r は、洪水到達時間を降雨強度式に代入して求めた降雨強度です。
流出係数・降雨強度・面積から合理式でピーク流量
合理式の r は、洪水到達時間内の降雨強度です。流域の洪水到達時間を求め、地域の降雨強度式にその時間を代入して求めます。降雨強度式では、継続時間 t が短いほど降雨強度が大きくなります(八千代市の指針の式では、t = 7 分で 106.38 mm/h、20 分で 83.33 mm/h)。
洪水到達時間 = 流入時間 + 流下時間(岩手県の細則)
岩手県治山事業技術細則は、洪水到達時間を「流域の最遠点に降った雨がその流域の出口に達するまでの時間」とし、流入時間 t1 と流下時間 t2 の和として求めるとしています。
- 流入時間 t1(降雨が流路に入るまでに要する時間): カーベイ式 t1 = (2/3 × 3.28 × L1 × nd ÷ √S)^0.467(分)。L1 は流域内最遠点から流路に到達するまでの距離(m)、S は勾配(標高差 H ÷ L1)、nd は遅滞係数、3.28 はメートルをフィートに換算する係数です。
- 流下時間 t2(雨水が流路上流端から流量算出地点に達するまでに要する時間): ルチハ式 t2 = L2 ÷ (72 × (H ÷ L2)^0.6)(時間)。L2 は流路延長(km)、H は流路の標高差(km)です。
計算例-1 の1 は、L1 = 700 m・標高差 280 m(S = 0.40)・nd = 0.60(森林(落葉林))で t1 = 29.968 ≒ 29.9 分、L2 = 0.70 km・H = 0.07 km で t2 = 0.70 ÷ 18.09 = 0.039 時間 = 2.3 分とし、t = 29.9 + 2.3 = 32.2 分の小数点以下を切り捨てて 32 分としています。
流入時間と流下時間(中部地方整備局の要領)
- 流入時間: 表 2-3-1 は、流域面積 2 km² の山地流域で 30 分、特に急斜面流域で 20 分を標準としています。流域面積が 2 km² に満たない場合は、流下時間を考慮しないで流入時間のみとします。
- 流下時間のクラーヘン(Kraven)式: t2 = L ÷ W(秒)。L は流路長(m)、W は洪水流出速度で、流路勾配 1/100 以上で 3.5 m/s、1/100~1/200 で 3.0 m/s、1/200 以下で 2.1 m/s です(表 2-3-2)。
- ルチーハ(Rziha)式: W = 20 × (H ÷ L)^0.6(H は流路高低差 m)。要領は、Rziha 式は計画策定に用いる場合、通常の流域では過小な値を与えることから、一般に Kraven 式による場合が多いとしています。
- 建設省土木研究所で整理した公式: 都市流域 T = 2.40 × 10⁻⁴ × (L ÷ √S)^0.7、自然流域 T = 1.67 × 10⁻³ × (L ÷ √S)^0.7(T は洪水到達時間 h、L は流域最遠点から流量計算地点までの流路長 m、S はその平均勾配)。適用範囲は、都市流域で流域面積 10 km² 未満・S > 1/300、自然流域で 50 km² 未満・S > 1/500 です。
開発区域の流達時間(八千代市の指針)と施行規則
八千代市雨水流出抑制指針は、流達時間 t = t1 + t2 とし、t1 = 5 分、t2 = 管渠延長(最長延長)÷(管渠内の平均流速 × 60)としています。計算例は、平均流速 1.0 m/s・最長延長 130 m で t2 = 2 分(小数点以下は四捨五入)、t = 7 分です。特定都市河川浸水被害対策法施行規則 第20条の式は、洪水到達時間を十分としています。
降雨強度式の形
中部地方整備局の要領は、降雨の特性は地域的に変化することから降雨強度式は地域ごとに定めることが多いとし、次の形を挙げています(r は降雨強度 mm/h、t は降雨継続時間 分、a・b・n は各地点で定まる定数)。合理式に用いる洪水到達時間内の平均雨量強度は、原則として確率別継続時間降雨強度曲線により求めるとしています。
- Cleveland(クリーブランド)型: r = a ÷ (t^n + b)
- Sherman(シャーマン)型: r = a ÷ t^n
- Talbot(タルボット)型: r = a ÷ (t + b)
- 久野・石黒型: r = a ÷ (√t ± b)
八千代市の指針の I = 5000 ÷ (40 + t)(5年確率)は Talbot 型の形で、t = 7 分なら 106.38 mm/h、t = 10 分なら 100.00 mm/h、t = 20 分なら 83.33 mm/h です。
特性係数法(岩手県の細則)
岩手県の細則は、内陸地方はシャーマン型、沿岸地方(海岸に接する市町村。岩泉町はシャーマン型)は久野・石黒型とし、100 年確率 1 時間雨量 R と 10 分間特性係数 β から定数を求めます。計算例-1 の1(葛巻町)は R = 60 mm/h、β = 2.3 から a′ = 6.714、n = 0.465 とし、洪水到達時間 32 分で r = 6.714 ÷ 32^0.465 × 60 = 6.714 ÷ 5.011 × 60 = 80.39 ≒ 80.4 mm/h(少数第2位切り上げ)です。計算例-1 の2(久慈市)は R = 70 mm/h、β = 2.0 から b = 1.422、a′ = 9.168 とし、28 分で r = 9.168 ÷ (√28 + 1.422) × 70 = 9.168 ÷ 6.714 × 70 = 95.59 ≒ 95.6 mm/h です。
確率年
- 岩手県治山事業技術細則: 渓間工の設計は 100 年確率の雨量強度によるもの(7-5)、最大洪水流量の算出に用いる雨量強度は 100 年確率雨量を原則(3-7-4)
- 八千代市雨水流出抑制指針: 降雨強度は5年確率の式
- 特定都市河川浸水被害対策法施行規則 第21条: 基準降雨は都道府県の長が定めて公示し、継続時間を二十四時間とする中央集中型波形の降雨の降雨強度値の十分ごとの推移を表により示す
確率年と降雨強度式は、協議先の基準によります。計算の画面には、求めた r(mm/h)を入力します。
出典
流出係数・降雨強度・面積から合理式でピーク流量