1 吉野川北岸用水路系の施設操作方法の検討 〇（株）チェリー

吉野川北岸用水路系の施設操作方法の検討
〇（株）チェリーコンサルタント
姜
華英
中国四国農政局 四国東部農地防災事務所 佐藤秀樹
(株）チェリーコンサルタント
1
植田 昌宏
はじめに
吉野川北岸用水地区の用水路は、徳島県に位置し、幹線水路の延長約69km、施設容量約
15m3/sの長大開水路系施設である（図1参
照）。
営農形態及び農業水利状況の変化によ
って用水路内で生じる諸問題（調整池水面
の急激な低下によるパイプラインへの空
気混入や満水位操作による無効放流）を解
決するため、その方法の一つとして宮川内
図 1 用水路概念図
調整池の容量を拡大（2000m3 ⇒ 35000m3）
した。
しかし、水需要変動に対応した供給を図りつつ、送水効率を高めるためには、施設容量の
拡大だけでは、根本的な問題解決にはならない。従来とおりの水管理方法を用いると、調整
池水面の急激な低下は解消するものの、幹線水路内流況の把握が難しく、多大な労力と多く
の無効放流が生じかねない。従って、施設容量の拡大とともに施設の操作をソフト面から支
援し、用水到達時間を加味した施設操作方法の策定が急務である。
本論文では、吉野川北岸用水の幹線水路システムを例として、不定流シミュレーション
手法を用いて、水需要変動に対応可能な施設操作方法について検討を行い、最適な施設の
操作方法を明らかにした。その結果について報告する。
2
数理モデルの概要及び操作対象施
設の検討
池田T
分水工名
B
A
分水グループ1
吉野川北岸用水路は、池田取水工で
取水し、13 のチェック工、制水工、調
チェック工
昼間
* 開度=f(ｔ)
分水工名
通して地区内へ農業用水を供給してい
る。幹線水路をモデル化すると、図 2
チェック工
太刀野
* 開度=f(ｔ)
幹線水路は曽江谷制水工を中心とし
けるチェックゲートの操作は異なる。
上流水路区間では、白昼集中分水に対
応するため、幹線水路において夜間貯
分水工名
分水工名
分水グループ8
分水工名
チェック工
滝谷
* 開度=f(ｔ)
チェック工
曽江谷
* 開度=f(ｔ)
分水グループ12
チェック工
遠光
* 開度=f(ｔ)
分水工名
分水工名
分水グループ9
分水工名
チェック工
伊沢谷
* 開度=一定
チェック工
滝谷
* 開度=f(ｔ)
分水グループ13
チェック工
市場
* 開度=一定
分水工名
分水工名
分水グループ4
分水グループ10
分水工名
て、上流水路区間と下流水路区間にお
分水グループ11
チェック工
伊勢
* 開度=一定
分水グループ3
に示すとおりになる。
分水工名
分水グループ7
チェック工
大谷川
* 開度=f(ｔ)
分水グループ2
整池、パイプライン及び 83 の分水工を
分水工名
チェック工
大久保谷
* 開度=一定
分水グループ14
施設名
宮川内調整池
* 開度=一定
分水工名
分水グループ5
チェック工
荒川
* 開度=f(ｔ)
パイプライン区間
B
分水工名
分水グループ6
新設調整池 1(30,000m3)
新設調整池2
チェック工
野村谷
* 開度=f(ｔ)
留白昼放流の操作を行っている。下流
(3,000m3)
流入工
A
余水
既設調整池(2,000m3)
水路区間におけるチェックゲートにつ
図2
いては水位一定操作を行う。従って、
1
モデル概要
曽江谷制水工上流水路区間における７つのチェックゲートが本システムの操作対象施設に
なる。また、幹線水路のチェックゲート操作は、
宮川内調整池の水面変動を観察しながら行って
新設調整池 1(30,000m3)
いることから、調整池を正確にモデル化するの
新設調整池2
(3,000m3)
も重要である。調整池の水面変動は下記の式で
表せる。
H(t)=f(Qin,Qout)
流入工
Qin：不定流シミュレーションにより求める。
余水
既設調整池(2,000m3)
なお、調整池の概要は図 3 に示すとおりであ
図 3 調整池の概念図
る。
3
水利用実態の把握及び算定条件の設定
幹線水路の流況及び主分水工の観測データから下記の水利用
実態が明らかである。
期別
期間
1
4/16∼4/30
2
５/1∼5/３１
3
6/1∼6/10
4
6/11∼6/30
(1) 池田取水工 の取水量は 期別によっ て異なる。 主に４つの
期間に分けられる（表１参照）。
(2) 本地区では 早期米対策 として、渇 水期（４月 ∼５月）に
は用水区域を２つのｸﾞﾙｰﾌﾟに分け、番水を行う。
(3) 渇水期の幹線水路の流況は期別・ｸﾞﾙｰﾌﾟ別に異なる。
表 1 期別
実測データをもとに、期別・番水グループ別における各分
水工の分水パターンを推定する。
4
期別施設操作方法の検討
期別の池田取水工の取水量、推定分水パターン、宮川内調整池の水深などを幹線水路モ
デルの境界条件とし、様々なチェックゲート操作パターンについて流況シミュレーション
を行う。ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ結果（チェックゲート部及び宮川内調整池流況）の一例を図 4 に示す。
ﾁｪｯｸｹﾞｰﾄ部の流況
大谷川チェックの流況
大谷川チェックの流況
3.50
3.5
78.50
3.00
78.50
3
78.00
2.50
78.00
2.5
77.50
水位(m)
77.00
1.50
2
77.00
水位(m)
2.00
流量(m3/s)
流量(m3/s)
77.50
1.5
76.50
76.50
1.00
1
76.00
1:50
2:25
2:59
1:15
0:40
0:05
23:30
21:45
22:20
22:55
21:10
20:35
20:00
18:50
19:25
18:15
17:40
16:30
17:05
15:55
14:45
15:20
14:10
13:00
13:35
12:25
11:50
9:30
10:40
11:15
8:55
経過時間(hh:mm)
10:05
7:10
7:45
8:20
6:35
75.50
3:05
3:40
4:15
1:15
1:50
2:25
2:59
22:20
22:55
23:30
0:05
0:40
20:00
20:35
21:10
21:45
18:50
19:25
17:05
17:40
18:15
15:55
16:30
13:35
14:10
14:45
15:20
12:25
13:00
11:15
11:50
9:30
10:05
10:40
7:10
7:45
8:20
8:55
4:15
4:50
5:25
6:00
6:35
3:05
3:40
76.00
0
75.50
5:25
6:00
0.00
通過流量
水位
計画水位
最大水位
0.5
4:50
通過流量
水位
計画水位
最大水位
0.50
経過時間(hh:mm)
調整池流況
調整池の水深変化
調整池の水深変化
2.50
2.5
2.00
2
水深(m)
1.00
B.P.1（既設）水深(m)
B.P.2（新設）水深(m)
B.P.1（既設）流入壁高
B.P.2（新設）流入壁高
余水高
1.5
水深(m)
B.P.1（既設）水深(m)
B.P.2（新設）水深(m)
B.P.1（既設）流入壁高
B.P.2（新設）流入壁高
余水高
1.50
1
0.5
0.50
0
3:05
3:35
4:05
4:35
5:05
5:35
6:05
6:35
7:05
7:35
8:05
8:35
9:05
9:35
10:05
10:35
11:05
11:35
12:05
12:35
13:05
13:35
14:05
14:35
15:05
15:35
16:05
16:35
17:05
17:35
18:05
18:35
19:05
19:35
20:05
20:35
21:05
21:35
22:05
22:35
23:05
23:35
0:05
0:35
1:05
1:35
2:05
2:35
3:05
3:35
4:05
4:35
5:05
5:35
6:05
6:35
7:05
7:35
8:05
8:35
9:05
9:35
10:05
10:35
11:05
11:35
12:05
12:35
13:05
13:35
14:05
14:35
15:05
15:35
16:05
16:35
17:05
17:35
18:05
18:35
19:05
19:35
20:05
20:35
21:05
21:35
22:05
22:35
23:05
23:35
0:05
0:35
1:05
1:35
2:05
2:35
0.00
経過時間(hh::mm)
経過時間(hh::mm)
流況検討：
1. 夜間チェックゲート間の貯水位が満水位に回復できない。
2. 宮川内調整池で余水が大量に発生している
図 4 第 1 期（渇水期）のｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ結果一例
2
各操作パターンに対応する各チェックゲート部の流況及び調整池の水面変動を考察・評
価（図 5 参照）し、中から期別の水需要の変動に対応し、用水の安定供給が可能で、無効
放流量が最小になる操作方法を選出する。
期別
名
ｸﾞﾙｰﾌﾟ
A,B
施設の操作ﾊﾟﾀｰﾝ
流況検討
同じ操作ﾊﾟﾀｰﾝの場合
1. .夜間チェックゲート間の貯水位が満水位に
回復できない。
2. 宮川内調整池で余水が大量に発生している。
×
1. 夜間チェックゲート間の貯水位が満水位に
完全回復できる。
2. 調整池で余水発生量が少ない。
○
ゲート開度パターン
0.4
0.35
0.3
曽江谷
大谷川
野村谷
荒川
滝谷
太刀野
昼間
開度(cm)
0.25
異なる操作
1
0.2
0.15
0.1
0.05
0
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14 15 16
経過時間(hh)
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
ﾝ
ｰ
ﾀ
ﾟ
ﾊ
ゲート開度パターン
の場合
0.4
0.35
0.3
曽江谷
大谷川
野村谷
荒川
滝谷
太刀野
昼間
開度(cm)
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
図5
5
14 15 16
経過時間(hh)
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
代表的な操作方法についての合否判定
まとめ
農業水利状況が大きく変化する今日、用水地区の水需要変動に対応可能な施設操作方法
は用水管理上不可欠である。しかし、吉野川北岸用水路システムのような水路延長が長く、
施設の操作が複雑である場合、水路内流況の予測は困難である。用水需要の変動に対応す
る施設操作方法の策定についての研究はあるものの、実用化したケースが少ない。
本論文では、不定流シミュレーションにより吉野川北岸用水路システムにおける用水需
要の変動に対応した施設（チェックゲート）の操作方法を明らかにしただけでなく、施設
操作方法の策定手法についても明らかにした。
（1） 用水管理データを基に現況流況及び操作施設について検討を行い、操作対象施設を
選出する。
（2） 幹線水路の諸元を基に数理モデル化を行う。
（3） 主分水工の分水実態を基に、期別の分水パターンを推定し、その結果に基づいて各
分水工の分水パターンを算定する。そして設定した計算条件を基に、様々なチェッ
クゲート操作パターンについて流況シミュレーションを行う。
（4） シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 結 果 を 基 に 各 操 作 パ タ ー ン に 対 応 す る 各 チ ェ ッ ク ゲ ー ト 部 の 流
況及び調整池の水面変動を考察・評価（図 5 参照）し、中から期別の水需要の変動
に対応し、用水の安定供給が可能で、無効放流量が最小になる操作方法を選出する。
6
参考文献
1. 白石英彦･中道宏：農業水利計画のための数理モデルシミュレｰション手法，1993年９月
2. 農業土木学会：農業土木ハンドブック
3. 農業工学研究所水工部：長大水路水管理制御システムの検討,平成13年3月
3