沿岸部都市河川流域における複合水災害モデルの構築と浸水リスクの多角的評価

研究課題

研究課題/領域番号	20K04702
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分22040:水工学関連
研究機関	高知大学 (2022) 東京大学 (2020-2021)
研究代表者	渋尾欣弘高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 准教授 (00573560)
研究分担者	谷口健司金沢大学, 地球社会基盤学系, 教授 (20422321)
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス	交付 (2022年度)
配分額 *注記	4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円) 2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円) 2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円) 2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード	河川洪水 / 内水氾濫 / 高潮 / 複合水災害 / リスク評価
研究開始時の研究の概要	沿岸部の都市河川流域では、河川洪水・高潮・内水氾濫の水災害リスクを抱えており、これらの複合的発生による浸水被害も生じている。本研究では沿岸低平地の都市河川流域を対象として、洪水・高潮・内水の氾濫を一体的に解く複合水災害モデルを構築するとともに、様々な気象条件をアンサンブル台風手法によって作り出し、それを外力とした複合水災害解析を実施する。そして相互干渉を考慮しながら水災害ハザードを多角的に評価することで、沿岸部都市河川流域における浸水リスクの全体像を明らかにする。
研究実績の概要	本研究では、洪水や高潮などの水災害リスクを抱える帷子川下流の沿岸都市部を対象に、さまざまな要因による水害ハザードを多角的に評価することを目的とする。そのために複合的氾濫事象を一体的に解析可能な都市浸水解析モデルが必要となる。都市浸水解析モデルを構成する要素モデルについて、河道モデルでは河道断面形状から水深と流積・河口幅・潤辺・径深の関係をテーブル化した一次元河道モデルを構築した。下水道モデルでは、管径、延長等の下水道網情報より、リンク・ノードからなる管路ネットワークモデルを構築した。そして、地表面の二次元氾濫モデルを介して河道モデルと下水道モデルを結合した。これにより流域上流から河口沿岸部にかけて、外水・内水の一体解析が可能な都市浸水解析モデルを構築した。さまざまな外力に伴う浸水解析に先立ち、令和元年度東日本台風に伴う出水を対象にモデル検証を行ったところ、河道モデルでは観測水位の傾向を概ねとらえていることを確認した。地表面氾濫においては実績値が無いため、予測精度に留意する必要がある。複合的氾濫事象を生ずる気象外力は疑似温暖化実験により作成する。既往台風を対象として、全球気候モデルから出力される気象変数の偏差を適用した台風アンサンブルシミュレーションによって、将来気候下における複数パターンの台風を作成した。JRA55再解析に基づく台風アンサンブルシミュレーションと比較すると、温暖化において降雨が大幅に増加する傾向が見られた。しかしながら、台風の経路が既往のそれと変わる場合もあり、特に帷子川流域のような小規模流域に対しては、必ずしも温暖化時においては既往台風と同様の経路を辿るとは限らない可能性が示唆された。
現在までの達成度 (区分)	現在までの達成度 (区分) 4: 遅れている理由帷子川流域を対象に、上流から河口部までの外水はん濫と内水はん濫を一体的に解析可能な都市浸水解析モデルを構築済みである。そして海岸域における高潮モデルとあわせ、洪水と内水、高潮による沿岸都市部での水害ハザードが解析可能となっている。また、疑似温暖化手法を用いた台風巨大化実験によって様々な経路をたどる台風を作成しており、それに伴う降水量などのモデル外力も作成されている。一方で、研究代表者の異動が発生したため、研究環境が当初予定より大きく変化し、当該課題の実施に必要なエフォートを確保できなくなった。そのため、研究期間を当初の予定よりも延長する必要性が出てきた。
今後の研究の推進方策	当初計画における最終年度の研究項目を中心に実施する。都市浸水解析モデルについて、その計算コストを勘案しながら、疑似温暖化手法により作成された将来気候下での様々な台風条件下における複合水災害の解析を実施する。その結果を基に、河川洪水、内水氾濫、高潮を生起する台風経路、複合水災害リスクの評価を行う。