河川流域におけるダム・水田を活用した洪水調節機能の定量的評価
要約
ダムと水田により発揮される河川流量のピークカット効果を評価する手法である。分布型水循環モデルにダムの空き容量と田んぼダムの実施率を設定でき、条件に応じた効果をグリッド毎に算定できる。流量の低減効果の見える化により、関係者による流域治水への協力促進が期待される。
- キーワード : 流域治水、事前放流、田んぼダム、ピークカット率、分布型水循環モデル
- 担当 : 農村工学研究部門・水利工学研究領域・流域管理グループ
- 代表連絡先 :
- 分類 : 研究成果情報
背景・ねらい
頻発する水害や気候変動への対応として、流域全体であらゆる関係者が連携して水害対策に当たる流域治水の取組みが進められている。農業分野からは特に農業用ダムの事前放流と水田を利用した田んぼダムの取組みが注目されており、実施者の理解と協力を得るためにも、その効果を評価することは重要である。しかし、これらの取組みの効果はこれまで個別に評価されており、流域内の複数のダムと水田を同時に活用した場合に得られる効果は十分に評価されていない。また、発揮される効果にはダムの空き容量や田んぼダムの実施率といった条件が影響するため、これらを考慮できる評価手法が求められる。そこで本研究では、農業用ダムと田んぼダムの貯留機能を組み込んだ分布型水循環モデルを開発し、発揮される洪水調節機能を河川の流量で評価する。さらに、流域内に存在する洪水調節ダムも加えた複数の施設を同時に活用した場合の効果を評価し見える化する。これにより、関係者が流域治水の取組みの意義を具体的に理解し、施設の有効活用に対する理解と協力を促進することを目指す。
成果の内容・特徴
- 1kmグリッドの分布型水循環モデルを改良し、農業用ダムの初期空き容量を設定できる。また水田からの流出量の計算に、田んぼダム器具からの流出機構を組み込む。それぞれ任意の値を設定でき、治水協定で定められたダム空き容量や現実の田んぼダムの実施率を反映した解析が可能である(図1)。
- 開発したモデルを最上川流域に適用し、過去の洪水時を例に流出解析を実施する。洪水調節機能は、農業用ダムと田んぼダムを活用しない条件での計算結果を基準として、それぞれ活用した場合に得られたグリッド毎の河川流量のピークカット率や、同時刻の流量を比較した低減割合で評価する。
- 上流の農業用ダム直下の地点から下流にかけてのピークカット率は、農業用ダム直下で最大の効果となり、下流になるに従い支流域からの流入による影響によって徐々に減少する(図2)。
- 田んぼダムの効果は、評価地点より上流側に存在する水田の面積率が大きく影響する。水田が少ない上流域から、水田が多く広がる下流域になるにつれ、上流側の水田面積率が増加するため得られる効果も上昇する(図2)。農業用ダムと田んぼダムの効果の合計が両者を同時に活用した効果となる(図3)。
- 農業用ダム・水田と共に、洪水調節容量を持つダムの機能も含めて、流域全体で洪水調節機能を評価して地図上に示すことで、効果を見える化する(図4)。これにより各施設で発揮される効果の度合いとその影響範囲を容易に認識でき、各対策を実施する意義等について流域関係者への説明が容易となる。
成果の活用面・留意点
- 各取り組みの効果や影響範囲の評価結果を流域内の関係者や地域住民に示すことで、流域治水への理解と協力の促進が期待される。農業用ダムの事前放流や、田んぼダムの実施率について具体的な目標を想定した評価が可能である。また、気候モデルによる将来気候データを活用することで、気候変動適応策の検討等にも応用可能である。
- 開発したモデルは流量を計算するモデルであり、河川水位や、氾濫等の影響は考慮できない。
- 田んぼダムによる内水氾濫等の軽減効果を評価する場合は、別途詳細な解析が必要となる。
具体的データ
その他
- 予算区分 : 交付金、SIP
- 研究期間 : 2021～2025年度
- 研究担当者 : 皆川裕樹、相原星哉、吉田武郎、髙田亜沙里、久保田富次郎
- 発表論文等 :
- 皆川ら(2022)農業農村工学会論文集、90:I_157-I_165
- 相原ら(2023)農業農村工学会論文集、91:I_29-I_37
- 皆川ら(2026)農業農村工学会論文集、94:I_149-I_157
- 皆川ら(2026)農業農村工学会誌、94:181-184