微物理過程を考慮した赤土流出モデルの構築と流域スケールへの展開

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16760410
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 市川 温 京都大学, 地球環境学堂, 助手 (30293963)
• Keywords: 土壌流出 / 浸食 / 微物理過程 / 微地形 / モデリング

Research Abstract

圃場域における土壌流出は、土壌が流亡し生産力が減退するという農業的な問題だけではなく、濁水の発生に伴う環境問題も引き起こしている。たとえば我が国では、沖縄地方において、赤土とよばれる赤黄色の土壌がパイナップル畑などから流出し、珊瑚礁等の水域生態系への悪影響、海水の透明度の低下による海岸部の観光価値の減少などの問題が生じている。
圃場域からの土壌流出を防止・軽減するためには、その物理過程に基づく数値計算モデルを構成し、さまざまな降水に対して土砂流出量を的確に予測すること、また、流出防止対策を組み込んだ形でシミュレーションを実施し、その効果を評価することが基本となると考えられる。本研究では、表層の微細な起伏による流れや土中への浸透など、雨水挙動の物理過程を詳細に考慮した雨水流動モデルをベースとして、圃場域における土壌流出モデルを開発した。具体的には、平面二次元地表流モデルと鉛直一次元飽和不飽和地中流モデルを結合した雨水流動モデルに土砂移動現象のモデルを組み込み、土壌の浸食と堆積、リル構造の進展などの微物理過程を考慮した土壌流出モデルを開発した。このモデルを用いて、仮想的な圃場域における土壌浸食過程をシミュレートしたところ、雨水が微細な地形の凹凸の影響をうけて流動する様子や、谷部への雨水の集中に伴う浸食過程など、土壌流出過程の微物理過程をよく再現できることが明らかとなった。次年度では,雨滴の衝撃による土壌の剥離など、現時点では考慮できていない物理過程をモデルに取り込んだうえで、モデルの流域スケールへの展開を図る。