細氷63号 平成29年度第1回支部研究発表会要旨

分布型流出モデルを用いた石狩川流域における出水の検討〜2010 年 8 月線状降水帯と 2011 年 9 月台風による秋⾬前線への暖湿移流の事例〜
野澤千菜美（酪農大・院）・馬場賢治（酪農大・院）・上田博（名大）・加藤雅也（名大 ISEE）
1. はじめに北海道において近年、一雨降水量が 100㎜を超えるような大雨 発 生 頻 度 [1] や線 状 降水帯や短時間強雨発生頻度が増加傾向にある。また、石 狩 川 流 域 では、将 来 年 最 大
時間流量が大きくなると考えられている [2] ため、出水の危険に対する備えが改めて必要となっている。そこで本研究では、降水の時空 間 分 布 に着 目 しながら石 狩 川 流 域 の出水 の再 現 し、降 水 の要 因 や分 布 が石 狩 川流域にどのような関係性があるか検証を行う
ため、分布型流出モデル「1K-DHM」を用いた流出計算結果と SCE-UA 法を用いたパラメータ推定結果について報告を行う。

を超えた事例のうち、2010 年 8 月 20 日～31 日 UTC（事例 1）と 2011 年 8 月 31 日～9 月 10 日 UTC（事例 2）の 2 事例を行った。
また、その精度評価には、Nash-Sutcliffe 係数（NS 係数）を用いた。2 事例の気象場の確認には、天気図と MSM データを用いた。
3. 結果
3.1 事例 1 (2010 年 8 月 20 日～31 日)
事例 1 では、2010 年 8 月 23 日から 24 日にかけて北 海 道 道 央 付 近 に位 置 した寒 冷前線 暖 域内 に発生した線状 降 水帯 は約 4時間維持され、30～50mm の激しい降水を石狩川中流・下流域にもたらした。この線状降 水 帯 は、道 央 付 近 の大 気 下 層 において気流の収束が見られ、その収束域で上昇流が発生し、積乱雲の発生・発達が起こったと考 えられた。またこの時 、流 域 総 降 水 量 は約 130,000mm であり、石狩大橋地点での観測最大流量は約 3,000m 3 /s であった。
事例 1 における流出計算の結果、手動でパラメータ決定を行った ver1.35 の NS 係数
は 0.84 であり比較的良く流量を再現した結果 となったが、ピーク後 の流 出 量 の低 減 が実測流量よりも緩やかとなっていたため、流量の総量は多く算出された。また ver2.20 では、係数は ver1.35 よりも低い 0.57 であった
（図 1）。一方、SCE-UA 法を用いたパラメータ決定を行った ver2.20 では、実際に観測された降水分布と近いダブルピークが見られ、ピーク後の流出量の低減も実測流量に近くなった。また、定 常 流 量 が実 測 流 量 よりも小さく計算されるとともに流出に遅れが見られた。

2. 方法
石狩川は、流域面積約 14,330 km 2 、幹線流路延長約 268 km の河川であり、空知川や千 歳 川 、豊 平 川 といった多 くの支 流 を合流 し石 狩 湾 へと注 ぐ一 級 河 川 である [3] 。本研 究 では、石 狩 川 流 域 を対 象 とし、レーダー・アメダス解 析 雨 量 を用 いて、京 都 大 学
水文・水資源研究室にて開発された分布型流出モデル「1K-DHM [4] 」により流出 計算を行った。このモデルにおいて降水・流出デー
タはともに 1km 格子で 1 時間毎である。流
出 計 算 に 用 い たモ デ ル パ ラ メ ー タ は 、 1KDHM ver1.35 では手動でピーク流量に着目し求め、ver2.20 では上流域から下流域まで8 地点（石狩大橋、岩見沢大橋、月形、奈井江大橋、空知大橋、雨竜橋、幌加内、伊納 [5] ）の観測流量を用い、SCE-UA 法に基 づき算 出 した。また、観 測 流 量 は水 文 水質データベース [5] より下流域の石狩大橋地点の流量を参照した。流出計算は、2010 年～2014 年の 5 年間で観測流量が 3000m 3 /s78

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おける解 析 雨 量 が実 際 の降 水 よりも低 く見積もられた可 能 性がないか検 討を行っていく必要がある。

3.2 事例 2 (2011 年 8 月 31 日～9 月 10 日)
事例 2 では、2011 年 9 月 1 日から 7 日まで北 海 道 全 域において強い雨があった。このうち、9 月 1 日から 4 日では道央付近を横断する秋雨前線に向かって四国を縦断した
台風 12 号からの暖湿な空気塊とアリューシ
ャンの南 に位 置 する太 平 洋 高 気 圧 縁 辺 部を通った暖湿な空気塊が流入し、強い雨が降った。その後、5 日から 7 日にかけて日本海を北上する台風 12 号から変わった温帯低気圧と日本の東に位置する台風 13 号の暖 湿 な空 気 が北 海 道 付 近 で合 流 し、強 い降水があった。つまり北海道付近では、9 月1 日から 7 日まで断続的に強い降水があった。またこの時、流域総降水量は約 200,000mm であり、石狩大橋地点での観測最大流量は約 5,700 m 3/s であった。
事例 2 における流出計算の結果、ver1.35における NS 係数は 0.67 となり、比較的整合性のある結果となった（図 2）。また、事例
1 と同様にピーク後の流出量の低減が実測
流 量 よりも緩 やかとなっていた。ver2.20 における NS 係数は-1.08 であり、再現性のない結 果 となった。この時 、計 算 流 量 は実 測
流量の 1/2 程度の値を示した。

5. 今後の展望
今回、石狩川下流域にある石狩大橋地点でのみ流出量の整合性を確認したが、各支流 やその合 流 地 点 でも確 認 を行 っていく。
今後、SCE-UA 法を用いたパラメータ決定を用いて、降水の時空間分布を考慮しながら石狩川流域における出水の特性を検討していく。
参考文献等[1] 菊地ら (2009) 北海道内の豪雨傾向の地域・経年特性について.
[2] 立川ら (2011) 気候変化が日本の河川流量に及ぼす影響の予測.
[3] http://www.hkd.mlit.go.jp/zigyoka/z_kasen/kawa/pro_isikari.html （2016 年 7 月 10 日確認）
[4] http://hywr.kuciv.kyoto－u.ac.jp/products/1K-DHM/1K-DHM.html （2016 年 11 月 9 日確認）
[5] http://www1.river.go.jp/ （2017 年 2 月 1 日確認）

4. まとめ
この報 告 では、線 状 降 水 帯 による降 水 事例（事例 1）と台風による暖湿移流（事例 2）という異なる降水要因の 2 事例を用いて、気象場の確認と流出計算を行った。その結果、
SCE-UA 法により求められたパラメータを用いた ver2.20 の流出計算結果では、実際に観測された降水を良く再現していたが、ピークの形 状 は異 なっていた。この要 因 として、実測流量にはダムといった人工の河川構造物による流量制御の影 響を受けているため、計 算 流 量 と異 なったと考 えられる。また、同様に計算を行った事例 2 においては、流出計算結果が実測流量に比べて 1/2 程度となってしまった。これは、SCE-UA 法を用いた計 算 方 法 やその過 程 に運 用 上 の問 題 の有 無 を確 認 するとともに、石 狩 川 上 流 域 に79

図 1. 石狩大橋地点における事例 1 の流出計算結果

図２. 同地点における事例 2 の流出計算結果