浸水・渇水双方の被害を地先の同一高解像度で再現する水災害統合再現モデルの開発

• 研究課題/領域番号: 23K13415
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分22040:水工学関連
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 山田 真史 京都大学, 防災研究所, 助教 (50897858)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2025年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2023年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 洪水リスク評価 / 渇水リスク評価 / 統合的水動態モデル / 分布型水文モデル / 気候変動

研究開始時の研究の概要

本研究は、既に高解像度で整備された日本全国の全河川を網羅する広域150m角高解像度流出氾濫モデルをベースに、水需要・取水配水・水使用の各モデルの詳細なデータベース構築とカップリングを行い、既に物理的に表現可能な洪水被害に加えて、渇水被害を地先スケールの同一解像度で統合的に再現するモデルの開発を目指す。また、長期的な観測雨量を用いて高水から低水までを含めた水動態再現性の評価を行うとともに、d4PDF等の気候アンサンブルデータを活用し、従来の治水便益評価に加えて利水インフラ整備による利水便益を評価し、浸水害・渇水害を統合した水害リスク評価と整備戦略の検討を実施する。

研究実績の概要

本研究は、既に高解像度で整備された日本全国の全河川を網羅する広域150m角高解像度流出氾濫モデルをベースに、水需要・取水配水・水使用の各モデルの詳細なデータベース構築とカップリングを行い、既に物理的に表現可能な洪水被害に加えて、渇水被害を地先スケールの同一解像度で統合的に再現するモデルの開発を目指し、また開発したモデルを活用した浸水害・渇水害を統合した水害リスク評価と整備戦略の検討を目標とする。本年度は統合水害モデル開発のため、ベースモデルである150m角流出氾濫モデルへのモジュール導入・高度化として、下記(1)から(4)を実施した。
(1)受益面積100ha以上の農業用用水・排水施設を対象として所在地データを所管官庁・管理者から収集し、我が国の主要な河川取水水資源インフラの位置情報データベースを構築した。
(2)データベース上で水路網と数値標高モデルを組み合わせて流下方向を推定し、取水点・排水点・受益領域と紐づけることで、河川からの取水（取水点）、水路網による配水と排水（水路網・受益領域）、河川への排水（排水点）という河川水の利用プロセスを再現するためのデータを作成した。
(3)日本全国150m角流出氾濫モデル上の河道網上に取水点・排水点を投影、位置補正を実施し、ベースモデル上に主要な河川取水水資源インフラを配置し空間結合した。
(4)各受益領域と土地利用メッシュデータから、各受益領域における実際の灌漑水利用領域を設定した。また、歴年の作物統計データから各受益領域において考慮すべき代表作物を決定した。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本年度取り組んだ課題のうち、地先スケールでの渇水リスク評価に必要となる(1)河川取水水資源インフラの日本全国を対象としたデータ収集・データベース化と、(2)河川取水・配水・排水を考慮するために必要なデータ間連携、および(3)ベースモデル上の河川網との結合については、当初の予定通りに進捗した。また、実際の必要取水量を算出するにあたって、データ上の受益領域と実灌漑領域との差異、および各受益領域による代表作物モデルの選定が提案時には考慮していなかった課題となり、(4)の研究を実施した。
一方で、もう一つの課題であった、作物生育モデルを利用した水需要量の算出とベースモデルの河川モジュールとのカップリングについては、上記(4)の追加作業に伴い、予定からやや遅れている。本年度収集・算出したデータを活用し、次年度以降着実に同研究を実施する。

今後の研究の推進方策

今後の推進方策として、本年度に収集・算出したデータを活用し、下記(a)・(b)を重点的に実施する。
(a)渇水を考慮した作物生育の再現：各受益領域における作物生育モデルを利用した水需要量の算出とベースモデルの河川モジュールとのカップリングを行い、実際の渇水状況における作物生育を再現する。2023年度に空間結合したベースモデルの河川網と水利インフラ間における取水・排水モジュールを開発し、過去の大規模渇水イベントを対象に、カップルドモデルによる河川実流況・作物実作況の再解析を実施する。
(b)低水流量の再現性の評価：高水流量再現を主目的とするベースモデルにおける低水流量の再現性を過去再解析によって評価する。また、低水流量や水資源量に対する降融雪などの影響が大きい領域においては、降融雪再現モデルのモジュール化等の考慮手法を探索する。