安定した時系列として求められる．
（iiHi）の手法で洪水到達時問を定め，合理式における流出係数と同様の性質を持つ到達時問流出率を時系列で求めると，到達時問流出率は連続雨量に強く影響されること，連続している降雨の累加雨量と到達時問流出率の問に一定の相関関係が求められた．さらに，流域面積・地形・地質の異なる浜田ダム流域，周布川ダム流域において求められた累加雨量と到達時間流出率の相関関係は互いにほぼ一致した．
（1ii〕ii〕で得られた累加雨量と到達時問流出率の相関関係は例えば（3）式のような函数で近似できること。また，13〕式は複雑な函数なので，手言十算で簡易に流量計算するには（4〕式の折れ線近似を用いれば良いことも分った．

以上のように豪雨時の洪水流出の変化が少し明らかになった．今後，他の流域や幾つもの洪水においても同様なfTと累加雨量の相関関係が得られるのか？到達時問流出率の上限値は他の地域でどのような値になるか？降雨が一旦降り止んだ後の豪雨に対して，到達時間流出率はどのように変動するのか等について，さらに詳細な解析を行う予定である．

6．謝辞

豪雨時の貴重なデータを収集するに当り，松江地方気象台，浜田測候所，島根県河川課，同県耕地課

同県浜田ダム管理所，同県企業局経営課，同企業局三隅111ダム発電所，中国電力長見ダム管理所等の方々に大変お世話になりました、ここに謹しんで感謝いたします．また，解析に当り研究室の方々に御指導・御指摘いただいたことに謹しんで感謝いたします．

参考文献
1）木下武雄（ユ982）1浦白川流出試験地における流出率・流出係数の変化，国立防災科学技術センタ

ー研究報告，Nα21

P．ユ3−14．

2）木下武雄（1984）：到達時問流出率を用いた流出係数の解明，第39回年次学術講演会講演概要集皿一19；土木学会．
3）木下武雄・中根和郎（1977）：表面流出に関する研究（そのユ）一実験斜面において降雨強度が表面流出の発生に及ぼす影響一，国立防災科学技術センター研究報告，Nα18，P．35−49．

4）木下武雄・中根和郎・福井隆文（ユ976）：1975年8月工7日台風第5号による高知県中部の災害現一11一

国立防災科学技術センター研究報告第34号

1985年3月

地調査，国立防災科学技術センター主要災害調査報告第9号，55pp・
5）巾根和郎（ユ984）1豪雨時の洪水流出の変化，第39回年次学術講演会講演概要集■一20，土木学会．
6）植原茂次・森脇寛・米谷恒春（1984）11983年7月梅雨前線による島根豪雨災害現地調査報告，国立防災科学技術センター主要災害調査報告第24号，85pp・
7）経済企画庁（1971）：土地分類図（島根県）．
（1984年1ユ月29日 原稿受理）

一12一