2017 Fiscal Year Research-status Report
気候・地殻変動への流域の多重尺度応答性：室内実験と年代測定による地形発達史解読
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16K01216
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
遠藤 徳孝 金沢大学, 自然システム学系, 助教 (60314358)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
水上 知行 金沢大学, 自然システム学系, 助教 (80396811)
松四 雄騎 京都大学, 防災研究所, 准教授 (90596438)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 河川モデル実験 / 山地河川 / 岩盤河床 / 下刻速度 / 下方侵食 / 穿入蛇行 / 遷急点 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
岩盤河川において、岩盤強度は河川発達過程や平衡状態を決定する重要なパラメータであると考えられており、ロック・コントロールの一要素とみなされている。しかし、そもそも岩盤の強度とは何か、それをどう評価するかについて確立されていない。岩盤の侵食に対する抵抗は、局所的な物性だけに依存するのではなく、節理などの構造の有無もしくは程度にも依存し、そのほかにもいくつかの要因が関係している。本研究で、節理などの構造がない場合を仮定し、基盤の降伏応力のみを変えた室内模擬実験を行った。基盤は、砂と粘土の混合物である岩盤模擬材料を用い、配合率を変えることで異なる硬さにできる。下刻を促すために、下流端のベースレベルを段階ごとに下げた。その結果、遷急点の形状や、位置・状態の維持・変化は基盤の降伏応力の空間的差異に依存し、フィールド調査による先行研究の示唆と調和的であった。
実験とは別に、四万十川の中流域を岩盤河川の実地例として調査した。四国西部を流れる四万十川は典型的な穿入蛇行河川であり、中流域で特に顕著である。梼原川が合流する付近の基盤岩が泥岩優勢砂泥互層から砂岩優勢砂泥互層へと変わる場所で流路は直線的になったあと、下流へ向かうにつれて蛇行度が増大する。穿入蛇行河川の発達に影響を与える因子を検討するために、直接本流に通じる（梼原川と無関係の）支谷の流域平均侵食速度を決定することを目的に試料を採取し、宇宙線核種濃度を分析した。その結果、対象とした5つの支谷の流域侵食速度はおおよそ均一であった。よって、支谷から本流への土砂供給量は流域面積の増加に従って単純に増加するものと考えてよい。従って、 四万十川本流への土砂供給量は梼原川合流地点で特に大きく変わるものと考えられ，この合流点を挟んで上・下流側で、四万十川本流の岩盤河床の侵食速度を決定することが必要である。
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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
自然界の河川は多くの要素を含み複雑であるために、自然河川の調査から岩盤の硬さと岩盤河川の形状の関係を解明するには多くの困難を伴う。一方、室内実験では変数をコントロールでき、単純な系で研究できる利点があるため、本研究では、節理などの構造を含まない基盤の降伏応力のみを変えた室内模擬実験を行い、いくつかの知見を得た。また、四万十川中流域における実地調査では、直接本流に流入する支谷の流域平均侵食速度を決定することができた。それにより、本流に沿った流下方向の周囲からの土砂流入増加は流域面積増に見合ったものであることが確認された。このことにより、本流単独の周囲からの土砂流入よりも、大きな支流の合流が蛇行増幅に重要であるという示唆を得ることができた。実験、実地調査、理論・モデルなどを合わせた総合的理解につながる基礎データを蓄積できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
実験では、野外調査と違い、下刻速度を比較的局所的に知ることができる。そこで、実験データに基づき、従来から提案されている下刻速度と流域面積の関係性のモデルがどの程度成立するかの検討を行う。また、河川地形と岩盤強度の関係については、強度の空間分布のバリエーションを増やした実験を行い、多くの場合強度が空間的に不均一である自然河川での状況についての理解に努める。
実地調査では、引き続き四万十川中流での研究を行い、河床侵食速度と礫被覆率の関係性を検討する。他に、土砂流入量と河川形状の関係を議論するための仮説ないしモデルを提案し、既存の数値シミュレーションとの比較ないしそれの改良を検討する。
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| Causes of Carryover |
理由：昨年と同様、実験に使う砂などの模擬材料は、前年度からの残部を活用することで、購入時期を遅らすことができたため。研究室内で在庫を置く場所が限られており、一度に大量の資材を買い置きできず、実験の進行に合わせて購入するため。
使用計画：実験材料の残部がなくなり次第、新たに注文する。
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Research Products
(5 results)
