降雨特性を踏まえたため池の洪水調節効果の評価手法

要約

本手法は、降雨継続時間や降雨ピークの出現時刻に代表される降雨特性を降雨規模とともに反映し、ため池の洪水調節効果を求める評価手法である。ため池の洪水調節効果は、洪水の発生確率に対応したため池からのピーク流出量の低減量として評価できる。

• キーワード : ため池、洪水調節、降雨特性、ピーク流出量
• 担当 : 農村工学研究部門・農地基盤情報研究領域・地域防災グループ
• 代表連絡先 :
• 分類 : 研究成果情報

背景・ねらい

ため池の洪水調節効果は、ため池の条件(流域面積や満水面積、洪水吐の構造など)や降雨前の空き容量の大きさだけでなく、洪水の発生に関わる降雨規模(総雨量、時間あたりの雨量)と降雨特性(降雨継続時間、降雨ピークの出現時刻)の影響を大きく受ける。しかし、「ため池の洪水調節機能強化対策の手引き」(農林水産省)では、降雨特性を反映した洪水調節効果の評価手法は示されていない。そこで、洪水吐スリットの設置等による洪水調節効果の強化対策、ならびにため池を活用した農地や集落の浸水防止対策の検討において活用できる、ため池の洪水調節効果を洪水の発生確率に対応したピーク流出量の低減量として評価する手法を提案する。

成果の内容・特徴

• 降雨によるピーク時のため池への洪水流入量は、降雨規模が同じ降雨であっても、降雨特性によって大きく異なる(図1)。このため、ため池の洪水調節効果は、降雨特性を反映して評価する必要がある。しかし、「ため池洪水調節機能強化対策の手引き」(農林水産省)の試算例で示されている既往の手法では、代表的な降雨波形のみ、用いられており、実降雨に基づく洪水の発生を踏まえた洪水調節効果の評価はできない。
• 本手法では、ため池への洪水流入量と下流への流出量を洪水の再現期間(評価対象とする最大規模の洪水が発生する年数)に対応した観測雨量から計算モデルを用いて計算し、これらの差から洪水の発生確率に対応した下流へのピーク流出量の低減量を求め、ため池の洪水調節効果を評価する(図2、3)。観測雨量からため池への洪水流入量と下流への流出量を計算することで、洪水調節効果は降雨規模とともに降雨特性を踏まえて評価できる。
• ため池への洪水流入量は年間最大値として求める(図4)。下流へのピーク流出量は、洪水流入量の年間最大値が現れた降雨における最大値として求める(図4)。
• 求めた各年のため池への洪水流入量や下流への流出量は、洪水流入量の確率(超過確率)との間で散布図を作成した上で、平均流量を表す近似曲線を作成する。洪水流入量の確率は、各年の洪水流入量の値からプロッティング・ポジション公式(トーマス・プロット)で求める。なお、下流への流出量は、洪水吐スリットの設置による事前放流での空き容量の設定など、洪水調節効果の強化対策(無対策時を含む)ごとに求める(図4)。
• ため池による洪水調節効果や強化対策の効果は、効果を期待する洪水流入量の確率に対応した近似曲線の値の差であるピーク流出量の低減量として読み取る(図4)。求めた低減量は、ため池が発揮する多面的機能として、下流水路の溢水対策や農地や集落の浸水防止対策の検討において活用できる。

成果の活用面・留意点

• 本手法で求めたピーク流出量の低減量が小さいため池においても、流域治水プロジェクトで求められる豪雨時の雨水貯留の効果は高い場合がある。
• 洪水流入量と下流への流出量の計算は、60年分以上の観測雨量を用いて行うことが望ましい。

具体的データ

その他

• 予算区分 : 交付金、農林水産省(農林水産研究推進事業:ため池の適正な維持管理に向けた機能診断及び補修・補強評価技術の開発)
• 研究期間 : 2021～2022年度
• 研究担当者 : 吉迫宏、正田大輔、小嶋創、眞木陸
• 発表論文等 : 吉迫ら(2021)農業農村工学会誌、89:561-564