2022年度 第28回河川技術シンポジューム
OS1 流域治⽔を⽀える現状の技術と課題「流域治⽔」における「技術」と「協働」の考え⽅，進め⽅
中央⼤学研究開発機構

福岡捷⼆

1

講演内容
1．はじめに
2．観測⽔⾯形を⽤いた⽀川群と本川の⼀体的な洪⽔流解析に基づく流域治⽔技術
3．豪雨に伴う流域の洪水時の水収支分布算定法
4．流域治水の各種対策を踏まえた水収支分布の活用
5．まとめ（1）
6．自治体の水防災まちづくりに関係する法律・制度と関係者の協働の方向性
7．減災まちづくりの課題
自治体2

1 はじめにキーワードは流域、技術、協働
⽔災害の激甚化，頻発化が増⼤しつつある中で，本川，および⽀川群，河川の上流から下流の海までの河川流域において，従来の治⽔対策の加速に加えて「流域」の対策も確かな「治⽔技術」に基づいて防災関係者が「協働」して⾏う「流域治⽔」の必要性が⽣じた。
令和3年に特定都市河川浸⽔対策法をはじめとする流域治⽔関連法の改正によって，氾濫時には⽔防や，避難などのソフト対策中⼼であったこれまでの災害対応から，災害時の地域・まちづくりの基本となるハード対応の選択の幅を広げ，減災まちづくりに向けた対策の⽅向性を⽰した．
これは，河川の治⽔安全度を上げることに加えて，流域対策を防災関係者が協働で進めることによって、河川災害、氾濫災害からの減災を図ることが緊急課題であることを強く⽰したものである．

3

流域治⽔には，①⽀川群の各⼩流域の治⽔マネジメント，➁これらの⼩流域を統合して流域全体を⾒た治⽔マネジメント，そして ③洪⽔氾濫が集中する市街地域を⼀つの⼩流域としてこの地域の減災を図る治⽔マネジメント等があり，多層的であり，それぞれに応じた治⽔技術「協働」のあり⽅が求められる．
地形変化の⼤きい上流域では，⽀川ごとに異なる洪⽔特性を有し，本川にあっては流⼊する⽀川群の洪⽔ハイドログラフの時間的・空間的集中の仕⽅によって特有の流下形態をとる．し
たがって，流域治⽔を適切に進めるには，流域を構成する⼭地、⽀川群，本川を⼀体とした豪⾬・洪⽔流の観測，解析に基づいて，どこに，どの程度の量が，どのような状態で洪⽔量が存在しているかについて，各⽀川流域と，その統合体としての全流域の⽔収⽀の時空間分布として捉え，検討する必要がある．
また，③に関係する内⽔氾濫は⽔防活動，避難⾏動 そして減災まちづくりに密接に関係する流域治⽔の重要課題である．ともすると上流域から集まってきた洪⽔流による外⽔氾濫に⽬が向きがちだが，地先の⼩河川や農業⽤⽔路網，さらには下⽔道などで発⽣する内⽔氾濫は頻度が⾼く，住⺠避難を安全に⾏えるようにするためには地域の特性や内⽔規模に応じたハザードマップが必要である．
さらに施設管理者の違いで途切れることなく内⽔氾濫とそれに引き続く外⽔氾濫は⼀体的に検討できる精度の⾼い解析モデルが必要である．流域治⽔にあっては，外⽔氾濫も内⽔氾濫も同様なウエイトで検討されなければならない.
4

第⼀に、⽀川群の各⼩流域の治⽔マネジメントおよびこれらの⼩流域を統合して流域全体を⾒た治⽔マネジメントの技術的検討を議論する。
第2に，⾃治体の減災まちづくりを進めるにあたって地域と「協働」するために法律・制度⾯から、どのようなことを考え、進めるべきかについて論ずる．
河川流域における⽔災害に対して，技術的にどのように考えるかは、主に河川技術の問題であるが，その技術を⽤いどのように協働して解決を図っていくかは，河川管理者だけでなく流域防災関係者との協働で検討すべきことであり課題が多い．
最初に，流域治⽔対策を進めるには、どのような技術的判断に基づくのが望ましいのかを⽰す．まず，起こった豪⾬に対して対象流域の⽔収⽀図を作る。この流域で⽔を貯めるにふさわしい空間があれば、その貯留空間の活⽤が、⽔収⽀分布をどのように変え，対象流域、下流河道の改善につながるかを検討する．図₋1は、流域⽔収⽀分布図の考え⽅、対策の効果の⽰し⽅である．

5

流域⽔収⽀分布図を⽤いた流域治⽔の技術的検討⼿法の⼀例
現在のダム運用と水田からの流出量

ダム流入量・放流量(m3/s)
時刻

時刻

現在の水収支時刻

時刻

流域治水対策を反映した水収支

流域貯留量

洪水ボリューム(m3)① 総雨量② ①-流域貯留量③ ②-ダム貯留量④ 検討地点の通過流量(③-河道貯留量)
ダム貯留量

河道貯留量

時刻

流域平均雨量(mm/hr)

時刻

流域平均雨量(mm/hr)
洪水ボリューム(m3)

放流量

水田地域からの流出量(m3/s)

ダム流入量

水田地域からの流出量(m3/s)

放流量

ダム流入量・放流量(m3/s)

ダム流入量

流域治水を踏まえたダム事前放流による高度な運用と田んぼダムによる流出量① 総雨量② ①-流域貯留量③ ②-ダム貯留量④ 検討地点の通過流量(③-河道貯留量)
ダム貯留量
流域貯留量

河道貯留量

検討地点の通過流量ボリューム
検討地点の通過流量ボリューム

検討地点の通過流量

時刻

流量(m3/s)

流量(m3/s)

時刻

時刻

検討地点の通過流量

時刻

図-1 流域の各治水対策による流域水収支分布と下流地点の洪水流量ハイドログラフの変化のイメージ6

2．観測⽔⾯形を⽤いた⽀川群と本川の⼀体的な洪⽔流解析に基づく流域治⽔技術近年の洪⽔流データ,氾濫流データの蓄積，観測技術の向上，解析技術の進展等から，治⽔技術はどうあるべきかが⾒えて来ている．
もちろん、流域技術のための新しい技術開発は必要であるが、従来の「治⽔技術」と，注⽬されている「流域治⽔技術」は、根底にある「技術」はそれほど変わるわけではない．異なる点は，技術に対する考え⽅、使い⽅にある．すなわち、従来の技術をうまく組み合わせて流域治⽔問題に対応する Inovative（新しい）な 技術とし，流域における豪⾬・洪⽔流出情報を分かり易く，使いやすい形に整理し，それらを流域の防災関係者が共有して、「協働」で流域の治⽔に対応することにある．
これまで河道，貯⽔池等河川における洪⽔の挙動の観測，特に多点で観測された洪⽔の⽔位ハイドログラフから，時間的な縦断⽔⾯形とそれから得られる流れ場が求まり，河川計画・河川管理上の有効性が⽰されて来た．
図₋2、 図-3は、令和2年球磨川⼈吉盆地における洪⽔の縦断⽔⾯形の時間変化の実測値と解析値の⽐較と洪⽔ピーク時の流速ベクトルと⽔深分布を⽰す。
7河道縦・横断⾯形が観測されている河川において，多地点に⽔位計を設置し，洪⽔の⽔位ハイドログラフを観測することによって洪⽔⽔⾯形の時間変化が求まる．観測された各時間の観測⽔⾯形を説明するように洪⽔流れの運動⽅程式と，連続⽅程式を解くことによって，観測区間の任意地点での断⾯内の流速分布が求まり，これと河道の断⾯積より任意地点での流量ハイドログラフが求まる．この解析法によって，流域治⽔の整備メニューに対応する種々の洪⽔流量規模に応じた洪⽔氾濫，河道流下機構を明らかになる．
近年，危機管理型⽔位計が全国の河川に設置されることによって，本川のみならず⽀川群においても⽔⾯形観測が⾏われるようになり，河川の洪⽔の発⽣から洪⽔の伝わり⽅についての情報を得ることが可能になった．図₋2のように洪⽔流の観測⽔⾯形の時間変化と⼀致す
る解析⽔⾯形が求まると，図₋3のように各⼩流域の洪⽔流の流下形態がわかり，さらにそれらを統合化し流域全体の洪⽔流流下機構を知ることが出来る．
洪⽔を引き起こしている流域の豪⾬の時空間分布から，図₋4に⽰すようにダム貯⽔池や各河道において，どこに，どれくらいの洪⽔⽔量が存在しているか等、流域⽔収⽀の時空間分布を知ることが可能になる．

8

水面形
時系列

低水路平均河床高低水路最新河床高

図‐2 球磨川洪水水面形の時間変化の解析値と観測値の比較

9図‐3 準三次元洪水流解析モデルによる球磨川（渡～人吉付近）の洪水流・氾濫流況
10VrainVin(合計)Vin(合計)-Sd(ダム貯留量)

Vin(合計)-Sd(ダム貯留量)-S(河道貯留量)

VVout(流末)

洪水ピーク(7/4( /8:00～12:00)

800)
流域貯留量

600

ダム貯留量（市房ダム）
ダム貯留量（市房ダム）

河道氾濫量

500
400

流末からの流出量

300
200

直接流出量

河道貯留量
河道貯留量100

球磨川
市房ダ
一房ダム氾濫量氾濫量

柳瀬
柳瀬

0
2020/7/3 18:00

2020/7/4 6:00

2020/7/18 0:00

2020/7/5 6:00

一武
⼀武

川辺川川

支川群

全洪水ボリュームとダム貯留量，河道貯留量，氾濫量の関係（水収支）
支川群
氾濫
氾濫
氾濫
氾濫

1

流出係数

洪水ボリューム(百万m3)

700

0.8
0.6

0.4
0.2
0
2020/7/3 18:00

直接流出率（Vin/Vrain）
直接流出率（Vin/Vrain）

2020/7/4 6:00

2020/7/18 0:00

2020/7/5 6:00

渡渡海
八代海

流域全体でみた降雨流出率の時間変化（直接流出量と総降雨量の比較）

11流域治⽔で考えられるメニューは，河川流域ごとに異なり，また個々のメニューを実現させる⽅策には，流域全体としてみるのか，または⼩流域である地域の減災対策としてみるのかによって異なる．地域からの流域治⽔対策の提案は，特に重要である．
その理解の上に⽴って，流域の地形，地質，農・林業等⼟地利⽤の状況，⼈々の住み⽅や⼤洪⽔時の⽔⾯の⾼さと河道計画上の⽔⾯⾼さとの差等から，流域における流出抑制のための利⽤可能空間等を調べ，具体的に機能や効果を検討することになる．
提案の優先順位は，技術的，経済的，そして社会的にみて実効性が⾼いことが必要である．
このためには，河川管理者は，それぞれの流域で評価可能な洪⽔流の⽔収⽀分布等をみて，科学的，⼯学的に検討出来るようにし，それを受けて地域の流域関係者からなる流域協議会等で⼗分議論していくことになる．

12

3．豪⾬に伴う流域の洪⽔時の⽔収⽀分布算定法(1)本・⽀川河道の洪⽔流の⽔収⽀分布
流域の⽔収⽀の時空間分布は，流域の本川，⽀川群の河道沿いに危機管理型⽔位計を含む多数の⽔位計を設置することによって，洪⽔中の各河道の⽔位の時・空間分布を密に観測し，縦断⽔⾯形の時間変化を解析モデルで説明し，解析から得られた流れ場（流速分布、⽔位等）から各断⾯の流量を求める．
洪⽔流の貯留量Sriverは，式(1)で与えられることから式(1)の時間積分で河道貯流量Sriverを求める．
(ｄS_river)/dt=Q in (x)-Q_out (x+∆x)(1)

対象とする河川の全区間の洪⽔⽔⾯形とそれに対する流速分布の時間変化が求められているので，対象河川の全区間での河道貯留量Sriverを計算できる．これを流域全体の河川群に広げることによって,流域の河川群の⽔収⽀の時空間分布を得る．
式（1）において，Sriverは，対象河川において∆x離れた⼆つの断⾯間の洪⽔貯留量(m3)，Qinは，上流断⾯からの流⼊流量とこの河川区間に流⼊する⽀川の流量の合流量であり，Qoutは，下流断⾯からの流出流量(m3/s)である．

13

（2)流域の⽔収⽀分布
流域に降った⾬量と，ダムや遊⽔地等で洪⽔調節した貯⽔容量の時間変化，式(1)で求めた河道貯留量の時間変化がわかれば，流域の⽔収⽀の時間変化は式(2)により求まる．
(dS_river)/dt+dS dam dt+dS basin dt=A·R/3.6-Qout （2）ここに，Aは流域⾯積(km2)，Rは流域に降った⾬量(mm/hr)， Sdamはダムや遊⽔地等の洪⽔調節施設の貯⽔量(m3)，Sbasinはその時刻において河川やダムに流⼊しておらず流域で貯留している⽔量(m3)，Qoutは、対象流域の流末から流出する流量である．
それぞれの⼩流域に降った⾬量の時間分布Rや，洪⽔⽔⾯形の時間分布等が測られていれば，式(1)，(2)を各⽀川や本川の区間ごとに適⽤することにより，対象⼩流域の⽔収⽀分布を知ることができ，それぞれの流域や河道区間の状況に応じて実施する治⽔対策の検討を⾏い、対策の影響を考慮した洪⽔流解析によって，対策にともなう⽔収⽀分布の変化を知ることが出来る．
地上での降⾬量と⽔位観測データから貯留量を推算する式(1)，(2)は，測られたデータを直接使い解析を⾏うことから⽔収⽀解析の信頼度が⾼い．
14

4．流域治⽔の各種対策を踏まえた⽔収⽀分布の活⽤
⽔収⽀分布の活⽤は，本川、⽀川流域において、流域内で貯留に適した空間を⾒出し，流域治⽔対策として採⽤し，対策前後で⽔収⽀分布や検討地点の⽔位，流量の時間変化がどのように変わるかを分かりやすく⾒える化する．
⼀例として図₋1に⽰したイメージ図を今⼀度図₋5に⽰す．流域治⽔対策の実施前と⾼度なダム運⽤や⽥んぼダム等の流域対策を実施した場合の⽔収⽀分布の変化とこれに伴う下流地点の流量ハイドログラフの変化を比較し示す．
田んぼダムは，各支川や氾濫域の適切な場所に実施することによって，各支川流域の治水効果を高めるとともに，流域全体での田んぼダム貯留量の総量が下流域の氾濫被害軽減にも効果があることが望ましい．
効果の高い対策とは，水収支分布のダム貯留量，流域貯留量，河道貯留量を増大させ，洪水ピークまでに検討地点の河川分担量を減少させること，ピーク水位や流量を低減させることである．
15

現在のダム運用と水田からの流出量

ダム流入量・放流量(m3/s)
時刻

時刻

現在の水収支時刻

時刻

流域治水対策を反映した水収支

流域
貯留量

洪水ボリューム(m3)① 総雨量② ①-流域貯留量③ ②-ダム貯留量④ 検討地点の通過流量(③-河道貯留量)
ダム貯留量

河道貯留量

時刻

流域平均雨量(mm/hr)

時刻

流域平均
雨量(mm/hr)
洪水ボリューム(m3)

放流量

水田地域からの流出量(m3/s)

ダム流入量

水田地域からの流出量(m3/s)

放流量

ダム流入量・放流量(m3/s)

ダム流入量

流域治水を踏まえたダム事前放流による高度な運用と田んぼダムによる流出量① 総雨量② ①-流域貯留量③ ②-ダム貯留量④ 検討地点の通過流量(③-河道貯留量)
ダム貯留量
流域
貯留量

河道貯留量

検討地点の通過流量ボリューム
検討地点の通過流量ボリューム

検討地点の通過流量

時刻

流量(m3/s)

流量(m3/s)

時刻

時刻

検討地点の通過流量

時刻図₋5 流域での治水対策による流域水収支分布の変化と下流地点の洪水流量ハイドログラフの変化のイ
メージ
16

5．まとめ（1）(1）流域治水で必要なことは信頼性の高い洪水流の観測データと本川・支川群の河道測量データの収集とその河川の洪水特性を表現できる解析法を用いることである．そして，過去に起こった洪水流とその被害の状況等流域の特性を確実に捉え，分析し，関係者間で流域治水の考えを共有することである．
(2) 洪水流の水面形の観測と水面形解析は，種々のスケールの流域内の時空間的な水収支状況を見える化し，流域で水をためる空間等必要な流域治水対策メニューを見出す技術的検討の基盤を与える．
(3) それぞれの流域のスケールにおける段階的な洪水防御計画の下に各段階の河川の治水効果，氾濫リスクの評価を行いながら減災地域づくり，まちづくりに生きる流域治水を進めていくことが今後の重要課題である．

17

６．自治体の水防災まちづくりに関係する法律・制度と関係者の「協働」の方向性 自治体の水防災まちづくりに関係する
⽇本では，多くの河川が整備途上段階にある．⼤規模氾濫による被害の軽減のために，河川の治⽔安全度の向上とともに，氾濫に対する⽔防災・ 減災まちづくりの実践が求められている．今ある法律，制度を使って、流域関係者の協働によりできるだけ⽔害被害の 軽減を図る流域治⽔は、これまでの治⽔の⽅法、進め⽅を変えるものである．
河川流域内でも本川、⽀川等流域ごとに，地形・地勢特性，河道特性、住まい⽅は異なり，治⽔安全度が異なる．そこでは，地域の慣習や特性を踏まえた平時のまちづくり、地域づくりとともに，災害時の減災まちづくりを検討することが重要となる．これらのまちづくりの主体は，⾃治体や地域住⺠である．
本章では，減災地域づくり，まちづくりを担う⾃治体に着⽬し，⾃治体を取り巻く⽔防災・減災まちづくりを法律・制度の体系の中で議論する．

18

福岡（1）は，2019年に、頻発する広域水害の被害軽減に向けて流域治水の視点で，国土交通省の法律に基づき図-1のように法律の関係を整理し,ソフト対策が中心となる地先の水防から氾濫リスクの低減・氾濫に強いまちづくり，住まい方を含む広い意味での水防の展開の必要性を議論し，課題を論じている．
しかし，⾃治体の⽔防災・減災まちづくりには，図₋１の国⼟交通省の法律のみに基づいて論じるだけではなく，関連する多くの法律・制度の視点から広く⾒る必要がある。福岡ら（2）は，図‐2に⽰すように、令和３年の流域治⽔関連法等の法律改正の内容を踏まえ，法律の全体像を捉えなおし，さらに課題について考察している．
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー（1）福岡捷⼆：⼤規模氾濫時の洪⽔被害軽減のための⽔害共⽣制度の構築に向けて―治⽔施設のストックと⽔防法等の発展を融合させた流域治⽔，法律時報91巻,12号,pp.72‐78,2019.
（2）福岡 ⿓，福岡捷⼆：⾃治体の⽔防災まちづくりに関する法律・制度から⾒た検討とその課題, 河川技術論⽂集，第28巻，pp.379−384,2022．

192021

本講演では，法律・制度を視点とした⽔防災・減災まちづくりの全体像とこれらを進める上での課題を⽰した．2021年の，流域治⽔関連法の施⾏により，流域・地域における治⽔の幅が広がりつつある．
⽔防災・減災まちづくりには，図-2に⽰すように，⾃治体を中⼼に複数省庁の法律・制度も⼀体的に捉え，国，⾃治体，地域関係者等の協働した対応が求められる．協働したからといって⼀気に進むわけではなく、現在ある法律等をそれぞれが適切に活かしながら、減災まちづくりの成功例を着実に増やしていけるような協働が重要である．
そして，河川整備状況に応じて発⽣する地域の氾濫の機構やリスクを正しく評価して，地域とともに対策を検討することが重要であり，被害軽減に向けては総合的・多層的な仕組みで検討することが求められる．
更には，流域治⽔関連法を中⼼に河川改修を中核とする対策を進めると共に，流域管理を視点として⽔防災・減災まちづくりに資する法律・制度体系の充実化の必要性を強調している．

22

7．減災まちづくりの課題・まちづくり・地域づくりをどうすべきかを地域とともに検討する．
・河川整備状況に応じた氾濫の機構やリスクを評価して，⾏政のみならず住⺠や⺠間団体等の意⾒を交えながら被害軽減対策を制度設計する．
・流域管理という視点で法律・制度の充実が求められる．
特に内水氾濫については，対策の緊急度は高い．
豪雨による内水氾濫は，小さいスケールの集水域，小流域における小河川，下水道，農業用水・排水路、等を溢れた雨水が原因となって起こる．発生頻度が高く，市街地で起これば被害も大きい．まちづくり，地域づくりと密接に関係する流域治水問題である.
内水氾濫は，住民の避難や水防活動等,人の命に係わる重要な課題であり，特に，外水氾
濫発生前の安全な避難を確保するために，内水氾濫の機構を評価できる解析モデルが求められる．

23