191118 水資源セミナー 野原...
TRANSCRIPT
RESERVOIR OPERATION IN FLOODS DUE TO TYPHOON HAGIBIS
2019年度第3回⽔資源セミナー2019年11⽉18⽇
京都⼤学防災研究所⽔資源環境研究センター社会・⽣態環境研究領域
野原 ⼤督
1
2019年台⾵19号出⽔におけるダム操作の分析
発表の内容
2
ダム洪⽔調節操作の概況 相模川⽔系のダム洪⽔調節操作の状況 降⾬予測の状況と事前放流操作の可能性
ダム洪⽔調節操作の概況
3
ダムによる防災操作の実施状況• 国⼟交通省所管558ダムのうち東⽇本を中⼼に
139のダムで防災操作を実施• うち6ダムで異常洪⽔時防災操作を実施
4（出典︓国⼟交通省）
参 考平成30年7⽉豪⾬での統計• 防災操作︓ 213 ダム• 異常洪⽔時防災操作︓ 8 ダム
異常洪⽔時防災操作の実施状況• 6ダムで実施• 5ダムで実施を計画したものの回避• 相模川⽔系宮ヶ瀬ダムなど、実施を検討したダムは
さらに存在
5（出典︓国⼟交通省）
相模川⽔系城⼭ダム
異常洪⽔時操作を実施したダムの状況
6
• 天⻯川⽔系美和ダムでは異常洪⽔時防災操作を⾏ったものの、放流増はわずか
• 相模川⽔系城⼭ダムと鮫川⽔系⾼柴ダムでは流⼊ピーク直前に異常洪⽔時防災操作を開始、流⼊ピーク直後にすり付け（放流ピーク）
• 那珂川⽔系塩原ダムでは2度⽬のピーク直後にすり付け（※要データ検証）
放流率の分析
8
ダム ⽔系 流⼊波形タイプ 最⼤流⼊量Qmax [m3/s]
最⼤放流量Rmax[m3/s]
ピーク放流率Rmax/Qmax
異常洪⽔時防災操作開始の時期
洪⽔調節容量使⽤率
野村 肱川 ⼀⼭後期集中 1942 1797 0.93 ピーク前 10割以上
⿅野川 肱川 ⼀⼭後期集中 3800 3742 0.98 ピーク前 10割以上
岩屋 ⽊曽川 複数ピーク 1340 945 0.71 最終ピーク時 9割以上
⼀庫 淀川 複数ピーク 626 332 0.53 最終ピーク後 9割以上
⽇吉 淀川 複数ピーク 1258 907 0.72 最⼤ピーク後 10割以上
引原 揖保川 複数ピーク 285 135 0.47 最終ピーク後 8割以上
河本 ⾼梁川 複数ピーク 877 747 0.85 最⼤ピーク後 10割以上
野呂川 野呂川 複数ピーク 187 178 0.95 最⼤ピーク前 10割以上
美和 天⻯川 ⼀⼭〜⼆⼭ 881 479 0.54 ピーク後 8割以上
城⼭ 相模川 ⼀⼭ 4718 4327 0.92 ピーク直前 10割以上
塩原 那珂川 ⼀⼭〜⼆⼭ 717 650 0.91 ピーク付近 9割以上
⾼柴 鮫川 ⼀⼭ 1681 1595 0.95 ピーク付近 -
• 全ての流⼊ピーク後に異常洪⽔時防災操作実施でピーク放流率が軽減• 最⼤ピーク前の同操作実施によりピーク放流率が上昇 ⾓・野原（2019）に加筆
異常洪⽔時防災操作対象ダムの洪⽔調節容量評価(相当⾬量(mm)）
① 城山ダム*② 水沼ダム*③ 塩原ダム*④ 高柴ダム*⑤ 竜神ダム⑥ 美和ダム*
①
②
⑦⑨
⑩⑪ ⑥
③⑫
⑤
⑦ 下久保ダム（未実施）⑧ 草木ダム（未実施）**⑨ 川俣ダム（未実施）*⑩ 川治ダム（未実施）*⑪ 二瀬ダム（未実施）⑫ 西荒川ダム（未実施）*⑬ 宮ケ瀬ダム（未実施）** ④
⑬
⑧
*予備放流**事前放流
国土交通省資料に加筆
⾓哲也教授提供
事前放流操作の実施状況国・⽔資源機構管理ダムのうち7ダムで事前放流を実施
10
利根川⽔系草⽊ダムでの事前放流操作約2000万m3を放流、計3500万m3の
空き容量を確保
10/11 10:00事前放流開始
10/11 21:00頃事前放流流量増加
（出典︓国⼟交通省）
特別防災操作の事例
12
• 名取川⽔系釜房ダムでは特別防災操作を実施したものとみられる ⼀定率で増加後400m3/sで放流据え置き 流⼊ピーク後に無害流量300m3/sまで放流量を低下
• 阿武隈川⽔系三春ダムでは計画最⼤放流量の3割程度の放流（特別防災操作要領策定済み）
• 阿武隈川⽔系の摺上川ダムではほぼ全量カット• 同⽔系七ヶ宿ダムでも流⼊量のほとんどをカット
• その他、特別防災操作ではないものの、試験湛⽔中の⼋ッ場ダムでは、流⼊⽔をほぼ全貯留。約7500万m3を貯留。（利根川上流ダム群の貯留量の5割超）
相模川⽔系のダム洪⽔調節操作の状況
15
16
流域の概要流域⾯積1680km2の⼀級河川
（出典︓国⼟交通省）
17
総降⾬量の分布（10⽉10⽇20時〜10⽉12⽇21時）
相模ダム城⼭ダム
宮ヶ瀬ダム厚⽊
相 模 湾
18
24時間⾬量の分布（10⽉11⽇22時〜10⽉12⽇21時）
Sagami DamShiroyama Dam
Miyagase DamAtsugi
THE PACIFIC
総⾬量の⼤部分が最後の24時間に観測
19
⼤⾬の要因⾬量が多かった宮ヶ瀬ダム上流付近には、標⾼1500mほどの丹沢⼭地が存在。台⾵接近時に南東からの湿った⾵が⼭地にぶつかり降⾬が発⽣しやすかったこと、台⾵中⼼が通過したことで台⾵本体の⾬雲によるまとまった降⾬が最後にあったことなどが⼤⾬の要因として考えられる。
箱根
丹沢⼭地
城⼭ダム
宮ヶ瀬ダム
道志ダム
台⾵からの湿った⾵（接近時）
台⾵中⼼の進路
富⼠⼭
（標⾼）
20
降⾬状況（XRAIN, 10⽉11⽇22時〜12⽇22時）台⾵接近時の南東からの湿った⾵が丹沢⼭地にぶつかりまとまった降⾬、最後に台⾵本体の通過に伴う強⾬により、宮ケ瀬ダム上流域、道志ダム付近で降⾬量が増加
21
流域の洪⽔調節施設
宮ヶ瀬ダム
城⼭ダム
道志ダム
相模ダム
厚⽊（相模⼤橋）（基準地点）
城⼭ダム有効貯⽔量︓ 54,700千 m3
洪⽔調節容量︓ 27,500千 m3
利⽔容量（洪⽔期）︓ 41,600千 m3
利⽔容量（⾮洪⽔期）︓ 51,200千 m3
予備放流容量（洪⽔期）︓ 14,400千 m3
集⽔⾯積︓ 1,201 km2
洪⽔期︓ 6⽉1⽇〜10⽉15⽇
宮ヶ瀬ダム有効貯⽔量︓ 183,000千 m3
洪⽔調節容量︓ 45,000千 m3
利⽔容量（洪⽔期）︓ 138,000千 m3
利⽔容量（⾮洪⽔期）︓ 183,000千 m3
集⽔⾯積（直接）︓ 101 km2
集⽔⾯積（間接）︓ 113 km2
洪⽔期︓ 6⽉16⽇〜10⽉15⽇
※相模ダム（48,200千m3）、道志ダム（616千m3）は利⽔専⽤ダムで洪⽔調節容量を持たない
22
城⼭ダムの洪⽔調節⽅式洪⽔調節⽅式︓ 予備放流→定率・定量放流洪⽔調節開始流量︓ 1,500 m3/s計画最⼤流⼊量︓ 4,100 m3/s計画最⼤放流量︓ 3,000 m3/s※予備放流によりEL113.0m以下に⽔位を下げる（洪⽔期制限⽔位から14,400千m3を放流）
（出典︓神奈川県）
23
宮ヶ瀬ダムの洪⽔調節⽅式洪⽔調節⽅式︓ ⼀定量放流⽅式洪⽔調節開始流量︓ 100 m3/s計画最⼤流⼊量︓ 1,700 m3/s計画最⼤放流量︓ 100 m3/s
（出典︓国⼟交通省）
24
城⼭ダム操作状況
103
108
113
118
123
128
0
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1000
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4500
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10/11 10/12 10/13 10/14
貯⽔位
(m)
流⼊量／放流量
(m3 /s)
流⼊量 放流量 洪水調節開始流量 計画最⼤流⼊量計画最⼤放流量 貯⽔位 予備放流水位 サーチャージ⽔位
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積算⾬量
(mm)
時間⾬量
(mm)
時間雨量（上流平均） 積算⾬量
※川の防災情報の時別データを使って作図しているが、城⼭ダムの貯⽔位データは1-2mほど過⼤（本沢ダムの貯⽔量を加味して換算）であり、実際には予備放流でEL112mにまで低下
最⼤放流時でも流⼊量と⽐べて約400m3/s低減
流⼊量ピーク時に約1100m3/s低減
上流平均積算⾬量511 mm
予備放流
予備放流により貯⽔位を低下
25
宮ヶ瀬ダム操作状況
268
270
272
274
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284
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800
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1200
1400
1600
1800
2000
10/11 10/12 10/13 10/14
貯⽔位
(m)
流⼊量／放流量
(m3 /s)
流⼊量 放流量 計画最⼤流⼊量計画最⼤放流量 貯⽔位 洪水貯留準備水位最⾼⽔位
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10/11 10/12 10/13 10/14
積算⾬量
(mm)
時間⾬量
(mm)
時間雨量（上流平均） 積算⾬量
1650m3/sの低減事前放流により約500万m3を追加で確保
満⽔まであと700万m3まで上昇
上流平均積算⾬量762 mm
事前放流
26
相模川下流⽔位と上流ダム操作の関係
• 相模⼤橋・厚⽊の⽔位には、上流域の規模から城⼭ダムの放流が⼤きく影響。• 右⽀川の⽔位ピーク到達が早く、城⼭ダムの異常洪⽔時防災操作はこれら⽀川
からの流⼊が減り始めた段階で開始されており、ピークをややずらしている。• 宮ケ瀬ダムが流量を相当低減しているため、宮ケ瀬ダムが無い場合は相模⼤橋
での最初の⽔位ピーク（12⽇21時）がもっと⼤きくなっていた可能性有り。
0
1
2
3
4
5
6
7
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1500
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3000
3500
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4500
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10⽉11⽇ 10⽉12⽇ 10⽉13⽇ 10⽉14⽇
河川⽔位
(m)
ダム流⼊量／放流量
(m3 /s)
城⼭ダム流⼊量 城⼭ダム放流量 宮ケ瀬ダム流⼊量 宮ケ瀬ダム放流量相模⼤橋 厚⽊ 千頭橋（小鮎川） 串川橋（串川）
城⼭ダム放流ピーク
⽀川⽔位ピーク
A cell grid type rainfall‐runoff model developed by Kojiri et al. (1998) Each mesh cell consists of one river channel and two slopes interposing the river Each slope has three vertical layers named Layers A, B and C from the top Kinematic wave model for Layer A and surface flow Storage function model for Layers B and C Squared mesh of 1km by 1km, calculated with time resolution of 10 min Evapotranspiration process was not considered in this case study
28
流出解析によるダムの治⽔効果の検討Hydro‐BEAM (Hydrological River Basin Environment Assessment Model)
Run‐off routing of river basin Structure of each mesh cell
Impermeable layer
B layer
C layer
A layer
surface runoff
precipitation
infiltration
runoff of B/C layer
sub surface runoff
Layer A
Layer B
Layer C
29
流出計算によるダム流⼊量の再現性0
5
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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71
時間
⾬量
(mm)
流⼊
量(m
3/s)
上流平均⾬量 計算流⼊量 実績流⼊量
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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71
時間
⾬量
(mm)
流⼊
量(m
3/s)
上流平均⾬量 計算流⼊量 実績流⼊量
城⼭ダム
宮ヶ瀬ダム
30
相模⼤橋（厚⽊）地点の計算流量と実績河川⽔位の⽐較
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流量
(m3 /s)
計算流量（ダム有）
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3
4
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10⽉11⽇ 10⽉12⽇ 10⽉13⽇ 10⽉14⽇
河川⽔位
(m)
相模⼤橋 厚⽊
計算流量
実績河川⽔位
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宮ヶ瀬ダム・城⼭ダムの洪⽔調節操作の効果• 相模大橋地点の河川流量を2ダムで2500 m3/s強を低減• 仮に宮ヶ瀬ダムの相模地点での流量低減効果をダム地点と同じ1650m3/sとすると、
城山ダムの低減効果は約850m3/s（ダム流入量ピーク時は約1150m3/s）
相模川下流流量の⽐較（相模⼤橋地点、速報版）
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流量
(m3 /s)
計算流量（ダム無） 計算流量（ダム有） 城⼭ダム放流量 宮ヶ瀬ダム放流量 城⼭ダム流⼊量 宮ヶ瀬ダム流⼊量
2ダムで2500m3/s強の低減
宮ヶ瀬ダムの調節効果︓1650m3/s
城⼭ダムの貢献︓850 m3/s
気象庁週間アンサンブル予報による予測状況
32
気象庁週間アンサンブル予報GPV
33
One‐week Ensemble Forecast (EPSW)
Lead time 264 hours (11 days)
Spatial Coverage Japan Area
Spatial Resolution 1.25 degrees grid*Higher resolution available
(0.5625 degrees grid)
Temporal Resolution 6 hours
Frequency of prediction Twice a day
Number of ensemble members 27
Japan Meteorological Agency
34
2019年台⾵19号経路図（気象庁台⾵経路図）
35
2019年10⽉5⽇9時初期値
36
2019年10⽉5⽇21時初期値
37
2019年10⽉6⽇9時初期値
38
2019年10⽉6⽇21時初期値
39
2019年10⽉7⽇9時初期値
40
2019年10⽉7⽇21時初期値
41
2019年10⽉8⽇9時初期値
42
2019年10⽉8⽇21時初期値
43
2019年10⽉9⽇9時初期値
44
2019年10⽉9⽇21時初期値
45
2019年10⽉10⽇9時初期値
46
2019年10⽉10⽇21時初期値
47
2019年10⽉11⽇9時初期値
48
2019年10⽉11⽇21時初期値
49
2019年10⽉12⽇9時初期値
50
2019年10⽉12⽇21時初期値
51
2019年台⾵10号との⽐較
台⾵19号（４⽇前）（伊⾖半島上陸後の10⽉12⽇21時を起点）
台⾵10号（4⽇前）（⾼知県に接近する8⽉15⽇9時を起点）
T1919経路 T1910経路
台⾵10号と⽐較して台⾵19号では、⼤⾬が予想される領域について、早期からメンバ間でばらつきが⼩さく、予報更新に伴う予測⾬域の移動も⼩さい
52
相模川流域の⾬量予測（2019年10⽉8⽇21時初期値）Member 1
Target Basin
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Target Basin
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Target Basin
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Target Basin
Member 26
Target Basin
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Target Basin
Ensemble Mean
Target Basin
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事前放流の可能性10⽉8⽇21時初期値の予測による城⼭ダム流⼊量のアンサンブル予測結果
Ensemble MeanObserved
Smallest Member
0.0E+00
5.0E+07
1.0E+08
1.5E+08
2.0E+08
2.5E+08
3.0E+08
3.5E+08
4.0E+08
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96 101
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Total Inflow (m
3 /s)
Time (hours ahead)
予測積算流⼊量
全て過⼩
最⼩のメンバーでも1億3千万m3の流出を予測（城⼭ダムの有効貯⽔量︓5470万m3）
→ 事前放流を⾏っても⽔位の回復は⾒込めるただし、過⼩予測のため、事前放流の必要性（異常洪⽔発⽣の危険性）の予測は難しい
ご清聴ありがとうございました
55