傾斜農地での耕作放棄による水文環境への影響評価と地すべり対策の検討

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K15936
• Research Institution: Ishikawa Prefectural University
• Principal Investigator: 長野 峻介 石川県立大学, 生物資源環境学部, 講師 (90646978)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 耕作放棄 / 水文モデル / 地下水 / 傾斜農地 / 棚田 / 土砂災害

Outline of Annual Research Achievements

近年，中山間地域で耕作放棄地が拡大しており，地すべりが多発する危険地域（地すべり地域）内の棚田などの傾斜農地ではより一層深刻な状況である．耕作放棄により農地では降水の地下浸透量が増大するとされており，傾斜農地での影響評価が急務である．本研究では，耕作放棄された傾斜農地での地すべり対策を検討することを目的として，傾斜農地において耕作放棄による水文環境への影響について，現地観測と水文モデルによるシミュレーション解析によって定量的な評価を行った．
本研究の研究対象地とした傾斜農地では，地すべり対策工事が行われており，工事に伴い休耕された農地がある．現地で観測された降水量や地下水位のモニタリングデータを用いて，地すべり対策工事や休耕が地下水位や降水の地下浸透に及ぼす影響を分析した．地すべり対策として水抜ボーリング工の施工により地下水位が低下した一方で，休耕された農地では降水の浸透速度が上昇していた．休耕による田面の変化が地下浸透に影響を与えたことが推測され，耕作放棄地でも同様の影響があると考えられる．
また，水文モデルによる解析では，既往の分布型流域水循環モデルに耕作放棄地用のパラメータを新たに追加し，傾斜農地水文モデルを構築した．従来の水循環モデルの適用領域における傾斜地の水田を耕作放棄地に設定し，シミュレーション解析を行い耕作放棄による地下水文環境への影響評価を行った．さらに，現地観測を行った傾斜農地に分布型流域水循環モデルを適用させ，モデルパラメータの検討を行った．まず，現地観測を行った傾斜農地を含む集水域を解析領域として，地理データをもとに地形モデルを作成した．その後，現地観測を行った期間内で降水量が多い灌漑期間をパラメータ同定期間として，地下水位データと解析した地下水位との比較により，文献値や既往の関連研究を参考に，耕作放棄地等のモデルパラメータの同定を行った．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究では，耕作放棄された傾斜農地での地すべり対策を検討することを目的として，傾斜農地において耕作放棄による水文環境への影響について，現地観測と水文モデルによるシミュレーション解析によって定量的な評価を行った．その結果，いくつか有用な知見も得られたが，開発した水文モデルに改善の余地も残された．
【傾斜農地における水文環境の現地観測】現地観測として，石川県津幡町の傾斜農地を研究対象地に選定し，現地で観測された降水量や地下水位のモニタリングデータを用いて，地すべり対策工事や休耕が地下水位や降水の地下浸透に及ぼす影響を分析した．降水量や地下水位のモニタリングデータは石川県県央農林総合事務所土地改良部から提供を受けてデータ分析を実施することができ，有用な知見が得られた．
【傾斜農地水文モデルを用いた地下水流動および地下水位の解析】既往の分布型流域水循環モデルに耕作放棄地用のパラメータを新たに検討し，耕作放棄による傾斜農地での水文環境への影響を評価する水文モデルの構築を行った．モデルの適用領域において傾斜地の水田を耕作放棄地に設定し，１年間の解析を行った．また，豪雨データを作成し，短期的な豪雨が耕作放棄地に与える影響を評価した．構築した水文モデルにより中山間地域での耕作放棄が傾斜農地の地下水文環境に与える影響を定量的に評価することが可能になった．さらに，水文モデルの新たな適用領域を設定して，現地観測データを用いてモデルパラメータの同定を行った．降雨時の解析結果では地下水位変動を捉えられているが，無降雨時での解析結果など一部再現できていない結果も得られた．そのため，水文モデルの各種パラメータやモデルの構造についてさらに詳細な検討が必要である．

Strategy for Future Research Activity

傾斜農地における水文環境の現地観測では，観測項目を増やし降水の表面流出量などの現地観測を行う．さらに，土壌調査により各種土壌物理性（乾燥密度，飽和透水係数，水分特性曲線）を調べ，耕作放棄地での耕作放棄後の土壌や植生の変化を詳しく調査する．また，水文モデルを用いた地下水流動および地下水位の解析では，各種パラメータやモデルの構造について詳細な検討を進める．解析プログラムの開発環境を改善し，水文モデルの早急な開発を行う．さらに，現地観測による水文環境の分析結果及び傾斜農地水文モデルによる解析結果を踏まえて，研究対象地周辺での地すべり発生状況の情報を収集し，耕作放棄による地下水位上昇が地すべり関して斜面の安全率等に与える影響の分析を行う．

Causes of Carryover

新型コロナ感染症の感染拡大を受けて，学会発表や現地観測の実施に支障があり，使用額が予定よりも少なくなった．次年度では，モデル構築やシミュレーション解析の早急な進行のため開発環境の改善を行い，現地観測でのデータ収集量を増やし，次年度で当該助成金を使用予定である．