| 研究課題/領域番号 |
18K05741
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
浅野 友子 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 講師 (80376566)
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| 研究分担者 |
内田 太郎 国土技術政策総合研究所, 土砂災害研究部, 室長 (60370780)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 山地河川 / 極端洪水 / 斜面応答速度 / 圧力伝播 / 河道抵抗 / 流量 / 水位 / 河床形態 |
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| 研究実績の概要 |
山地域に豪雨があると、これまでの流出モデルでは予測が難しい、鉄砲水や土石流と呼ばれる極端に大きな水位上昇やそれにともなう土砂流出が生じる（以降では「極端洪水」と呼ぶ）。この極端洪水は、観測が困難で実態把握や現象解明が進んでいない。そのため現状では、たとえ豪雨予測ができたとしても、いつどれほど河川の水位や流量が増加するのか予測できない状況がある。
本研究では，申請者らが検討してきた新たな観測システムを用い、観測に基づいて豪雨時の山地河川での極端な洪水現象の実態を把握し、実態に基づいて豪雨時の水位や流量の予測精度向上をめざすことを目的としている。研究期間中に次の二つの課題に取り組む。①流域の湿潤度に依存する斜面の応答速度の実態解明と、②水位・流量と河道抵抗の関係の解明を行い、定式化し、予測モデルへの組み込み。
①については、山地河川（東京大学樹芸研究所青野研究林）での1分間隔の水位観測から、斜面が十分に湿潤である場合、降雨ピークから流出ピークまでのピークの伝播速度は非常に速い場合があることを明らかにし（Asano and Uchida, 2018）、斜面と河道におけるピーク伝播速度を定量的に示した（Asano et al.,投稿中）。②については、独自の観測結果と文献調査から、山地河川の河道抵抗（水の流れやすさの指標）の増水にともなう変化を河床形態毎に整理した（浅野他2018）。河道抵抗は増水にともない急激に小さくなるが、多くの河川で水位が一定以上大きくなると抵抗の変化が小さくなること、また抵抗は小さくなるとはいえ、これまで基準としてきた値と比べると大きい場合が多く、山地河川では水深が上昇しやすくなる傾向を明らかにした。また、豪雨時の水位や流量変化についても定量的に把握するため、東京大学秩父演習林内の数十km2の流域で短い時間間隔での多地点での水位観測と、量水観測を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
昨年度は洪水の実態把握中心に行った。観測は大雨による土砂流出で量水施設の一部が一時的に中断し、一部の水位計が埋没した以外は計画通りに進んでいる。流量観測の中断や水位計の埋没は想定内であるが、大雨時のデータ取得が目標なので残念である。得られた観測データの整理が昨年度中にはできなかったので、来年度に行うこととした。一方精力的に既存データ解析を進め、豪雨時の山地河川における極端洪水現象の実態について、以下の点が明らかになった。
斜面の応答については、湿潤条件下では、斜面の応答速度が非常に早い場合があり（最大で数m/s）、豪雨時の斜面の応答には圧力伝播による水移動が卓越することを実際のデータから示すことができた。また、このような実測が行われた場所は他にないため、この結果が一般的であるのか調べるために、および応答速度の定量化を進めるために、水文観測態勢の整った荒川源流域（東京大学秩父演習林）での詳細な水位観測も開始できた。
一方河道については、観測と文献調査から山地河道は凸凹が大きいため河道抵抗が大きく、豪雨時も水がそれほど早く流れないので水位が上昇しやすくなる傾向は山地河川に一般的な傾向であることを示せた。階段状河道の大規模出水のデータが限られているため、秩父演習林内の階段状河道に水位計などの機器を設置し継続して観測を行った。
豪雨時のビデオ画像からの水位を読み取り、読み取り誤差の評価も行ってきたが、今年度はこれらのデータを用いて、流出解析等を開始した。また、国交省が収集している流量データのうち、山地河川での観測データについて整理し、大きな出水時の降雨―流出応答を調べた。
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| 今後の研究の推進方策 |
【さらなる実態把握】昨年度取得した秩父演習林における短い時間間隔での水位観測データ、流量観測データ等の整理を行う。雨量観測結果、レーダ雨量データの収集と整理を行う。湿潤条件下では斜面の水移動は圧力伝播が卓越するのか調べる。また3カ所ある流量観測結果を用いて、流量の空間分布の評価、洪水時の河道抵抗の分布、河道の洪水伝播速度などを評価する。
豪雨時のビデオ画像から読み取った大規模出水時のデータを用いて流出解析を進める。大規模出水時の水位、流量変化と流域地形や河床形態や降雨条件との関係を分析する。様々な流域条件（地質、地形、土地利用）および降雨条件のデータを収集し、現象理解のための分析と、モデル検証に向けたデータ整備を行う。
【定式化にむけて】今回新たに得られた結果やこれまでに得られてきた理解に基づいて、洪水時の山地河川の応答特性の定式化を行う。大規模出水時のデータを取得するのは非常に困難であったが、新しいデータや情報は得られつつある。まずは、実測データに基づき、河道の抵抗をモデル化する。また、斜面の圧力伝播による水移動のモデル化についても検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
昨年度は、取得した現地観測データの収集と整理作業を進める時間が確保できなかった。そこで、作業に必要な補助のための人件費を繰り越した。今年度、データ整理の補助を行ってくれる人を雇用し、整理作業を進める予定。また、気象レーダデータの購入と整理のための技術提供を受ける時間が確保できなかったため、データ購入と技術提供を受けるための予算を繰り越した。今年度データを購入し、技術提供を受ける予定。
今年度請求した予算は、予定通り実態把握のための観測、既存データ収集整理、定式化等に使用する。
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