2022年度河川技術シンポジウム

複雑な氾濫形態を持つ谷底平野部における超過洪水時の氾濫現象
COMPLEX INUNDATION PHENOMENA DURING EXCESS FLOODING IN
VALLEY BOTTOM PLAIN

本日のOS 〇 原田守啓 岐阜大学 流域圏科学研究センター
明日のPS 〇 中島大雅 岐阜大学 大学院自然科学技術研究科
瀧健太郎 滋賀県立大学 環境科学部

1.研究背景
1)安心な暮らしのヒントBOOK@ぎふ

近年記録的豪雨による大水害の頻発が相次ぐ

図 近年発生した記録的豪雨災害1)

各流域において水防災意識を喚起し，流域治水に向けた合理的な多段階リスクの評価方法，提示方法を見出すことが急務

多段階リスク評価の前提となる外力設定の課題
 浸水想定区域図はL1(計画規模),L2(想定最大外力)について作成されているが，指定管理区間・直轄管理区間の上流端に氾濫現象を考慮しない流量ハイドログラフが作成されており，しかもその確率規模は管理区間の計画規模に応じて異なる
 直轄区間上流端においてL1規模を超える洪水(計画超過洪水)では上流区間や支川の随所で氾濫が発生し，直轄区間上流端に到達する洪水波形にその影響が及ぶ

2

1.研究背景・目的
水災害リスク情報の充実という社会的要請に応えるために
 指定管理，直轄管理という河川管理上の都合ではなく，各流域において実際に想定される氾濫現象の分析に基づいた情報提供が必要
 各流域で想定される洪水外力のパターンをシナリオとして複数想定し，想定外を排した流域治水の展開が望ましい

本研究の目的 計画規模以下から想定最大規模までの多段階の洪水外力パターンをシナリオとして想定するための知見を得ること
 複雑な氾濫形態を有する谷底平野部における超過洪水時の氾濫現象の特徴や下流区域へと伝播する洪水波形への影響を考察すること
3

2.手法 ～対象領域及び地形的特徴～
対象領域
木曽川水系長良川 谷底平野区間(直轄管理区間上流区域)

地形的特徴
 本川及び3支川(板取川，武儀川，津保川)が谷底平野区間に流入
 長良川本川には硬い岩盤が露岩した山付き部や狭窄部が複数存在し，加えて河岸段丘も存在することから氾濫原がいくつかのブロックに分離している 山付き狭窄部の直上流に霞堤が現存し，霞堤以外にも尻無堤や複数の無堤部も存在する

図 木曽川水系長良川 谷底平野区間

4

2.手法 ～河道氾濫一体化モデルの整備～
2)日立パワーソリューションズHP用いるソフトウェア
DioVISTA Flood Professional(日立パワーソリューションズ)
 複数の分合流を扱うことができる
 河道モデルと氾濫解析モデル間での水のやり取りを扱う連成計
算が可能
図 DioVISTAモデル概要図2)

モデルの諸条件
 河道地形
2018,2019年のALB測量成果(岐阜県提供)に基づき100mピッチ基本の横断面を距離標位置に合わせて生成 粗度係数
床上浸水対策特別緊急事業の一次元不等流計算で用いたものを使用
 氾濫域の地形データ
国土地理院が提供する数値標高モデル(5mDEM)を用い10mメッシュで計算
 氾濫解析の計算方法
浸水想定区域図作成マニュアル(第4版)に準ずる
567

2.手法 ～多段階外力の設定～

3)原田ら アンサンブル気候変動予測データベースを用いた洪水頻度解析による長良川流域の温暖化影響評価 2018(土木学会論文集B1 水工学)
4)原田守啓，瀧健太郎 d4PDF領域モデルと洪水流出解析による流域を俯瞰した洪水規模・頻度の分布特性の分析 2021(土木学会論文集B1 水工学)

モデルの入力条件

下流端

d4PDF領域気候モデルを入力値とした貯留関数法による洪水流出解析の結果3)4)から4河川のハイドログラフを抽出

H-Q式を設定し，通過する流量に応じた水位を与える

各ケースの流量ハイドログラフ

対象とするイベント

ピークとなる時刻の前後24hに助走計算12hを加えた
60h

L1以下からL2相当までの全50ケース

12h

外力規模

確率規模1/T

d4PDF過去実験順位N

ピーク流量(最大ー最小) (m³/s)

L2

1/3000ー1/600

1ー513215ー11141

1/600ー1/300

6ー1010822ー10155

1/300ー1/200

11ー15

10121ー9578

1/200ー1/150

16ー209514ー9294

L124h

24h

1/150ー1/120

21ー25

9251ー89971/120ー1/10026ー30

8970ー8883

1/100ー1/85

31ー358862ー8653

1/50

58ー627751ー7557

1/20

148ー1526346ー6279

1/10298ー302

5315ー5304

図 流量ハイドログラフの例

82.手法 ～計算結果の出力と分析～
3)原田ら アンサンブル気候変動予測データベースを用いた洪水頻度解析による
長良川流域の温暖化影響評価 2018(土木学会論文集B1 水工学)a)氾濫によるピーク流量低減効果
氾濫を考慮しない貯留関数法3)と本研究の氾濫解析で得られるハイドログラフを解析区間下流域で比較

b)総浸水面積・氾濫ブロックごとの浸水面積
左岸側：BL1～BL7
右岸側：BL1～BL8
分合流区間：BC
集計は概ね同規模の発生確率と見做される5ケースごと行う

c)最大浸水深及び最大流速
氾濫域の各メッシュにおける最大浸水深および最大流速
集計はb)同様5ケースごと行う
図 氾濫ブロックの分布

93.結果 ～ピーク流量低減量・総浸水面積～15000

2500

12000

2000W=1/85

9000

W=1/50
W=1/20
W=1/106000

R² = 0.92

3000

総浸水面積(ha)氾濫解析 ピーク流量（m3/s）

y = 3E-05x2 - 0.3534x + 968.89
R² = 0.92

1500

1000

W=1/85
W=1/50
W=1/20
W=1/10500

003000

6000

貯留関数法

9000

12000

15000

ピーク流量（m3/s）

003000

6000

9000

12000

15000

貯留関数法 ピーク流量（m3/s）

図 貯留関数法ピーク流量vs氾濫解析ピーク流量

図 貯留関数法ピーク流量vs総浸水面積

ピーク流量減少量
 L1未満(W=1/50,1/20,1/10)は僅か
 L1以上は貯留関数法の洪水ピーク流量の増加に応じてほぼ線形で減少が生じる

総浸水面積
 L1未満からL2にかけて指数関数的に増加
 超過洪水では，同規模洪水であっても浸水面積のバラつきが大きい

10パターンBパターンA L1以上で浸水し浸水面積が3.結果 ～氾濫ブロックごとの浸水面積～
 L1未満で浸水し浸水面積が頭打ちになる

BR4

浸水面積(ha)4030
2010パターンC

 連続堤防によって守られているが，超過洪水発生時には氾濫し，背後の山地20と堤防とに囲まれた狭い氾濫域が一気L2L1BR8に浸水するという特徴
浸水面積(ha)

頭打ちになる いずれも霞堤等の不連続堤部を持つ氾濫ブロック
50L2L11000

 L1以上で浸水して浸水面積が洪水規模に応じて増加していく 広い氾濫原を有し，氾濫原の大部
パターンA分は水田で土地が緩く傾斜しているため洪水規模に応じて浸水域が400
L2L1拡大する特徴
BR6

浸水面積(ha)

浸水面積(ha) L1を大幅に超える洪水で氾濫し浸水面積が急拡大
 区間全域における浸水面積の大きなパターンB
ばらつきは，パターンDの氾濫ブロッ
400
クの浸水状況に大きく依存
L2
L1
BL230030020020010010000

図 氾濫ブロックの分布

パターンD

パターンC

パターンD
113.結果 ～氾濫ブロックごとの氾濫形態～
3.0

L2L12.5
2.0
1.5

3.5

最大75%値
中央値
25%値

BR4

1.0
0.50.0

氾濫メッシュ最大流速(m/s)

氾濫メッシュ最大流速(m/s)

3.5

3.0

L275%値
中央値

2.025%値

1.5

BR8

1.0
0.5
0.0

L12.5

パターンB
75%値
中央値

2.025%値

BR6

1.5
1.0
0.5
0.0

パターンC

3.5

最大
氾濫メッシュ最大流速(m/s)

氾濫メッシュ最大流速(m/s)

図 氾濫ブロックの分布

3.0

L2

最大2.5

パターンA
3.5

L13.0

L2L1

最大75%値

2.5

中央値

2.025%値

1.5

BL21.00.50.0パターンD

124.考察 ～外力シナリオに対する浸水面積のバラツキ～

長良川+板取川

武儀川

津保川

N=３３

N=３０
N=３５

N=３N=１２
N=１１
N=１4
N=１６
N=２１
N=２０
N=３１

N=4100%
90%
80%
70%
60%
50%
89%
86%
82%
80%
40% 80%77%80%
72%
71%
69%
67%
66%
30%
20%
10%
0%

16の氾濫ブロックの内上流側の氾濫ブロックにおける浸水面積のバラつきが大きい傾向

上流区間の浸水被害の大きさは長良川本流と板取川のピーク流量の合算値に比例する傾向

多段階外力のシナリオ設定の必要性
直轄区間上流端におけるピーク流量のみならず支川ごとの流量配分にも着目したシナリオ設定がなされる必要性

図 下流端流量に対する各河川流量の内訳

13

4.考察 ～谷底平野部における氾濫特性と下流への影響～
対象領域について16の氾濫ブロックにおける氾濫特性を
L1未満～L2相当で分析

パターンA

パターンB

パターンC

パターンD4パターンの氾濫特性に区分できた(従来のL1・L2のみでは見られなかったもの)

谷底平野部における氾濫特性区分の一般化
本研究で用いた4パターンの分類は谷底平野区間から山間地区間に氾濫ブロックを有する多くの河川にも適用できる可能性がある
図 氾濫ブロックの分布144.考察 ～谷底平野部における氾濫特性と下流への影響～16箇所もの氾濫ブロックが関与している現象であるのに対して

氾濫解析 ピーク流量（m3/s）

15000

ピーク流量低減量は貯留関数法のピーク流量に対してバラつきが小さい線形で表現された

12000

9000

W=1/85
W=1/50
W=1/20
W=1/106000

R² = 0.92

3000

003000

6000

貯留関数法

9000

12000

15000

下流域に対する洪水ピークカット効果の想定
谷底平野部において複雑な氾濫形態を有していたとしても支川が合流した下流域でのピークカット効果は線形的に顕れる可能性が考えられたピーク流量（m3/s）

図 貯留関数法ピーク流量vs氾濫解析ピーク流量15

5.まとめ結論
 多段階外力のシナリオ設定は直轄区間上流端におけるピーク流量のみならず支川ごとの流量配分にも着目したシナリオ設定がなされる必要性がある
 想定外を排した多段階シナリオを設定し，様々なシナリオに対して有効に機能しうる流域治水メニューを流域内に配置する上で，洪水シナリオをアンサンブル的に用いる本研究の手法は効果的であると考えられる
 下流の直轄管理区間に対する洪水ピークカット効果や洪水波形の変形については，16箇所もの氾濫ブロックが関与している現象であるのに対してピーク流量低減量は貯留関数法のピーク流量に対してバラつきが小さい線形で表現され，計画規模を上回る洪水発生時の外力想定を現実的な形で行う手法の一つとして推奨できる

今後の課題
 本研究では破堤氾濫を扱っていないが越水破堤が生じた場合により過酷な被害や，下流に伝播する洪水波形への不連続な影響も予想される．超過洪水時に実際に想定される被害の分析は本研究で示した幅広い外力シナリオ想定に加え，既往の手法をうまく活用しリスクとして分析することが重要16