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Ibo river
- 1. 第２章 播磨灘流域圏の地形・気象・水質特性
2.1 流域の地形
播磨灘は，図 2.1 に示すように，香川県と兵庫県に囲まれており，それぞれの陸地から多くの河
川が流入している．本州側からは一級河川の加古川と揖保川，二級河川の夢前川，市川，千種川，明
石川などが（図 2.2 ），兵庫県淡路島からは二級河川の三原川や大日川，郡家川などが流入している
（図 2.3 ）．香川県東讃域，徳島県北部，小豆島からは一級河川は流入していないが，二級河川の鴨
部川や湊川，津田川などの中小河川が流入している（図 2.4 ，図 2.5 ）．
播磨灘流域圏の河道，標高を図 2.6 ，図 2.7 に示す．図は国土数値情報（国土交通省c ）を用い
てGIS より作成した．揖保川や千種川の上流において比較的標高が高いことがみられる．
1
図 2.1 播磨灘周辺の河川流域
加古川
揖保川
鴨部川
播磨灘
津田川
湊川
夢前川
市川
明石川
千種川
大日川
三原川
郡家川
20 km
- 3. 表 2.1 各河川の流路延長と流域面積（国土交通省 a ，2000）
地域名 水系名 流路延
長
(km)
流域
面積
(km²)
地域名 水系名 流路延
長
(km)
流域面
積
(km²)
本州側 千種川 72.2 754.0 香川県東讃
域
鴨部川 22.2 68.0
芋谷川 4.5 津田川 15.0 43.7
揖保川 70.0 810.0 番屋川 4.6 13.5
夢前川 39.7 202.5 与田川 5.7 17.2
市川 77.6 506.2 湊川 18.0 51.6
天川 18.7 小海川 6.2 12.4
法家山谷
川
15.9 馬宿川 8.6 21.6
加古川 96.0 1730.
0
徳島県北部 折野川 3.7
喜瀬川 8.4 香川県小豆
島
伝法川 7.9 19.0
明石川 21.0 128.4 池田大
川
2.5 7.4
兵庫県淡路
島
津井川 5.7 別当川 4.0 8.8
三原川 11.1 123.7 吉田川 5.0 6.3
3
図 2.5 香川県東讃域・徳島県の河川流域
鴨部川
津田川
湊川
馬宿川
小海川
与田川番屋川
折野川
10 km
- 4. 鳥飼川 4.7 橘川 3.9 7.6
都志川 8.5 25.5
郡家川 15.9
4
- 6. 6
凡例
平均標高
0 - 100
101 - 200
201 - 300
301 - 400
401 - 500
501 - 600
601 - 700
701 - 800
801 - 900
901 -
（ m
）
図 2.7 播磨灘流域圏の標高図（国土数値情報）
- 7. 2.2 降水量
高松，姫路，引田におけるアメダス観測所の降水量データ（気象庁）を整理した．気象観測所の位
置図を図 2.8 に示す．降水量の経年変化（図 2.9 ）は 1988 年～ 2010 年について，降水量の季節変
化（図2.10）は 1990 年～ 2010 年について整理した．
降水量の経年変化は，高松，姫路，引田の相違は小さく，渇水年である1994 年， 2002 年 ,2005
年 ,2007 年に 3 箇所ともに降水量が少なく，台風災害による洪水年であった2004 年（平成 16 年）
には降水量が引田において大きく増加している．季節変化についても3 箇所の相違は小さく，6 月～
9 月に降水量がやや増加する傾向がみられる．
7
図 2.8 播磨灘流域圏の気象観測所（気象庁アメダス）
内海
神戸塩屋
淡 路
町
郡家
洲本
南淡
高松
引田
竜王山
姫路
西脇
明石
三木
三田
柏原生野
一宮
上郡
佐用
若桜
笹 形
山
福崎
的場山
- 9. つぎに，渇水年（ 2002 年：高松アメダス，765.5 mm/yr ），平水年（ 2003 年：高松アメダス，
1251.5 mm/yr），洪水年（ 2004 年：高松アメダス，1604.5 mm/yr）に着目し，播磨灘流域圏のアメ
ダス観測所の降水量データを整理した結果を図2.11 に示す．図2.12は全地点の各年の平均値に対する
各地点の降水量の比率を示している．生野において3 年間とも降水量が多く，若桜は2002 年のみ多
くなっている．これは，生野と若桜観測地点が標高の高い位置にあるためと考えられる．他の地点は
地点毎の相違はあまりみられず，全体的に同様の降水量条件と考えられる．
9
図 2.11 播磨灘周辺の年降水量データ（ 2002 年～ 2004 年，気象庁アメダスデー
タ）
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
高松 引田 竜王山 内海 南淡 洲本 郡家 佐用 上郡 一宮 姫路 福崎 生野 三木 明石 若桜 柏原 西脇 三田
降水量（mm/year）
2002
2003
2004
図 2.12 各年の全地点平均降水量に対する各地点の比率（ 2002 年～ 2004 年，気象庁アメダスデー
タ）
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
高松 引田 竜王山 内海 南淡 洲本 郡家 佐用 上郡 一宮 姫路 福崎 生野 三木 明石 若桜 柏原 西脇 三田
平均値に対する比率
2002
2003
2004
- 10. 2.3 気温
播磨灘周辺のアメダス観測所の気温データを整理した．各地点における 2002 年～ 2004 年の平
均値を図2.13に示す．季節変化は全地点同様の変化をしている．各地点の特徴としては，高松，郡家
が全体的に気温が高く，生野と一宮は観測地点の標高が高いため，気温が低くなっている．
10
図 2.13 各地点における気温の季節変化（ 2002 年～ 2004 年の平均値，気象庁アメ
ダスデータ）
0
5
10
15
20
25
30
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
月
気温（℃）
高松
引田
内海
南淡
洲本
郡家
上郡
一宮
姫路
福崎
生野
三木
明石
- 11. 第３章 流量推定
3.1 流域のモデル化
地形図（2 万 5 千分の1 ，国土地理院）より，河川流域を2 km×2 kmの斜面グリッドおよび河道
ラインで表現した．モデルの河道は，各グリッドの境界部を流れるように定義し，直線状の河川とし
ている．
つぎに，斜面勾配および河床勾配を計算し，落水線（雨水流が移動する方向）を決定した．斜面
勾配を求めるために必要な標高データは国土数値情報（1 km メッシュ）を利用し，グリッド内の最
高標高と最低標高との差 h∆ と，グリッド幅L を用いて，傾斜角θ （ ° ）を式（ 3.1 ）より求
めた．
L
h∆
= −1
tanθ （ 3.1 ）
なお，落水線は隣接するグリッド間の四方向とし，グリッド内の最急勾配方向とする．
また，各グリッドの土地利用を国土数値情報（100 m メッシュ）より決定した．モデル化の際，
土地利用は市街地，水田，森林の3 種類に分類した．ここでは，流出モデルの各グリッドに占める割
合が最も大きい土地利用をそのグリッドにおける代表土地利用データとした．
モデル化した河川は，香川県東讃域7 河川（鴨部川，津田川，番屋川，与田川，湊川，小海川，
馬宿川），香川県小豆島5 河川（伝法川，池田大川，別当川，吉田川，橘川），徳島県1 河川（折野
川），兵庫県本州側9 河川（千種川，夢前川，市川，明石川，芋谷川，天川，法家山谷川，別府川，
喜瀬川），兵庫県淡路島5 河川（津井川，三原川，鳥飼川，都志川，郡家川）の計27 河川である．
数値シミュレーションに用いた流域のグリッド図を図 3.1 ～図 3.4 に示す．河川に流入していないグ
リッドは海域に直接流出するグリッドである（図 3.5 ）．また，図 3.6 は播磨灘流域全体のグリッド
図であり，流域毎に色分けをしている．また，アメダス観測所および各グリッドの使用したアメダス
データの分布図を図 3.7 に示す．
11
- 18. 3.2 流出解析モデルの概要
河川流量の推定には分布型水文流出モデル（石塚・江種，2008 ）を用いて行う．分布型水文流
出モデルは， 3 つのサブモデルにより構成されている．それぞれ，①森林における降雨遮断および蒸
発を計算し ,② 地表に到達した降雨は貯留関数法により地下に浸透させ ,③ 斜面・河道流れは
Kinematic waveモデルで解く．なお，Kinematic wave法を解く数値解法としては，Lax-Wendroffスキ
ームを用いた．1 つの斜面および河道グリッドを100 等分し，差分時間間隔を0.001 hr として各グリ
ッド順に計算を行った．
入力データとなる降雨・気温データは空間分布を考慮し，近接法により，各計算グリッドから最
も近い観測所のデータを補間せずに直接に与えた．使用したデータにはAMeDAS 年報（気象業務支
援センター発行）を用いており，時間分解能は 1 時間である．また，初期条件の影響を除くために，
2001 年 11 月 1 日から解析を行い，2003 年 12 月 31 日までの2 年 2 ヶ月間を対象に解析を行っ
た．
3.3 精度の検証
流出モデルの精度の検証のため，実測データ（国土交通省：水文水質データベース）の存在する一
級河川の兵庫県揖保川流域において流出解析を行った．揖保川流域のグリッド図を図 3.8 に示す．図
中の矢印は各グリッドの落水線の方向を示す．検証シミュレーションは渇水年である2002 年（姫路
アメダス：808 mm/yr ）を対象とした．各サブモデルで用いたパラメータを，表 3.1 ～表 3.3 にそれ
ぞれ示す．また，土地利用毎の粗度係数を表 3.4 に示す．
18
- 20. 表 3.1 森林遮断蒸発サブモデルのパラメータ（石塚ら， 2004）
変数（単位） 記号 値
林内雨量比率 1α 0.81
樹幹流比率 2α 0.11
樹冠（タンクⅠ）の最大貯留量（ mm ） 1S 1.44
樹幹（タンクⅡ）の最大貯留量（ mm ） 2S 0.53
遮断蒸発強度（ mm/hr ） je 0.21
表 3.2 浸透・蒸散サブモデルのパラメータ
変数（単位） 記号 値
流出寄与域 16 % となる有効土層深（ mm ） 16D 10.00
流出寄与域 50 % となる有効土層深（ mm ） 50D 50.00
林地系表層部（タンクⅢ）の貯留定数（ hr） 3K 6.00
林地系下層部（タンクⅣ）の貯留定数（ mm9/10
h1/10
） 4K 100.00
直接流出の貯留べき定数 1P 0.60
基底流出の貯留べき定数 2P 0.08
表 3.3 斜面・河道流出サブモデルのパラメータ
変数（単位） 記号 値
斜面勾配（ degree ） θ 0.01 ～ 13.50
粗度係数（ mm-1/3
・ s ） n 0.01 ～ 2.00
A 層厚（ mm ） D 200.00
A 層の有効空隙率（無次元） γ 0.20
A 層の透水係数（ cm/s ） k 0.30
空間差分間隔（ m ） x∆ 20.00
差分時間間隔（hr） t∆ 0.001
流路系の貯留定数（ mm2/5
h3/5
） 1K 3.20
林地系直接流出の貯留定数（ mm2/5
h3/5
） 2K 14.00
表 3.4 土地利用別のマニング粗度係数
土地利用 粗度係数（ mm-1/3
・
s ）
市街地 0.03
水田 2.00
山林 0.40
河道 0.01
20
- 21. 図 3.9 に示したハイドログラフをみると，洪水時のピーク流量に差異がみられるが，出水時にお
ける時間応答性はよく，シミュレーションによる流量推定が可能である結果が示された．
そこで，シミュレーションの結果の精度について，以下に示す相対誤差 *
E （ root mean square
error （RMSE）の相対値）を用いて定量的な検討を行った．
0
*
Q
RMSE
E = （ 3.2 ）
ここで，
N
iQiQ
RMSE
N
i m∑=
−
= 1
2
0 ))()((
（ 3.3 ）
であり， は観測流量， は観測流量の平均値（ここでは月平均値）， はシミュレーション流量，
i は時間， は各月の総時間を表す．図3.10に，月毎の総流量誤差と相対誤差をあわせて示す．月流
量の誤差（観測－解析）はピーク流量の差が大きい3 月と5 月が大きかった．また，相対誤差は低水
時の8 月と9 月の値が大きくなった．これは取水等の水利用の影響により，実測流量が少ないため相
対誤差が大きくなったと考えられる．また，年間総流量を比較すると（図3.11 ），実測値とシミュレ
ーション結果との差異は約17 % であった．流域における多様な水利用や洪水ピーク流量の差，計算
条件を考えると，本モデルによる結果は妥当であると判断した．
21
0
50
100
150
200
250
300
m流量（
3
/s） 観測
解析
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
月
図 3.9 揖保川流域上川原地点における河川流量の比較（ 2002 年， 1 時間デー
タ）
0Q 0Q mQ
N
- 22. 22
図 3.10 揖保川流域における精度の検証（ 2002 年）
- 3000
- 2000
- 1000
0
1000
2000
3000
4000
5000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
月流量（万m3
/month）
- 2.1
- 1.4
- 0.7
0
0.7
1.4
2.1
2.8
3.5
E*
誤差（観測－解析）
E*
図 3.11 揖保川流域における年間総流量の比較（ 2002 年）
0
1
2
3
4
5
観測 解析
年間総流量（億m3
/year）
