洪水－渇水を連続的に解析できる低平地対応型の水循環モデル開発

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K23700
• Research Institution: National Agriculture and Food Research Organization
• Principal Investigator: 皆川 裕樹 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農村工学研究部門, 主任研究員 (70527019)
• Project Period (FY): 2019-08-30 – 2021-03-31
• Keywords: 低平地対応型モデル / 洪水 / 渇水

Outline of Annual Research Achievements

昨年度までに、対象地区で5mDEM標高値を取得・活用して整理した分布型モデルにおいて、河道計算に低平地特有の流れ現象であるバックウォーターの影響を考慮可能な不定流を組み込み、目指すモデルの下地を構築した。今年度はその計算結果の検証を進め、課題抽出に努めると共に、初年度はオフラインで実施していた後背地流出計算（既存モデル）と低平地の河道計算を一連計算の設計を試みた。
まず、地形情報を元に流域を非氾濫域と氾濫域に分類した。これにより、山間部を中心とした非氾濫域は既存モデルの計算領域と設定し、下流の氾濫域では河道番号を特定して不定流計算を適用する。非氾濫域で計算された流出量は、氾濫域の河道の上流端に境界条件として入力され、さらに氾濫域で発生した斜面流出量も河道に横流入として与えることとした。この開発モデルを、最上川上流域に適用して2013年7月の出水を対象に検証を試みた。検証は、流量については観測流量を再現させた既存モデルの流量と比較し、水位については観測値と比較した。
開発モデルの計算時は、河道長等の情報を既存モデルから得るが、その情報を直接設定すると計算がストップした。理由を精査すると、河道長が数十mと極端に短い地点で計算が発散していることが明らかとなったが、その解決のために河道長を1000m程度に調整して検証計算を継続した。また、計算を安定させるために時間刻みを短く取る必要があり、計算に係る負荷が大きくなった。開発モデルの流量は、観測値と既存モデルの波形をよく再現できていたが、大きな出水ピーク時は再現性が落ち、総流量の割合は約0.7と過小であった。一方、水位のピークは過大となったが、これは河道に複断面を設定していなかったことが原因の一つと考えられた。これらの河道情報の設定手法の開発と、水門等の施設操作等による人為的な影響を取り込むことが、次の課題として挙げられた。