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治水事業の歴史と科学的理論

治水事業の歴史と科学的理論

歴史的背景

治水事業は、古来より為政者の威信を左右する重要な大事業であり、「水を治めるものは、天下を治める」という言葉が象徴するように、その成否は国政に大きな影響を与えてきました。

  1. 武田信玄 

    • 武田信玄は、富士川 の制御に成功し、「甲州流 」と呼ばれる工法を用いて治水史に足跡を残しました。

  2. 豊臣秀吉 

    • 秀吉は、淀川 や大和川 の治水事業を推進しました。このとき、歩合制という下請けの請負制度の原型を考案しました。

  3. 徳川家康 

    • 家康は、伊奈忠次 に命じ、利根川 ) の流れを東京湾 から千葉・銚子 へと変更させました。

  4. 徳川吉宗　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　吉宗は紀州藩時代、紀ノ川 の治水・利水事業に尽力しました。

科学的理論と現代の課題

治水は現代においても重要であり、河川周辺の住民を洪水 (flood) から守るために様々な施策が実施されています。しかし、治水事業は下流 (downstream) から実施することが基本であり、上流 (upstream) の治水事業が後回しになることが多く、このために大規模な災害を引き起こすリスクがあります。特に河川 は上流に行くほど分岐し、中小河川の管理が地方自治体 によるものとなります。現在、地方自治体の財政難により、治水事業が遅々として進まないのが現状です。

洪水の原因と科学的検証

豪雨 (heavy rain) による洪水の理解において、古典的「ホートン地表流 (Horton overland flow)」という考え方が広く受け入れられています。これは、地上に降った天水 (Meteoric Water) が土地への浸透能力を上回り、地表に流れを生じ、これが川に流れ込み増水を引き起こすというものです。しかし、これは感覚的でありながらも誤った理解です。

地下水の役割

現代の研究によると、豪雨による洪水は100%地下水 (groundwater) によるものであると言えます。放射性同位元素 (radioisotopes) の壊変率 (decay rate) を使い、天水の追跡調査を行った結果、地下水の動きが洪水に大きな影響を与えていることが明らかになりました。例えば、塩素同位体 (chlorine isotopes) やウラン同位体 (uranium isotopes) を使うことにより、地下水の動きを数百年から数千年前まで遡って測定することが可能です。

地下水の流動

深い地層を通る地下水は大きな圧力がかかるため、その流速は極端に遅くなります (数cm/日)。一方、浅層地下水は地表中の粒子間隙を縫うようにして流動し、かなり速い流速を持つことになります。洪水は、都会のアスファルトとコンクリート地帯を除けば、全て地下水が関係しています。

未来への対策

日本は、今後30年、40年に一度の洪水に対して45%程度しか守られていない状況です。早急に叡智を集めて対策を考える必要があります。以下の整備が必要です。

  1. 上流ダム (upstream dams)
  2. 河川堤防 (river levees)
  3. 砂防ダム (sabo dams)
  4. 広大な遊水地 (extensive retention basins)
  5. 高台の防災コロニー (elevated disaster prevention colonies)
  6. 人工林の管理 (management of artificial forests)

これらの施策を講じることで、洪水リスクを低減し、より安全な社会を築くことが求められます。

The History and Scientific Theories of Flood Control

Historical Background

Flood control has been a critical undertaking that has influenced the authority and prestige of rulers since ancient times. The phrase "He who controls the waters controls the realm" aptly captures the significance of successful water management in governance.

  1. Takeda Shingen

    • Takeda Shingen successfully controlled the Fuji River, leaving his mark on flood control history with the engineering techniques known as "Kōshū-ryū."

  2. Toyotomi Hideyoshi

    • Hideyoshi implemented flood control projects on the Yodo River and Yamato River. During this time, he conceptualized a subcontracting system that was the prototype of the commission system.

  3. Tokugawa Ieyasu

    • Ieyasu commanded Tadatsugu Ina to alter the flow of the Tone River, redirecting it from Tokyo Bay to Chiba and Chōshi.

  4. Tokugawa Yoshimune

    • Yoshimune, during his time as the lord of the Kishu Domain, devoted himself to flood control and water utilization projects on the Kino River.

Scientific Theories and Modern Challenges

Flood control remains crucial today, with various measures implemented to protect residents around rivers from floods. However, flood control projects typically start downstream, leaving upstream projects delayed. This can lead to significant disasters. Rivers branch out more as they flow upstream, with the management of small tributaries falling to local governments. Currently, due to financial difficulties faced by local governments, progress in flood control projects is slow.

Causes of Floods and Scientific Verification

The classical concept of "Horton overland flow" is widely accepted for understanding floods. This theory posits that meteor water exceeds the land's infiltration capacity, causing surface runoff that accumulates in rivers, leading to increased water levels. However, while this theory is intuitive, it is incorrect.

The Role of Groundwater

Modern research indicates that floods caused by heavy rain are 100% due to groundwater. Studies tracking meteor water using the decay rate of radioisotopes have revealed that groundwater movements significantly influence flooding. For instance, using chlorine isotopes and uranium isotopes, it is possible to trace groundwater movements back several hundred to thousands of years.

Groundwater Flow

Groundwater flowing through deep strata experiences significant pressure, resulting in extremely slow flow rates (a few centimeters per day). Conversely, shallow groundwater flows relatively quickly as it weaves through the interstices of surface particles. Except for urban areas covered with asphalt and concrete, all floods involve groundwater.

Future Countermeasures

In Japan, only about 45% of areas are protected against floods that are expected to occur every 30 to 40 years. It is crucial to promptly gather wisdom and devise countermeasures. The following improvements are necessary:

  1. Upstream Dams
  2. River Levees
  3. Sabo Dams
  4. Extensive Retention Basins
  5. Elevated Disaster Prevention Colonies
  6. Management of Artificial Forests

Implementing these measures is essential to reduce flood risks and build a safer society.