沖縄諸島における降雨強度式型について: University of the Ryukyus Repository

Title

沖縄諸島における降雨強度式型について

Author(s)

喜納, 政修

Citation

琉球大学理工学部紀要. 工学篇 = Bulletin of Science &

Engineering Division, University of the Ryukyus.

Engineering(1): 61-70

Issue Date

1968-05

URL

http://hdl.handle.net/20.500.12000/23751

61

沖縄諸 島 にお ける降雨強度式型 について

善 納 改 修 *

RainfallIntensityFormulasinOkinawaIslands Lee.ishuKINA

SynopsIS

In designingasewagesystem thedeterminationofflood dischargeisthefirst requisite.Therefore,itisimportanttoselectanduset土lerightrainfallintensity formulawhichfitwellfortheweatherconditionintheareaconcerned

Thepurposeofthisstudyistotesttheusefullnes30fsomeofpopularrainfall intensity formulaswhenappliedinOkinawaIslands.The formulas considered hereinarethosepresentedbyA.N.Talbot,C.W.Sherman,andS.Hisano

The weather records used in this study were collected from theweather bureaus inthreecities,thatis,Naha (OkinawaIs.),Hirara (MiyakoIs.),and lshigaki(Y'aeyamaIs.).

From thediscussionpreこentedinthispaperitwasfoundthatTalbotformula, expressed asI-a/(t+b),is more suitable for weather conditioninNahaand Hirara, whereas Hisano's formula, Ⅰ-a/(

V

で-b),was found suitable in Ishigaki.Inthe訳 formulastheletterI meansrainfall intensity in millimetre Fer hour,ttr_edurationofrainfall in minute,and a, b are constants.The valuesoftheconstantswere determined from the weatherdata inthosethree cities for specifiedfrequencyof∝curence,say,1,2,....日.nyearStorm.ItiS a

lSo found that five year storm frequency are morepreferabletouseinthe formulaSaSaStandardinallofthesecities

The constants a and b in this Case Were determinedas 9280 and62, resFeCtively forNaha,5590and49forHir

a

ra,and674and･1.3forlshigaki

I

序 都市下水道 ､道路排水等の設計計画 をす るには､その地方の短時間強雨の特性 を明かにす ることが最 も重要である｡ しかるに､宮古､八重 山を含む沖縄諸島における強雨 の特性については､殆ん ど検討 され ていない｡那覇市については､市 自体約50年間の降雨資料 にもとず く､独 自の公式 も あ る が､ただ用い られた資料は継続時間10分 と60分間の二つだけで､係数決定の場合､他 の継続

*

琉球大学理工学部土木工学科

62 _{奉納 :沖縄諸島における降雨強度式型について} 時間は考慮 されていないよ うに思 う｡ 斯様 な現状にかんがみ､過去約

2

0

年間の雨量観測値 を琉球気象庁 の協力 によ り集め､上記 三市の降雨強度公式型 の検討 を行 ない､各頻度 (確率年) に対す る降雨強度公式 を示 した｡ ある地点での雨 の回数及び量 は地理的関係 ､海洋 よ りの距離､地盤 の高 さ､恒風 ､風 を横 切 る山脈 の状勢等 によって異 り､更 に時間的にも､ 日によ り月によ り年 によ り異 るので雨は 複雑 な現象である｡ しか し

､ 1

地方のみに着 目す ると､短時間強雨の強度は降雨継続時間の (4) (5) みの関数 として扱 うことができ､従来 ､約

1

0

種類以上 の式型 が発表 されている｡ ここでは最 も代表的なTalbot型 とSberman型 と､その両者 の中間型 ともいわれ る久野型の 三つの式型 についていずれがよ く適合す るか検討 を行 い､それぞれの三市 に最 もよ く適合す る式型 をその地方の降雨強度公式 として採用 し､それによって数値計算 を行 った｡ これによ って下水道計画や道路 の路面､側溝排水､小河川や小区域排水 な どの設計基準の一端 を見出 す ことができると思 う｡

Ⅰ

時 雨 資 料 降雨資料は那覇市､天久気象台､連続

1

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年)､平良市､宮古気象台､連 続

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､石垣市､八重 山気象台､連続

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琉球大学理工学部紀要 (工学篇)

Tab)e2.Intensityofheavyrinfa allinflirara (mm/k)

63 Seria一 No.

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64 毒納 :沖純諸島における降雨強度式型について

琉球大学理工学部紀要 (工学篇) 65 拾集 した｡雨量読取 りの方法は5､10､20､30､ 40､ 60､80､120分間の各継続時問 につい て､降雨量 (mm)を一年間の記録 中､最大値 か ら4位 までのものを毎 日の自記降雨記録紙 上か ら読み とり､ 4位以下の降雨量で も値 が大 きい ものについては､那覇市の場合13年間中 13位以内､平良市および石垣市は20年間中20位以内の値 にならないか どうか 確 め た｡ (10 分間 と60分間の値は気象台職員 による読取値 の記録 が各気象台にあ ったのでそれ を 使 用 し た｡) 降雨強度 ⅠをⅠ-Rx60/t(但 しRは降雨量 (mm)､=ま降雨継続時間 (min))か ら算出 し､各継続時間毎にた とえば､那覇市の場合13年間の全資料 中大 きさの順 に1位 か ら13位 ま で選出 して順次並べたのがTablelである｡ (順位選出法)｡平良市､石垣市はそ れ ぞ れ Table2､ 3に示す｡ これ らの表か ら､各頻度 (た とえば1､ 2､ 5､-年 に1回の大雨) に対する降雨強度公式がきまる｡ Ⅱ 適合度の検定

前述 したように比較 に用 いた降雨強度式型 は次のTalbot型､Sherman型､お よび久野型の 三つである｡ Ⅰ-a/ (b+t) -(1)

I

-a/ (tn ) .･･. ･･(2) I-a/(I/{-b).･ -(3) I-降雨強度 (mm/hr)､t-継続時間 (min)､a､b-係数｡ 比較検定 に用 いた降雨資料 は､資料 のバ ラツキを少 な くし､その地域の降雨特性 をつかむ ために那覇市の場合 Tablelの1か ら10位 まで､平良市､ および石垣市の場合はそれぞれ 1位か ら20位 までの平均値 をもって､代表値 とした｡上述三式 の係数決定 には､最小 自乗法 を用いた｡ これ らの式か ら各継続時間 (5､10､20､30､40､60､ 80､ 120分) についての

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66 善納 :沖縄諸島における降雨強度式型について

Table4.ExamLp】esofca一culationofcurvefittingsforNaha

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十

4.9 降雨強度 を逆算 し､観測値 と算定値 との偏差Ⅴを求 めた｡標本平均誤差MをM - vig

7

2

薄

(N- 8は観測回数)か ら求めその大小によって適合度 を比較す ることができる｡那覇市の 場合 の適合度比較計算例 を示す とTable

､4

とFig

､ 1

のよ うである｡ 平良市､石垣市につ いても同様 な方法で計算 した結果 をまとめてTable､ 5に示す｡

まず那覇市の場合､Fig

､1

及 びTable､ 4か ら明かのよ うにTalbot型 がM -2.23で最 も よ く適合 している｡ とくに継続時間が30分 よ り長 くなると実測値 と計算値 はよ く一致 してい る｡久野､ Sherma型 は60分 をさかいに上下 にはずれていき､60分以上では継続時間が長 く なるにしたが ってかけはなれてい く傾向にある｡

TableS.Comparisonofg(カ血essoffitofrainfaHiJltenSityformLllas

那 覇 l 平 良 l 石 垣

次に平良市の場合 であるが､Sherman型はM -7.20で問題 にな らない｡ Talbot型 と久野 型 を比較す ると､それぞれM -4.78､M -4.84でその差わずか0,06であ･る.両式いずれにし

琉球大学理工学部紀要 (工学篇) 67 て も適合度 はそれ程悪 くはないので､ 第 1位 の Tablot型 をとることにした｡今後検討 の余 地 はあると思 う｡石垣市 は短時間 と くに

5

分

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分間強度 が大 き く､久野式 が よ く適合 して い るO総体的に､沖縄諸島の降雨特性 はTablot型 と久野型 の間､またはその近傍 にあ るとい えよ う｡Sherman型はあま りあてはま らない よ うに思 う｡現在他府県 で､最 も多 く使用 され (1) ､(3)

ている型がTal₍₂ bot型でその次に Sherma型が多い｡斯様 な現状 に対 して､石黒政儀 ､久野重

) 一郎 は検討の必要 を強調 してい る｡ Ⅳ 各地域の降雨強度 さきに行 った検定の結果 ､最 もよ く適合す る式型 によ り､それぞれ

1

､ 2-YearStormに ついて､最小 自乗法 によ り降雨強度公式 を決 め､その公式 によ り各継続時間 に対す る強度 を 逆算 した｡ 結果 を Table､ 6とFig､ 2､ 3､ 4に示す｡ ( き l T ･. . T 一 T 3T 4 T E J d Jo L 一 ･ 書 芸 t

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Fig･4hlensityIdurationIfreguencyofh:avy rainfa178inlshigakicity

68 _{宙納 :沖縄諸島における降雨強度式型について} TabJe6･Intensity･血lratioJl･frequencyofJheavyrainfaHs 地 名 1式 型 l違 1回の は 纂 1回の 那 覇 iTab!ot型

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-絶対最大は20年 1回の顛度 図か らあき らかのよ うに石垣市の場合は､継続時間が5分､10分間ではかな り大 きな値 を 示 し最 も大 きいが､その後60分までは急激に降下 し､ この附近では三都市の うち､逆 に最小 になっている｡設計基準 を決 める場合は60分雨量 をもとにす るのが普通であるので標準降雨 強度公式 をきめる場合 にカーブの特性 を考慮す る必要がある｡那覇市の場合は継続時間に対 す る変化 もす くないが全体 として強度は小 さい｡平良市の場合は郷覇､石垣両市の中間型 と いえよ う｡那覇市のカープで10yearstormとmax､stormとの間偏 が接近 しているのは､13 年分 しか資料が得 られなか った (他 の二都市は20年分)ため､10､13年 と年が接近 している ためである｡ 全 く不規則 に降 る雨 を厳密 な意味で一つの公式で律す ることができないのは当然 で あ る が､沖縄諸島の場合 も以上の考察か らわかるように､上記三都市 とも式型にい くらかの差異 がある｡ (2) 久野重一郎は強雨性 と多雨性 の間にはかならず Lも明確 な関係 はない と述 べているが､短 時間強雨 が大 きければ長時間強雨 も一般 に大 きいことは予想 され るが､沖縄諸島においては おそ らく両者 の間にも密接 な関係 はないのではなかろ うか｡それは降雨の原因が前線 ､低気 圧､雷雨 ､梅雨､台風等多様であ り､ とくに降雨の極値 (強雨)は異常気象 によることが多 いか らであろ う｡ 構造物 の設計にあた っては経済性 と施設 の機能の両方 を同時に考慮 しなければならないこ とはい うまで もないO何年

1

度の雨量 を設計基準にす るかはその施設 の重要性 とその地域の 特性によるが､特殊 な地域 (特殊工業地滞では10-15yearstormを設計基準にす る こ と が ある｡) を除いては､大体2-5yearstormを標準降雨強度公式 としている｡ (下水道施設 基準では3- 5yearstormと規定)｡ 沖縄諸島の都市地区では どの程度の雨量 を基準 にすればよいか検 討 してみ る｡Table､ 7 は1時間降雨量 とそれ以上 の降雨 の起 る回数 との関係 を示す｡ (回数はTablel､2､3の観 測値か ら拾 う)aTable､ 7か らわかるよ うに､ 5yearstormを 設計基準に選ぶ ことが最 も合理的であるよ うに思 う｡すなわち､部覇市では75mm/br(約5yearstorm)以上の降 雨 のお こる回数は13年間中た った1回である｡ しかしわずか5mm/hr基準 を下げ70mm/ hrとす ると回数 は1挙 に4回 まし､ 5回 となる｡ この ことは70mm/hrを基準 にす ると13年 間中5回の氾濫 を予想 していることになる｡75mm/hr以上 に基準 をひきあげても､た った

1

回 の氾濫 をお さえ得 るだけで経済性 を考慮 した場合 ､工費がか さむ割 にはその効 果 は 期 待 できない｡平良､石垣両市 も那覇市 と全 く共通 の傾向を示 している｡す な わ ち､ 5year

琉球大学理工学部紀要 (工学篇)

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を中心に

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基準 を引き下げると､いずれ も

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回の氾濫をお さえ うるにす ぎないO結局三つの都市は 共 通 に

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を基準に選ぶ ことが最 も合理的であることがわかる｡またながい 目でみた場合 ､ 経済的にも得策であろう｡ 次善の策 として どれがよいかを見 ると､同様な検討によ り

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をとることがよ い｡ しかしこの場合 はそれぞれ那覇市13年間に6回､平良市20年間に8回､石垣市20年間に 9回の豪雨の氾濫を予想 している｡

†

結 び 1)那覇市､平良市､石垣市について降雨強度公式式型の適合度 の検定か ら､ 1､ 2､ 5､

1

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および最大豪雨 について､降雨強度公式 をきめ､数値計算 を行 った｡ 2)適合度検定の結果は､郵覇市M-2.23

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型)､平良市M=4.78

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型)石垣 市M-3.63(久野型)で適合度は割合高 い｡ 3)継続時間5- は0分間で三つの都市 を比較すると石垣市が短時間強雨型､平良市が長時 間強雨型であるといえよ う｡那覇市は強度が最 も小 さい｡ 4)標準降雨強度公式 としては三都市いずれ も

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が経済性お よび､施設 の機能性 か ら最 も合理的である｡ 5)M値 でみると､平良市 も他 の二つの市 と適合度 においては大きな差はない｡ しか しこの 市の場合､久野型でもM-4.84で

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型 (M-4.78)とあま り差 がない｡また個 々の降雨 強度公式においては､ とくに

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のカーブは継続時間が小 さくな るにしたが って按近 し5分間では事実上一致 しているので､ この平良市 については更 に検討 の余地があるO 6)資料は､平良市､石垣市は20年間分採 った方が､都覇市の場合は現在の場所 に移転 して か らのデ-タ-であ り13年間分 しか とれなか った｡

70 _{奉納 :沖縄諸島における降雨強度式型について} 7) 久米 島 に測候所 があ るが ここで は取扱 ってい ない｡ また沖縄本 島の降雨分 布 は

1

6

0

0-2600mm/yearで北部 にい くに した が って大 き くな ってい る｡降雨強度 も多少変 って くるこ とが予想 され るが北部 には過去 に測候所 がな く､デー タがないのが残念 であ る｡今後 デー タ の蓄積 によ り一層 こまかい検 討が必要 であ ろ う. 8)降雨資料 の処理 は ここでは現在一般 に用い られてい る最小 自乗法 によったが､すで に岩 井重久 ､石黒政儀 等 に よ って提 唱 され てい るよ うに､今後 の方 向 としては水文統計的 な確率 計算法 の適用 の一層 の発 展 ､普及 がのぞ まれ る｡ 資料拾集 にあた っての､琉球 気象庁本庁 の宮 良観測係長 お よび観測係 の皆様 ､宮古 島気象 台技術課 ､八重 山気象 台技術課 の方 々の御協力 ､御援助 に感謝致 します｡ 引 用 文 献 1)石黒政儀:本邦における降雨強度式型の地域的特性について､水道協会雑誌､第313号､P64-75､ (昭 35,10) 2)久野重一郎 :強雨の新法則に関する研究､土木学会誌､第13巻､第2号,PP.193-208､ (昭2､4) 3)石黒政儀 :日本主要都市の確率降雨強度式について､ 土木学会論文集､第65号､PP･21-27･(昭34､ 9) 4)石黒改儀 :雨水量の計算諸公式と今後の動向､下水道協会雑誌､VoI､4､No.37､ (1967･6) 5)杉戸清 :下水道学 (前黛)､技報堂､PP.33-43､ (晒35)