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森林流域における土砂災害対策に資する土壌浸食モデルの開発と土石流モデルの適用

研究課題

研究課題/領域番号 19KK0392
研究種目

国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(A))

配分区分基金
審査区分 中区分40:森林圏科学、水圏応用科学およびその関連分野
研究機関東京大学

研究代表者

堀田 紀文  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (00323478)

研究期間 (年度) 2020 – 2023
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円)
キーワード土壌侵食モデル / GeoWEPP / 土砂流出 / 土石流数値計算 / 微細土砂 / 土石流 / 斜面崩壊 / 土壌浸食モデル / 数値計算 / 現地観測
研究開始時の研究の概要

土壌浸食モデル(GeoWEPP)の開発(改訂)をニューヨーク州立大学バッファロー校で,申請者が開発した土石流モデルの適用をアメリカ地質調査所(USGS)でそれぞれ実施する.前者については基課題での成果を反映し,流木災害対策をより実効性の高いものとする.後者については,申請者のモデルとUSGSモデルの比較検証を通して基課題で開発したモデルの有効性を確認し,国際的な認知度を高める.流木災害軽減のためのモデル開発・適用という基課題の枠組みは,現在両機関が取り組む森林火災後の土石流災害の対策と共通点が多く,両機関との共同研究を通して,基課題を森林流域管理の国際標準手法の一つとすることを目指す.

研究成果の概要

流木災害を含む森林流域での土砂災害対策のために,土壌侵食モデルと土石流モデルの改善を行った.土壌侵食モデルについては,斜面と河道のそれぞれで生じる土砂動態を適切に記述したうえで,流域からの長期的な土砂流出量を再現できた.土石流モデルでは,扇状地上での土石流の挙動に着目し,観測データと実験データの解析を行ったうえで,数値計算によって堆積形状を再現することに成功した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

森林における長期的な土砂流出量が土壌侵食モデルで再現することで,森林管理の影響を数十年スケールで検討することが可能になる.一般に,日本における土砂流出は侵食などの面的な土砂生産より,崩壊や土石流などの局所的な土砂生産源が支配的であると考えられているが,土石流モデルによって土石流の堆積範囲を正確に予測することで,森林流域からの土砂流出量を,撹乱を考慮しつつ予測することが可能になる.

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] U.S. DEPARTMENT OF AGRICULTURE(米国)2023

    • 年月日
      2023-09-15
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Purdue University(米国)2022

    • 年月日
      2022-10-02
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Two-phase approach to modeling the grain-fluid flows with deposition and entrainment over rugged topography2024

    • 著者名/発表者名
      Wong Hock-Kiet、Tai Yih-Chin、Tsunetaka Haruka、Hotta Norifumi
    • 雑誌名

      Advances in Water Resources

      巻: 188 ページ: 104691-104691

    • DOI

      10.1016/j.advwatres.2024.104691

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Redistribution of the soil <sup>137</sup> Cs inventory through litter and sediment transport on a hillslope covered by deciduous forest in Fukushima, Japan2022

    • 著者名/発表者名
      Oda Tomoki、Hotta Norifumi、Miura Satoru、Endo Izuki、Tanoi Keitaro、Renschler Chris S.、Ohte Nobuhito
    • 雑誌名

      Earth Surface Processes and Landforms

      巻: 47 号: 10 ページ: 2531-2543

    • DOI

      10.1002/esp.5393

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of debris-flow sediment grain-size distribution on fan morphology2022

    • 著者名/発表者名
      Tsunetaka Haruka、Hotta Norifumi、Sakai Yuichi、Wasklewicz Thad
    • 雑誌名

      Earth Surface Dynamics

      巻: 10 号: 4 ページ: 775-796

    • DOI

      10.5194/esurf-10-775-2022

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Multi-decadal changes in the relationships between rainfall characteristics and debris-flow occurrences in response to gully evolution after the 1990-1995 Mount Unzen eruptions2021

    • 著者名/発表者名
      Tsunetaka H, Shinohara Y, Hotta N, Gomez C, Sakai Y
    • 雑誌名

      Earth Surface Processes and Landforms

      巻: 46 号: 11 ページ: 2141-2162

    • DOI

      10.1002/esp.5148

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 流域への土砂供給は土石流扇状地を介してどのように制御されるのか?―大谷崩における研究を通して考えたこと2024

    • 著者名/発表者名
      堀田紀文
    • 学会等名
      2024年日本地理学会春季学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 泥流の堆積機構の実験的検討2023

    • 著者名/発表者名
      酒井 佑一,堀田 紀文
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2023年大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 土壌侵食モデルを用いた森林流域からの土砂流出の再現性の検討2023

    • 著者名/発表者名
      堀田紀文, 裴靖, 佐藤貴紀, 田中延亮, 大谷侑也, 蔵治光一郎
    • 学会等名
      令和5年度砂防学会研究発表会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Laboratory investigation of the effects of grain size on the dynamics of debris flows: Measurement of pore fluid pressure in an open channel2023

    • 著者名/発表者名
      Sakai Y, Hotta N
    • 学会等名
      The 8th International Conference on Debris Flow Hazard Mitigation, Turin, Italy, 26-29 June 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A numerical model for large-scale landslides based on digital elevation models2023

    • 著者名/発表者名
      Sakai Y, Hotta N, Tobe J
    • 学会等名
      The 8th Geoinformation Science Symposium 2023 "Geoinformation Science for Sustainable Planet" Hybrid Conference (Yogyakarta, Indonesia): 28-30 August 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 森林流域における50年間の土砂流出量変動と近年の増加要因の推定2023

    • 著者名/発表者名
      島田康平,勝山正則,堀田紀文
    • 学会等名
      第134回日本森林学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 微細土砂の液相化を考慮した崩壊起因土石流の数値計算結果の比較2022

    • 著者名/発表者名
      堀田紀文,戸部潤一郎,酒井佑一,西口幸希,内田太郎
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2022年大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Reproducing long-term sediment discharge with GeoWEPP in a steep watershed with forest recovery2022

    • 著者名/発表者名
      Norifumi Hotta, Gaku Nagaoka, Nobuaki Tanaka, Christian Renschler
    • 学会等名
      AGU Fall meeting 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 泥流の堆積機構:二層モデルに基づく検討2022

    • 著者名/発表者名
      酒井佑一,堀田紀文
    • 学会等名
      2022年度砂防学会研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 森林の管理や状態変化が土砂流出に及ぼす影響2022

    • 著者名/発表者名
      堀田紀文,裴靖,田中延亮
    • 学会等名
      第133回日本森林学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] GeoWEPPを用いた森林流域内の土砂生産量分布と土砂流出の評価2021

    • 著者名/発表者名
      裴靖, 長岡岳, 堀田紀文, 田中 延亮
    • 学会等名
      第132回日本森林学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 森林の水源涵養機能の科学的な評価に向けて:モ デル化の展望2021

    • 著者名/発表者名
      堀田紀文
    • 学会等名
      第132回日本森林学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 微細土砂の液相化を考慮した数値計算は崩壊起因土石流の再現に有効か?2021

    • 著者名/発表者名
      戸部潤一郎,堀田紀文,酒井佑一,西口幸希,内田太郎
    • 学会等名
      令和3年度(公社)砂防学会オンライン研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 均一粒径土石流における流れの遷移:間隙水圧の測定2021

    • 著者名/発表者名
      酒井佑一, 堀田紀文
    • 学会等名
      令和3年度(公社)砂防学会オンライン研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-02-06   更新日: 2025-01-30  

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