2020 Fiscal Year Research-status Report
Understanding of flood conditions in mountain rivers during heavy rainfall for the improvement of prediction accuracy.
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18K05741
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
浅野 友子 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 講師 (80376566)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内田 太郎 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (60370780)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 山地河川 / 極端洪水 / 斜面応答速度 / 圧力伝播 / 河道抵抗 / 流量 / 水位 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
山地域に豪雨があると、これまでの流出モデルでは予測が難しい、鉄砲水や土石流と呼ばれる極端に大きな水位上昇やそれにともなう土砂流出が生じるが、この極端洪水は、観測が困難で実態把握や現象解明が進んでいない。そのため現状では、たとえ豪雨予測ができたとしても、いつどれほど河川の水位や流量が増加するのか予測できない状況がある。
本研究では，現地観測により、豪雨時の山地河川での極端な洪水現象の実態を把握し、実態に基づいて豪雨時の水位や流量の予測精度向上をめざす。研究期間中に次の二つの課題に取り組む。①流域の湿潤度に依存する斜面の応答速度の実態解明と、②水位・流量と河道抵抗の関係の解明を行い、定式化し、予測モデルへの組み込み。
今年度は起伏が大きく、付加体堆積岩からなる東京大学秩父山地での観測データ収集と、分析を中心に行った。①については、令和元年東日本台風で被災した観測施設の復旧と、土砂で埋没した水位計の回収などを行った。写真から水位を推定するなどして、2018～2019年の水位データをできる限り収集・整理したところ、総降水量200㎜を超える大雨時のデータも取得できた。昨年までに解析を進めてきた起伏の小さい山地流域（Asano et al., 2020）とは異なる斜面の応答特性があることが明らかになってきたので、研究発表を行った（浅野ほか2021）。②については、Asano et al.,2020などで得られた豪雨時の河川水位、流量、流速、河道抵抗値の変化と地形のデータを用い、数値シミュレーションで水位と河道抵抗の関係を再現できるか実験を行った。
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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
秩父山地の流域では、流域面積0.1～93.9km2の河川15箇所で1-2分間隔で水位観測をおこない、レーダ雨量計による5分間隔・1kmメッシュ雨量を用いて、降雨ピークと河川水位ピークの時差からピーク遅れ時間を求めた。メッシュ標高データを用いて斜面や河道における流出経路長を計算し、ピーク遅れ時間と比較した。対象流域では流域面積10～20km2以下の流域では岩盤に入った水が下流のより大きな流域で流出する経路が卓越する。総雨量150ミリ以上の3つの降雨について河道長とピーク遅れ時間を比較すると、河道長4kｍ以上、流域面積20km2以上の流域（以下L流域）では、河道長が長くなるほどピーク遅れ時間長くなったが、河道長・流域面積が小さい流域（S流域）では明瞭な関係が現れない場合も多かった。L流域での有意な関係から、斜面のピーク遅れ時間は-46～116分と降雨によって大きくばらつき、河道のピーク伝播速度は1.1～2.8m/sであった。S流域の応答や斜面でのピーク遅れ時間の大きな違いには、基岩中の流出経路の寄与が流域により、また降雨により異なることが影響していると考えられる。また、小（0.58㎞2）、中（2.2㎞2）、大（94㎞2）3つの入れ子状の流域での流量観測結果から、この流域では、洪水時のピーク比流量、直接流出量ともに流域面積が大きい流域でより大きかった。総降雨量と直接流出量の関係から，中，大流域では総降雨量が50～100mmを超えると顕著な流出があるが，小流域では150～200mm以上になって初めてまとまった流出が生じ、この初期損失量の差は主に基岩中にしみこんだ雨水の一部が，小流域では流出せず，下流のより大きな流域で流出することによると考えられた． 起伏の大きい付加体堆積岩からなる山地流域では、特に基岩の降雨―流出応答を解明することが重要であることがわかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
【さらなる実態把握】これまでに取得できたデータの整理は進んだので、さらに解析を進め、論文等にまとめて公表する。特に、起伏の大きい流域の情報を少ししか見つけられず、報告事例も少なそうだが、レビューを進めてできるだけ情報を収集し、一般化を進める。モデル検証、数値モデル化にむけて、把握した実態をできるだけわかりやすい形で公表する。令和元年東日本台風時などの極端洪水時のデータである程度の精度で推定できそうなものは観測誤差も含めて推定し、極端豪雨時の実態把握を進める。
【定式化にむけて】新たに得られた結果やこれまでに得られてきた理解に基づいて、洪水時の山地河川の応答特性の定式化を行う。大規模出水時のデータを取得するのは非常に困難であったが、新しいデータや情報は得られつつある。得られた知見を最大限生かして定式化を進める。斜面の圧力伝播による水移動と、水位によって変化する河道の抵抗をモデル化する。その上で極端洪水時の数値実験を行い、新たな定式化の精度検証を行う。
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| Causes of Carryover |
令和頑年東日本台風の被害が非常に大きく、アクセス路や観測設備の復旧が終わらなかった。またコロナウィルスが蔓延したため、予定していた研究者の招聘や研究打ち合わせ、成果発表が行えなかった。
次年度初めにはアクセス路や観測施設の復旧がおわる予定である。雨季の観測を行い、データを蓄積する計画である。また、予定してたができなかった研究打ち合わせと成果発表を行う。
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