私： 大雨と冠水についてなんですけど、大雨は今の気象予測で、ある程度は予測可能でも、実際には、地震と同じように、いつどこでどれほどの被害が出るのかまでは予想できませんよね。
ただ、地震と同じで、もしも地震が来た時の震度予想や津波予想なら、ある程度は予想可能なように、大雨の時の洪水とか冠水の予測は、どのくらいの降水量だと、どこが危険かとか、増水で氾濫する場所とか、その被害予想とか、どこがどのくらいの冠水かなどの予想はできそうな気がするのですが、どうでしょうか？
ChatGPT：
はい、おっしゃる考え方はかなり正しいです。
実は現在の日本では、「雨が降ること」そのものの予測よりも、「その雨によって、どこがどの程度危険になるか」を予測する技術がかなり進んでいます。
地震にたとえるなら、
地震予知は難しいが、地震が起きた場合の「震度分布・津波・被害地域」はかなり予測できるのと同じように、
「どこに何mmの雨が降るか」の予測に誤差はあるが、その雨量を入力して「どこが浸水・洪水になるか」をかなり細かく予測する
という方向です。
1．単純な「降水量○mm」だけでは決まらない
ここが非常に重要です。
例えば同じ「1時間に80mm」の雨でも、
山地なのか平地なのか
土が乾いているか、すでに水を含んでいるか
都市部でアスファルトが多いか
下水道・排水ポンプの能力
川の大きさ
上流にどれだけ雨が降ったか
河川の水位がすでに高いか
地形的に水が集まりやすい場所か
によって、結果が全く違います。
そのため気象庁は単純な雨量だけでなく、**「表面雨量指数」「流域雨量指数」「土壌雨量指数」**などを使っています。つまり「降った雨が、その土地や河川にどう作用するか」を計算しているわけです。
2．そして、まさに「ここが危ない」を地図にできます
代表的なのが気象庁の**「キキクル」**です。
気象庁「キキクル」
ここでは、
浸水キキクル → 道路や市街地などの浸水リスク
洪水キキクル → 河川の氾濫リスク
土砂キキクル → 土砂災害リスク
を地図上に表示できます。
特に面白いのが浸水キキクルで、約1km四方ごとに浸水害の危険度を表示し、現在の雨だけでなく1時間先までの予測も使っています。しかも10分ごとに更新されます。
一方、洪水キキクルは3時間先までの流域雨量指数の予測を使って、中小河川の急激な増水・洪水リスクを表示します。
つまり、
「雨が降るでしょう」
から一歩進んで、
「この地域は1時間後、3時間後に危険度がこう上がる可能性があります」
というところまで来ています。
3．さらに「この場所は何m浸水するか」も事前に計算できる
ここは、質問の核心だと思います。
国土交通省などが作っている洪水浸水想定区域図では、
「この河川が想定最大規模の降雨によって氾濫したら、どこまで水が来るか」
をシミュレーションしています。
しかも単に「浸水する・しない」だけではありません。
浸水深（何mになるか）や浸水継続時間まで示されています。
さらに最近は、最大級の豪雨だけではなく、**発生頻度の異なる複数の降雨規模について浸水範囲・浸水深を示す「多段階の浸水想定図」「水害リスクマップ」**も整備されています。
これは非常に重要な進歩です。
4．ただし「何mm降ったら、この道路が50cm冠水」と完全には言えない
ここには、まだ大きな限界があります。
例えば、
「東京のA地点に1時間100mm降る」
→「A地点は必ず50cm冠水する」
というような単純な対応関係にはなりません。
特に都市型の内水氾濫では、
雨水ます
下水管
排水ポンプ
河川水位
地下施設
道路の微妙な高低差
工事や障害物
実際の雨雲の位置
などが影響します。
しかも局地的なゲリラ豪雨では、数km離れただけで雨量が全く違うことがあります。
ですから、
「どこが危険になるか」→かなり予測できる
「危険になる時間」→かなり予測できる場合がある
「浸水範囲」→かなりシミュレーションできる
「浸水深」→条件が揃えば予測できる
「実際に何時何分に何cmになるか」→まだ難しい
という感じです。
5．私はむしろ「洪水版の震度予測」がこれから重要になると思います
これは非常に面白いところです。
地震の場合は、
地震発生
↓
地震波
↓
各地点の震度
↓
建物・道路・インフラの被害
というモデルがあります。
大雨の場合は、
雨雲
↓
降水量
↓
地表・下水・河川への流入
↓
河川水位・内水氾濫
↓
浸水範囲
↓
浸水深
↓
道路・住宅・地下街・鉄道などの被害
というモデルになります。
そして現在は、この後半部分がかなり高度化しています。
将来的には、
「3時間後にこの地域で100mm程度の雨が予想されています」
ではなく、
「3時間後、この道路は30～50cm、この交差点は80cm、この地下道は1.5m、この河川沿いでは2～3mの浸水危険があります」
という**「リアルタイム洪水危険度マップ」**が、かなり普通になっていくと思います。
実際、現在の「キキクル」はその方向へのかなり重要な一歩です。
そして私は、これは地震のハザードマップよりも「リアルタイム化」しやすい部分があると思います。地震は突然発生しますが、大雨の場合は雨雲レーダーや降水短時間予報によって、数十分～数時間前から刻々と状況を更新できるからです。
私： 机上の計算と現実の差が問題で、下水管にしても、内部の汚れとか障害物は、なかなか計算できません。
計算上では、降雨量と排水能力のバランスが取れていれば、冠水は起きないはずですが、実際には、場所によっては計算外の事態が起きます。
今回でも、鉄道などの下を通る道路がひどい冠水で、車が立ち往生しています。まあ、そういった特殊な場所は、予測は可能かもしれませんが。
もっと大きな視点だと、森林の伐採などで保水量が減ってしまったとか、太陽光パネルで、雨水が地下に吸い込まれる前に、低い方に流れてしまうとか、田畑を埋め立てて宅地にしたことで、保水地がなくなってしまったとか、堤防を整備したがゆえに、上流からの土砂が川底に堆積して、川底を高くしてしまい、氾濫しやすくなってしまったとかあると思いますが、説明願います。
ChatGPT：
はい。今回おっしゃっていることは、かなり本質的だと思います。
前の回答では「雨量→洪水・冠水」という物理モデルの話をしましたが、現実の水害では、そのモデルに入れるべき変数そのものが非常に多く、しかも時間とともに変化するのです。
特に重要なのは、**「水を流す能力」だけを見るのではなく、「流域全体がどれだけ水を受け止められるか」**を見ることです。
まず、鉄道の下を通る道路は典型的です
いわゆるアンダーパスですね。
ここは、
周囲より低い
↓
周辺から雨水が集まる
↓
下水・排水ポンプで排出する
↓
排水能力を超える
↓
短時間で水が溜まる
という構造です。
しかも、
排水口のゴミ
泥や落ち葉
下水管の堆積物
ポンプ能力
停電
河川水位上昇による排水先の水位上昇
などが加わります。
つまり「設計上、毎時○mmまで大丈夫」という数字だけでは、現実の安全性を表せません。
むしろアンダーパスのような地形的な水の溜まり場は、あらかじめ危険地点として特定しておくことが非常に重要です。
そして、もっと重要なのが「流域全体の改変」です
ここはご指摘の通りです。
雨が降ったとき、
その水を一時的にどこかが受け止めてくれるのか、それとも一気に川・下水道へ流れてしまうのか
で、洪水のピークが大きく変わります。
国交省も、森林や水田などを「保水地域」として位置づけています。森林では雨水の一部が地中に浸透し、水田などでは雨水を一時的に貯留して、川への流出を遅らせる機能があります。
ですから、昔の日本の農村風景には、実は巨大な**「自然の治水施設」**がかなり存在していたわけです。
① 森林を伐採すると何が起きるか
これは単純に、
森林＝巨大なスポンジ
と考えると分かりやすいです。
森林では、
樹冠が雨を受ける
落ち葉や腐植層が水を受ける
根が土壌を保持する
雨水が地中に浸透する
地下水としてゆっくり流れる
という仕組みがあります。
したがって、森林の状態が悪化すると、雨が地表を走って川へ到達するまでの時間が短くなる場合があります。
ただし、ここは少し注意が必要です。
「森林を伐採すれば必ず大洪水になる」という単純な話ではありません。
国交省の資料でも、森林は中小規模の洪水には一定の洪水緩和効果がある一方、非常に大きな豪雨では土壌が飽和し、森林だけで洪水を防ぐことはできないとされています。
つまり、
森林は重要だが、森林だけで100年に一度の巨大洪水を止められるわけではない
ということです。
② 太陽光パネルについては、少し分けて考える必要があります
ここは非常に面白いご指摘です。
太陽光パネルそのものが水を「吸収しない」のは当然ですが、問題は、
パネルを設置するために土地をどう改変したか
です。
例えば、
森林を伐採
↓
斜面を造成
↓
地表が裸地化・締め固められる
↓
雨水が地中に浸透しにくくなる
↓
表面流出が増える
↓
低い場所に集中する
というケースです。
つまり、
「太陽光パネルだから洪水になる」のではなく、「森林や土壌を改変して、雨水を受け止める能力を低下させたこと」が問題になる場合がある
という整理が適切です。
特に山間部の大規模造成では、この問題は重要です。
③ 田畑を宅地にする問題
これは非常に分かりやすいです。
昔、
山
↓
森林
↓
田畑
↓
川
だったところが、
山
↓
宅地・道路・駐車場
↓
下水道
↓
川
になれば、水の流れ方が変わります。
アスファルトや屋根は、基本的に水をほとんど吸いません。
しかも田んぼは単なる農地ではなく、巨大な一時貯水池として機能する場合があります。
国交省も、水田や畑が雨水を一時的に貯め、下流へ徐々に流すことで洪水を軽減する機能を認めています。
だから都市化が進むと、
「同じ100mmの雨」なのに、昔より短時間で大量の水が川へ集中する
ということが起こり得ます。
そのため開発地域では、調整池などを設けて、開発による流出量の増加を抑える仕組みが使われています。
④ そして、非常に重要なのが「堤防を作ったら川底が上がる」という問題
ここはご指摘が鋭いところです。
ただし、
「堤防を作ったから必ず土砂が堆積する」
という単純な因果関係ではありません。
しかし、堤防によって洪水を河道内に閉じ込めると、河川の流れや土砂の動きが変化します。
さらに上流から大量の土砂が流れてくれば、
土砂が河道に堆積
↓
河床が上昇
↓
川の断面積が小さくなる
↓
同じ流量でも水位が高くなる
↓
氾濫しやすくなる
ということが実際に起こります。
国交省も、土砂が河道に堆積して流下能力が低下している場所や、土石流による河床上昇については、維持管理として河床掘削を行う必要があるとしています。
さらに厄介なのが**「土砂・洪水氾濫」**です。
豪雨で山から大量の土砂が流れ出し、
山 → 谷 → 河川
へ入ってくる。
その土砂が下流で堆積すると、
河床上昇＋河道閉塞
が起こり、泥水と土砂が市街地へあふれ出すことがあります。
国交省も、この現象を明確に「土砂・洪水氾濫」として扱っています。
つまり「雨量だけ」では水害は予測できない
ここが今回の話の一番重要なところだと思います。
例えば同じ
1時間100mm
でも、
A地区
森林＋水田＋遊水地が多い
→ 水がゆっくり川へ
B地区
森林伐採＋宅地＋道路が多い
→ 水が一気に川へ
C地区
川底に大量の土砂が堆積
→ 川の容量そのものが小さくなっている
D地区
都市の低地＋アンダーパス
→ 局地的に水が集中
となります。
つまり、
「100mm降ったら危険」ではなく、「100mmの雨が、その流域のどのような土地を通って、どのような河川・下水道に、どのくらいの時間で到達するか」
が重要なのです。
そして、ここからが面白いところです
私は、今後の洪水予測で非常に重要になるのは、**「気象予報」よりも「流域のデジタル化」**だと思います。
例えばコンピューター上に、
森林の面積
森林の状態
田畑
宅地
アスファルト
太陽光発電造成地
下水管の径
排水ポンプ能力
水路
河川断面
河床の高さ
堤防の高さ
調整池
ダム
遊水地
アンダーパス
過去の冠水地点
まで全部入れておく。
そこへリアルタイムの雨雲データを入れる。
すると、
「現在この流域には○億トンの雨が降っている」
↓
「そのうち○％が地中へ」
↓
「○％が河川へ」
↓
「○時間後にこの地点の河川水位が○m」
↓
「この道路は○cm」
というシミュレーションができます。
そして実際の水位・雨量・冠水情報をセンサーから取り込んで、予測を逐次修正する。
これは、まさに**「日本列島全体を一つの巨大な水理モデルとして扱う」**発想です。
しかも国交省の現在の技術基準でも、河床変動、土砂流送、洪水、堤防などを相互作用するシステムとして捉える考え方が明記されています。
ですから、先ほどの「机上の計算と現実との差」という問題は、実は水害対策のかなり核心的な問題なのです。
雨を正確に予測するだけでは足りない。
「雨が降った瞬間の国土そのものが、どれだけ水を受け止められる状態なのか」を把握しなければならない。
私は、この視点で見ると、森林・農地・都市化・太陽光発電造成・河川改修・堤防・河床堆積・下水道を**全部ひとつの「流域システム」**として考える必要がある、というご指摘はかなり重要だと思います。
