| 研究課題/領域番号 |
14350267
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
水工水理学
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
椎葉 充晴 京都大学, 地球環境学堂, 教授 (90026352)
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| 研究分担者 |
宝 馨 京都大学, 防災研究所, 教授 (80144327)
立川 康人 京都大学, 防災研究所, 助教授 (40227088)
市川 温 京都大学, 地球環境学堂, 助手 (30293963)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2004
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| キーワード | 降雨-流出過程 / 土壌特性 / 微物理過程 / 水文モデル / 現地計測 |
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| 研究概要 |
1.土壌構造の分析に基づく土壌水流動特性の推定に関する基礎的検討
土壌の物理的計測と計算機力学を組み合わせることで、土壌の空隙分布を統計的に推定する手法を確立した。まず、様々な粒径を有する土粒子のモデルを計算機内に生成し、個別要素法を用いて、それらをある大きさの容器にランダムに充填することによって、ミクロな土壌構造を計算機上に再現した。そのうえで、計算機上に再現された土壌構造を分析することによって、土壌内部の空隙径の分布を推定した。こうして推定された空隙径分布に、従来提案されてきた理論式をあてはめたところ、いずれの式も良好な適合度を示したこと、空隙径分布は、基本的には対数正規分布で近似されること、三母数対数正規分布が頑健でかつ物理的意味も明確であることなどが明らかとなった。
2.土壌特性を考慮した水文モデルの開発と適用
土壌特性を考慮した水文モデルを開発し、これを実際の流域等に適用した。具体的には、まず、森林域を中心とした流域を対象として、土壌表層付近の雨水流れを物理的基礎に基づいて追跡計算するモデルを確立し、これを実際の流域に適用した(守利ほか(2003),立川ほか(2004))。守利らは、流域斜面を多数の小斜面に分割したのち、個々の小斜面に対して森林土壌の深さや透水性などの物理的特性を考慮した雨水流動モデルを適用して豪雨時の洪水流出をシミュレートすると同時に、森林斜面の安定解析も行ない、表層崩壊による土砂生産量も予測するモデルを構築した。立川らは、主として森林土壌における水の流動機構を検討し、新たな流量流積関係式を開発した。この式は、低水部から高水部までの流れを統合的に表現できるという利点を有している。次に、土壌特性を考慮した雨水流動モデルを基礎として土壌流出モデルを開発した(市川ほか(2003),Ichikawa et al. (2003))。このモデルは、降雨時の地表面付近の雨水流動によって、土壌表面が浸食される過程をモデル化したものである。最後に、土壌の保水・透水特性や表層の微細な起伏、土中への浸透など、雨水挙動の微物理過程を詳細に考慮するため、平面二次元的な地表流と鉛直一次元的な飽和不飽和地中流を連成して計算するモデルを開発した。
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