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河川水理の研究から
辻本哲郎のプロフィル (1) 1972‐1976 河川水理の研究から ～学の体系化・技術展開・流域圏管理への貢献～ 京大水理学研究室配属（中川博次教授） 卒論→修論→博士課程への進学 局所洗掘→掃流砂→河床波 ←「確率モデル」 (2) 1977‐1981 京大助手に就任(1978) 博士学位 河床波，混合砂 ←「非平衡」 (3) 1982‐1986 2015.7.27 国土交通省水管理国土保全局 初めての外国渡航（Lisbon～Toulouse～Lausanne～Delft～Paris～Istabnbul） 金沢大学に異動（助教授） 1984 (4) 1987‐1991 スイスローザンヌ工科大学招聘教授（Prof. W.H.Graf） 1987 金沢大水工防災研究室 手取川などでの野外調査・水理計測 辻本 哲郎 5) 1992‐1996 海外出張 ⇔ KHL Communicationの発刊， 海外研究者の金沢訪問 関川・姫川豪雨 1995 (6) 1997‐2001 河川法改正，環境影響評価法制定 「新しい河川整備・管理の理念とを支援する河川技術」シンポ 名古屋大（地圏環境）へ異動 1997.6 河川生態学術研究会，応用生態工学研究会→応用生態工学会 東海豪雨 2000 →都市型水害 話題： 河川水理の研究 →河川水理学の体系化 →河川・流域管理技術への展開 →河川・流域圏管理への貢献 (7) 2002‐2005 東大教授併任 2002‐2005，土木学会水工学委員長 2005‐2007 ハリケーンカトリーナ 2005 「いのちの川」（山岸哲教授との共訳） (8) 2006‐2011 文科省振興調整費「伊勢湾流域圏の自然共生型環境管理技術開発研究」 2005‐2010 東海ネーデルランド高潮洪水地域協議会作業部会→「TNT危機管理行動計画」 ICHE‐Nagoya開催 2008 COP10名古屋・応用生態工学国際ワークショップ 2010 (9) 2012‐ 今後の治水対策に関する有識者会議→「ダム検証」 中部巨大災害タスクフォース 2015 定年退職 ①水工学の進化 ②生態学との連携 ③現場で現象理解 ④災害調査と被災機構 ⑤河川計画 河川整備基本方針と河川整備計画 環境影響評価・フォローアップ ダム検証 ⑥巨大災害対応 ⑦流域圏管理（自然共生） ①水工学の進化 1‐1 確率論的手法と決定論的手法の融合 河川管理 ←開水路水理学（1次元解析：不等流解析） 石原・岩佐 ↓ 流砂の研究（Einstein, Kalinske） 1950年代 （鉛直2次元流れの理解＝対数側←「乱流研究」） 1970～80 移動床水理＝地形変化とそのフィードバック 「河床波」 1960～1980 Kennedyの画期的な研究 ← 「不安定解析」 Yalinらが河床波の形状特性を定式化 掃流運動のシステムは確率過程←Ｅｉｎｓｔｅｉｎ ★そのパラメータは決定論的な力学課題 ★個々のサルテーション（跳躍運動）の軌跡は決定論的（乱れに左右されない） （移動開始pick‐up rateは決定論的に扱える） ←床面との衝突で持ち込まれる不規則性（step lengthが確率変数） →「不規則継続跳躍」モデル →摩耗 ↓ 「非平衡掃流砂モデル」 pick-up rateはその地点の流れで決まるが，流砂量はＳｔｅｐ ｌｅｎｇｔｈの 分布で「畳み込まれて」決まるので，「遅れる」 林・吉川・芦田 qB ( x) ↑ 70年代からの水理学 乱流・流砂 ⇔ 水文学 h z z f ( z | t ) g T ( ) d E[]=–w0t ; Var[]=(kvrms t)2 ( w0 t ) df 1 d2 f (kvrms t ) 2 ( w0 t ) 2 dz 2 dz 2 浮遊砂濃度分布についての拡散モデル 2 s u*t 2 2 w0 k v u*h 2h u* u t ΠT * h 12k 2v2 s X ( )d 河床派の形成 地形～掃流力～流砂量～地形変化 流砂の連続式： qB ( x) 定常状態: 0 w0 C ( z ) s 畳み込み積分 ←「不安定理論」（Kennedy） 1‐2 不安定解析手法 浮遊砂の確率モデル←粒子の存在高さ確率密度分布 A2 d p (x ) f 2 地形～掃流力～流砂量～地形変化 流砂の連続式： “Stochastic Hydraulics” 1976～ f (z | t t) A3d 3 dC 0 dz A3d 3 A2 d 2 p (x ) f 0 s X ( )d ←「不安定理論」（Kennedy） yb 1 qB t 1 0 x 河床波の発達過程を波数スペクトルで観る！ 1980 Euromech， 1984 Jour. Hyd. Eng. 河床波： 線形不安定性解析 J.F.Kennedy 1963 ↓ 微小擾乱 ↓ ↓ 1980 ←掃流砂の遅れ距離 ↓ 波数選択的増幅 波数スペクトルの視点 1984 ↓ ↑ 発達→平衡 ‐3乗則（M.Hino） ＋ 「逆」カスケード過程 ↑ (1968) ↓ 個々の河床波の追いつき合体モデル ←波長分布 矩形管路での実験も実施！ 波数→波長の逆数 波数スペクトル→不規則性（バラツキ）に占めるその波長成分の貢献 不安定解析→「波数選択的増幅」 卓越波長←Airy波（水面波）と連動 実験結果→卓越波数の低波数域へのシフト←個々の波の合体 非平衡掃流砂式の可能性に気づいたG.Parker 混合砂移動 地形変化と粒度構成変化が連動 粒径別のPick‐up rateとStep lengthの仕組み → 分級 ＋ 不安定 ↓ 分級縦筋 Diffuse gravel sheet 縦断交互分級 1‐3 植生水理 河川管理の目的の多様化 ←「河川法改正」 環境影響評価法における「生態系」への着目 ←河川技術・管理への貢献 1997 ↑ 「水路」の水理学→「河道」の水理学 移動床・植生（動態） 1次元水理→鉛直・平面2次元 植生への着目 植生の抵抗・混合状態 ←「流速分布」 流れの抵抗 →治水機能 地形変化，植生動態 →環境機能 （生態系保全） ↑ 「植生のモデル化」=離散的物体→透過帯の流れ （空間平均流れ） 植生を伴う流れの流速分布 植生水理 植生域＝従来死水域の扱いではダメ 植生域＝遅い流体塊 ⇔ 非植生域の速い流れと混合 →「付加抵抗」 →組織渦 ↓ 「形状抵抗項」（抗力係数，植生密生度）を付加する． 植生域内の「固有流速」U0 一様分布 非植生域の流れとのあいだで「混合」 植生層上の流速分布と レイノルズ応力分布 植生を伴う複断面流路の 断面内流速分布 植生無し 斜め上昇流 ←代数応力モデル適用 植生あり 流速分布の平滑化 ←平面2次元で充分 河床低下（degradation） 粗粒化（armoring） 植生繁茂 植生侵入( 植生繁茂 植生侵入( パイオニア植生) パイオニア植生) ★6 澪筋固定( 澪筋固定(河床低下) 河床低下) ，河川敷の陸化( ，河川敷の陸化(堆積) 堆積) →植生の木本化 植生域の拡大 3 手取川ダム建設 (1980年 ) 1300m3/s以上の中小洪水が，3500 1000m /s程度に調整された！ 70 3000 50 2500 40 2000 30 1500 20 1000 10 500 0 0 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 植被率５ｋ 植被率８ｋ 植被率１０ｋ 手取川年最大流量 手取川の年最大流量と植生域の面積の経年変化 1300m3/s程度で植生域が破壊される． 植生域の拡大と破壊がバランスしている状態 年最大流量(m3/s) 60 植生域の割合(%) 基礎実験における植生のモデル化 ←相似条件：透過計数 ←現地観測 植生配置←河道変遷のシナリオ 1‐4 流砂の混相流的アプローチ １‐4 流砂・流れへの混相流としてのアプローチ 植生流れ＝離散的障害物 → 形状抵抗による減速 流砂＝離散的か運動する物体群 →形状抵抗を介して流体を減速，粒子を加速 掃流砂の場合 単一粒子の個別Saltation ↓ (Yalin, 1964) Successive saltation （不規則継続跳躍） ←Stochastic approach ↓ （1983） 混相流的扱い 浮遊砂の場合 Reynolds応力分布が 掃流層で欠損 Reynolds応力分布に 変化はない 掃流砂濃度分布 （流速より遅い粒子が 集中）→流速を低減 渦動粘性係数 （乱流構造）の変化 →表層付近で 伴流成分現れる 1990 1-5 研究成果を河川水理学の体系に．． ②生態学との連携 Prof.M.S. Yalinの流砂教科書 河川管理の目的の多様化 ←「河川法改正」 1997 環境影響評価法における「生態系」への着目 ←河川技術・管理への貢献 ↑ 「水路」の水理学→「河道」の水理学 移動床・植生（動態） 1次元水理→鉛直・平面2次元 →中川・辻本 「移動床流れの水理」 （技報堂出版，1986） 個別の知識 を検索するのでなく，． を教えるのでなく 体系 を学ぶ． 2‐1 植生への着目 1st Edition published in 1972 2nd Edition published in 1977 植生の抵抗・混合状態 ←「流速分布」 治水機能評価 ←流れの抵抗 ←地形変化，植生動態 ↓ 2‐2 Habitatの認識 ＋ 魚道水理 生息適性（Habitat Suitability） 1984 Habitat Hydraulics 手取川河道植生調査（1988～） 植生調査と地形測量 植生を伴う流れ＝離散的障害物→非Darcy 透過型流れ （形状抵抗） →植生域の固有流速←密生度・直径 混合 →組織渦→付加抵抗 ↓↑ （運動量・浮遊砂） 植生層上の流れ（鉛直混合）・植生帯を伴う流れ（水平混合） ↓ 植生周辺の特有な移動床過程 →植生動態 洪水時の破壊・堆積域陸域化と植生侵攻 シナリオ 基本パターン 植生帯と複断面河道 ↑ 乱流モデル（k‐モデル，代数応力モデル） ↓ 流れの機能評価 魚道→生息場Habitat 流雪溝 「機能型水路」 →「水工技術」への展開 2-3 河川生態系の構造と機能 生態系（河川生態系，流域生態系） （A）物理基盤(水循環･流砂系に支配される) （B）物質循環(とくに生元素循環) （C）生物相(個体，個体群，生物群(食物網，競争･共生)) 河川生態系 流域の中で もっともダイナミック ↑ 連続としての水系生態系 ｢生態系｣の理解 構造＝3つのサブシステムからなる「景観」 生態系の構造の一つの側面 機能＝サブシステム間の相互作用→生態系機能（Ecosystem function） 景観 Landscape （生態系） 2.4 個別生態系（個別景観）の縦断的（流程方向の） 特徴的な景観がフラックスによって Characterized landscapes are connected 流下方向に連結されている along a river, and →「セグメント」 water/material fluxes pass through them. 「河川連続体仮説」 物理基盤 水流 Vegetation Habitat Sediment transport Morphology Peculiar landscape for material cycle C Material Cycle B Bio aspect Ecosystem function life history growth, breeding Energy supply Food web Competition Ecosystem function assimilation filtering (de)nitrification decomposition Physical basement Flow A Physical basement Flow Sediment transport Morphology Ecosystem function life history growth, breeding Energy supply Food web Competition Ecosystem function A life history growth, breeding Energy supply Food web Competition Ecosystem function assimilation filtering (de)nitrification decomposition 生物相 物質循環系 生態系機能 エネルギー補給 生態系機能 Morphology Ecosystem Ecosystem function life history growth, breeding Energy supply Food web Competition Ecosystem function A Physical basement Flow assimilation filtering (de)nitrification decomposition Habitat Vegetation Sediment transport Morphology Ecosystem function life history growth, breeding Energy supply Food web Competition Ecosystem function Material cycle model 1 CPOM CPOM UM Depcp Erocp k mic CPOM t x H CPOM qS Flow model CPOM S CPOM LF Dis x x BH Peculiar landscape for material cycle C Material Cycle B Bio aspect Transport of CPOM with Deposition-Erosion 沈澱・再浮上および生化学作用を含む and Biochemical Action (1) CPOMの輸送過程の定式化 Concentration of coarse particulate organic matter CPOM(g/m3) Peculiar landscape for material cycle C Material Cycle B Bio aspect 同化 濾過 硝化・脱窒 分解 assimilation filtering (de)nitrification decomposition Respective landscapes have different characteristics as ecosystem Sediment transport Flow Peculiar landscape for material cycle C Material Cycle Ecosystem function Physical basement Vegetation Habitat Sediment transport Morphology B Bio aspect Peculiar landscape for material cycle C Material Cycle B Bio aspect 物質循環場の 提供 地形 Vegetation Vegetation Habitat Ecosystem 生活史 成長・繁殖 食物連鎖 共生・競争 Physical basement Flow A 流砂 植生 A Ecosystem Ecosystem Habitat 生息場提供 Headwater Ecosystem River Mouth assimilation filtering (de)nitrification decomposition ダムによって 流下するフラックスに フィルターが ↓ 下流の景観を通過する フラックスが変化 ↓ ↓ 下流側景観の 生物相の 変質 変化 Transport of CPOM with Deposition-Erosion 沈澱・再浮上および生化学作用を含む and Biochemical Action (2) CPOMの輸送と無機態窒素の輸送 Concentration of coarse particulate organic matter CPOM(g/m3) Material cycle model 1 CPOM CPOM Depcp Erocp k mic CPOM UM x H t CPOM qS CPOM S CPOM LF Dis x x BH Kmic : leaching and microbial decomposition rate [g/s], LF : litter input in Seg.M [g/m2/s] Kmic : leaching and microbial decomposition rate [g/s], LF : litter input in Seg.M [g/m2/s] Deposition rate of CPOM DepCP(g/m2/s) DepCP vSCP CPOM vSCP : Settlement velocity [m/s] アンモニア態窒素の輸送方程式 Ammonia Transport of Nitrate Erosion rate of CPOM EroCP(g/m2/s) Se 1 N NH 4 NH 4 N AG A US GH N k ae A Het FPOMH H x t H H KCE : numerical constant [‐] Total amount of fine sediment for the case in which the fine sediment fills up exactly the volume of the pores of coarse gravel in the surface layer Se SeF : Se SeF 1 : Se SeF Se SeCP SeFP Material cycle model Concentration of ammonia nitrogen NH4‐N(g/m3) 2 Flow model u EroCP Seρw K CE * SCP SCP Volumetric fraction content Loss by microbial decomposition SeF Se Y ρSe : mass density of sediment [g/m3] Y : thickness of the exchange layer [m] λ : porosity of the exchange layer [‐] 1 N H N k an Het Het A N H H rdec N DNP H k mic CPOMH Secp N k pe P P P N k ze Z eBent g Bent GBent NC k DOC DOC k NH 4 NH 4 NH 4 qS NH 4 S NH 4 Dis x x BH φA : algae uptake fraction of inorganic nitrogen [‐], φP : phytoplankton uptake fraction of inorganic nitrogen [‐], kNH4 : nitrification rate of NH4 [/s], αNC : N/C ratio [‐], αN : nitrogen content in biomass [‐] Transport of Inorganic Nitrogen (Ammonia, Nitrite and Nitrate) 無機態窒素の輸送過程 （アンモニア態，亜硝酸態，硝酸態） Concentration of ammonia nitrogen NH4‐N(g/m3) NH 4 NH 4 1 N US N AG A GH N k ae A Het FPOMH t x H H H N H N k an Het Het A N H H rdec N DNP H k mic CPOMH Secp N k pe P P P N k ze Z (NH4→NO2) NH 4 qS NH 4 S NH 4 NH 4 Dis 4 x x BH eBent g Bent GBent NC k DOC DOC k NH φA : algae uptake fraction of inorganic nitrogen [‐], φP : phytoplankton uptake fraction of inorganic nitrogen [‐], kNH4 : nitrification rate of NH4 [/s], αNC : N/C ratio [‐], αN : nitrogen content in biomass [‐] Concentration of nitrite nitrogen NO2‐N(g/m3) 硝化 NO2 NO2 NO2 qS NO2 S NO2 US k NH 4 NH 4 k NO2 NO2 Dis t x x x BH kNH4 : nitrification rate of NO2 [/s] (NH4→NO2)（NO2→NO3) Concentration of nitrate nitrogen NO3‐N(g/m3) 脱窒 （NO3➡N2） Denitrification NO3 NO3 US k NO2 NO2 ND k dn Het Het A N 1 A G A -kNO3NO3 t x H H （NO2→NO3) NO3 qS NO3S NO3 N 1 P P P Dis x x BH αND : ratio of nitrate consumption through denitrification [‐], kdn : denitrification rate [/s] 応用生態工学連携スタート前夜～北米視察～ 2‐5 生態学研究者との連携 応用生態工学研究会発足→「応用生態工学会」 河川生態学術研究 →木津川（砂河川の攪乱河川生態学） （多摩川・千曲川→礫床河川の生態学・陸水学） 水源地生態研究会議 →「流況変動」 ←フラッシュ放流・試験湛水 （比奈知ダム） ↓ 「ダム下流生態系」 フラックス（水，土砂，生元素，．．．．）の変化 ↓ 「河川生態系」の機能 景観の変化 ↓ 保全・修復 グレンキャニオンダムの人工洪水 コロラド川の流況 ダムの建設前後による流況の変化 ・流量減少 ・流況の平滑化（季節変動なし） ・スパイク状の流量変動←ピーク対応発電 Adaptive Management 人工洪水の物理的作用 河床に細砂が堆積 コロンビア川・スネーク川での適用例 連続する発電ダム ⇔ サケの遡上 魚道，ダムの撤去 景観管理における Adaptive 人工洪水によって 河床の細砂が 巻き上げられ， 横断方向へ運搬 河岸に微細砂が 堆積し，砂州環境が リフレッシュされる． （１） 生態系管理な ど管理施策の 効果がよくわ からない場合 ， 実験的に試行 を繰り返し， 順応的に効果 を得るやり方 ． （２） 仮説をたて， それに基づい た実験を行い ，その結果を モニターして 検証し，新た な仮説，実験 へとすすむ． （３） 仮説やモニタ リング，検証 の時点で，科 学者が介在す る． データの公開 や実験の繰り 返しの時点ご とに 合意形成とい う形での住民 参加がある． 企画 設計 科学的現状認識 temporary! 砂州地形のさまざまな地形要素=生息場 ★9 本流 旧二次流路 二次流路 ワンド たまり 分級 伏流筋 2 １３００ｍ３/ｓ 1 H11年 飯岡水位(基準T.P.22.108m) 0.5 0 5/20 -0.5 6/9 6/29 7/19 8/8 8/28 9/17 10/7 -1 -1.5 -2 -2.5 ２０ｍ３/ｓ 10/27 11/16 研究代表 I期 山岸 哲 II期 辻本哲郎 合意 モニタリング 実験 科学的評価 科学的予測 着色砂柱を砂州に準 備しておいて,洪水後, に掘り返して,洪水中 の最大洗掘とともに, 洪水末期の堆積量を 把握. 植生 1.5 施工 仮説 合意 河川生態学術研究木津川研究 Management の概念 砂州の内部に貫入させた 鋼管に液体窒素を注入, 瞬時に凍結させてサンプ リング.必要な長さに切断・ 誘拐させて,底質材料，水 質,含有生物を把握する ３ 現場での現象理解 河道の水理 ⇔ 流れ・移動床過程の現象理解 現象の素過程の抽出→単純化 実現象への水理学研究レベル（実験室レベル）でのアプローチ 水理現象 平均流速・水深 ↓ 流速分布．乱れ特性，流砂挙動，その他 河川生態では，もともと制御されない実現象が対象 如何に単純化（モデル化）して考察するかが課題！ 植生水理 河道水理への展開 移動床への適用 実験技術 河道水理としてのシナリオ 水理計測 現地でも乱流計測（Reynolds応力） ←小型電磁流速計 ↑ 基礎水理としての単純条件 計測機器の発達 ←高い周波数特性 低価格・非要熟練 金浦用水で 基礎実験における植生のモデル化 ←相似条件：透過係数 ←現地観測 植生配置←河道変遷のシナリオ 手取川白峰村 （金沢工事事務所協力） 植生水理現地実験 （金沢大+金沢工事事務所） • 河岸崩落時刻・侵食 幅 （光ﾌｧｲﾊﾞｰを利用し た計測） • 河岸近傍河床高 • 河岸地表面の崩落状 況 • 河岸近傍流速・流向 • 河川水位 • 高水敷地下水位 長良川側岸侵食現地観測 土木学会河川懇談会共同研究 名大・名工大・京大 ＋木曽川上流工事事務所 魚道（粗石付斜路）現地実験 魚見川（福井県） 堤防浸透実験（梯川：金沢工事事務所） 被災機構 ④災害調査と被災機構 4‐1 河川構造物災害への着目 ←メカニズムについての水理研究 ★De Voorst （Netherlands) でのNATO‐ Workshopへの参加 「水理模型実験」がテーマ 1982NATO会議メンバーの再会 土木学会関西支部研究G 昭和57災害→大和川を中心に構造物災害 ←災害査定資料ベース ↓ 河川構造物（橋脚，堰・落差工，護岸）被災メカニズム ↓ 能登水害（1985） 科研費 突発災害調査 河川構造物災害 ＋水防活動 ←科研費（京大・村本） 現地調査 石川県土木部で災害査定資料 網羅的→被災の空間分布 被災メカニズム 局所洗掘機構の研究→実用化 局所洗掘プロセスのモデリング 粒径の効果 歪模型 混合砂の分級＝粗粒化→洗掘深軽減工 他の移動床現象との複合 洗掘深の変動 関川・姫川水害（1995.7.11） 1995関川・姫川災害 姫川下流：破堤←護岸の根洗，掃流礫の衝撃 姫川上流：土石流多発・山腹崩壊→河道閉塞 蒲原沢 関川：連続した護岸:災害→側岸侵食 黒部川：土砂生産→出平ダム堆砂） （関西電力：日本初の排砂ゲート） 北陸地建と連携体制で調査 関電との調査（京大防災研・芦田） 芦田和男・辻本哲郎（1996）H7.7.11‐7.12豪雨による北陸 地方河川の 災害特性,平成7年度河川災害に関するシンポジウム ↓ 10.21 出平ダム排砂ゲートからの排砂 →宇奈月ダム 連携排砂 1996.12 蒲原沢土石流事故 砂防ダム現場で作業員14名犠牲 4‐2 水害システムへのアプローチ 東海豪雨（2000） 市内氾濫 →都市型水害の課題 ↑ 8000億円の被害・一般資産災 新川破堤←破堤機構（越流・浸透） ポンプ運転と河川水位 排水区 ←下水道との連携 愛知県氾濫シミュレーション 激特→河川整備計画による事業 恵南豪雨→矢作ダムの但し書き操作 ダム堆砂の進行 →洪水調節容量減 2004台風10個上陸 水害被害多発 200名を越す水害による死者 破堤・但し書き放流 破堤 新川 刈谷田川・五十嵐川 ↑ 破堤シミュレーション ↓ 浸水想定 （氾濫シミュレーション） ハザードマップ ↓ 避難戦略 ↑ 洪水予報 啓蒙 都市型水害の課題克服 破堤過程の研究 破堤： 機構の類推→破堤を防止する設計法，照査によって破堤を免れる対応 ↓ 機構をもとに破堤の過程を記述することが重要 →破堤したときの対応（避難行動，水防活動，応急復旧） 破堤現象へのアプローチ： ・出来るだけ大きな実験 →正面越流による大型実験 （耐侵食性，破堤過程，破堤形状など） ・複雑な流れを計算する数値解析 →局所計算領域 （破堤口近傍の複雑な局所流の理解） 破堤現象の理解 ↓ 河道・堤防・氾濫原を含む領域の同時解析（実験・数値解析）が必須 河道 河川流 流砂 河床動態 堤防 堤体 河川流 破堤 (下刻，拡幅) 破堤口 破堤口幅 洗掘深 堤防 氾濫原 氾濫流・浸水 洗掘(落堀） 堆積 堤内地 氾濫流入流量 ★11 大縮尺実験＝千代田実験水路（2011） ←アドバイザー委員会 背割堤を利用した 破堤実験 現実に河床材料で作られた堤防が多い． 破堤が始まれば，粘着性は余り効かない． 氾濫原～堤防～河道は一体で 「平面2次元解析」で近似的に解析可能． 高さ4m， 天端幅5m， 河道幅8m， 氾濫原幅80m， 流量70m3/s） ⑤ 河川計画 5‐1 河川整備と管理 1997 河川法改正，環境影響評価法 河川整備の目的 河川計画の構造の革新 河川整備基本方針 河川整備計画 ⇔「流域委員会」 基礎水理部会 → 「河川部会」発足 「新しい河川整備・管理の理念とそれを支援する河川技術 に関するシンポジウム」 →河川技術論文集 「学」のなかでも河川管理の在り方の議論 ↓ 論理性 河川管理としての，「治水」，「利水」，「環境」の 確実にやるべき範囲 包含すべき分野 ⇔ 流域・国土の課題 河川整備の有効性・実施確実性／流域での施策の必要性 治水 確率年で想定される治水安全度の確保 計画対象 計画規模 確率年 治水手段： 連続堤防+洪水調節施設（ダム・遊水地） →構造物設計・施工・維持管理 利水 水資源需要 ←渇水に対する安全度=確率年 ↑ 水利権賦与・新規利水施設 正常流量管理 環境 環境維持流量 河川区域の空間管理 多自然型工法 自然再生（Restoration, Rehabilitation） 河川整備の段階性 河川整備基本方針←国レベルでの客観性・論理性 河川整備計画 ←20～30年で達成，地域性 ←「流域委員会」 実施事業を「整備計画」上で位置づけ 事業進捗に応じて河川整備計画を「延伸」あるいは[変更」 ★治水を例に★ 基本方針のレベル 大都市圏・県庁所在地 ←規模，人口，生産高，経済活動，行政拠点，．．．． 河川整備計画のレベル 限られた年度で達成可能 既往最大への対応 地域特性 流域委員会等 河川計画と災害対応 「激特」などとの対応 具体的な治水計画の手順の基本形 計画対象降雨←確率年 ↓ 基本高水 ピーク流量 （確率年） 洪水調節計画（ダム計画） →計画高水流量 ピークカット（操作ルール） 洪水調節容量 河道計画 平面計画・縦断計画・河道断面 計画高水位 ←確率年 安全な洪水疎通 →堤防設計 （計画高水位＋余裕高＝堤防天端高） 標準断面 性能（破堤に対する）照査 今日の基本方針と整備計画 河川整備計画 先行計画＝工事実施基本計画（基本方針と同一レベル） 基本方針策定では「工実」の妥当性を多面的にチェック ←河川審議会（後は社整審河川分科会）の小委員会で議論 20～30年で実現できる目標への到達 基本方針へつなぐ今日的段階での目標 手順を改善しながら議論 基本計画策定手法 工実追認チェック手法 流域の開発と先行してきた河川改修 河道の制約 ←沿川の人間活動の発展（どこまで制約か？） （これまで営々として築いてきた堤防） ↓ 計画高水位の制約 計画高水流量の制約 →洪水調節必要量 複数案からの選択※ 治水計画の特徴 下流から安全度を確保していくのが原則 20～30年の中でも順序だった計画が必要 一方ネゴシエーションに時間のかかる課題 中上流域で急がれる安全度確保の手法 利水・環境目標の整備計画レベルと基本方針レベルの メリハリ ←基本方針の達成を前提とした整備計画の目標 5‐2 アセスとフォローアップの課題 EIA(Environmental Impact Assessment)の課題 事業アセスへの不満 1997 河川法改正，環境影響評価法 環境影響評価（事業アセス）の法制化 土地改変→環境影響 事業実施前に事業主体が自らが実施 事業アセス 公害アセス→生態系アセス 生態系アセスの技術マニュアル 準備書・評価書など手続 アセスの構成の理解 スクリーニング スコーピング 調査・予測・評価 標準・簡略化・重点化 生態系アセス 生物多様性項目 ⇔ 「生態系」評価 注目種の「生息域」（Habitat） SEA(Strategic Environmental Assessment)の考え方 戦略的アセスメント 事業計画が確定する前の段階からの環境アセス←環境省 ↑ 「計画」の階層構造性が明確でないといけない 河川計画は 基本方針レベル→整備計画レベル→個別事業レベル と階層が明確． ＳＥＡは「整備計画」レベルで． ↑ 「公共事業における構想段階での計画手法」（国交省） 2007 戦略的アセスメントガイドライン (上位計画のうち事業の位置.規模等の検討段階) に限定 早い段階からのアセス 上位計画のうち事業の位置.規模等の検討段階 事業の立地が決まっていない※ ↓ 複数案の検討 ゼロオプションの意味 複数案のひとつではない 調査・予測・評価 ※広範囲→精緻さ，詳細さ，定量性は必ずしも期待できない (むやみに求めない) 透明性，公正性←早い段階からの住民らとの双方向コミュニケーション 個別系各種の特性の反映可 柔軟なガイドライン PI手続へのSEA要素の取り込みも許容 ｢公共事業の構想段階における計画策定プロセスガイドライン｣ 公共事業の流れと｢評価｣ 環境アセスメント 住民・利害関係者 ・市民 公共事業 PPP 基本方針 ←政策 目標 (長期計画) 戦略的アセスメント （SEA) 環境アセス （EIA) ↓ 情報交換 目標・メニュー化 (双方向コミュニケーション） 整備計画 ←プラン PI手続き ↓ Public 事業計画 ←プログラム 設計諸元 情報提供 Involvement ↓ (説明責任) 設計・施工 環境的側面 (環境保全目的) (国土交通省）,2008.3 社会面・経済面 国土交通省所管の公共事業の構想段階における 住民参加手続きガイドライン(2003) EIAとの連続性(整合性)の明瞭さ 手続きにおける手戻り回避 調査・予測・評価の成果の援用(ティアリング Tiering) ｢公共事業の構想段階における計画策定プロセスガイドライン｣ (国土交通省）,2008.3 新たな公共事業の計画策定プロセスと今後の方向について 5‐3 ダム検証 「今後の治水対策のあり方に関する有識者会議」 ←ダムに頼らない治水 計画検討の発議から計画案決定までの過程 透明性 客観性 合理性 公正性 早い段階から (構想段階) 検証無しに本体工事に入れない 市民－公共事業 科学者・学識者 学識者(社会科学） 住民・利害関係者 ～行政機関 評価観点の総合性 環境的側面，経済的側面，社会的側面等 事業主体による検証作業 ↓ ↑ ↑ 有識者会議の意見 「中間取りまとめ」による検証手法 ↓ 継続・中止判断の適性 政治判断 検証 河川整備計画内容の確保のための最適手段か？ 経済性・実効性・確実性 ※複数案提示 従来型：連続堤防・ダム（遊水地）・放水路 →流域対応型 多目的ダム 担保する手段：複数案の検討 市民等関係者への情報提供・意見把握 →治水だけでなく利水についても同様な評価 利水者の事情（同意の確認） ⑥ 巨大災害対応 ダム検証の課題： 「河川整備計画」が対象 ←基本方針への連続性 →「限界性能」対応 パラダイム変化 ←ダム計画の特殊性 ハザードパラダイム→ヴァルネラビリティパラダイム （長期の調査検討） 「中間取りまとめ」でマニュアル化？ ←特殊性への対応 利水事情（意欲） 利水側のオーソライズ （負担） 需要の「適正」性の確認（手順） ↑ 河川管理者の判断（水系の水循環→水利権認証） 利水の代替案評価 多目的ダムのメリット・不特定の事情 「中止」判断の後始末 河川整備計画の変更 八ッ場ダム 新丸山ダム 川上ダム 大町ダム 利賀ダム 2000 東海豪雨 2004 10個の台風が本土来襲，200人を超す水害犠牲 →河川整備計画に基づく着実な河川改修の進捗 基本方針レベルへの段階であるとともに整備計画も途上 未整備状況でのリスク ←「浸水想定区域図」 ハザードマップ 2005 ハリケーンカトリーナによるニューオリンズ水没 （伊勢湾台風レベルの巨大災害への警鐘） →東海ネーデルランド高潮洪水地域協議会（ＴＮＴ） 危機管理行動計画 2011 東日本大震災 ←防災インフラ整備での「想定」を超える外力の来襲 大規模広域水害への取り組み 中部独自のカトリーナ災害現地調査（2005.11） 地整・大学・地域 Ｆｌｏｏｄ ｗａｌｌ 倒壊現場 Ｗａｖｅｌａｎｄでの高潮 浸水痕跡調査 工兵隊現地事務所でのヒアリング ハリケーンカトリーナ直後 （2005年11月）現地調査 市民の避難を確実に支援する体制を整備することが 緊急の課題． 公的な避難可能体制の中で，自助・共助が可能． ←自助・共助を主体とした防災への取り組みの出来る 地先作りが肝要 「東海ネーデルランド高潮洪水地域協議会」のチャレンジ TNT危機管理行動計画における｢想定｣「シナリオ」 スーパー伊勢湾台風 ←中部独自の調査団 多様なメンバー 室戸台風(上陸時910hPa)級の最悪コース 台風来襲時(18時)に朔望平均満潮位 越流開始(桑名) 20m/秒の暴風 22時に高潮ピーク 1000年に一度の降雨 翌日1時に庄内川，木曽川，長良川，揖斐川で各1箇所破堤 中部の行動 カトリーナ現地調査 天変地異を考える会 克災研究会 ↓ 東海ネーデルランド高潮洪水対策地域協議会 （TNT） 被害想定（高潮＋洪水） 【高潮及び洪水による被災想定】 大野町 池田町 美濃加茂市 北方町 坂祝町 岐阜市 神戸町 各務原市 瑞穂市 岐南町 垂井町 大垣市 犬山市 扶桑町 笠松町 江南市 安八町 高潮浸水 高潮＋洪水に 面積 よる浸水面積 伊勢湾台風（実 績） 310km2 531km2 ※とくに「ダム検証」 スーパー伊勢湾 高潮 高潮 台風 202km2 520km2 中部巨大災害TF ←切迫する巨大災害 ←TNT(スーパー伊勢湾台風)との連携 高潮と洪水による複合災害での被害想定シナリオは、 １８時に、桑名市の高潮堤防を越流し、高潮による浸水 が始まるとともに、風速は20m/sを超える暴風となる。そ の後、２２時には台風は日本海に抜けるが、浸水域が拡 大し、２５時には各河川で破堤し、浸水範囲が拡がる。 大口町 一宮市 羽島市 養老町 河川事業を取り巻く状況 ←「今後の治水対策のあり方」 人口減少，低成長経済 地球環境変化（温暖化→気候変動） 必要な治水・利水・環境のレベル →河川整備基本方針 → ↓ ↓ 河川整備計画 → 「事業の適切さ」 計画・実施・供用 ←技術 ↑ 説明責任 アセスメント （EIA，SEA） 想定シナリオ 関市 本巣市 小牧市 輪之内町 岩倉市 豊山町 春日井市 北名古屋市 稲沢市 春日町 海津市 北区 甚目寺町 清須市 美和町 守山区 西区 東区 大治町 津島市 七宝町 いなべ市 中村区 千種区 中区 愛西市 昭和区 蟹江町 中川区 熱田区 洪水 洪水 瑞穂区 天白区 港区 桑名市 南区 東員町 飛島村 緑区 木曽岬町 菰野町 弥富市 東海市 川越町 大府市 四日市市 知多市 伊勢湾台風浸水実績 順次破堤 22時潮位ピーク 25時破堤 港区 朝日町 菰野町 18時越流 この浸水により、停電、上下水道の給水・処理停止、 電話の使用不能、地下鉄の浸水など多大な被害が 発生すると想定 「外力レベル対応」 Hazard Paradigm →「カタストロフ対応」Vulnerabilty Paradigm ↑ 多様な学・行政・民間活力（企業力） 東浦町 破堤箇所 最悪の被害をもたらす災害事象のシナリオ想定 FEMAが主催したFLCP（Florida Catastrophe Planning）WS in Orlando (2008) 発災前にやるべきこと： 巨大台風の経路（勢力）の接近 広域事前避難 高潮・洪水 ↓ 発災＝高潮・洪水の堤内地への越流 広域氾濫→様々な都市機能麻痺 ↓緊急締切・排水，救援，・・・・ ←１次的緊急対応 （Emergency Management） ↓ 長期湛水→都市生活不能 →2次避難 SWEATの確保の不安 （Security, Water, Energy, Access, Telecom） 経済活動麻痺 →経済連鎖被害（サプライチェーン） ↓ 被害連鎖 被害地域・質 ←支援物資 ↑ ２次的緊急事態対応 （日常生活・経済活動） 広域ゆえの配分の課題 Visit to Office of Emergency Management Drill for Emergency Management and Revision of Action Plan Separate groups for respective ESF And immediate integration at plenary ハリケーンカトリーナ災害４年後調査 （2009年） ★12 ←復旧・復興から新しい危機管理戦略への展開はいかにー 土木学会支部･地整の連携 ←土木学会東日本大震災現地調査団 「安全な国土再設計」支部TF → 全国プラットフォーム ↓ 中部巨大災害タスクフォース ↑ 土木学会支部＋地整連携 産官学(技術) ＋市民 分野連携・機関連携 巨大災害に脆弱な中部での危機管理･緊急事態対応 ゼロメートル地帯 ←巨大台風 海溝型地震･津波 直下型地震 火山噴火 山腹崩壊･巨大土石流 大都市圏･地方拠点 産業基盤･サプライチェーン 災害要因 被害ポテンシャル 危機管理への先進的取組み ・・・・TNT，中部圏戦略会議 防災への学術･技術･行政の連携 ・・・・水防災セミナー 海外の大災害調査団 （カトリーナ，マニラ水害，タイ洪水） 中部巨大災害タスクフォース 資料－３ タスク対応表の基本構成について 【横軸 ： 関係者】 使命的に活動を行う機関 任意的に活動を行う機関 全体会議 ←コア会議 分科会 （地震津波,台風,土砂災害） を明確化して，それが実行できる 基盤づくりへのイニシアティヴ 指定行政機関 （指定地方行政機関を含む） 時間軸 地方自治 体 指定公共機関 （指定地方公共機関を含む） 支援機関等 被災者 情報収集・ 提供 事前 広域避難 様々な企画の実施 ⇔ 他機関の企画との連携 先進的取組みの調査 勉強会 （TNT，戦略会議（中部・四国）） 現地視察 （三重県大紀町の取組みなど） 歴史的教訓事例収集・調査 （鳶崩れ，歴史地震・津波関連遺跡） 災害・復旧現地調査 （九州北部水害，タイ洪水など） 学生フォーラム ←次世代技術者の養成 市民へのアウトリーチ →バスツアー・フォーラム⇔土木学会100周年 「歴史.教訓に減殺を学ぶ現地見学会」を3回企画 水防活動 発災 0hour 緊急避難・救命・救急 締切排水 瓦礫処理道路啓開 ７２時間 被災者支援 インフラ応急復旧 タスク毎に 時間軸に対応して各機関が担うべき役割を記載 備考欄には，実行に必要な備え・ 連携 及びその他補 足事項を記載。 ↑ 巨大災害の発災・展開シナリオ←連動型 災害への対応機能 機能を果たす「組織」←連携 災害のシナリオ 現象の展開，連鎖 自然現象 フェーズ0 予兆 社会的要因による現象 要求される 緊急対応 (ESF) 対応責任・能力のある 機関 公的機関 個人 必要な連携 ※機能するために必要 な連携は？ 予兆現象の発生 災害シナリオと分科会毎の検討タスクの比較 時間軸 【台風・高潮】 事前 台風発生 警戒 伊勢湾に接近 【大規模土砂災害】 【地震・津波】 情報収集・ 提供 地震 広域避難 山体崩壊 豪雨 情報収集・ 提供 水防活動 発災 (防災活動) 発災現象の発生 伊勢湾で高潮 豪雨・融雪 避難 フェーズ1 交通網・構造物への影響 河川水位 上昇 救命・搬送 人命の損失，交通網， 応急復旧 ライフライン，住居の 機能不全 堤内地水位 上昇 海面水位 上昇 台風上陸 発災 0hour 地震発生 発災 地盤の液状 化・流動化 津波の発生 緊急避難・救命・救急 フェーズ2 日常生活・経済活動 への影響 復旧 情報収集・ 提供 地震動 発災 海底地盤変状 海面変動 堤内地に氾濫 72hour 救命限度 広域避難 土砂ダム発生 一部地域で 強風・豪雨 (情報収集活動) （誘因現象の発生・進行） 発災 地盤の隆 起・沈降 緊急避難・救命・救急 瓦礫処理道路啓開 土石流の発生・流下 河床上昇・河積阻害 津波の到達 発災 緊急避難・救命・救急 締切排水 支援物資の提供 土砂ダムの崩壊 堤内地に氾濫 堤内地に氾濫 締切排水 瓦礫処理道路啓開 生活・応急復旧用 締切排水 瓦礫処理道路啓開 ７２時間 氾濫水位の低下 被災者支援 氾濫水位の低下 インフラ応急復旧 被災者支援 インフラ応急復旧 氾濫水位の低下 被災者支援 インフラ応急復旧 時間 2011年タイ洪水で被災した工業団地 洪⽔発⽣ ⼯業団地 Visits to DPWH and MMDA Illegally concentrated Inhabitants along Mangahan diversion channel in Manila 都市化と取り残された地域の共存 サハ･ラタナ ナコン 42社のうち⽇系35社 味の素ｶﾙﾋﾟｽ、芝浦電⼦ ロジャナ 218社のうち⽇系147社 HONDA, NIKON, Canon ハイテク バンパイン ファクトリー ランド Manila flood & inundation by Typhoon Ondy In 2009 2000東海豪雨:名古屋の風景 7⼯業団地 （725社中447社が⽇系） 主な⽇系企業 143社のうち⽇系7割 Canon, SONY, HOYA 84社のうち⽇系30社 帝⼈, 明電舎 14社のうち⽇系5社 N/A ナワナコン 190社のうち⽇系104社 パナソニック, NEC バンカディ 34社のうち⽇系28社 東芝 出所︓JETRO HP ※JICA資料より ⑦ 自然共生型流域圏構想 研究プロジェクト： ｢伊勢湾流域圏の自然共生型環境管理技術開発」 H18年度文部科学省科学技術振興調整費に申請・採択（H18～22) 重要課題解決型研究 （国際競争力があり持続的発展ができる国の実現） 課題2-2 持続可能な流域圏管理技術の開発 自然共生型 伊勢湾流域圏 木曽川 伊勢湾流域圏の特徴 （自然，生産緑地，都市圏のバランス） 日本の他流域のモデルとしての汎用性 東,東南アジアモデルとしての汎用性 組織：名古屋大学 国土政策技術総合研究所，土木研究所， 国立環境研究所，農村工学研究所， 水産工学研究所・養殖研究所 流域圏の自然共生型環境管理技術開発研究 対象 流域圏 指標 生態系サービス ←生態系（景観）のモデリング ←フラックス変化が伝播 →湾に集積 ↑ 流域圏の構造 流域圏への 人間のインパクト 流域圏の変貌 人工フラックス網，施設 人間活動（農業，水産） 修復技術 様々な施策→政策シナリオ（施策群） アセスメント技術 個別→全体（湾を含む流域圏） アセス実施（実効性） アセス枠組構成 信頼性･機能性アップ さまざまなシナリオをヴァーチャル（パイロット的）経験 自然共生型流域圏の構築 （戦略的アセスメント手法の構築） 学のコンソーシアムによる技術の信頼性 行政上の課題の認識 市民の潜在ニーズ，啓蒙 長良川 揖斐川 庄内川 矢作川 鈴鹿川 雲出川 櫛田川 宮川 豊川 COP10名古屋への貢献 ご清聴ありがとうございました．