タンクモデル：水文学における流出解析手法

タンクモデルは、日本の水文学者である菅原正巳によって開発された、河川の流出解析に用いられる貯留関数型の物理モデルです。降雨から河川への流出過程を、垂直に積み重ねた複数のタンク（貯留槽）に見立てて数学的に表現する手法であり、特に長期的な流出量の予測において高い有効性を持つことで知られています。

仕組みと構造

タンクモデルの基本的な構造は、複数のタンクを垂直に直列配置したものです。各タンクには側面と底面に流出孔が設けられており、以下のプロセスを通じて流出をシミュレートします。

• 降雨の入力：最上部のタンクに降雨が供給されます。
• 貯留と流出：タンク内の貯留量に応じて、側面孔からは河川への流出が、底面孔からは下層のタンクへの浸透が発生します。
• 階層的解析：上層のタンクは主に地表流や中間流を、下層のタンクは地下水流出などの遅い流出成分を表現します。

このモデルは、タンクの数や各流出孔の高さ、流出係数を調整することで、対象となる流域の地形や地質特性を反映させることが可能です。

応用と発展

開発当初は河川の長期流出予測を主目的としていましたが、その柔軟な構造から、現在では幅広い分野で活用されています。特に、地下水の流況解析や水質解析において、物質の移動や滞留時間を評価するための基盤モデルとして利用されるケースが増えています。

参考文献

• 菅原正巳『水文学講座 7 流出解析法』共立出版、1972年。
• 菅原正巳『水文学講座 別巻 続・流出解析法』共立出版、1979年。