自然環境情報を導入した山地流域における水源水質の変動予測に関する研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12780069
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 小野寺 真一 広島大学, 総合科学部, 助教授 (50304366)
• キーワード: 水質形成 / 渓流水 / 化学的風化 / 流出経路 / 酸性雨 / 降水量 / イオン交換 / 山火事

研究概要

本研究では、山地流域における水質形成機構を明らかにするため、関東山地、中国山地に設置した試験流域において、季節的な水質変動、降雨イベント時の河川流量及び水質変化、土壌の化学性の変動をモニターした。その結果、関東山地では温度変化にともなう酸生成過程及び酸緩衝過程の変化を確認し、土壌化学過程及び湧水水質に及ぽす標高の影響を明らかにした。また、地質による影響としては、関東山地で花崗岩類と堆積岩類の2つの小流域で降雨流出過程が異なることを確認し、また、中国山地の降水量の異なる2地域で湧水水質の空間分布を確認し、降水量が2000mmに達する地域では地質の水質に及ぽす影響が1000mmの地域に比べ小さいことを明らかにした。さらに、中国山地の花崗岩流域では、降雨にともなう流出経路の変化を確認した。各流出成分は各経路を構成する土壌の吸着成分およびそこでの風化・分解成分により決定していることが示された。特に、酸性土壌が分布し土層が薄い山火事流域では酸性雨の量に応じて金属イオン成分が大きく変動した。山火事流域では20mkm程度以下の降水量時には地下水成分によって渓流水質が形成され主要塩基が流出した。それ以上の降水量で表層経由の成分が増大し始め、主要塩基類が欠乏しAl及び微量金属イオンが流出した。100mm以上の降水量で斜面上方まで表層の飽和帯が拡大し、Alの流出量がそれ以外の成分より1オーダー以上も増大した。一方で森林流域では40mm程度までAlは流出しなかった。また、土壌中では、吸着帯塩基量が変動し、化学的風化が酸性雨による塩基消費に追いつかない状況が確認できた。以上のように、源流域での水質形成に及ぽす降雨流出過程、酸性雨、温度、山火事の影響が明らかになり、自然環境情報(地形・標高、地質、植生、降水量)をもとに源流域の水質形成を予測することが可能になった。

研究成果

• [文献書誌] 安道 幸仁: "亜高山帯山地流域における表層土壌の酸緩衝能-斜面スケールおよび山地スケールでの変動-"日本林学会誌. 82・3. 227-233 (2000)
• [文献書誌] 長浜 則夫: "電気探査を用いた撥水性土壌での降雨浸透過程推定に関する実験的研究"水文・水資源学会誌. 14・1. 27-33 (2001)
• [文献書誌] 小野寺 真一: "瀬戸内花崗岩石地流域における降雨流出過程-電気探査及びトレーサー法による検討"日本水文科学会誌. 32・2. 73-82 (2001)
• [文献書誌] Noda, Takeshi: "Sediment yield variation in small catchments with different bedrock"Arctic, Antarctic, Alpine Research. 33・3. 435-439 (2001)
• [文献書誌] 成岡 朋弘: "風化土層中の溶出過程に及ぼす標高の影響:関東山地花崗閃緑岩地域の例"地形. 23・1. 111-121 (2002)
• [文献書誌] 小野寺 真一: "瀬戸内土壌劣化流域における降水から湧水への金属成分変化"陸水学雑誌. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] 小野寺 真一: "宮島の土壌科学特性と物質循環-周辺の土壌劣化流域との比較-"日本研究. 「巌島」特集号. 21-30 (2001)
• [文献書誌] 廣瀬 孝: "関東山地における小流域の酸性化に関する研究-250mメッシュスケールを用いた空間変化と予測-"琉球大学法文学部人間科学科紀要. 8. 193-204 (2001)
• [文献書誌] 成岡 朋弘: "広島県花崗岩山地の崩壊斜面における土壌カテナ"広島大学総合科学部紀要IV. 27. 109-118 (2001)
• [文献書誌] 西宗 直之: "花崗岩山地渓流の河床形態に関する研究-広島県黒瀬川源流の例-"広島大学総合科学部紀要IV. 27. 119-128 (2001)
• [文献書誌] 村井 知里: "東京都水道水源産地流域におけるヒノキ及びカラマスの植林が土壌化学過程に及ぼす影響"広島大学総合科学部紀要IV. 27. 95-107 (2001)
• [文献書誌] 日本地下水学会: "雨水浸透・地下水涵養"理工図書. 136 (2001)