2019 Fiscal Year Annual Research Report
降雨パターンの膨大さと降雨流出-氾濫過程の不確実性を考慮した水災害リスク評価手法
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19H02241
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
山田 朋人 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (10554959)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
泉 典洋 北海道大学, 工学研究院, 教授 (10260530)
清水 康行 北海道大学, 工学研究院, 教授 (20261331)
星野 剛 北海道大学, 工学研究院, 博士研究員 (40750625)
久加 朋子 北海道大学, 工学研究院, 特任准教授 (50751236)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 洪水リスク / 不確実性 / 大量アンサンブルデータ / 降雨パターン / 降雨流出 / 土砂流出 / d4PDF / 適応策 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は大量の降雨パターンと降雨流出から氾濫に至るまでの物理過程の不確実性の両者を考慮した水災害リスクの評価手法を構築するものである。これまでに過去・将来気候における大雨の特徴の理解、流域内の大雨の時空間パターンの分類、降雨予測から氾濫までの一貫型解析の実施等を通して、降雨パターンと降雨流出から氾濫に至るまでの物理過程の不確実性を考慮したリスク評価手法の構築を進めてきた。具体的には高解像度大量アンサンブル気候データを用いた台風による大雨の特徴の理解および前線抽出方法の構築により、大雨をもたらす気象要因に対する整理・理解を進めてきた。また、流域での洪水の被害形態の把握を目的に降雨の時空間パターン分類法も構築した。この手法を大量アンサンブル気候データに適用することで流域における大雨の時空間パターンの分類が可能であることを明らかにした。さらに、降雨予測から氾濫までの一貫的なシミュレーションの実施により、事前に予測された降雨から洪水リスクの評価可能性を明らかにした。この洪水リスクの推定は、領域気候モデル、降雨流出モデル、河道・氾濫流モデルを組み合わせることで実現したものであり、河道・氾濫流モデルにおいては土砂輸送も含めた推定を実施した。今後はこれらの研究を組み合わせ、さらに山地からの土砂流出や堤防の破堤判定手法を導入することにより、降雨パターンや降雨から氾濫に至るまでの物理過程の不確実性を考慮した洪水リスク評価手法を構築する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでに過去・将来気候における大雨の特徴の理解、流域内の大雨の時空間パターンの分類、降雨予測から氾濫までの一貫型解析の実施等を通して、降雨パターンと降雨流出から氾濫に至るまでの物理過程の不確実性を考慮したリスク評価手法の構築を進めてきた。台風による大雨の特徴（降雨量、台風の位置と降雨量の関係、台風強度と降雨量の関係）を大量アンサンブルデータから把握した。また、前線抽出方法を構築したことにより、大雨をもたらす気象要因に対する整理・理解を進めてきた。さらに、流域での洪水の被害形態の把握を目的に自己組織化マップおよびK-means法を用いた降雨の時空間パターンの分類法も構築した。この手法を大量アンサンブル気候データに適用することで流域における大雨の時空間パターンを分類可能とした。2016年台風10号の事例に置いて降雨予測から氾濫までの一貫的なシミュレーションも実施し、事前に予測された降雨から洪水リスクの評価可能性を明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の目的は大量アンサンブル降雨データを用いた水災害リスク評価手法を構築することである。以下、研究項目ごとに研究実施計画を記す。
大量アンサンブル降雨データに関する解析: 大量アンサンブルデータと観測データを用い、台風の位置と対象流域における降雨強度の関係を明らかにする。また、気象場の物理特性から前線を抽出する手法を開発し、大量アンサンブルデータへ適用する。これにより、流域に大雨をもたらす気象パターンを体系化する。降雨流出過程: 大量アンサンブルデータに対してリスク評価を実施する上で重要となる降雨波形の分類方法を作成・適用する。降雨の時空間的な分布に着目し、大量アンサンブルデータから降雨波形をグループごとに分類し、それぞれのピーク流量等の特徴を明らかにする。また、山地斜面からの土砂流出量の観測を実施し、土砂流出も含めたモデルを構築することで降雨および土砂の流出量を推定可能とする。河川流: 粗度、河床材料、初期河道形状といった条件が河川の流れに与える影響を分析する。同検討は上記2つの項目から得られる情報が与えられることによって実施され、河川の流れに影響を及ぼしやすい条件を明らかにする。破堤判定: 破堤の診断に必要となるパラメータに不確実性を与えた検討を行うことによって、破堤リスクの評価を実施する。氾濫過程: 上記の破堤判定に基づき破堤の箇所やタイミングが異なる場合を想定した氾濫シミュレーションを実施し、氾濫被害の不確実性を評価する。
以上の研究成果を学術雑誌や学会等で発表する予定である。
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