結論からいうと、都市化すると洪水が起こりやすくなることがあるのは、道路や屋根、駐車場などの「水を通しにくい面」が増え、雨水が地面にしみ込まず、短時間で側溝・下水道・川へ集まりやすくなるからです。 同じ量の雨でも、自然地が多い流域より、市街化した流域の方が川へ流れ込む水の割合が大きくなり、流量のピークが早く・高くなることがあります。
ただし、都市化したら必ず洪水になるわけではありません。 調整池、雨水貯留施設、浸透ます、下水道、河川改修などが適切に整備されていれば、流出を遅らせたり、ピーク流量を抑えたりできます。洪水リスクは、都市化の程度だけでなく、雨の強さ、地形、河川の流下能力、排水施設、治水対策などの組み合わせで決まります。
都市化すると雨水の行き先が変わる
森林や草地、農地では、降った雨の一部が土の中へしみ込みます。さらに、地表のくぼみや植物に一時的にとどまり、地下水としてゆっくり川へ出る水もあります。
ところが都市化が進むと、地表がアスファルト、コンクリート、屋根などで覆われます。こうした場所では雨水が地面へ入りにくくなり、地表を流れる水が増えます。
国土交通省は、都市化によって不浸透域が拡大すると、同じ降雨量でも川への流出量が増え、短時間に集中しやすくなると説明しています。
つまり都市化は、降った雨の「量」を増やすのではなく、雨水が地中へ入るか、地表を流れて川へ直行するかという経路を変えるのです。
道路や屋根は「不浸透面」になる
都市の道路、歩道、駐車場、建物の屋根などは、森林土壌に比べて雨水がしみ込みにくい場所です。これらを不浸透面と呼びます。
不浸透面が増えると、雨が降った直後から地表流が発生しやすくなります。その水は道路脇の側溝や雨水管へ入り、効率よく下流へ送られます。
USGSも、都市化した流域では不浸透面が増えることで地下への浸透が減り、より多くの雨水がより速く河川へ到達し、洪水の可能性が高まると説明しています。
自然地では、地面そのものが雨水を一時的に受け止める役割を持ちます。都市ではその機能が小さくなりやすいため、雨の直後の流出が増えやすくなります。
同じ雨でも川へ出る水の割合が増える
流域に降った雨のうち、どれだけが川へ流れ出すかを考えるとき、「流出率」という考え方があります。
自然地では、降雨の一部が浸透・蒸発・一時貯留されるため、すべての雨がすぐ川へ出るわけではありません。
一方、市街化が進んで不浸透面が増えると、雨水のより大きな割合が直接流出になります。
茨城県つくば市の蓮沼川流域を対象にした研究では、過去から現在にかけて農地や森林が減り、建物用地や道路が増加しました。同じ降雨条件で比較した結果、都市化後には流出率とピーク流量が増え、流出が終わるまでの時間も短くなる傾向が確認されています。
このように都市化は、雨を「川へ出やすい水」に変える方向に働くことがあります。
洪水のピークが早くなる
都市化した流域では、雨が降ってから川の流量が最大になるまでの時間が短くなることがあります。
自然地では、雨水が土の中を通ったり、くぼ地にたまったり、地下水となったりするため、川へ出るまでに時間がかかります。
しかし都市では、側溝、雨水管、下水道などの排水設備が雨水を短時間で集めます。その結果、複数の場所からの雨水がほぼ同じ時間帯に河川へ到達しやすくなります。
国土交通省が紹介する鶴見川流域の例では、市街化前と同じ雨を想定したシミュレーションで、都市化後は洪水ピークまでの時間が大きく短縮し、ピーク流量も増加する結果が示されています。
この「早く集まる」ことが、都市型洪水の重要な特徴です。
ピーク流量が高くなると川があふれやすくなる
洪水の危険性を考えるときは、雨の総量だけでなく、短時間にどれだけ大きな流量が川へ流れるかが重要です。
川には、その断面で安全に流せる水量に限界があります。短時間に大量の水が集中し、流量が河川の流下能力を上回ると、水位が上昇して越水や氾濫の危険が高まります。
つまり都市化で問題になるのは、雨水の総量だけではなく、同じ水量がより短い時間に集中することでピークが高くなることです。
逆に、雨水を一時的に貯めて流出を遅らせることができれば、総雨量が変わらなくてもピーク流量を下げることができます。
排水設備が整っていることが、逆に川への集中を速める場合もある
側溝や雨水管は、道路や住宅地の浸水を防ぐために必要な施設です。しかし、雨水を速やかに川へ送る仕組みでもあります。
自然状態では斜面や土壌をゆっくり移動していた水が、都市では人工的な排水路を通って短時間で本川へ運ばれることがあります。
そのため、排水設備は地域の内水を減らす一方、流域全体では河川への流出集中を強める場合があります。
このため現在の都市治水では、「早く流す」だけではなく、雨水を一時的に貯める、地中へしみ込ませるといった対策も組み合わせる考え方が重視されています。
都市化で保水・遊水機能が減ることがある
都市化前の流域には、森林、田畑、湿地、ため池、低地など、雨水を一時的にとどめる場所があります。
こうした場所は、雨水をすぐ下流へ流さず、一時的に貯める「保水・遊水」の役割を持つことがあります。
開発で低地が埋め立てられたり、ため池や湿地が減ったりすると、その貯留機能が小さくなることがあります。すると、同じ雨でも下流へ届く水量が短時間に集中しやすくなります。
国土交通省も、都市化に伴う不浸透域の拡大だけでなく、流域の保水・遊水機能の低下を洪水流出増加の要因として挙げています。
都市の洪水には「外水」と「内水」がある
都市で起こる水害を理解するときは、川があふれる洪水と、市街地に雨水がたまる浸水を分けて考える必要があります。
外水氾濫
河川の水位が上昇し、堤防を越えたり、堤防が壊れたりして市街地へ水が流れ込む現象です。
内水氾濫
強い雨で下水道や排水路の処理能力を超え、雨水を川へ排出できず、市街地に水がたまる現象です。
都市化で不浸透面が増えると、短時間に排水施設へ入る雨水も増えるため、河川洪水だけでなく内水氾濫の危険も高まることがあります。
特に低い土地、地下街、地下室、道路のアンダーパスなどでは、内水が集中すると短時間で浸水が進む場合があります。
地下水への浸透が減ると、平常時の川にも影響する
都市化は洪水時だけでなく、雨が降っていないときの川にも影響することがあります。
自然地では雨水の一部が地下へしみ込み、地下水となって時間をかけて川へ戻ります。この水は、晴天時の川の流れを支える基底流になります。
不浸透面が増えて地下水への涵養が減ると、雨の直後には川へ多くの水が流れる一方、雨がない時期には地下水からの供給が少なくなる場合があります。
その結果、都市河川では「雨が降ると急に増え、晴天時には流量が小さい」という流量変動が強くなることがあります。
都市化に関する研究でも、流出ピークの増加だけでなく、浸透や地下水涵養の低下が水循環を変えることが指摘されています。
都市化の影響は川の大きさによって違う
都市化の影響は、すべての河川で同じ大きさではありません。
小さな都市河川では、流域全体に占める市街地の割合が高く、雨水が河川へ到達する時間も短いため、都市化の影響が現れやすい場合があります。
一方、大河川では流域が広く、森林や農地、山地なども含まれるため、一部の市街化の影響が流域全体では小さく見えることがあります。
USGSの研究でも、都市化の影響は洪水規模や流域条件によって異なり、非常に大きな洪水では土壌が広く飽和するため、不浸透面の影響が相対的に小さくなる場合があるとされています。
したがって、「市街化率が何％なら洪水が何倍になる」と一律には言えません。
同じ都市でも地形によって危険度は違う
都市化した場所でも、洪水リスクは地形によって大きく異なります。
低地、旧河道、後背湿地などでは水が集まりやすく、浸水が深くなることがあります。逆に、周囲より高い土地では同じ雨でも浸水しにくい場合があります。
また、谷底に市街地が広がる地域では、周囲の斜面から雨水が集まり、排水能力を超えることがあります。
そのため、都市化による流出増加を考えるときは、不浸透面の割合だけでなく、土地の高低差や河川との位置関係を見る必要があります。
調整池は雨水を一時的に貯めてピークを下げる
都市化による洪水リスクを抑える代表的な方法が、調整池や雨水貯留施設です。
大雨のときに雨水をいったん池や地下空間へ貯め、雨が弱くなってからゆっくり川へ流すことで、河川へ入る水のピークを下げます。
石川県倉部川流域の研究では、都市化に伴う洪水ピーク流量の増加に対して、調整池がピーク流量を抑える役割を持つことが示されています。
これは「水の総量を消す」のではなく、流れる時間をずらすことで一度に川へ集まる量を減らす対策です。
雨水を地中へしみ込ませる対策もある
都市では、失われた浸透機能を部分的に取り戻すための対策も行われています。
- 浸透ます
- 浸透トレンチ
- 透水性舗装
- 雨庭
- 緑地
- 校庭や公園を利用した雨水貯留
こうした施設は、雨水をその場で一時的に貯めたり、地中へ浸透させたりすることで、下水道や河川へ一気に流れ込む水を減らします。
国土交通省も、都市河川の治水対策として雨水貯留浸透施設の整備を進めています。
河川改修だけでは対応しにくい場合がある
洪水対策として、川幅を広げる、河床を掘る、堤防を整備するといった河川改修があります。
しかし、都市では川の両側に住宅、道路、鉄道、建物が密集し、河道を大きく広げることが難しい場合があります。
また、上流で都市化が進んで流出量が増え続ければ、河川だけを拡張する方法には限界があります。
そのため、現在は河川の中だけでなく、流域全体で雨水を貯める、しみ込ませる、土地利用を工夫するといった「流域治水」の考え方が重視されています。
「都市化＝洪水増加」は条件付きの関係
都市化が洪水リスクを高める仕組みはよく知られていますが、実際の洪水は多くの条件で決まります。
- 不浸透面：道路や屋根が多いほど直接流出が増えやすい
- 排水網：雨水を速く川へ集めるほどピークが早くなりやすい
- 流域の保水力：森林、農地、湿地、ため池などの有無で変わる
- 雨の強さ：短時間豪雨では排水能力を超えやすい
- 河川の流下能力：川幅、水深、堤防などで変わる
- 貯留・浸透対策：調整池や浸透施設があればピークを抑えられる
- 地形：低地や旧河道などでは氾濫水が集まりやすい
そのため、都市化が同程度でも、洪水リスクが高い都市と比較的抑えられている都市があります。
まとめ
都市化すると洪水が起こりやすくなることがあるのは、道路や建物が増えて雨水が地中へしみ込みにくくなり、より多くの水が短時間で下水道や河川へ集まるからです。
- 不浸透面が増えると、雨水の地下浸透が減る
- 表面流出が増え、川へ流れ込む水の割合が大きくなる
- 側溝や雨水管によって水が速く集まり、洪水ピークが早くなる
- 短時間に流量が集中すると、河川の流下能力を超えやすくなる
- 都市では河川洪水だけでなく内水氾濫も起こりやすくなることがある
- 調整池、雨水貯留浸透施設、河川改修などで影響を緩和できる
つまり、都市化による洪水リスクの増加は、「雨を受け止めてゆっくり流す土地」が減り、「雨をすばやく集めて流す仕組み」が増えることで起こります。 だからこそ都市の洪水対策では、川を広げるだけでなく、流域全体で雨水を貯め、しみ込ませ、流出のピークを遅らせることが重要なのです。
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