河川堆積物及び懸濁物のアノマリーデータから予想される流域内土砂流出量の期待値分布

Research Project

Project/Area Number	22K05938
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 41050:Environmental agriculture-related
Research Institution	Tottori University of Environmental Studies
Principal Investigator	角野貴信公立鳥取環境大学, 環境学部, 准教授 (50511234)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	小嵐淳国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門原子力科学研究所原子力基礎工学研究センター, 研究主席 (30421697) 山本敦史公立鳥取環境大学, 環境学部, 准教授 (40332449)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000) Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000) Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000) Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords	土壌侵食 / 土壌劣化 / 表層崩壊 / 発生確率
Outline of Research at the Start	本研究は、流域内の任意の地点において、土砂流出の発生頻度を推定するシステムの構築を目的とし、①過去の土砂流出のインベントリ構築；すなわち河川堆積物の粒径区分ごとのアノマリーの把握、②現在の土壌侵食のインベントリ構築；すなわち河川水の懸濁物質と流域内土壌の粒径区分ごとのアノマリーの把握、③上記①・②の逆解析；すなわち流出土砂の年代と組成を包括的に説明する土砂流出イベント期待値の空間的分布の解明を行う。本研究により、過去から現在まで連続的に発生した土砂流出の流域内期待値が面的に把握でき、任意の強度の降雨イベントが発生した際の土砂流出発生確率を精密に予測することが可能となる。
Outline of Annual Research Achievements	2023年度は、前年度行えなかった周辺地質を考慮したモデルへの拡張を行うため、懸濁物質中の元素組成のデータを、採取地点付近の河川堆積物中に含まれる元素組成と比較した。前年度と同じ千代川流域内の11採取地点において、河川水等の試料を採取した。0.45μmのメンブレンフィルターで河川水をろ過することにより、河川水中の懸濁物質を分別した。一方、河川堆積物は、篩別法とピペット法により粒径ごとに分別した。粒径区分は、礫、粗砂、細砂、シルト、粘土とした。元素組成の測定は、エネルギー分散型蛍光X線分析装置を用いて行った。得られた測定値を階層型クラスター分析により類似性の検討を行った。元素組成からみると、礫画分と粗砂画分は似た組成をしていることがわかった。同様に、2022年採取の懸濁物質は堆積物のシルト＋粘土画分と、2023年採取の懸濁物質は粘土や細砂画分と近いことが分かった。細砂画分の組成は、粗砂画分とシルト＋粘土画分の間に位置するのではなく、懸濁物質の近くに位置していた。つまり、細砂画分の元素組成は、粗砂画分とは大きく異なり、懸濁物に近いことが分かった。 2022年に採取した際の懸濁物は、堆積物の粘土画分と組成が近いことから、比較的流速の緩やかな河川水中で懸濁したものであると考えられた。一方、2023年に採取した際の懸濁物は、比較的速い流れの中で運搬された細砂画分に近いものが懸濁して流下していた可能性が示唆された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 2023年度は、前年度行えなかった周辺地質を考慮したモデルへの拡張を行うため、懸濁物質中の元素組成のデータを、採取地点付近の河川堆積物中に含まれる元素組成と比較した。その結果、一般に上流域の地質状況を反映していると言われる河川堆積物の組成は、礫画分および粗砂画分に表れると考えられた。一方、シルト画分や粘土画分の元素組成と懸濁物質中の元素組成を比較することにより、河川流量との関係が示唆された。ただし、以上の金属元素含量の組成では、土壌生成作用の寄与は明らかではなく、また、有機物指標を用いた関係性の評価には至らなかった。
Strategy for Future Research Activity	今年度も、有機物質の定量や組成を明らかにし、同位体データベースを作る当初の目的を達成するため、採取頻度および採取する試料の量を大幅に増加させることにより、より多くの懸濁物質を得られるよう工夫する。また、本学に設置されたマイクロ波プラズマ原子発光分光分析装置およびICP-MSを用いることにより、河川水中の溶存物質および湿式分解した河川懸濁物質、堆積物中の元素組成を測定し、蛍光X線分析装置では得られなかったデータの補完を行う。また、より地質の影響が検証しやすい小流域に注目し、土壌有機物や地質、河川懸濁物の関係を明らかにする。早急にこれまでの研究実績を含めた地理空間モデルの開発を終え、国内外のジャーナルへの投稿を行う。