SCSカーブナンバー法とは?
SCSカーブナンバー(CN)法は、米国農務省(USDA)の自然資源保全局(NRCS、旧土壌保全局=SCS)が開発した手法で、降雨イベントによる直接表面流出量を推定する方法として、水文学の分野で最も広く使われています。土壌の種類、土地利用、地表被覆、そして先行降雨による土壌湿潤状態といった複数の要因を、おおむね30~100の範囲に収まる1つの無次元数(カーブナンバー)に集約できるのが特徴です。なお、本計算ツールは米国慣用単位(インチ)を採用しています。
この計算ツールの使い方
対象とする降雨イベントの総降雨量P(インチ)と、流域のカーブナンバーCNを入力してください。CNが小さいほど(森林や砂質土など)流出は少なく、CNが大きいほど(舗装面や粘土質など)流出は多くなります。本ツールは、直接流出深Q、流出開始後の潜在最大貯留量S、初期損失Ia、そして地表に貯留・浸透した量を算出します。
計算式の解説
まず、流出開始後の潜在最大貯留量を求めます:\(S = \frac{1000}{\text{CN}} - 10\)。初期損失(流出が始まる前の遮断・くぼ地貯留・浸透など)は、\(I_a = 0.2\,S\) と仮定します。流出量は次式で求められます:
$$Q = \frac{\left(\text{P} - 0.2\,S\right)^{2}}{\text{P} + 0.8\,S}$$ただし \(\text{P} \le 0.2\,S\) の場合は流出は発生せず、\(Q = 0\) となります。
計算例
P = 3 インチ、CN = 75 の場合:\(S = \frac{1000}{75} - 10 = 3.333\) インチとなり、\(0.2\,S = 0.667\) インチです。\(3 > 0.667\) なので、$$Q = \frac{\left(3 - 0.667\right)^{2}}{3 + 0.8 \times 3.333} = \frac{\left(2.333\right)^{2}}{5.667} = \frac{5.444}{5.667} \approx 0.961$$インチの流出が生じます。
よくある質問(FAQ)
降雨がごく少ない場合はどうなりますか? 降雨量Pが初期損失(\(0.2\,S\))を上回らない場合、降雨はすべて遮断または浸透されるとみなされるため、モデルは流出ゼロと予測します。
どの単位を使いますか? 本ツールでは、米国でSCS-CN法の標準となっているインチを使用します。流出量(体積)を求めるには、Qに流域面積を掛けてください。
カーブナンバーはどう選べばよいですか? NRCSが公表しているCN表には、水文学的土壌群と地表被覆ごとに、平均的な土壌湿潤状態(AMC II)に対応した値が掲載されています。