ため池立地の降雨特性を織り込んだ空き容量確保によるため池の被災抑止効果の評価

• 担当機関: （国）農業・食品産業技術総合研究機構 農村工学研究部門
• 研究期間: 2019～2020
• 研究担当者: 吉迫宏; 正田大輔; 小嶋創; 竹村武士
• 発行年度: 2020
• 要約: ため池立地の降雨特性を織り込んだ空き容量確保によるため池の被災抑止効果の評価手法を提案する。本手法では、被災抑止効果の評価指標を計算モデルで求めた水位とし、水位に関わる指標値の出現頻度の超過確率と指標値を散布図に表現し、空き容量による指標値の低減度合を評価する。
• キーワード: ため池、被災抑止、空き容量、降雨特性、洪水流出
• 背景・ねらい: ため池においては、空き容量の確保で降雨時のピーク水位の低下や水位が上昇している時間の短縮を図ることにより、被災抑止の効果が期待できる。空き容量によるピーク水位低下や水位上昇時間の短縮の効果は、空き容量の大きさや降雨規模(総雨量、降雨強度)だけでなく、降雨特性(降雨継続時間、一連降雨中の降雨ピーク出現位置)にも大きく影響されるものの、降雨特性を織り込んだ効果の評価手法は確立されていない。そこで、降雨規模とともに降雨特性を織り込み、ため池の空き容量確保によるピーク水位低下や水位上昇時間の短縮を指標とした被災抑止効果の評価手法を提案する。
• 成果の内容・特徴: 1.空き容量によるため池の被災抑止効果は、計算モデルで求めた豪雨に伴う被災発生の外力である一連降雨時の「ピーク水位」と基準水位(被災リスク発生の目安とする水位)からの「超過時間」を指標とし、指標値の出現頻度(超過確率)に基づいて評価を行う(図1)。 ; 2.計算モデルでは、降雨前の空き容量に対応した貯水位を初期値、一連降雨のハイエトグラフを入力値とし、洪水流出モデルでため池流域からの流出量ハイドログラフを、放流量の計算式で放流施設(洪水吐や洪水吐スリットなど)からの放流量ハイドログラフを、両者の収支から時系列の貯水量をそれぞれ計算する(図2)。指標値は、時系列の貯水量からV-H(貯水量-貯水位)式により貯水位ハイドログラフを計算して求める。 ; 3.指標値の出現頻度は、指標値の区分(年間)最大値を求めた上で、値の大きさで順位付けし、プロッティング・ポジション公式(トーマス・プロット)により順位に対応した超過確率として求める。指標値と出現頻度(超過確率)の関係は、指標ごとに散布図を作成して把握する(図3、4)。 ; 4.計算モデルに入力する降雨データは、ピーク水位の区分最大値に対応する一連降雨とし、降雨特性がため池と同様と見なせる雨量観測地点の観測データを用いて、超過確率に対応した年数分のデータを作成する。 ; 5.空き容量確保時と無対策時のグラフを同一の散布図上に作図することで、確率分布の適合性を踏まえることなく、空き容量確保によるため池の減災対策効果を視覚的かつ定量的に理解できる。兵庫県高砂市A池における検討事例では、洪水吐スリットによる空き容量確保において被災抑止効果の高いことがわかる(図3、4)。
• 成果の活用面・留意点: 1.本手法は自流域からの降雨流出を貯水するため池を対象としたものであり、河川からの取水や貯水施設からの放流水を主に貯留するため池には適用できない。 ; 2.本手法は確率分布の当てはめによらないことから、特に出現頻度が小さい指標値に関する超過確率については慎重に解釈する必要がある。
• 研究内容: https://www.naro.go.jp/project/results/4th_laboratory/nire/2020/nire20_s15.html