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「河川学」が支える 河川・流域の整備と管理
「河川学」 が支える 河川・流域の整備と管理 ↓ ↓ ？ 何が新たな課題か？ 「河川学」が支える 河川・流域の整備と管理 中部地域づくり講演会 2015.3.2 レセプションハウス名古屋逓信会館ユニオンホール 「河川学」とは何か？ どう組み立てるか？ どう発展させるか 辻本 哲郎 河川整備・管理 分野横断 学(際 水系 社会的側面 地球環境 持続性 経験技術の積み重ね・伝承 適用性（応用可能性） 客観性←科学性 ↓ （学際的） 説明性←わかりやすさ 科学的体系の確保 地先 流域 Inter Basins Inter Nations 利水 環境 ) 治水＝水系治水 →流域の水災安全確保 利水＝水資源供給確保 →流域の水資源管理（需要も含めた議論） 環境＝河川空間管理・流量管理（部分的） →水系・流域の生態系保全 治水 河川管理・整備 国土管理 どう活用するか? ↑ 何が期待されているのか? 学 ・専門 ⇔ 技術 ・教育 名古屋大学大学院工学研究科 流域管理 「何」に「何」を期待するか？ 「何」によって支援されるべきか? 河川工学 河川水文学 河川水理学 河川生態学 地方公共団体 → 住民 （受益者） 水系治水 流域治水 雨水排除 （整備・運用） 水防 途中段階 →浸水想定→ ハザードマップ →避難勧告支援→避難勧告 避難支援 正常流量管理 ダム建設・管理 ⇔ 水需要 河川区域空間管理・基盤整備 適切な利用 環境維持流量・ガイドライン放流 施策・方針 → 実施 流域管理＝評価・改善（PDCA） （水循環基本計画） ←衡平性,透明性,実効性 安全 避難 快適 快適 → 受益 ← 評価 学 技術革新の必要性 ★河川砂防技術基準（案）の改訂 学からの支援 学を支援 河川管理の範疇が広がった． 治水・利水に環境目的 →生態学などの新しい分野 →多様な条件を考慮した「河道」での洪水流評価 （河床形態や植生の「動態」） 水系対応から流域対応へ →流域での評価 洪水水位の評価 →流域での浸水分布→被害分布 説明責任 透明性の確保：説明責任 ←客観性（科学性） ←経済性 B/Cの議論 ←衡平性 新しい技術が開発されている（先端技術の利用） 「河川学」へのこだわり 従来の河川整備・管理を支えた技術 経験を積み重ね伝承してきた技術→新しい研究成果の取り込み 計画のための推計（雨量・洪水流量等） 流出解析 集中型→分布型 水理解析 等流解析→不等流解析→不定流解析 1次元→2次元→3次元 固定床解析→移動床解析（均一砂→混合砂） 水資源予測 （単なるトレンド予測で無く，．．．） 様々な観測技術 地形測量，流量観測（浮子観測→ADCP），．．．． 水質調査，,生物調査，．．．． アセスメント技術 水質予測 生態系（生息場評価,多様性評価,．．．．） 費用便益計算 70 京大 75 →流砂研究 河川学 河川に関わる様々な知識の単なる集合ではない． 知識はあればそれに越したことはない. まったく知識が無いのは困る． 「物知り」が「学者」ではない! 羅列された知識をどう役立たせるのか? 「学」は知識が「系統化」されたもの． 「知識」を知る（検索）のは，当面の手当てにはなるが,根本的解決にならない． 「検索」すれば「ソフトウェア」とその使い方（入力すべきものと出力の見方） を入手できる． せめて,いくつかの知識を関連付けて身につけよう． 「知識」を「体系化」した「学」にすることが重要． 80 85 90 →金沢大 95 00 05 →名古屋大 10 →植生水理研究 →生態水理・河川生態研究 →防災水工研究 →流域圏研究 ★橋脚洗掘 ★→河川構造物災害 ★掃流砂(確率過程・非平衡) ★浮遊砂(拡散係数) ★混相流(粒子シミュレーション) ★混合砂→アーマリング ★河床波(発達・非定常) ★｢移動床流れの水理｣(技報堂) ★側岸侵食→砂州 ★礫床流れ(Roughness sublayer） ↓ ★破堤機構 ↓ ★植生を伴う流れ 1992～国際交流に力を! ロッキーでWestrich（Stuttgart)との休日 15 精緻な理論的研究 ↓ いくつかの実務的知見としての追加 掃流砂の非平衡 ←掃流力と流砂量の間の遅れ →河床波の形成機構 河床波＝流れの抵抗要因 →粗粒化（分級） 混合砂床の必然 不安定性解析→河床形態の形成領域 いまや実務計算へ取り込み済 →河床波の発達過程 ↓ ←河床の発達・減衰には 河床波の発達時間スケール →河床波の形状抵抗の考慮について →非定常流れの水深ハイドロのヒステレシス 時間がかかる→応答遅れ 「発達に要する時間スケール」 アーマーコートの伝播 拡散理論と確率モデルの比較 →乱流Schumdt数（浮遊砂の拡散係数と渦動粘性係数の比） →確率シミュレーションをするときの時間スケール 個別の知識（公式集）を検索するのでなく，「体系」を学ぶ． を教えるのでなく を教える． 「移動床流れの水理」←Mechanics of Sediment Transport （中川・辻本） （Yalin） 70 京大 75 80 →流砂研究 85 90 →金沢大 95 00 05 →名古屋大 10 15 →植生水理研究 →生態水理・河川生態研究 →防災水工研究 →流域圏研究 ★側岸侵食→砂州 ★礫床流れ(Roughness sublayer） ↓ ★植生を伴う流れ ★河道植生調査 ★植生を伴う流路の移動床過程 （河道変遷） 植生域粗度境界層★ ★植生動態モデル ☆Habitat Hydraulics→Ecohydraulics 手取川植生調査 河川水理 A.精緻な水理研究 → 河道水理学としての技術への応用 ①水理計測 高精度化 →ホットフィルム・レーザードップラー 時空間分解能 →流速分布 乱れ →理論 ②解析モデル １次元→2次元→3次元 鉛直2次元→抵抗則・流砂問題 水平2次元→河道 断面2次元→湾曲，複断面 乱流モデル（高次化） 渦動粘性係数 k‐モデル・代数応力モデル Large Eddy Simulation B.河道水理の理解・技術展開 ←河道水理（複断面河道） ↑ 植生水理研究 実用性への可能性 基礎研究としての精度確保 植生水理 植生域＝従来死水域の扱い × 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」 植生を伴う流れの流速分布 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 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 河床低下傾向河道での植生帯の拡幅と河床低下の促進 （落差工区間） ↑ 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 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 落差工区間での河床低下は植生帯によって中央に限定され，河床低下が進むと 普段の流量は澪筋に集中，陸域が広がってそこに植生が侵入．河床低下はさらに 中央澪筋に集中.下流落差工すぐ上流にはもとの広い水面が. 水理計測 手取川河道植生調査（1988～） 植生調査と地形測量 現地でも乱流計測（Reynolds応力） ←小型電磁流速計 金浦用水で 手取川白峰村 （金沢工事事務所協力） 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) 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) 植生域の割合(%) 60 70 京大 75 →流砂研究 80 85 90 →金沢大 95 00 05 →名古屋大 10 15 →植生水理研究 →生態水理・河川生態研究 →防災水工研究 →流域圏研究 植生を伴う流れ 河道植生調査 植生を伴う河道変遷 植生動態モデル Habitat Hydraulics☆ ☆Ecohydraulics 魚道水理 生息場評価 ☆河川生態学術・水源地生態 ☆応用生態工学会 ☆視察（人工洪水・コロンビア川） ☆「いのちの川」 ☆南ア視察 河川連続体仮説 砂州生元素循環 南アでの魚類生息調査 河川生態研究への展開 植生水理～河道植生 →河道管理（治水機能） ↓ 植生調査 ↑水深平均水平2次元 河川環境管理 植生管理 魚ののぼりやすい川→魚道 技術←水理 阻流板型←抵抗と断面内2次流制御 阻流板一波長平均・断面２次元 ヴァーティカルスロット ←水平2次元 ←充分な水深 IFIM Instream Flow Incremental Methodology →魚道に確保する流量 ↑ PHABSIM Physical Habitat Simulation 「さかな」の種ごとの選好性（流速・水深・底質） ↓ 単一種に特化した魚道→複数種に適応した魚道 河川生態研究への展開② 1994 第1回国際Habitat Hydraulicsシンポジウム（Trontheim） 魚道技術・生息場評価（PHABSIM） River Restoration 生息場適性 ← PHABSIM どの種に着目するか？（種構成・多様性） Population Dynamics （成長・繁殖） 環境流量 ← IFIM →正常流量（利水水理量+環境維持流量） 1996 第2回→国際Ecohydraulicsシンポジウム（Salt Lake Ciyt） 水質・陸水学 生物生態学 河道地形・水理学 生息場評価 →River Restoration ←多自然型川づくり 物理環境 地形・底質・植生→水流（水深・流速） PHABSIM 水文環境 流量時系列 IFIM 生息場適性条件の維持 →必要な「撹乱」 →移動床過程 ⇔ 植生動態 →生物競争関係 ↑ 「環境目標」の設定 ↓↑ 物理系・生物系の協力可能性 生物：選好性 70 京大 River Restoration PHABSIMとIFIMの応用 ←環境影響評価 評価 75 →流砂研究 「生物多様性」項目 →生息場＋注目種 80 85 90 →金沢大 00 05 →名古屋大 10 15 →植生水理研究 →生態水理・河川生態研究 →防災水工研究 →流域圏研究 河川改修，多自然型工法 対策 95 ★側岸侵食・砂州 ★河道植生調査・植生水理 ★植生動態と河道変遷 ★植生動態モデル ★魚道水理・生息場評価 ☆河川生態学術・水源地生態 ↓ ←多自然河道＋環境流量 フィールド研究←地整・事務所・県 神通川の派川部（西派川の樹林化） ★手取川植生調査 ★梯川植生水理実験 ★手取川人工植生実験 ★魚見川魚道実験 ★梯川堤防浸透実験 植生水理現地実験 （金沢大+金沢工事事務所） 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） • 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 70 京大 増水期において，水面が河岸 の急傾斜部にある場合には， 水面の擾乱によって河岸材料 が容易に離脱する． 75 →流砂研究 80 85 90 95 00 05 10 →金沢大 →名古屋大 EPFL 東大併任 基礎水理・河川部会・水工学委 →植生水理研究 →生態水理・河川生態研究 →防災水工研究 →流域圏研究 フィールド研究の展開 水際部の洗掘が進行する． →土木学会水理委共同研究 （地域課題） 河岸上部土塊が不安定となり 崩落する． (3) (2) (1) →河川生態学術(木津川) →水源地生態 →応用生態 (3) (2) 15 この過程を繰り返す． (1) ☆視察（人工洪水・コロンビア川） ☆南ア視察 ☆「いのちの川」 山岸教授らと南ア視察（Jacky Kingと） 応用生態名古屋★P.Sandra講演会 河川生態学術研究木津川研究 応用生態工学研究会の黎明 ①木津川河川生態研究 temporary! 砂州地形のさまざまな地形要素=生息場 植生 千曲川・多摩川 陸水学+生物生態 →礫床河川 ↓ 砂河川：撹乱→移動床過程⇔植生動態 生物＋生元素循環 →研究チーム構成 生物・化学・物理 →「河川生態系の構造」 →「機能」 →生態系サービス 本流 旧二次流路 二次流路 ワンド たまり 分級 セグメントの生態系の構造と機能の理解 伏流筋 ②北米視察 2 Glen Canyonダムの人工洪水 ←撹乱の意義 →水源地生態研究会議：流況変動研究（試験湛水） コロンビア川（サケの遡上） “Adaptive Management” １３００ｍ３/ｓ 1.5 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 9/17 10/7 10/27 11/16 研究代表 I期 山岸 哲 II期 辻本哲郎 -1 -1.5 -2 ２０ｍ３/ｓ -2.5 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. 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 ↑ ｢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） 生息場提供 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 8/28 物理基盤 水流 流砂 植生 地形 生物相 生活史 成長・繁殖 食物連鎖 共生・競争 物質循環場の 提供 物質循環系 生態系機能 エネルギー補給 生態系機能 同化 濾過 硝化・脱窒 分解 第２フェイズの研究戦略 ３つの班構成 物理基盤班 物理基盤の類型化，類型ごとの形成・維持機構（どこに 形成され，その継続時間は？），変遷 生物班 典型的な種について生活史で使う場の特定 主観相互関係＝食物網←鳥類から見たNW 物質循環班 さまざまな素過程生起物理適性，連結，総合化 グレンキャニオンダムの人工洪水 コロラド川の流況 STD概念の共有 それぞれの｢素過程の｣生起する場を特定． 景観管理の基礎 景観 Landscape （生態系） 生息場提供 物理基盤 物理班 水流 流砂 植生 地形 生物相 生物班 人工洪水の物理的作用 生活史 成長・繁殖 食物連鎖 共生・競争 物理景観に 規定される機能 物質循環場の 提供 物質循環系 生態系機能 エネルギー補給 生態系機能 同化 濾過 硝化・脱窒 分解 ダムの建設前後による流況の変化 空間管理 物質循環 三田村 班 河床に細砂が堆積 ・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 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． Management の概念 （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 施工 仮説 合意 科学的現状認識 合意 モニタリング 実験 科学的評価 科学的予測 70 京大 75 →流砂研究 80 85 90 →金沢大 95 00 05 →名古屋大 10 15 →植生水理研究 →生態水理・河川生態研究 →防災水工研究 →流域圏研究 植生を伴う流れ 河道植生調査 植生を伴う河道変遷＋植生動態モデル 魚道水理 生息場評価 河川生態系の機能と構造 河川連続体仮説 砂州生元素循環 ↓ 流域圏生態系 （自然共生型流域圏研究） 科学技術振興調整費 内閣府 政策シナリオ 流域の農地も流域圏の「景観」 個別生態系（個別景観）の縦断的（流程方向の） 連続としての水系生態系 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」 Headwater Ecosystem A Vegetation Habitat Morphology ｢河川連続体仮説｣が示すように， Peculiar landscape for material cycle C Material Cycle Ecosystem function life history growth, breeding Energy supply Food web Competition Ecosystem function assimilation filtering (de)nitrification decomposition Ecosystem Physical basement Flow Ecosystem A Flow Habitat Vegetation Sediment transport Morphology Ecosystem function life history growth, breeding Energy supply Food web Competition Ecosystem function Peculiar landscape for material cycle A Flow assimilation filtering (de)nitrification decomposition Respective landscapes have different characteristics as ecosystem Sediment transport Morphology Peculiar landscape for material cycle C Material Cycle Ecosystem function Physical basement Vegetation Morphology life history growth, breeding Energy supply Food web Competition Ecosystem function assimilation filtering (de)nitrification decomposition Ecosystem Habitat Sediment transport B Bio aspect C Material Cycle B Bio aspect Vegetation Habitat Physical basement Peculiar landscape for material cycle Ecosystem C Material Cycle B Bio aspect Ecosystem function life history growth, breeding Energy supply Food web Competition Ecosystem function assimilation filtering (de)nitrification decomposition A Physical basement Flow Habitat Vegetation 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 縦断方向に河床勾配，河床材料粒径が変化 (セグメント) それに伴って，河床形態，流路形態が変化(独特の特徴単位＝リーチ) これらに応じて，河畔植生が変化，陸域生態系が特徴を持つ Sediment transport B Bio aspect A 縦断(流程)方向の連続性と固有性 Physical basement Flow River Mouth 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 COP10名古屋☆ 栄養分供給： 河畔林からの落葉・落枝供給 ↓ 明るい瀬での付着藻類(光合成) ↓ 停滞水域での浮遊藻類などへの変化 底生動物の食性の流程に沿った変化 魚類のすみわけや 生活史上の使い分け 流域の把握 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」 流域＝ 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） 流域圏 フラックス変化＋地先への恩恵 「水・物質のフラックス網」＋機能を生み出す「景観」 自然系＋人工系 →個別生態系＋施設 ←人工系フラックス網による｢連結」 湾域を共有する運命共同体 課題2-2 持続可能な流域圏管理技術の開発 自然共生型 地先ごとに｢景観｣が果たす役割 フラックス変化 ES 伊勢湾流域圏 （生態系） 木曽川 長良川 物理基盤 水流 流砂 植生 地形 揖斐川 気象条件 土地利用 庄内川 矢作川 鈴鹿川 生活史 成長・繁殖 食物連鎖 共生・競争 雲出川 櫛田川 宮川 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 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 生息場提供 生物相 豊川 流域圏の自然共生型環境管理技術開発研究 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） j in 景観 Landscape 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 フラックス網(j) j out= j in+ j 流域圏 物質循環場の 提供 物質循環系 生態系機能 エネルギー補給 生態系機能 同化 濾過 硝化・脱窒 分解 ES ES は 地先に蓄積 (物理基盤～物質循環系～生物相の３つの系が 相互作用を及ぼしあってる系） は他地域に影響として伝播 個別生態系の構造と機能 COP10名古屋への貢献 70 京大 75 80 →流砂研究 85 90 95 00 05 10 →金沢大 →名古屋大 EPFL 東大併任 基礎水理・河川部会・水工学委 15 →植生水理研究 →生態水理・河川生態研究 →防災水工研究 →流域圏研究 ★河川構造物災害調査 ★能登水害 ★2004水害 ★関川・姫川水害 ★東海・恵南豪雨 ハリケーンカトリーナ調査★ ★ （東海ネーデルランド高潮洪水地域協議会）TNT→ マニラ水害調査★ タイ水害調査★ 中部巨大災害TF→ マニラ水害調査 タイ洪水調査 ダム排砂→(矢作・天竜) 総合土砂管 河川構造物災害 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 東海豪雨（2000） 関川・姫川水害（1995.7.11） 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） 市内氾濫 →都市型水害の課題 ↑ 8000億袁の被害・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 （関西電力：日本発の排砂ゲート） 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 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 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 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 2014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 破堤： 河道 河川流 流砂 河床動態 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） 堤防 堤体 河川流 破堤 (下刻，拡幅) 破堤口 破堤口幅 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） 洗掘深 堤防 氾濫原 氾濫流・浸水 洗掘(落堀） 堆積 破堤過程の研究 堤内地 氾濫流入流量 ・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） 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 高さ4m， 天端幅5m， 河道幅8m， 氾濫原幅80m， 流量70m3/s） 気象状況 同じようなパターンの気象状況： 南西に停滞する台風＋本土に前線停滞 2000年東海豪雨 2011年9月豪雨 67 洪水痕跡縦断図の比較 2009台風オンドイによるマニラ水害 ←2010に現地調査実施 標高（TPm） 60 2011年豪雨では25～35kmで断続的にHWL超過 平均河床高 最深河床高 内津川放水路 HWL 痕跡水位(東海豪雨) 左岸 50 野添川 降雨特性に応じた流量特性 激特・河川整備による疎通能向上，．．． 痕跡水位(東海豪雨) 右岸 痕跡水位(H23.9.20洪水) 左岸 痕跡水位(H23.9.20洪水) 右岸 長戸川 内津川 40 東海豪雨では5～20kmでHWL超過 八田川 30 20 一 色 大 橋 J R 関 西 線 橋 梁 万 場 大 橋 新 大 正 橋 豊 公 橋 庄 内 川 橋 梁 ） 10 近 鉄 庄 内 川 橋 梁 庄 内 川 枇 橋 杷 梁 島 新 観名 名 測 西 鉄 所 橋 （ 庄 内 川 新 川 橋 J R 枇 杷 島 橋 梁 枇 杷 島 橋 矢田川 庄 内 川 橋 味 鋺 観 測 所 新 川 中 橋 勝 川 鉄 橋 道 橋 庄 下内 志川 段橋 味梁 橋 新 東 谷 橋 志 段 味 観 測 所 松 川 橋 高貝用水堰 新明上条用水堰 八ヶ村用水堰 庄内用水頭首工 山西用水堰 0 枇杷島床止め -10 5 10 15 マンガハン放水路 2400m3/秒放流計画を上回る流量 →放水路に沿った不法居住の貧困層住宅が冠水 →放水路に沿った道路等に避難（自助･共助） ４つの典型地域 ←警報装置は機能せず 地形的 ラグナ湖沿岸（低湿地）の長期湛水 小田井床止め 0 マリキナ川 計画流量（2900m3/秒）を上回る洪水 （5000m3/秒） プロビヴィントヴィレッジ（富裕層居住） で被災（3m以上の湛水） ←堤防を溢流･一部破堤 →逃げ道困難（防犯対応） 20 25 30 35 距離標（km） マニラ市街 パシッグ川は越流等なし，護岸被災，内水被害 被害特性や災害対応の相違 愛知県河川情報周知戦略 →「みずから守るプログラム」 マンガハン放水路沿いに密集する不法住居 マニラ水害（2009） 都市化の進行と取り残される周縁 東海豪雨災害（2000） 河川･放水路・湖 貧富 都心部と周縁 ↓ みずから守るプログラムのメニュー 理 解 ○手づくりハザードマップ STEP1 運営者企画会議 みずから守るプログラムのメニュー 浸水が始まる前の避難路を自ら設定。洪水 ハザードマップ（最大水深）を理解し歩く。 STEP2 勉強会 STEP3 行動訓練 ２日目、２時間ほど １日目、１時間ほど １日目、２時間ほど 参加者：運営者+住民30～40名 半日、運営者+住民30～40名 運営者+地区有志住民 運営者+地区有志住民 ①勉強会 STEP1 運営者企画会議 運営者企画会議 ①グループ討議 『運営主体』 ・町内会役員 ・市町村 ②まち歩き 『支援』 ・市町村 ・（県） ・（NPO） ②発表・意見交換会 ③グループ討議 成果品より、 過程で学び気づくことが重要 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 バンカディ 34社のうち⽇系28社 東芝 訓練と言えば地震で、豪雨の訓練は少ない。 ②発表・意見交換会 工業運河（IHNC） 越流（50cm）→Flood Wall破堤→ロワー９区氾濫 雨水排除水路：背水位上昇→高水位→Flood Wall （I‐Wall)の破堤 （London Street canal, 17th Street Canal) 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 190社のうち⽇系104社 パナソニック, NEC ①訓練の実施 メキシコ湾，ボーン湖，ポンシャトレーン湖の高潮による水位上昇→ 143社のうち⽇系7割 Canon, SONY, HOYA ナワナコン 避難所に行くことばかりでない！ 二階への避難も選択肢 H.KatrinaによるNew Orleansの災害の特徴 7⼯業団地 （725社中447社が⽇系） 主な⽇系企業 サハ･ラタナ ナコン 『支援』 ・（県） ・（NPO） ①勉強会 2005 ハリケーンカトリーナ →ニューオリンズ水没 2011年タイ洪水で被災した工業団地 ファクトリー ランド 手作りハザードマップに基づき、さあ実践！ どんな情報がどこから取れる？ STEP3 マップづくり ・町内会役員 バンパイン ○大雨行動訓練 １日目、３時間ほど 『運営主体』 ハイテク 断 STEP2 勉強会・まち歩き 運営者企画会議 洪⽔発⽣ ⼯業団地 判 出所：JETRO HP ※JICA資料より ニューオリンズ市域と 伊勢湾ゼロメートル地帯の類似性 ハリケーンカトリーナ災害４年後調査 －復旧・復興から新しい危機管理戦略への展開はいかにー 広大なゼロメートル地帯 大河川 ←洪水の危険性 都市と人口集中 中部の活動 2005年11月 独自のカトリーナ調査団 （大学，行政，技術者，水防団） ←伊勢湾台風の経験 2007年 東海ネーデルランド高潮・洪水 地域協議会 作業部会→協議会→行動計画 2009年 伊勢湾台風50年 伊勢湾台風克服経験の継承 →カトリーナ5年後調査 大規模広域水害への取り組み 「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 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 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 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 想定シナリオ 関市 本巣市 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 江南市 大口町 一宮市 羽島市 養老町 犬山市 扶桑町 笠松町 安八町 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。 広大な浸水域 長い間の湛水（排水に時間がかかる） 高潮浸水 高潮＋洪水に 面積 よる浸水面積 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 伊勢湾台風（実 績） 310km2 531km2 スーパー伊勢湾 高潮 高潮 台風 202km2 520km2 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 朝日町 菰野町 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 18時越流 順次破堤 22時潮位ピーク 25時破堤 港区 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 発災後のESFへの専念 →事前広域雛MM 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 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 浸水域での生活 ←SWEATの確保 →二次避難 （伊勢湾台風時には「疎開」を余儀なくされた） （日常生活・経済活動） 広域ゆえの配分の課題 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 中部巨大災害タスクフォース 巨大災害のイメージ 災害要因（素因･誘因） ↓ 巨大災害に焦点を当てる 災害の展開（時間的進行･連鎖） 全体会議 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 ←コア会議 ↑ 分科会 （地震津波,台風,土砂災害） 災害の克服（防災･減殺・克災） 危機管理 時間に応じて要求される機能 対応に要する時間 リードタイム 緊急事態対応 ↓ 必要な「機能」 Emergency Support Functions ↑ 何をしなければならないか？ 様々な機関の連携 どんな連携が必要か？出来ないことの克服 ↑ 支援基盤整備（安全な国土再設計） 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 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 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 70 京大 75 80 85 90 95 00 05 10 →金沢大 →名古屋大 基礎水理・河川部会・水工学委 リバーカウンセラー →手取川・梯川 →庄内川・矢作川 ダムフォローアップ 北陸→ 中部→ →河川懇談会(地域課題) ★基本方針小委 ★河川整備計画 水系一貫土砂(天竜・矢作)→ →社整審 →ダム検証 河川砂防技術指針改訂→ 千代田実験水路AD委→ (情報収集活動) (防災活動) 発災現象の発生 避難 フェーズ1 交通網・構造物への影響 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 72hour 救命限度 フェーズ2 日常生活・経済活動 への影響 復旧 支援物資の提供 生活・応急復旧用 高瀬ダム（大町ダム再編の相手） 時間 15 警戒 （誘因現象の発生・進行） 発災 要求される 緊急対応 (ESF) 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 ★アセス技術検討 ★SEAガイド 自然再生専門家会議→ リバーカウンセラー →「河川技術懇談会」 北陸（手取川・梯川） 中部（庄内川・矢作川） 様々な技術的課題・計画論 ⇔土木学会水工委 「河川懇談会」 ダムフォローアップ（北陸・中部） ダムの環境影響への対応 アセス→建設・供用→モニタリング→フォローアップ ダムの機能が発揮・確保できているか? 治水機能 ←ダムの本来の機能は? 貯水池堆砂の進行と対応 利水機能 アセスで保証した環境 ←環境の理解の進化への対応 どのようにそこで明らかにされた「課題」や「成果」を標準化するか? 河川整備基本方針←社整審（北陸河川・中部河川） 計画規模・計画対象降雨 矢作川水系総合土砂管理 ブロックに分割 ダム堆砂・海岸浸食 （天竜川・矢作川） 水系に沿った土砂管理計画 ダム上流砂防領域 土砂流出抑制・平準化 矢作ダム 堆砂進行の恒久的対策 ダム群区間（湛水域・河道域の繰り返し） 下流河道区間（連続堤防形式の治水の重要性） 河口域 湾域 基本高水 → 計画高水流量 ダムによる洪水調節 ↓ 河川整備計画 ←流域委員会 手取川・梯川 庄内川・矢作川 木曽川 20～30年で達成される計画 整備計画での達成レベル・達成のためのメニュー 計画の階層性 上位計画への接続性 計画の透明性 水系総合土砂管理 各河川ごとに時間差 手法の改善 →標準化 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 検証無しに本体工事に入れない 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 →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） とりまとめ 河川管理を取り巻く状況の幅広い認識が進んできた！ 行政的課題の進化 課題の精緻化・対応技術の高度化 学際に関わる専門知識・それへの配慮の要請 学側の進化 計測・数値解析技術の発展 学際対応（生態学・防災学ほか） フィールド研究のノウハウ蓄積 学への情報・議論へ「学」が参加 単なる有識者・文化人としてだけでなく，課題を共有する専門家として 課題 学（学際）・行政・市民連携のあり方 連携が「専門」を弱体化させないか 専門としての体系的知識の向上・蓄積・普及 （羅列的ではない） 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 ←ダム計画の特殊性 （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