2021 Fiscal Year Annual Research Report
土壌の不均質性を考慮した山地斜面雨水流動モデルの開発と水理特性スケール構造分析
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19K04614
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
市川 温 京都大学, 経営管理研究部, 教授 (30293963)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 土壌特性 / スケール構造 / マイクロスケール / メソスケール / 流量流積関係式 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
土壌の不均質性は山地斜面の雨水流動に大きな影響を与えているが、このような土壌の不均質性の効果を織り込みつつ河川流域全体に適用可能な物理的降雨流出モデルはいまだ開発されていない。土壌に不均質に存在する様々な大きさの空隙に伴う微細なスケールでの水理特性（マイクロスケール水理特性）と、それらが集約された結果出現する、土壌中の水量と流量の関係といった、やや大きなスケールでの水理特性（メソスケール水理特性）の間の構造を明らかにできれば、河川流域に適用可能な降雨流出モデルに土壌の不均質性の効果を織り込む糸口になると期待される。
本研究では、土壌の不均質性を考慮して山地斜面の雨水流動を計算する詳細なモデルを開発し、その計算結果から、上記の二つの水理特性間の構造を分析することを目的としている。
最終年度は、土壌の不均質性を考慮して山地斜面の雨水流動を計算する詳細なモデルに異なる条件を与えてシミュレーションを行い、その計算結果から得られる表土層における断面平均の動水勾配と透水係数について分析した。
その結果、断面平均の動水勾配については、時間的に多少の変動はあるものの、基本的に斜面勾配から大きく離れることはなく、おおむね斜面勾配の値で近似できることが明らかとなった。その一方で、断面平均の透水係数は時間的に大きく変化すること、また、斜面垂直方向に土壌水分が一様に分布するとして求めた透水係数の値とは大きく異なることが明らかとなった。
研究期間全体を通じて、斜面垂直方向の土壌水分量の分布が斜面傾斜方向の雨水流動に強く影響することが明らかとなった。このことから、降雨流出のモデル化において、斜面垂直方向の雨水流動を陽に考慮することの重要性が示唆された。この知見をベースに、斜面表土層中の雨水流動を準二次元的に計算するモデルを作成し、二次元モデルの計算結果と比較したところ、両者はよく一致した。
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Research Products
(2 results)
