全地連「技術フォーラム2018」高松【151】

ため池下流域の浸水想定における微地形とハイドログラフの影響について
ニタコンサルタント㈱○三好学, 安芸浩資, 金谷安洋

正田大輔(国研)農業・食品産業技術総合研究機構

1. はじめに(2) 畦畔による貯留効果

東日本大震災(2011 年 3 月 11 日)の地震発生直後，福

本稿で対象とした農業用ため池の下流域は区画整理の

島県須賀川市江花に建設された灌漑用の藤沼ダムが決壊された水田が広がる田園地帯であり，氾濫水の一部は水し，約 150 万 t の水が流出した 1)．そのため，農業用た田に貯留することが想定される．そこで，水田が存在す

め池が決壊した場合の水害の範囲を示す「浸水想定区域るメッシュの境界に畦畔にみたてた仮想の遮水帯を設け図」を基にしたハザードマップを作成し，地域住民にたることにより(図-2)，畦畔による貯留効果を考慮するこめ池が決壊した場合の危険性の周知を図ることが急務とととした．梅雨時期中，水田に 0.10m 程度の貯水があるなっている．そこで本稿では，ある灌漑目的で建設されうえに，ため池が満水となるため，梅雨時期が１年間でた農業用ため池(貯水量：934,733m3，堤高20.09m)が決もっとも浸水の危険度が高いと考えられる．一方，畦畔壊した場合の浸水状況を氾濫解析により把握するため，高は，0.30m が標準とされている 3）．これらから，１年２つの検討を行う．１つ目は，対象とした農業用ため池

間でもっとも浸水の危険度が高い時期における実質的なの下流域は区画整理のされた水田が広がる田園地帯であ畦畔高は，標準畦畔高(0.30m)から既貯水量(0.10m)を引り，氾濫水の一部は水田に貯留することが想定されるたいた 0.20m であると考えられる．そのため，本稿での畦め，畦畔による氾濫水の貯留効果を考慮した氾濫解析の畔高を 0.20m とした．

実施による，浸水区域への畦畔の影響ついての検討であ(3) 破堤流量の設定る．２つ目は，農業用ため池の破堤流量を求める種々の本稿で，ハイドログラフの影響において比較をするの算定式が考案されているため，３種類のハイドログラフ

は，Costa 式4)と Froehlich 式5)，土地改良事業費用対効果を外力とした氾濫解析結果を比較することよるハイドロ算定手法の式6)である．これらにより最大流量を求め，グラフの影響についての検討である．

流量の時間変化については以下①～③のように設定し2.

た．破堤総流量はため池の貯水量である934,733m3とし解析方法(1) 氾濫解析モデル

た．３ケースの破堤流量の時間変化を図-3に示す．

本稿では解析コード X-Okabe(商品名：ため池氾濫ソフ① Costa 式･･･瞬時決壊を想定し，最大流出を解析開始

ト SIPOND)を使用した ．本解析コードでは，地表面，
2)時刻とする指数減衰型流出とした．

排水路，下水路の3個のサブモデルを図-1のように結合す② Froehlich 式･･･最大流出時刻は破堤継続時間の中央ることにより，氾濫モデルが構築されている．今回モデとし，ハイドログラフは二等辺三角形とした．

ルは，地表面モデルにため池破堤箇所からの流入水量を③ 土地改良事業費用対効果算定手法の式･･･瞬時決壊を考慮できるように機能追加したものである．また，排水想定し，最大流出を解析開始時刻とした．ハイドロ路網，雨水排水用下水路網，水門・樋門，排水機場，道グラフは直角三角形とした．

路盛土等の遮水帯など，実在する内水排水関連施設の効

田畑の畦畔による貯留効果果を考慮することが可能である．地表面の流れの数値計
算では，基礎式を空間的にはスタガード・構造格子について陽的に差分化し，時間的には leap-frog 法により，数値解析する．また本稿は，ため池の破堤による氾濫解析畦畔高0.2mを対象としており，短時間で氾濫水が流下するため，地表面への浸透は考慮していない．

破堤・溢水による流入
排水路上流端への流入※破堤量は別途算定

3（堤外）
（堤内）

地表面

堤防

流入
マンホールへの流入

溢水
ポンプによる強制排水

開水路

流入・流出

下水道

破堤流量(m /s)

降雨

図-2 畦畔にみたてた遮水帯の概念
ため池
ダム

ポンプによる強制排水

9,000
8,000
7,000

Costa式

6,000
5,000
4,000
3,000

土地改良事業
費用対効果算定手法

Froehlich式

2,000
1,000
00

図-1 氾濫解析モデルの構成

51015
破堤時間(min)20

図-3 破堤流量の時間変化

2530

全地連「技術フォーラム2018」高松
3. 解析結果と考察

３ケースにおける領域全体と局所的な浸水危険性の傾向(1) 畦畔の影響は概ね一致している．浸水面積，浸水深，流速，流体力

破堤開始から 2 時間 30 分後までの浸水状況を図-4 におよび到達時間の順位の合計をみると，土地改良事業費示す．貯留効果を考慮しない場合は破堤開始２時間で氾

用対効果算定手法の式，Costa 式，Froehlich 式の順序で濫水の大部分が水田に貯留することなく流下する．それ危険性が高くなることがわかる．最大流出量はこの順序に対して，貯留効果を考慮する場合は，破堤開始２時間で大きくなり，また最大流出量時刻もこの順序で速くな以降も水田に 0.20～0.50m の湛水が貯留していることがる．そのため，総流出量が同量である場合に，浸水危険わかる．一方，貯留効果を考慮する場合は破堤開始２～性を大きくする要因は，最大流出量と最大流出量時刻で３時間に対象領域内における氾濫水の移動は軽微であっあると考えられる．

た．その間の対象領域内における総湛水量は約 543,000m3

表-1 ３ケースの比較であり，これはため池貯水量の 58％であった．この水量が計算対象領域内に存在する畦畔(高さ 0.20m)による貯留効果である．そのため，浸水想定区域を検討するにあたっては，畦畔高は無視できないものと考えられる．
本稿の氾濫解析では，農林水産省の設計指針 4)と既貯水量から，畦畔高を推定したが，現地への適用性を更に高めるため，畦畔高による影響について検討をすることがCosta式
2Froehlich式

2.82
20.86
20.79
20.89
242.50213.2326.04
215.60271
2182(km )
浸水面積順位(m)
最大浸水深分布の空間的平均順位
領
域 最大流速分布の空間的平均 (m/s)
全順位
体(m)最大流体力分布の空間的平均順位(min)
到達時間分布の空間的平均順位(m)
最大浸水深順位
(m/s)
最大流速局
順位
所
(m)
最大流体力順位(min)
解析下流端への到達時間順位
合計
危険性の判定順位

土地改良事業
費用対効果算定手法

2.67
30.84
30.79
20.86
350.02311.92
35.15
3
14.36
372
326
3

備考

3.42 ①=浸水深0.20m以上の面積1 ②=①の順位(大きい方が危険)
1.31 ③=Σ(浸水深)/3.42km2内のメッシュ数
1 ④=③の順位(大きい方が危険)
1.11 ⑤=Σ(流速)/3.42km2内のメッシュ数
1 ⑥=⑤の順位(大きい方が危険)
1.67 ⑦=Σ(流体力)/3.42km2内のメッシュ数
1 ⑧=⑦の順位(大きい方が危険)
28.88 ⑨=Σ(到達時間)/3.42km2内のメッシュ数
1 ⑩=⑨の順位(早い方が危険)
18.72 ⑪
1 ⑫=⑪の順位(大きい方が危険)
9.19 ⑬
1 ⑭=⑬の順位(大きい方が危険)
78.42 ⑮
1 ⑯=⑮の順位(大きい方が危険)
66 ⑰
1 ⑱=⑰の順位(早い方が危険)
9 ⑲=②+④+⑥+⑧+⑩+⑫+⑭+⑯+⑱
1 ⑳=⑲の順位(小さい方が危険)必要であると考えられる．
(2) ハイドログラフの影響
Costa 式 を 用 い た 解 析 結 果の 最 大 浸 水 深 分 布 を 図-5(左)に，Froehlich 式を用いた場合を図-5(中央)に，土地改良事業費用対効果算定手法の式を用いた場合を図-5(右)に示す．また３ケースの浸水面積，浸水深，流速，1.0km

流体力および到達時間の比較を表-1 に示す．表-1 では，(Costa 式)

領域全体をみるため，３ケースのうち最も浸水面積の広い土地改良事業費用対効果算定手法を用いた場合の浸水( Froehlich 式)(土地改良事業の式)
図-5 最大浸水深分布 7)

謝辞

面積である 3.42km2 の空間的平均を取っている．

本論の氾濫解析にあたって，徳島大学で開発された氾

Costa 式と Froehlich 式を比較すると，Froehlich 式の方が浸水面積，浸水深，流速，流体力および到達時間につ濫解析モデルをもとにした，解析コード X-Okabe(商品いての危険性が低い．これは，Froehlich 式が Costa 式よ名：ため池氾濫ソフト SIPOND)を使用しました．徳島

り最大流出時刻が遅いことが要因と考えられる．Costa
式と土地改良事業費用対効果算定手法の式を比較すると，浸水面積，浸水深，流速，流体力および到達時間について土地改良事業費用対効果算定手法の式の危険性が高い．

大学と SIPOND に携わっている方々に，御礼申し上げます．
《引用・参考文献》
1)

査報告会，2011.4.

これは，土地改良事業費用対効果算定手法の式の方の最大流出量が大きいことが要因と考えられる．また，領域

2)

関係，土木学会四国支部平成 25 年自然災害フォーラ

比較すると，土地改良事業費用対効果算定手法の式，浸水深凡例

ム論文集，PP.69-77，2013.3.
3)0.2m以上0.5m未満

1.0m以上農林水産省構造改善局：土地改良事業標準設計，第11 編，PP.53-54，1991.3.

0.01m以上0.2m 未満

0.5m以上1.0m未満

三好学，田村隆雄，安芸浩資，藤田真人：徳島市上八万地区における降雨量と内水氾濫による浸水被害との全体と局所的な浸水深，流速，流体力および到達時間を
Costa 式，Froehlich 式の順に，危険性が高い傾向あり，

土木学会東日本大震災被害調査団：緊急地震被害調

4)

Costa

J ， Floods

fromDam

Failure ， Flood

Geomorphology，PP.436-439，1988.
0時間30分後

1時間00分後

1時間30分後

2時間00分後

2時間30分後

5)

David C Froehlich:Peak Outflow from Breached
Embankment Dam，Journal of water resources planningand management，vol.121，No.1 ，P.90，1995.

6)
1.0km
0時間30分後

1時間00分後

1時間30分後

2時間00分後

2時間30分後

図-4 浸水状況図 7)(上段:畦畔を考慮しない場合,下段:畦畔を考慮した場合)

農地防災事業 研究 会： 農 地防災事 業便 覧，P.240，
1998.

7) 国土地理院：基盤地図情報 基本項目,2018.4.
(確認日：2018.6.3.)