2017 Fiscal Year Research-status Report
流況平滑化河川での植生進出と微地形変遷に対する水理学的検討
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16K06520
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| Research Institution | Aichi Institute of Technology |
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Principal Investigator |
赤堀 良介 愛知工業大学, 工学部, 准教授 (50452503)
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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)
川村 里実 (山口里実) 国立研究開発法人土木研究所, 土木研究所(寒地土木研究所), 研究員 (70399583)
石黒 聡士 愛知工業大学, 工学部, 研究員 (90547499)
片桐 浩司 国立研究開発法人土木研究所, 土木研究所(つくば中央研究所), 研究員 (90608069) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 樹林化 / 微地形 / 浮遊砂 / ウォッシュロード / 現地観測 / 土砂水理学 / SfM-MVS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、河道内の植生進出初期の物理的機構を予測可能な検討手法の構築を目的とする。平成29年度は以下4点のタスクを実施した。
1．微地形による局所流と細粒土砂堆積の関連性の検討および2．植生群後流と浮遊砂粒子応答スケールの比に対する浮遊砂堆積条件の一般化：木曽川水系揖斐川および長良川を対象とし、高水敷掘削後の土砂再堆積状況を出水期にモニタリングした。揖斐川では掘削後10年以上が経過してもシルト・粘土クラスの堆積が継続しているのに対し、長良川では掘削後数年経過しても堆積が進んでいないことが確認された（原田）。急流河川である十勝川水系札内川では、過去のフラッシュ放流前後の河床材料の粒度変化を調査した。高水敷上ではほぼ地形変化が認められなかったが、細砂成分の割合が著しく増大することが確認された。急勾配複断面河道を想定した水理実験の結果からも、掃流砂・浮遊砂の混在領域に分類される条件下で、大きな堆積は生じずとも、その砂粒子が表層の粒度変化に大きく寄与する可能性が示された（川村）。
3．初期植生進入過程の物理的機構によるシナリオの確定：庄内川では草本の進出した河道での微地形の変遷について検討を行った。数値解析との比較から、堆積傾向領域では草本が倒伏した上で主たる河床材料に被覆され得ること、浸食傾向領域では進出した草本が細粒土砂を保持し微高地の群落を維持し得ることがわかった。また大井川下流における出水前後での予備調査を含む観測の結果、河床材料の被覆による草本の消失を確認した（赤堀、石黒）。
4．初期の植生進入に対する物理的機構に基づく解析手法の確立：揖斐川、長良川について、簡易な浮遊砂モデルにより堆積傾向の分析を行なった。揖斐川の堆積土砂の粒度構成はモデルにより良好に表現されたが、長良川については良好に再現されず、流域から供給されるウォッシュロード濃度に違いがある可能性が示唆された（原田）。
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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
研究実施計画において予定していたタスクに関し、揖斐川や庄内川を対象とした高頻度観測に加えて、本年度からは長良川や大井川での観測も実施することで、河川の特徴に応じた細粒土砂の振る舞いに関し順調に情報が増加している（赤堀、原田、石黒）。これらの観測結果に関しては、前年度に得られた知見を裏付ける方向での成果が得られており、進捗状況は良好である。一方で研究実施計画において詳細観測サイトとして挙げていた十勝川水系札内川での人為的なフラッシュ放流（事業実施者：北海道開発局帯広開発建設部）については、H28年度に当日の気象条件から未実施であったのみでなく、H28年8月北海道豪雨災害の影響を受けて、H29年度も実施が見送られた。新たなデータの入手が困難な状況ではあるが、過去の観測結果が十分に存在しており、それらを検証することで、急流河川の高水敷における地形変化に対する細粒分の影響を考察することが可能であった（川村）。
当初想定していた植生後流周波数を中心としたパラメータからの浮遊砂機構の説明に関しては、H28年度に実河川での適用性について十分でないことが判明しており、H29年度では植生域を越流した状態での鉛直方向の浮遊砂濃度分布と植生高さの関連から、堆積状況の説明を試みる水理実験を実施した（川村、赤堀）。非越流時と越流時の植生域内での濃度分布に関し明瞭な差異を確認したが、堆積状況に対しての一般化に至る検討は十分に進んでおらず、物理状況のミクロな過程を説明し得る数値モデル構築に関しては進捗が十分でない。一方で、堆積のポテンシャル的な議論に関しては、簡易な浮遊砂モデルを提案し、高水敷への細粒分の堆積に関して定量的な評価の可能性が示された（原田）。当初計画におけるモデルとは方向性が異なるが、河川管理上の実用性に関しては有効な手段となり得る事が予想され、新たなオプションがもたらされたと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
H30年度の研究実施計画では、H29年度の前述の4点のタスクの継続とともに、定量的細粒土砂堆積評価のためのモデル構築の完成を目指す。
タスク1．、2．および3．に関しては、高頻度観測サイトを中心に、河床が掘削や大規模出水で更新された後の、細粒土砂堆積の機構に関して知見が十分に集まりつつある状況である。これらの知見を補強するための現地観測を継続していく（赤堀、原田、川村、石黒）。また代表者の所属機関近傍で、小規模な河川に対して改修が実施され、一部区間において河道の全面的な人為的更新が行なわれた。上流からの細粒分の堆積と植生進出に対してモニタリングの機会を得たことから、実スケールでの実験水路的な存在として、年間をかけて高頻度観測を実施する予定である（赤堀）。札内川に関しては、H30年度もフラッシュ放流の実施が確実ではないことから、札内川での調査の機会を伺いつつ、上記対象を主体とした検討を続ける（赤堀、原田、川村、石黒）。
4つ目のタスクである数値モデル構築に関しては、浮遊砂の輸送機構に関連付けたモデルの構築を目指し、実施済みの水理実験の結果を整理し一般化された知見を得ることを最優先とする（赤堀、川村）。一方で、簡易な浮遊砂モデルによる高水敷への細粒土砂堆積の記述に関し有望な成果を得ていることから（原田）、異なった空間スケールでの定量的評価手法の構築を並行して実施し、最終的な成果として何らかの予測検討手法を確立できるよう、計画を進める。
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| Causes of Carryover |
（理由）当初の計画で予定されていた札内川フラッシュ放流が本年度も実施されず、現地観測を想定した土砂サンプル分析等が実施されなかったため。また数値モデル構築に関して仮定していた機構を見直す必要が生じており、進捗状況に変更が生じているため。
（使用計画）札内川に関しては既往データを中心とした計画に移行しつつあり、大きな出費は予定していないが、最終年度にフラッシュ放流が実施された場合にはそちらの補足的な調査に用いる。またモデル構築に関しては可能であれば業務委託等による作業効率の向上を検討する。
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