2019 Fiscal Year Annual Research Report
Investigations of hydrological properties of forest soil and weathered bedrock layers by using improved evaporation method
| Project/Area Number |
17K15283
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
正岡 直也 京都大学, 農学研究科, 特定助教 (90786568)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 風化基岩 / 亀裂浸透 / 不飽和水文特性 / 改良蒸発法 / 水源涵養 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度は風化基岩の亀裂を伝った浸透現象の実態を解明するため、林道工事で掘削された基岩露頭を利用して観測を行った。基岩露頭の横方向からドリルで穴を開け、基岩マトリックス部分と亀裂部分にテンシオメータを挿入し、降雨浸透過程の違いを比較した。その結果、地表面から深度100cmの地点において、総降雨量40mmを超える全てのイベントにおいて水が亀裂へ素早く浸透する様子が確認された。しかし、140cm以深の地点では素早い浸透はみられなかった。これは、地表面付近の強風化基岩は未風化基岩に比べるとマトリックス透水係数が高いため、亀裂内の水流がすばやく周囲に拡散するためだと考えられる。この結果は、強風化基岩の降雨浸透過程において、マクロな視点では不均質な亀裂を考慮する必要がないことを示唆している。
研究期間全体を通じて、風化基岩への降雨浸透過程を解明するために室内物理試験と野外水文観測の両面から検討を行った。風化花崗岩のボーリングコアに加工を施すことで改良型蒸発法を適用し、不飽和水文特性を計測できることを示した。さらにワンステップ流出法との組み合わせ手法を開発し、計測の効率化に成功した。加えて前述した野外観測結果から、森林土壌と同様のリチャーズ式に基づく飽和・不飽和浸透シミュレーションで強風化基岩内の降雨浸透を再現できることが示された。以上により山体浅部の基岩浸透過程の再現手法が確立され、森林の持つ水源涵養機能のより実態に即した定量的評価に向け大きく貢献できたといえる。ただし基岩深部ではマトリックス透水係数が小さくなるため亀裂を伝った水流が支配的になると考えられ、浅部と深部の境界における浸透過程の遷移とその取扱いが今後の課題である。
|
