2021 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 – 2023-03-31
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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整理と分析を中心に行った。令和元年東日本台風で被災した観測施設の復旧が完了し、観測開始できた。①については、斜面長、河道長とピーク到達時間の関係から、斜面と河道の応答速度の実態を明らかにした。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。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。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、基岩の透水性が高く、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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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2019年の台風で被災し、設置していた観測機器が損傷したが、被災するまでに取得できたデータから下記の成果が得られた。また流量観測設備は復旧し、観測を開始した。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、斜面と河道のピーク遅れ時間を定量化した。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数倍～数十倍大きかった。地上雨量計やレーダ雨量計による1kmメッシュ雨量データから計算した各流域の雨量の違いは、最大1.26倍程度だったことから、この3つの流域間の流量の違いに降水量の違いが及ぼす影響は小さく、地下の流出経路の違いに由来すると考えられる。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も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．対象流域では平水時も洪水時も流域面積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ことが明らかとなった。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 |
【さらなる実態把握と成果公表】取得できたデータを解析し、成果を論文等で公表する。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。
【定式化に向けて】
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。具体的には、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 |
令和元年東日本台風の被害が非常に大きく、観測設備の復旧に時間がかかった。またコロナウィルス蔓延のため、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。
次年度は引き続き観測を行ってデータを蓄積する。予定していたができなかった研究者の招聘、研究打ち合わせと成果発表を行う。
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