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2023 年度 実績報告書

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
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
研究実績の概要

2023年度は,本研究で設定した (1) 土壌浸食モデルの適用と発展,(2) 土石流モデルの精緻化 について,以下のような結果を得た.
(1) 土壌浸食モデルの適用と発展
本研究でGeoWEPPを適用し,土砂動態を検討してきた複数サイトの結果を比較検証から,森林流域からの土砂流出においては河道に貯留された土砂の寄与が大きいことを示した.河床の堆積土砂量(堆積深度)を測定し,流域代表値を侵食可能深として与えることで,短期的には精度良く土砂流出量を予測できることが明らかになった.一方で,長期計算では,斜面崩壊などの局所的な撹乱が生じた場合に,再現性が低下することが示された.この点については,斜面安定解析との組み合わせである程度の解決が見込めるが,そのためには,崩壊地(裸地)におけるGeoWEPPの再現性の検証がまず必要になる.
これらの結果に基づき,米国農務省National Soil Erosion Research Laboratoryにおいて,今後のGeoWEPPの開発方針について議論を行った.森林地への適用と,河床の堆積土砂の寄与について,1~2年中にリリース予定の新バージョン(従来のArcGIS上ではなく,QGISのプラグインとして裴発中:より多くのユーザーが見込める)に反映される予定である.
(2) 土石流モデルの精緻化
昨年度論文が掲載された扇状地実験のデータを用いて土石流の二流体モデルの適用性を検証した論文が掲載された.緩やかに勾配が変化する扇状地において,主に土砂の侵食・堆積時に生じる相互作用を考慮することで,従来の浅水流方程式系や,粒子法の一流体モデルと比較しても,土石流の挙動がより実態に近い状態で再現できるという結果である.今後は,侵食・堆積が急激に生じる条件での検証が必要になるため,その実験デザインなどについても検討を開始している.

備考

2023年度の渡航時に先方の手違いでVISAの発行が期日に間に合わず,先方と相談のうえ,急遽VISAが不要な滞在期間に変更したため滞在期間が180日に満たない(172日)が,研究は予定通り完了した.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

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

    • 年月日
      2023-09-15 – 2023-12-13
    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      U.S. DEPARTMENT OF AGRICULTURE
    • 主な海外共同研究者名
      Chris S. Renschler
    • 部局
      NSERL, ARS
    • 職名
      Research Leader
    • 渡航先外国機関変更承認日
      2023年9月15日
  • [国際共同研究] Purdue University(米国)2022

    • 年月日
      2022-10-02 – 2022-12-22
    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Purdue University
    • 主な海外共同研究者名
      Jon Harbor
    • 部局
      地球大気惑星科学部
    • 職名
      Professor Emeritus
    • 渡航先外国機関変更承認日
      2022年9月16日、2023年9月15日
  • [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

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [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
    • 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
  • [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
  • [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
    • 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
    • 国際学会

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公開日: 2024-12-25  

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