2013 Fiscal Year Annual Research Report
地形・土壌・植生の入れ子構造的発達をふまえた流域水流出特性の変動予測
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23221009
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
谷 誠 京都大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (00314245)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
黒川 潮 独立行政法人森林総合研究所, その他部局等, 研究員 (10353674)
小杉 賢一朗 京都大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (30263130)
細田 育広 独立行政法人森林総合研究所, その他部局等, 研究員 (60353843)
内田 太郎 国土技術政策総合研究所, その他部局等, その他 (60370780)
藤本 将光 立命館大学, 理工学部, 助教 (60511508)
中北 英一 京都大学, 防災研究所, 教授 (70183506)
北原 曜 信州大学, 農学部, 教授 (80324234)
野口 正二 独立行政法人森林総合研究所, その他部局等, 研究員 (90343780)
松四 雄騎 京都大学, 防災研究所, 准教授 (90596438)
勝山 正則 京都大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (40425426)
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| Project Period (FY) |
2011-05-31 – 2016-03-31
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| Keywords | 水循環 / 自然災害 / 森林影響 / 地形土壌発達 / 比較水文学 |
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| Research Abstract |
本研究は、「流域条件の流出への影響予測」という水文学における古典的な課題について、「流出空間の複雑性と流出応答の単純性との因果関係に、時間入れ子的な発達・変化が大きくかかわっていることにある」との作業仮説をたて研究を展開させてきた。25年度は、次のような成果が得られた。
１）ゼロ次谷の尾根と谷部での土壌水分と蒸散を調査し、蒸散応答が単純に環境条件に応答するのではなく、それぞれの場に制約された個体成長過程によって応答特性が異なる観測結果が得られた。２）花崗岩山地、堆積岩山地の両方の水文試験地において、基岩ボーリング観測、土壌水文観測、流量観測を実施した。その結果、圧力水頭の連続した流出場での水圧伝播が流出応答変動をコントロールしていることが明らかになった。３）降水や流出水のストロンチウム安定同位体比、溶存有機態炭素（DOC）の計測を行い、流出経路、滞留時間を推定した。４）宇宙線核種を利用する手法により、斜面上で削剥されて河川へ供給される土砂流出の速度、ゼロ次谷での土壌生成の速度、土層厚さの分布を調べ、土壌の生成・侵食プロセスについて考察した。５）土壌の崩壊に対する広葉樹の根系による補強効果を調査し、これまで得られたヒノキの場合との違いなどを明らかにした。
６）平行斜面における土壌内の水移動に関する水理学的解析を行い、地下水を速やかに排水させるパイプ状水みちの役割を評価した。７）ゼロ次谷における拡散移動による土壌移動と崩壊発生にかかわる斜面安定計算を組み合わせたシミュレーションモデルを試作した。８）日本各地の山地流域の河川流出データを比較水文学的手法によって解析し、降雨の多い流域、流域平均幅が大きい流域で洪水の流出率が小さい傾向を見いだした。
９）9月に科研メンバーによる研究会と現地調査を行い，ゼロ次谷における土壌発達に調和した流出機構の解明に努力すべきことが確認された。
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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
本科研においては、降雨流出過程について、土壌のみ成らず基岩も含み、詳細な水移動や水質変動特性の調査を行い、不飽和飽和帯と地下水帯が連続した流出場における圧力水頭変動の役割が明らかになってきた。また、連続した流出場での圧力水頭の伝播が斜面での降雨流出応答変動を支配し、そこにかかわる地形・土壌条件の影響を評価できるモデルの作成にも成功した。さらに、こうした水流出にかかわるメカ二次ズムが、本科研の当初寄りの仮定である、土壌層など地下構造の長期発達過程によって形成されてきたことが、宇宙線核種を用いた土壌生成・侵食過程速度推定の研究との結合によって、実証されてきた。
以上の理由により、当初の目標である、流出予測を、人間管理のできる流域条件とできない条件とを分けて評価できる方向に着実に研究が進展していると確信している。
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| Strategy for Future Research Activity |
蒸発散過程については、成長影響をモデル化できるよう、調査・解析を進める。
降雨流出特性のモデル化については、空間スケールの役割について考察する。
土壌層の長期発達崩壊の繰り返しに関するシミュレーションについては、試算の段階であるモデルを実用レベルに改善する。
以上の研究をふまえて、流出場の構造、滞留時間、降雨流出応答、渓流水質変動を議論して、「流出現象はこうなるはずだ」との演繹的な理解を得るようにし、流域条件の流出への影響予測に必要なパラメタリゼーションをめざす。
流域条件のどれが流出特性に大きな影響を及ぼすかについて、比較水文学による帰納的な方法で推測する。
これらの演繹的・帰納的方法を統合して、人間管理の可能な森林・土壌などの条件と、不可能な地質/地形などの条件に分けて、流域条件が流出に及ぼす影響を予測できるようにする。
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[Journal Article] Determination of the gas exchange phenology in an evergreen coniferous forest from 7 years of eddy covariance flux data using an extended big-leaf analysis2013
Author(s)
Kosugi, Y., Takanashi, S., Ueyama, M., Ohkubo, S., Tanaka, H., Matsumoto, K., Yoshifuji, N., Ataka, M., Sakabe
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Journal Title
Ecological Research
Volume: 28
Pages: 373,385
DOI
Peer Reviewed
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