タイ王国・Chao Phraya川流域における大ダム建設が下流の流況に与えた影響

独立行政法人 土木研究所

独立行政法人 科学技術振興機構

手計 太一

独立行政法人 土木研究所

吉谷純一

タイ王立灌漑局

Chanchai Suvanpimol

Background

• 社会・経済構造の変化が水資源に与えている影響

• 今後の社会・経済構造の変化

• 水資源予測

• まずは実態把握• 本研究の対象はタイ王国・Chao Phraya川

流域

Map of South-East Asia

Kingdom of Thailand•Area: 514,000km2

•Population: 6,180 million

•25 major river basin

ØLargest basin in Thailand

Ø29 provinces

ØDrainage area 157,925km2

Ø38% of whole population

Ø58% of the country’s GDP

Most important area in socio-economic viewpoint

On the Chao Phraya River Basin

Chao Phraya River Basin

Ping River

Wang RiverYom River

Nan River

Pasak River

Bhumibol Reservoir

Sirikit Reservoir

Nakhon Sawan (C.2)

Sakae Krang River

Pasak Reservoir

Drainage Area

üPing (39,880km2)

üWang (11,240km2)

üYom (23,550km2)

üNan (31,830km2)

üSakae Krang

üPasak (18,200km2)

üChao Phraya (16,200km2)

üTha Chin

Tha Chin RiverChao Phraya River

Bhumibol Dam

ØRiver: Ping RiverØPurpose: Irrigation, Power Generation, Flood Control, NavigationØDrainage Area: 26,386 (sq. km)ØAnnual Inflow: 5,256 (MCM), 199.2 (mm)ØStorage at Maximum W.L.: 13,462 (MCM)ØReservoir Surface Area: 316.0 (sq. km)ØDam Type: Gravity Arch

Sirikit Dam

ØRiver: Nan RiverØPurpose: Irrigation, Power Generation, Flood Control, NavigationØDrainage Area: 13,130 (sq. km)ØAnnual Inflow: 5,600 (MCM), 427.5 (mm)ØStorage at Maximum W.L.: 10,508 (MCM)ØReservoir Surface Area: 260.0 (sq. km)ØDam Type: Earthfill

Nakhon Sawanにおける年流出量の経年変化とNakhon Sawanより上流域に在る主要ダムの建設完成年

0

50

100

150

200

250

300

350

400

1956

1958

1960

1962

1964

1966

1968

1970

1972

1974

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

Ann

ual R

unof

f[m

m]

1964, Bhumibol, Ping

1972, Kiu Lom, Wang

1977, Sirikit, Nan

1982, Naresuan, Nan

1984, Mae Ngat, Ping

1993, Mae Kuang, Ping

主要ダムの貯水量

Name River Storage [MCM]Bhumibol Ping 13,462Sirikit Nan 10,508Mae Ngat Mae Ngat 325Mae Kuang Ping 263Kiu Lom Wang 112

Nakhon Sawan （C.2地点）における月流出量と流域平均月降水量の経年変化

0

20

40

60

80

100

120

140

Apr

-56

Apr

-58

Apr

-60

Apr

-62

Apr

-64

Apr

-66

Apr

-68

Apr

-70

Apr

-72

Apr

-74

Apr

-76

Apr

-78

Apr

-80

Apr

-82

Apr

-84

Apr

-86

Apr

-88

Apr

-90

Apr

-92

Apr

-94

Apr

-96

Apr

-98

Apr

-00

Mon

thly

Run

off[

mm

]

0

100

200

300

400

500

600

Rai

nfal

l[mm

]

データ未入手

Bhumibolダム直下流（P.12地点）における月流出量と流域平均月降水量の経年変化

0

20

40

60

80

100

120

140

Apr

-52

Apr

-54

Apr

-56

Apr

-58

Apr

-60

Apr

-62

Apr

-64

Apr

-66

Apr

-68

Apr

-70

Apr

-72

Apr

-74

Apr

-76

Apr

-78

Apr

-80

Apr

-82

Apr

-84

Apr

-86

Apr

-88

Apr

-90

Apr

-92

Apr

-94

Mon

thly

Run

off[

mm

]

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

Mon

thly

Rai

nfal

l[mm

]

Bhumibol Dam

Bhumibolダムにおける流入量と放流量の比の経年変化

1969 1974 1979 1984 1989 1994 1999

Apr

Jun

Aug

Oct

Dec

Feb

1Re

>lease

Inflowということは，雨期に貯水している． 1

Re<

leaseInflow

ということは，乾期に貯水している．

Wet

Sea

son

Dry

Sea

son

Dry

Sea

son

Year

Bhumibolダム建設前後のダム直下における流出量の挙動の比較

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar

Run

off[

mm

]

0

50

100

150

200

250

300

Rai

nfal

l[mm

]

1952:Rainfall1992:Rainfall1952:Runoff1992:Runoff

Sirikitダム直下流（N.12A地点）における月流出量と流域月平均雨量の経年変化

0

5

10

15

20

25

Apr

-66

Apr

-68

Apr

-70

Apr

-72

Apr

-74

Apr

-76

Apr

-78

Apr

-80

Apr

-82

Apr

-84

Apr

-86

Apr

-88

Apr

-90

Apr

-92

Apr

-94

Apr

-96

Apr

-98

Apr

-00

Mon

thly

Run

off[

mm

]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

Rai

nfal

l[mm

]

Spectrum Analysis Using FFT

( ) ( )とする．のフーリエ変換をランダム変数 fXtx

( ) ( )∫∞ −=

0

2 dtetxfX fti π

( ) ( ) ( )が与えられた時，個のデータ正の整数 1,,2,1,0:;2 −== NjjxpN p L

( )とする．エ変換をこの有限離散化フーリ kX

( ) ( )

( )NT

Njk

ijx

NT

NjT

Tk

ijxkX

N

j

N

j

⋅

⋅−=

⋅

⋅⋅−=

∑

∑−

=

−

=

1

0

1

0

2exp

2exp

π

π

( )2,,2,1,0 Nk L=

ここに，

( )( )

( ) ( )tTNftNkTkfkf

NTjtjtTfNTt

N ∆==∆==∆=

=∆==∆=∆

212

1

(Nyquist周期数）

Spectrum Analysis Using FFT (contd.)

から，より小さいという条件周波数がなお，周波数範囲 NfNyquistfまる．の範囲は次のように決k

2N

k ≤

すなわち，FFTにより求められるフーリエ成分の個数は，総データ数の半分となる．

( ) 式で与えられる．のフーリエ変換から次スペクトルは tx

( ) ( )[ ]

( )[ ]21

*1~

kXET

kXkXETT

kP

=

=

ある．はアンサンブル平均でここで，E

1956年～2001年のNakhon Sawanにおけるハイドログラフ

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

1-Apr

8-Apr

15-A

pr

22-A

pr

29-A

pr

6-M

ay

13-M

ay

20-M

ay

27-M

ay

3-Ju

n

10-J

un

17-J

un

24-J

un

1-Ju

l

8-Ju

l

15-J

ul

22-J

ul

29-J

ul

5-Aug

12-A

ug

19-A

ug

26-A

ug

2-Sep

9-Sep

16-S

ep

23-S

ep

30-S

ep

7-O

ct

14-O

ct

21-O

ct

28-O

ct

4-Nov

11-N

ov

18-N

ov

25-N

ov

2-Dec

9-Dec

16-D

ec

23-D

ec

30-D

ec

6-Ja

n

13-J

an

20-J

an

27-J

an

3-Fe

b

10-F

eb

17-F

eb

24-F

eb

2-M

ar

9-M

ar

16-M

ar

23-M

ar

30-M

ar

Disch

arge

[m3/

sec]

1956 1957 1958 1959 1960 1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 19731974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 19911992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001

Nakhon Sawan（C.12地点）における日流量のパワースペクトル（1956年～1967年）

50 100 150 200 250 300 350 400Days

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

Normalized Spectrum 1956-1967365 days

182 days121 days

²雨期

²乾期

²年周期

Nakhon Sawan（C.12地点）における日流量のパワースペクトル（1969年～1976年）

50 100 150 200 250 300 350 400Days

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

Normalized Spectrum 1969-1976365 days

182 days121 days

²雨期

²乾期

²年周期

Nakhon Sawan（C.12地点）における日流量のパワースペクトル（1978年～2001年）

50 100 150 200 250 300 350 400Days

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

Normalized Spectrum 1978-2001365 days

182 days121 days

²雨期

²乾期

²年周期

スペクトル解析の結果（１）

-12

-10

-8

-6

-4

-2

00 50 100 150 200 250 300 350 400

Days

Nor

mal

ized

Spe

ctru

m

Bhumibol_ReleaseSirikit_ReleaseC.2(1956-1967)C.2(1969-1976)C.2(1978-2001)

スペクトル解析の結果（２）

-12

-10

-8

-6

-4

-2

00 50 100 150 200 250 300 350 400

Days

Nor

mal

ized

Spe

ctru

m

Bhumibol_ReleaseSirikit_ReleaseC.2(1956-1967)C.2(1969-1976)C.2(1978-2001)rainfall_upperC2

Nakhon Sawan（C.2地点）における日流量の高周波スペクトル（1956年～1967年）【ダム無し】

4 6 8 10Days

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

Normalized Spectrum 1956-1967

Nakhon Sawan（C.2地点）における日流量の高周波スペクトル（1969年～1976年）【Bhumibolダム】

4 6 8 10Days

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

Normalized Spectrum

7 days3.5 days

Nakhon Sawan（C.2地点）における日流量の高周波スペクトル（1978年～2001年）【Bhumibol&Sirikit】

4 6 8 10Days

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

Normalized Spectrum

7 days

3.5 days

Bhumibolダムからの日放流量の高周波スペクトル（1978年～2001年）

4 6 8 10Days

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

Normalized Spectrum

7 days3.5 days

2.3 days

人為的な周期性

Sirikitダムからの日放流量の高周波スペクトル（1978年～2001年）

-9

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Days

Nor

mal

ized

Spe

ctru

m

7 days3.5 days

2.3 days

乾期におけるBhumibolとSirikitダムの灌漑要求量（１）

タイ王立灌漑局（ＲＩＤ） タイ電力公社（ＥＧＡＴ）

乾期におけるBhumibolとSirikitダムの灌漑要求量（２）【Weekly Demand】

from to m3/sec MCM/day MCM/week Month Demand(MCM/month)1 01-Jan 04-Jan 345 29.81 119.23 January 1,146.22 05-Jan 11-Jan 375 32.40 226.80 February 1,321.13 12-Jan 18-Jan 372 32.14 224.99 March 1,474.34 19-Jan 25-Jan 410 35.42 247.97 April 1,279.25 26-Jan 01-Feb 470 40.61 284.26 May 872.96 02-Feb 08-Feb 497 42.94 300.59 June 406.07 09-Feb 15-Feb 523 45.19 316.31 Total 6,5008 16-Feb 22-Feb 539 46.57 325.999 23-Feb 29-Feb 540 46.66 326.5910 01-Mar 07-Mar 547 47.26 330.8311 08-Mar 14-Mar 553 47.78 334.4512 15-Mar 21-Mar 553 47.78 334.4513 22-Mar 28-Mar 551 47.61 333.2414 29-Mar 04-Apr 546 47.17 330.2215 05-Apr 11-Apr 526 45.45 318.1216 12-Apr 18-Apr 531 45.88 321.1517 19-Apr 25-Apr 473 40.87 286.0718 26-Apr 02-May 429 37.07 259.4619 03-May 09-May 398 34.39 240.7120 10-May 16-May 356 30.76 215.3121 17-May 23-May 316 27.30 191.1222 24-May 30-May 279 24.11 168.7423 31-May 06-Jun 220 19.01 133.0624 07-Jun 13-Jun 185 15.98 111.8925 14-Jun 20-Jun 164 14.17 99.1926 21-Jun 27-Jun 143 12.36 86.4927 28-Jun 30-Jul 125 10.80 32.40

6,500

Monthly Demand

Total

Date Irrigation DemandWeek

乾期におけるBhumibolとSirikitダムの灌漑要求量（３）【合計量】

Bhumibol and Sirikit

0

10

20

30

40

50

60

01-J

an

08-J

an

15-J

an

22-J

an

29-J

an

05-F

eb

12-F

eb

19-F

eb

26-F

eb

04-M

ar

11-M

ar

18-M

ar

25-M

ar

01-A

pr

08-A

pr

15-A

pr

22-A

pr

29-A

pr

06-M

ay

13-M

ay

20-M

ay

27-M

ay

03-J

un

10-J

un

17-J

un

24-J

un

Dai

ly Ir

rigat

ion

Dem

and[

MC

M/d

ay]

乾期におけるBhumibolとSirikitダムの灌漑要求量（４）【ルール】

• 毎年、1月1日から6月30日までを「乾期」と規定．

• 上記6ヶ月間におけるBhumibolとSirikitダムからの合計のリリース量は，6,500MCM．

• 土曜日と日曜日は，電力需要が少なくても，平日の80％～90％を維持すること．

• Bhumibolダムに関しては，160m3/secを下回らないこと．

BhumibolとSirikitダムの運用ルール

• Bhumibolダム，Sirikitダムともに1995年まで，これまでの経験を基にした運用を行っていた．

• 1995年以降は次頁以降に示す，upper rule curveとlower rule curveの間に入るように運用している．

• また，乾期においては前頁までに示したBhumibolとSirikitの合計値が「要求量」に見合うように，それぞれの貯水量を考えながら運用されている．

Bhumibolダムのルールカーブ

Sirikitダムのルールカーブ

結言（１）

• BhumibolとSirikitダム直下の観測所の長期データから，ダムの建設前後において，極めて顕著な流況の変化が確認された．

• Nakhon Sawan（C.2）においても，BhumibolやSirikitダムの建設後，最低流量が増加した一方で最大流量はあまり顕著な変化は示していない．これは，ダムによる利水効果と治水効果の表れである．

結言（２）

• ＦＦＴを用いたスペクトル解析の結果，日流量については，明瞭な「雨期」，「乾期」，「年周期」が得られた．

• 降水量についても，上記と同様の結果を得た．• Nakhon Sawanにおける日流量について，高周波

域のスペクトル特性に着目すると，3.5日や7日といった周期特性が得られた．

• これはBhumibolとSirikitダムからの日放流量のスペクトル特性と一致した．

結言（３）

• 以上のことから，大ダム建設が下流の流況に多大な影響を与えていることを示した．

• 今後は，このような大ダム建設がもたらす利水効果や治水効果の評価を行う予定である．

ここから，おまけ

高周波域での日流量スペクトル特性

-12

-10

-8

-6

-4

-2

00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Days

Nor

mal

ized

Spe

ctru

m

C.2(1956-1967)

高周波域での日流量スペクトル特性

-12

-10

-8

-6

-4

-2

00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Days

Nor

mal

ized

Spe

ctru

m

Bhumibol_ReleaseC.2(1956-1967)

高周波域での日流量スペクトル特性

-12

-10

-8

-6

-4

-2

00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Days

Nor

mal

ized

Spe

ctru

m

Bhumibol_ReleaseC.2(1956-1967)C.2(1969-1976)

高周波域での日流量スペクトル特性

-12

-10

-8

-6

-4

-2

00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Days

Nor

mal

ized

Spe

ctru

m

Bhumibol_ReleaseSirikit_ReleaseC.2(1956-1967)C.2(1969-1976)

高周波域での日流量スペクトル特性

-12

-10

-8

-6

-4

-2

00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Days

Nor

mal

ized

Spe

ctru

m

Bhumibol_ReleaseSirikit_ReleaseC.2(1956-1967)C.2(1969-1976)C.2(1978-2001)

Bhumibolダム直下流（P.12地点）における年流出率の経年変化

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

1952 1955 1958 1961 1964 1967 1970 1973 1976 1979 1982 1985 1988 1991 1994

Run

off R

ate

After Dam ConstructionBefore Dam Construction

Sirikitダム直下流（N.12A地点）における年流出量の経年変化

0

10

20

30

40

50

60

1967

1969

1971

1973

1975

1977

1979

1981

1983

1985

1987

1989

1991

1993

1995

Ann

ual R

unof

f[m

m]