2021 Fiscal Year Annual Research Report
Evaluating sediment dynamics within watersheds by hydrogeomorphic approaches for measures against earthquake-related multiple disasters
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20J21265
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
荒田 洋平 東京農工大学, 大学院連合農学研究科, 特別研究員(DC1)
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2020-04-24 – 2023-03-31
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| Keywords | 複合災害 / 地震後の流域土砂動態 / 斜面崩壊 / 堆積土砂 / 水流出 / 土砂流出 / GIS解析 / 2018年北海道胆振東部地震 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年では、地震後の豪雨に伴う複合的な土砂災害の対策が課題となっている。複合土砂災害の対策では、斜面→河道および上流→下流への流域一貫の視点による水と土砂の移動評価から流域土砂動態を解明する必要がある。そこで、本研究は2018年北海道胆振東部地震により崩壊が多発した頗美宇川流域内（40km2）で実施し、（１）リモートセンシングデータのGIS解析による広域堆積土砂評価を実施し、崩壊量が異なる複数の小流域内（1ha程度）を対象に、（２）降雨に対する水流出量の応答、（３）水流出に対する土砂移動量の評価を実施することを目的とした。これらから、不安定な堆積土砂が移動を開始するタイミングや移動量・発生箇所を明らかにし、地震後の災害対策に向けた警戒避難の基準や土砂氾濫域の推定などに対する科学的基礎資料を提供する。
2021年度は、地震後の流域土砂動態に関するレビューを進めるとともに、下流への土砂供給源となる山地小流域からの地震後の土砂流出特性の評価を目標とした（目的２・３）。流域内の崩壊面積の大小は土砂流出特性に影響を与える可能性が考えられることから、崩壊面積率が0、11、52％の山地小流域（約0.01km2）において、斜面からの土砂生産量、流域からの土砂流出量を観測した。また、各観測流域からの水流出量も観測した。約30日間隔で土砂量を計測し、2020年10月～2021年11月の結果から、崩壊を有する流域では、崩壊斜面からの生産土砂量が主な供給源となり、下流への土砂流出特性に影響を及ぼしていたことが分かった。水流出観測の結果からは、崩壊面積が大きい流域では降雨時に鋭く流量が増大し、素早く逓減する特徴を確認できた。このことから、土砂流出特性には、崩壊面積の有無のみならず、降雨水流出特性も併せて検討する必要性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
2020年から開始した水・土砂流出観測を継続的に実施するとともに、学会発表・国際誌への論文投稿・研究集会の企画実施など、多面的な研究成果の発表を行った。GIS解析による崩壊と堆積土砂の広域評価に関する成果を2021年4月のヨーロッパ地球物理連合（EGU General Assembly 2021）や5月の令和3年度砂防学会研究発表会で発表した。また、地震による水文地形変化の評価として、熊本地震により生じた亀裂斜面の水文特性をまとめ、国際共著論文としてHydrological Processes誌に投稿し、2022年3月現在では査読中となっている。2022年3月には、前年度から継続的に実施してきた地震後の山地小流域からの土砂流出特性に関する研究成果を第133回日本森林学会大会で発表した。地震後の斜面や河道における土砂動態研究に関する網羅的なレビューを実施し、国際誌Earth Surface Processes and Landformsへの投稿準備も進めている。
申請研究を軸として研究ネットワークの構築にも精力的に取り組み、地震後の流域土砂動態解明に向けて必要となる水文プロセス評価における生物地球化学的データの取得を、連携研究として発展させる取り組みを行った。2021年9月には物質循環評価について生物地球化学手法の専門家である、北海道大学の柴田英昭氏や公立千歳科学技術大学の井手淳一郎氏と現地検討会を行い、井手氏とは共同での継続観測を行うなど連携を強化した。さらに、2021年12月には、地震後の物質循環に関するワークショップを企画運営し、東京農工大学、北海道大学、寒地土木研究所、公立千歳科学技術大学の研究者や学生による研究報告や今後の課題整理を行った。このような検討を重ねることで、自身の研究を深めるとともに、水・土砂流出特性検討に必要となる横断的な知見を積み重ねることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度は、前年度と同一に、崩壊面積率（総崩壊面積/流域面積）が異なる3流域（1ha程度）で流量と流出土砂量のモニタリングを継続して実施する。前年度の観測結果から、崩壊を有する流域では、斜面からの生産土砂量が流域からの土砂流出特性に影響を及ぼしていることが分かった。一方で、土砂流出特性には降雨水流出特性も考慮する必要があり、本年度では、前年度の観測結果も併せて水文特性（ハイドログラフの形状など）の評価をし、土砂が移動を開始するタイミングを明らかにする。
具体的には、4～8月で月ごとの定期的な流出・生産土砂量の観測と流量の連続観測を実施する。9月には、これらの結果をまとめ、国際誌Water Resources Researchに投稿する。また、5月には地震後の斜面と河道における土砂動態についてレビューした成果を国際誌Earth Surface Processes and Landformsに投稿する。10月からは博士論文執筆に注力する。
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