ダム工学会（京都大学防災研究所） 角 哲也

• ダムの洪水調節効果– 台風１９号と西日本豪雨の比較– 相模川（城山ダム、宮ケ瀬ダム）• 異常洪水時防災操作と事前放流– 相当雨量，予備放流と事前放流

城山ダム• SIP（戦略的イノベーション創造プログラム）– アンサンブル降雨予測，最適事前放流，ダム統合管理

宮ケ瀬ダム

下久保ダム

草木ダム

6割以上
23%

6割以上
11%

平成30年7月西日本豪雨に比べて、洪水調節容量を6割以上貯留したダムが多い （34＞26)
その割に、異常洪水時防災操作に移行したダムは少ない （6＜8）
出典：国土交通省

相模川
 台風コースの直下に流域が所在
接近時に湿った風が丹沢山地などに大量の降雨を発生（500‐700mm以上）
 本川： 城山ダム1,200km2
支川中津川： 宮ケ瀬ダム100km2
 相模川は利水の川（大きな利水容量）
来年の東京オリンピックに向けた渇水対策も重要（前回の東京オリンピック渇水の再来を回避する役目も重要）
総降雨量分布（10/10.20時〜10/12.21時）

相当雨量：(23+10)mm

相当雨量：(445+50)mm

城⼭ダム操作状況
予備放流を実施。 流域面積に対する洪水調節容量が小さく（相当雨量(23+10)mm）、最終的に異常洪水時防災操作に移行
10/11
010/12

10/13

10/14
015

200

20300

25

400

3035500

40
時間雨量（上流平均）
5000

積算⾬量

4000

600
128

異常洪水時防災操作（いわゆる緊急放流）4500

流⼊量／放流量 (m3/s)

積算⾬量 (mm)

100

123

流⼊量と⽐べて約400m3/s低減

3500
3000

118

2500
2000

113

貯⽔位 (m)

時間⾬量 (mm)

510

予備放流

1500
1000

108

城山ダムの洪水調節方式

500010/11

10/12

10/13

103
10/14

流⼊量

放流量

洪水調節開始流量

計画最⼤流⼊量

計画最⼤放流量

貯⽔位

予備放流水位

サーチャージ⽔位※ 川の防災情報のデータを使って作図しているが、城⼭ダムの貯⽔位
データは1‐2mほど過⼤であり、実際には予備放流でEL112mにまで低下

宮ケ瀬ダム操作状況
流域面積に対する洪水調節容量が非常に大きく（相当雨量(445+50)mm）、洪水を大きく貯留し下流の災害軽減に貢献

宮ケ瀬ダムの洪水調節方式

宮ヶ瀬ダム・城⼭ダムの洪⽔調節操作の効果
 城山ダムで異常洪水時防災操作（いわゆる緊急放流）が実施されたものの、
 ２ダムで相模大橋地点の流量を2,500m3/s低減（約7,000m3/s → 約4,500m3/s）
 ピーク発生時刻を約4時間遅らせている
1,200m3/s カット

1,650m3/s カット

R元年台風19号

平成30年7月西日本豪雨

•

利水専用ダムは洪水量以上になれば、ゲート全開（洪水処理） （流入＝放流，洪水カットなし）
多目的ダム（利水中心）では、洪水カットが小さい（治水目的の相当雨量が小さい、早く満水）•×流量
ダム
流入量(m3/s)– 治水容量が小さく、予備放流が計画に位置付けられダム放流量(m3/s)ている場合が多い

•

洪水調節

多目的ダム（治水中心）では、洪水カットが大きい（治水目的の相当雨量が大きい、頑張る）

流量

時間
流量流量

ダム
流入量
(m3/s)

B

ダム
流入量(m3/s)
洪水処理

ダム放流量
(m3/s)

洪水調節

ダム
流入量
(m3/s)
ダム放流量(m3/s)

A
時間

利水専用ダム（洪水カットなし）
相模ダム

B
洪水調節

ダム放流量
(m3/s)

A
時間

時間

多目的ダム（どちらかと言えば 多目的ダム（治水目的が強利水目的が強く、洪水カット率 く、洪水カット率(B/A)も大き(B/A)が小さい）
城山ダム い）宮ケ瀬ダム

（Ｖ：m3）⑦ 下久保ダム（回避）① 城山ダム*⑧ 草木ダム（回避）**② 水沼ダム*⑨ 川俣ダム（回避）*③ 塩原ダム*④ 高柴ダム** ⑩ 川治ダム（回避）*⑪ 二瀬ダム（回避）⑤ 竜神ダム⑥ 美和ダム*+** ⑫ 西荒川ダム（回避）*⑬ 宮ケ瀬ダム（回避）***予備放流**事前放流相当雨量(mm) ＝ダムの洪水調節容量（Ｖ：m3）を流域面積（Ａ：km2）で割って、調節可能な雨量（mm）に換算（洪水調節能力の目安）⑬⑦⑩⑪⑨ ⑧⑥③⑫⑤①④②
容量の小さいダム（相当雨量100mm以下）で異常洪水時防災操作

国土交通省資料に加筆

50mm
洪水調節容量の小さいダム（相当雨量50mm以下）で異常洪水時防災操作
洪水調節容量の大きいダム（相当雨量100mm以上）では、かなり頑張った（効果大）出典：国土交通省

出典：国土交通省

 洪水調節を行ったダムの約1/3
は事前に水位低下
 予備放流12、事前放流27,予備放流＋事前放流6
 相当雨量の小さいダムは治水容量の確保が課題
 利水リスクの最小化が課題→ 空振りの回避へ（SIP技術）SIP国家レジリエンスの強化 テーマⅥ.スーパー台⾵被害予測システムの開発「統合ダム管理システム」 アンサンブル降⾬予測情報を⽤いたダムの事前放流の⾼度化
大規模洪水時に流域の既設ダム(群)の有限な貯水容量を最大限活用する 水資源機構
京都大学
仕組みが必要。そのため、ダム操作に使用する「長時間・高解像度・高信頼性の降雨予測」と、これを活用する「最適なダム事前放流技術」 を開発 日本気象協会
事前放流ができていない現状

洪⽔において事前放流によるダムの利⽔容量の活⽤は実現できていない

15⽇前からの降⾬予測
アンサンブル（51個）↓確率的降⾬予測（上・平均・下位）
確率的な幅をもった洪⽔全体を捉えたダム流⼊量予測の実現（ダム操作予測が可能）

アンサンブル降⾬予測メンバー(51個）

コア技術

洪⽔全体を捉えたダム流⼊量予測が不可能な現実（ダム操作予測ができない）

予測技術の改善とダム操作の最適化

確定的（１個）降⾬予測

予測技術とダム操作の限界

２〜3⽇前までの事前放流の確実な実施に向けた対応

貯⽔量が回復しないリスクを考慮したダムの事前放流最適化技術を構築

⼤規模洪⽔において事前放流によるダムの利⽔容 13量の最⼤限活⽤が実現ECMWF（欧州中期予報センター）を1km格⼦にダウンスケール

ダム最適事前放流予測モデル■ アンサンブル降⾬予測から対象ダムの治⽔・利⽔リスクの算定イメージ

いつからどのくらいの放流量をいつまで

0 12 0 12 0 12 0 12 0 12 0 12 0
Storage Volume (m3)①予測降⾬量1,000

Qin_上限Qin_平均
Qin_下限0

逐次最適化により、途中で変更･中断･中⽌することも可能★★利⽔リスクを増⼤させず、治⽔効果を最⼤化★★

2,000②予測流⼊量1.30E+08
1.20E+08
1.10E+08
1.00E+08
9.00E+07
8.00E+07
7.00E+07
6.00E+07③ダム貯⽔量

異常洪⽔時
異常洪⽔時防防災操作開 災操作発⽣始⽔位16111621263136414651566166
7176
81869196101106111116

台⾵到達の15⽇前から、予測更新毎に、最適なダム事前放流計画を提⽰

3,000Inflow(m3/s)

⻑時間予測により、早期から放流計
画策定や関係者調整可能

Time (hours ahead)

上限：異常洪⽔防災操作の可能性あり ⇒ 事前放流必要
下限：貯⽔量の回復可能量把握 ⇒ この分を事前放流可能

最適な事前放流計画を作成

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統合ダム管理システムの実装イメージ
 長時間アンサンブル降雨予測技術による「最適な事前放流手法」を開発。
 さらに、下流地域の被害抑制のため「ダム統合操作技術」を開発。
ＳＩＰ技術

現 状
ダム毎のルールによる防災操作
ダムA
（多目的）
治水容量

既存施設の事前放流と複数ダムの連携操作で治水効果を向上

ダムB
（発電）

ダムC
（農水）

ダムA
（多目的）

利水容量

利水容量

治水容量
治水容量

洪水調節
できない

単独で洪水調節

氾濫域

Sea

ダムC
（農水）

事前放流により治水容量を増やす

氾濫域
支川

ダムB
（発電）

“逃げ遅れゼロ”“経済早期復旧”の実現

氾濫防止
氾濫域最小化

Sea《事前放流とは》⼤規模な洪⽔が予想される場合に、事前にダムから⽔を放流して、洪⽔を貯める容量を増やしておく操作

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下久保ダムでのアンサンブル予測結果

台風上陸（10/12）の4日前（10/8）からアン
サンブル下限でも事前放流の実施判断（予測雨量>200mm）が可能

草木ダムの事前放流に適用すれば水位低下のための放流方法①発電最大放流（24m3/s） 18,000kW②通常発電放流（4m3/s） 3,000kW③コンジットゲート（最大450m3/s）
シナリオ①（最大） 発電最大放流量（24m3/s）で8.7日で水位低下
3.76×106kWh → 3,760万円 (10円/kWh)
シナリオ②（現状）通常発電（4m3/s）
で6.7日、最大使用水量（24m3/s）で2日、残りはコンジットで水位低下
1.35×106kWh → 1,350万円

草木ダムの実績事前放流量：1,500万m3

シナリオ③ （改善）通常発電（4m3/s）で4.7日、 最大使用水量（24m3/s）で約700～2,400万円 4日、残りはコンジットで水位低下の経済効果
2.07×106kWh → 2,070万円

• ダムの洪水調節効果– 全国146ダムで洪水調節し、下流の被害軽減に貢献– 相模川の城山ダム、宮ケ瀬ダムは大きな効果– 異常洪水時防災操作を行っても洪水波は遅らせている• 異常洪水時防災操作と事前放流– 容量の小さいダム（相当雨量50mm以下）では、異常洪水時防災操作– 容量の大きいダム（相当雨量100mm以上）では、かなり頑張った（効果大）• 事前放流と実施上の課題と改善方策（SIP技術）– 容量の小さいダムでは、予備放流や事前放流で容量の確保が重要• 相当雨量100mm以上へ、草木ダムが好例– スーパー台風を想定した「統合ダム管理システム」を開発中• 水資源機構・京大・日本気象協会、SIP（戦略的イノベーション創造プログラム）– 10日以上前からのアンサンブル降雨予測に基づく「最適な事前放流手法」– 複数の降雨パターンの中から、治水・利水の両面で総合判断• 降雨量が非常に大きくなるパターンや、あまり降らないパターンを確率的に考慮– リードタイムを確保して、フル発電しながら水位低下すれば大きな経済効果