治水
その上で、例えば1/50(50年に1度)規模の降雨に耐えうる治水計画を立てようと考えた場合を仮定すると、降雨モデルから1/50規模の降雨量とハイエトグラフ(単位時間当たりの降雨量をグラフ化したもの)を算定し、それによって導出されるのが計画降雨量と計画ハイエトグラフ群である。計画降雨はこのように求められる。
その次に、計画高水を決定する。これは、計画降雨があったと仮定した場合の計画高水を算出し、決定するものである。計画高水は、計画ハイドログラフと計画ピーク流量により表される。ハイドログラフとはある基準点における洪水流量を時間軸でグラフ化したもので、複数の基準点のハイドログラフを用いると、時間経過ごとの洪水流量の推移を見ることができる。また、ハイドログラフ上で示される最大流量がピーク流量である。計画ハイドログラフと計画ピーク流量は、モデル化された計画降雨を元に行われる洪水流出解析によって導出される。こうして計画高水が決定される。
計画高水が決定すれば、その流量について、どのような方法でどれだけの量を洪水調整するかが検討される。具体的な洪水調整の方法としては、ダム・遊水池・調整地の建設や氾濫原の復元などがあるが、各施設の位置・容量を設定し、洪水流出解析モデルに組み込ませた上で洪水調整量が算定される。
計画高水流量を算出する合理式
Q = (1/3.6)・f・r・A
Q:計画流量(m/s)
f:流出係数
r:洪水到達時間内の平均降雨強度(mm/h)
A:流域面積(km)
※流出係数には次の数値が用いられることが多い。密集市街地0.9、一般市街地0.8、山地0.7、水田0.
河川は河水だけでなく、土砂も流れている。以前は、堤防内に河川が閉じこめられ、土砂が河道に蓄積し河床が上昇するという課題があった。その後、上流域におけるダム建設や砂防事業の進展に伴い、土砂の供給が減少し、また洪水対策のために河道の土砂浚渫が盛んに行われたため、かえって河床の低下が生じることとなった。これは、河川の細流路化を招くとともに、海岸への土砂供給を抑制し、海岸侵食の大きな要因となった。河川における土砂の管理を適切に行う観点も、治水と河川環境を両立する上で不可欠とされている。
律令国家に代わって治水を担ったのは当時経済力をつけつつあった地方の富豪(田堵負名)たちである。11世紀には富豪層が経営する開発請負業者が出現するまでになっていた。ただし、彼らは決して領域的な治水対策を行った訳ではない。12世紀頃に始まる中世社会においても事情は変わらず、荘園・公領の支配者・権利者たち、すなわち荘園領主・在地領主・受領・在庁官人らは職の体系の制約の中で自らの権利が及ぶ範囲内で治水対策を施したのである。
12世紀以降に新たに治水の担い手として登場したのは、東大寺および西大寺などの勧進僧たちである。重源や忍性に代表される勧進僧らは、勧進活動の一環として治水にも取り組んだ。勧進僧らの治水事業は、例えば備中国成羽川の開削事業などが知られている。14世紀に入り独自の自治権を獲得した村落、すなわち惣村・郷村が登場すると、これら惣村・郷村の構成員である百姓のほか国人らも自ら治水対策を講じるようになった。
領域的・体系的な治水が本格的に復活するのは戦国時代・安土桃山時代(15世紀後期 - 16世紀末)のことである。
治水計画はおおまかに次のような手順で策定されていく。
治水計画の策定はまず、計画基準点を選定することから始まる。選定に当たっては、防御の対象となるべき地域や主要な水理観測地点などが考慮される。
日本における治水計画の規模の長期目標
大都市部の河川:150 - 200年に1度
大河川(都市・農村部):100 - 150年に1度
中小河川(都市部):50 - 100年に1度
中小河川(農村部):10 - 50年に1度
小河川(農村部):10年に1度以下
次いで、治水計画の規模を決定する。すなわち、年超過確率を元にして洪水確率=N年に1度洪水が発生するか、を算出した上で、その河川の重要度、防御すべき地域の重要度、過去の水害状況、他河川との均衡などを勘案して、どの規模の治水計画を策定するか決定する。#治水対策の3方針で前述したとおり、世界の大河川では500年から数千年・1万年に1度規模の治水計画が策定されており、その多くが計画目標を達成している。一方、洪水の発生しやすい日本では、治水計画の規模は数十年に1度レベルであることが多く、計画目標の達成率は60%前後にとどまっている。
次に計画降雨を決定する。これは、計画策定の元となる計画降雨量と計画ハイエトグラフ群を設定するものである。方法としては、実際の降雨量などを統計的に処理し、どの規模の降雨がどの頻度で発生するかをモデル化する。