| Project/Area Number |
20H00256
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 22:Civil engineering and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
風間 聡 東北大学, 工学研究科, 教授 (50272018)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
原田 守啓 岐阜大学, 流域圏科学研究センター, 准教授 (00647042)
堀 智晴 京都大学, 防災研究所, 教授 (20190225)
糠澤 桂 宮崎大学, 工学部, 准教授 (20725642)
渡辺 一也 秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (50463097)
小森 大輔 東北大学, 工学研究科, 准教授 (50622627)
横尾 善之 福島大学, 共生システム理工学類, 教授 (90398503)
峠 嘉哉 東北大学, 工学研究科, 助教 (90761536)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥40,690,000 (Direct Cost: ¥31,300,000、Indirect Cost: ¥9,390,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Fiscal Year 2022: ¥11,310,000 (Direct Cost: ¥8,700,000、Indirect Cost: ¥2,610,000)
Fiscal Year 2021: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000)
Fiscal Year 2020: ¥11,440,000 (Direct Cost: ¥8,800,000、Indirect Cost: ¥2,640,000)
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| Keywords | 過疎 / 河川管理 / 河川環境 / 洪水被害 / 水源地 |
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| Outline of Research at the Start |
人口減・高齢化が進む日本の中小河川において，1．水文過程はどのように変化するか？ 2．河川環境はどのように変化するか？ 3．河川管理を放棄できるのか？ の問いに答えるため，(1)一般集落，(2)限界集落，(3)消失集落を対象に，現地観測と数値モデルによって水文過程，河道土砂，植生，底生昆虫，護岸リスクの変化を定量的に表現し，河川管理の放棄区間の提示と，自然河川へ回帰するための手法について提案することを目的とする．水文モデル，河道移動床モデル，植生モデル，底生昆虫モデルの利用により，耕作放棄地，施業放棄森林，管理を放棄した河川へと変化した際の水文緒量，土砂量，環境の状態の時間的変化を推定する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
福島県と山形県の対象流域において土地利用が全て森林に変化した場合，人口減少の予想される2流域において洪水リスクの低下及び水資源の安定化が示された．一方，塙子沢流域において，洪水リスクの増加及び水資源の不安定化が示された．現土地利用において須川・大谷川流域の人口は数百人程度であり，建物用地等の土地利用が存在する．これらの土地利用は森林と比較すると，貯留機能が低く，降水はすぐに流出する．これらが森林の土地利用に変化することにより，貯留機能が高まり，流出が抑制されることが理解された．
人口減による護岸崩壊や植生の繁茂を表現する川幅の拡幅・縮小，護岸の切り崩し，河道粗度の変化を想定しシミュレーションを行った．川幅縮小による氾濫を許容した場合，年最大流量の減少幅は大きくなる．これは，川幅の縮小が氾濫を促し，氾濫原に貯留される量が増加するためである．加えて，護岸の切り崩し，河道粗度の上昇は氾濫を考慮した場合，下流へのピーク流出を抑制することが示された．河川管理放棄は氾濫の発生を促すため，無居住化した中小河川流域を氾濫原として捉え，氾濫を頻発化させることにより，下流の洪水リスク抑制につながる可能性があることが示された．
観測降水量から有効降雨量を推定する手法として，水収支法，単位図法，Curve Number 法を適用した結果，水収支法および単位図法では，地表面モデルの構築は現状では非常に困難であるという結果となった．水収支法は，降水量に対する蒸発散量の割合が過大に評価される場合があり，推定した蒸発散量の妥当性に問題があることが原因である．Curve Number 法による観測雨量を用いた河川流量推定は，観測値を大きく上回る傾向があるものの，ピーク流量やピーク水位はよく推定できていることが示された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
人口減による水文過程や流量の変化がモデルによって理解することができ，また，氾濫を許容することから下流洪水軽減に効果があることが示された．これらは当初の目的を達成するものである．宮城県との議論によってこうした政策が可能であることも確認された．
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| Strategy for Future Research Activity |
福島県，山形県との議論を待って，本提案の確度を高めたい．また，温暖化による植生繁茂を考慮したモデル構築も進める．
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