地形・土壌・植生の入れ子構造的発達をふまえた流域水流出特性の変動予測

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23221009
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 谷 誠 京都大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (00314245)
• 研究分担者: 黒川 潮 独立行政法人森林総合研究所, その他部局等, 研究員 (10353674) ; 小杉 賢一朗 京都大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (30263130) ; 勝山 正則 京都大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (40425426) ; 細田 育広 独立行政法人森林総合研究所, その他部局等, 研究員 (60353843) ; 内田 太郎 国土技術政策総合研究所, その他部局等, その他 (60370780) ; 藤本 将光 立命館大学, 理工学部, 助教 (60511508) ; 中北 英一 京都大学, 防災研究所, 教授 (70183506) ; 北原 曜 信州大学, 農学部, 教授 (80324234) ; 野口 正二 独立行政法人森林総合研究所, その他部局等, 研究員 (90343780) ; 松四 雄騎 京都大学, 防災研究所, 准教授 (90596438) ; 鶴田 健二 京都大学, (連合)農学研究科(研究院), 研究員 (70638593) ; 岩田 拓記 信州大学, 理学部, 助教 (10466659)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 降雨流出過程 / 自然災害 / 森林影響 / 地形土壌発達 / 比較水文学

研究実績の概要

平成26年度は、流域条件の流出への影響予測を、流出空間の時間入れ子的な発達・変化に基づいて評価する」という、本課題の中心テーマの解明に向け、進捗報告に示された4部門の成果をふまえて4部門毎の研究を推進した。
第1部（植生成長等の蒸散水輸送に及ぼす影響）では、単木の蒸発散による樹液輸送と環境条件の解明を目的とした計測を進めるとともに、SVATモデルの改良を行って、ヒノキ林の蒸発散フラックスの年々変動を再現できる成果を挙げた。
第2部（流出経路・流出メカニズムの観測に基づく解明）では、雨水の流域内滞留時間が表面地形ではなく基岩への浸透量によって変化すること、降雨に伴う基岩地下水の変動と土層内部の雨水流動との相互作用に関する観測に基づき、斜面崩壊を引き起こす降雨条件・流出メカニズムを明らかにすることなどの成果を得た。
第3部（土壌層の発達・崩壊の長期変動の解明）においては、宇宙線生成核種による土壌層の形成速度と侵食速度の推定結果に対する地形、岩質、気候の影響を評価すること、多様な樹種の崩壊抑止効果を実験によって明らかにしたこと、ゼロ次谷における土壌層の移動と崩壊に関するシミュレーションモデルに植生の効果を組み入れる手法開発などの研究展開があった。
第4部（帰納法的手法による流域条件の流出影響評価）においては、熱帯林で天然林伐採後に早生樹種を造林したところ、流域からの水流出量は増加し、洪水変動が大きくなる結果を得た。

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

本科研においては、植生の蒸発散過程、小流域の流出機構、土壌層の発達と崩壊、帰納法による流域条件の流出影響抽出など、多様なテーマが同時進行しているが、それらはすべて降雨流出応答に対する流域条件の影響をどのように評価するのかとのテーマに沿う形でまとめられなければならない。その意味で、各部分の研究は順調にその枠組みの中で目標を支える成果を挙げてきており、2014年4月の日本地球惑星科学連合大会などを通じ、プロジェクト外の研究者との議論によって、研究進行が閉鎖的にならないようにも配慮されている。したがって、研究が順調に進展していると考えてられる。

今後の研究の推進方策

平成27年度は最終年度であるので、4つの各部門において、成果を完成させるとともに、全体の中心課題である「降雨流出応答に対する流域条件の影響」について、現在の水文学での最高水準の評価を提出する必要があると考えている。
第1部においては、植物成長の蒸発散に及ぼす影響を表すSVATモデルを完成させ、森林流域での長期観測結果での検証を行う。第2部では、土壌層と基岩の相互作用、間隙の不均質性を考慮した流出機構について明らかにする。第3部では、ゼロ次谷における土壌層の生成、移動、浸食、崩壊について、宇宙線生成核種調査と土壌層発達崩壊シミュレーションから概念モデルを作成する。第4部では、多様な気候条件での山地流域での流出に影響の大きい流域条件の抽出を行う。
以上の結果を統合して、洪水流出応答に関して流域条件の影響を評価できる流出モデルを提案する。

研究成果

• [雑誌論文] Contributions of bedrock groundwater to the upscaling of storm-runoff generation processes in weathered granitic headwater catchments (2015)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki, K., Katsuyama, M. and Tani, M.
  • 雑誌名: Hydrological Processes 巻: 29 ページ: 1535-1548
  • DOI: 10.1002/hyp.10279
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dissolution rates of subsoil limestone in a doline on the Akiyoshi-dai Plateau, Japan: an approach from a weathering experiment, hydrological observations, and electrical resistivity tomography. (2015)
  • 著者名/発表者名: Akiyama S., Hattanji T., Matsushi Y., Matsukura Y.
  • 雑誌名: Geomorphology 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Analyzing hydraulics of pressure-head distribution in a sloping soil layer under a steady state using a similarity framework of water movement under the ground (2014)
  • 著者名/発表者名: Tani, M
  • 雑誌名: Proceedings of the Soil Moisture Workshop 2014 巻: 2014 ページ: 18-23
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 2014 年度日本地球惑星科学連合大会セッション「A-HW07 Insight into change and evolution in hydrology （水文学における変化・発達の視点）」の報告 (2014)
  • 著者名/発表者名: 谷誠・松四雄騎・野口正二・小杉賢一朗・内田太郎
  • 雑誌名: 水文・水資源学会誌 巻: 27 ページ: 311-39
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 地球圏・生物圏・人間圏の相互作用と環境問題 (2014)
  • 著者名/発表者名: 谷誠
  • 雑誌名: 京都大学教養・共通教育通信 巻: 19 ページ: 14-18
• [雑誌論文] 私の視点 防災対策 －森林の再生と切り離せぬ－ (2014)
  • 著者名/発表者名: 谷誠
  • 雑誌名: 朝日新聞2014年12月23日朝刊オピニオン欄 巻: 巻無し ページ: 頁無し
• [雑誌論文] Cross-validation of open-path and closed-path eddy-covariance techniques for observing methane fluxes (2014)
  • 著者名/発表者名: Iwata, H., Kosugi, Y., Ono, K., Mano, M., Sakabe, A., Miyata, A., Takahashi, K
  • 雑誌名: Boundary Layer Meteorology 巻: 151 ページ: 95-118
  • DOI: 10.1007/s10546-013-9890-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] 2014年7月9日に発生した長野県南木曽町の土石流 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小杉賢一朗・水山高久
  • 雑誌名: 砂防学会誌 巻: 67(4) ページ: 18-22
  • 査読あり
• [雑誌論文] 斜面崩壊の誘因となった降雨の評価手法 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小杉賢一朗
  • 雑誌名: 砂防学会誌 巻: 67(5) ページ: 12-23
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modeling of bedrock groundwater levels based on (2014)
  • 著者名/発表者名: Kosugi, K., M. Fujimoto, Y. Yamakawa, N. Masaoka, T. Itokazu, and T.
  • 雑誌名: Proceedings of the INTERPAEVENT 2014 in the Pacific Rim 巻: なし ページ: 0-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Japan's sediment flux to the Pacific Ocean revisited (2014)
  • 著者名/発表者名: Korup O., Hayakawa Y., Codilean A.T., Matsushi Y., Saito H., Oguchi T., Matsuzaki H.
  • 雑誌名: Earth-Science Reviews 巻: 135 ページ: 頁無し
  • DOI: 10.1016/j.earscirev.2014.03.004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 宇宙線生成核種と物質収支法を用いた花崗岩山地の化学的風化速度の推定: 北アルプス芦間川流域の事例 (2014)
  • 著者名/発表者名: 八反地剛・松四雄騎・北村裕規・小口千明・八戸昭一・松崎浩之
  • 雑誌名: 地形 巻: 35 ページ: 147-164
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 宇宙線生成核種による流域削剥速度の決定と地形方程式の検証 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松四雄騎・松崎浩之・牧野久識
  • 雑誌名: 地形 巻: 35 ページ: 165-185
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 宇宙線生成核種10Beを用いた岩盤侵食河川の下刻速度の推定: 鳥取県小鹿渓谷の例 (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡壁卓磨・松四雄騎・小玉芳敬・進木美穂・松崎浩之
  • 雑誌名: 地形 巻: 35 ページ: 131-146
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Numerical Analysis of the Effects of Saturation Overland Flow and Spatial Variability of Soil Strength on Sediment Movement Processes in Headwaters (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Hata, T. Uchida, J. Kanbara, M. Kaibori
  • 雑誌名: Proceedings of the INTERPAEVENT 2014 in the Pacific Rim 巻: なし ページ: P-41
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rainfall conditions, typhoon frequency, and contemporary landslide erosion (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Saito, O. Korup, T. Uchida, S. Hayashi, T. Oguchi
  • 雑誌名: Geology 巻: 42 ページ: 999-1002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Investigation of water–rock interactions in Cambrian black shale via a flow-through experiment. (2014)
  • 著者名/発表者名: Liao X., Chigira M., Matsushi Y., Wu X.,
  • 雑誌名: Applied Geochemistry 巻: 51 ページ: 65-78
  • DOI: 10.1016/j.apgeochem.2014.09.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluvial incision history that controlled the distribution of landslides in the Central Range of Taiwan (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsou C-.Y., Chigira M., Matsushi Y., Chen S-.C.
  • 雑誌名: Geomorphology 巻: 226 ページ: 175-192
  • DOI: 10.1016/j.geomorph.2014.08.015
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 樹冠冠雪からの昇華蒸発量の熱収支解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 矢作将之・北原曜・小野裕
  • 雑誌名: 中部森林研究 巻: 62 ページ: 69-72
  • 査読あり
• [雑誌論文] 山地森林地帯における土壌凍結の分布 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田辺賛平・北原曜・小野裕
  • 雑誌名: 中部森林研究 巻: 62 ページ: 73-76
  • 査読あり
• [雑誌論文] アカマツの引き倒し抵抗力と模型実験による根返りメカニズム (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋悠介・北原曜・小野裕・小野圭
  • 雑誌名: 中部森林研究 巻: 62 ページ: 91-94
  • 査読あり
• [雑誌論文] 引き抜き試験時における根の破断位置の推定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 奥中大智・北原曜・小野裕
  • 雑誌名: 中部森林研究 巻: 62 ページ: 87-90
  • 査読あり
• [雑誌論文] 御嶽土石流跡地における約30年間の植生遷移 (2014)
  • 著者名/発表者名: 堀井涼香・北原曜・小野裕
  • 雑誌名: 中部森林研究 巻: 62 ページ: 83-86
  • 査読あり
• [雑誌論文] 広葉樹天然林における根系による崩壊防止力分布 (2014)
  • 著者名/発表者名: 阿辻雅言・北原曜・小野裕
  • 雑誌名: 中部森林研究 巻: 62 ページ: 99-102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatial distribution of surface soil moisture in a small forested catchment (2014)
  • 著者名/発表者名: Noguchi, S., Tsuboyama, Y., Sidle, RC., Kubota, T.
  • 雑誌名: Journal of Water Resource and Protection 巻: 13(6) ページ: 1220-1227
  • DOI: doi.org/10.4236/jwarp.2014.613111
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Influence of forest plantation establishment on discharge characteristics in a small forested catchment of tropical forest (2014)
  • 著者名/発表者名: Siti Aisah, Zulkifli, Y., Noguchi, S.
  • 雑誌名: International Journal of Forestry Research 巻: 13(6) ページ: 頁無し
  • DOI: doi.org/10.1155/2014/408409
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evaluation of bedrock groundwater movement in a weathered granite hillslope using tracer methods, (2014)
  • 著者名/発表者名: Fujimoto M., Kosugi K, Tani M, Banba N, and R. Fukagawa
  • 雑誌名: International Journal of. Erosion Control Engineering 巻: 7 ページ: 32-40
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Characteristics of discharge and water chemistry in a sediment disaster area in Hofu, Yamaguchi Prefecture, western Japan (2014)
  • 著者名/発表者名: Fujimoto M., T. Mizuyama, and M. Sikiguchi
  • 雑誌名: Proceedings of the INTERPAEVENT 2014 in the Pacific Rim 巻: 巻無し ページ: P-26
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Numerical simulation of a large landslide triggered by Typhoon Talas in central Japan (2014)
  • 著者名/発表者名: Fujimoto, M., K. Kosugi, Y. Ishida, Y. Satofuka, and R. Fukagawa
  • 雑誌名: 14th International Conference of the International Association for Computer Methods and Advances in Geomechanics 巻: 巻無し ページ: 1797-1802
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Consideration of rainfall index for slope failure at the world heritage Kiomizu‐dera, (2014)
  • 著者名/発表者名: Ishida, Y., M. Fujimoto, R. Fukagawa, K. Sako, and T. Danjo
  • 雑誌名: 14th International Conference of the International Association for Computer Methods and Advances in Geomechanics 巻: 巻無し ページ: 1345-1351
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 大起伏急傾斜山地の地形形成過程における岩盤崩壊の役割 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松四雄騎・苅谷愛彦・松崎浩之
  • 学会等名: 日本地理学会春季大会
  • 発表場所: 東京都世田谷区
  • 年月日: 2015-03-29
• [学会発表] 森林流域における渓流水質の長期変動に与える攪乱の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 勝山正則
  • 学会等名: 第126回日本森林学会大会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] 樹木の吸水深度推定に向けた土壌及び植物体からの水抽出・安定同位体比測定手法の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本浩之・鶴田健二・勝山正則・奥村智憲・小杉緑子・松尾奈緒子・青木万実・渡邉哲弘・谷誠
  • 学会等名: 第126回日本森林学会大会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] 森林流域における降雨時渓流水中の溶存有機物蛍光特性の変動メカニズム (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中洋太郎・勝山正則・岩﨑健太・谷誠・鷹木香菜・長野龍平
  • 学会等名: 第126回日本森林学会大会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] 水田において測定した大気境界層内の低周波輸送の特徴 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩田拓記，小野圭介
  • 学会等名: 日本農業気象学会2015年全国大会
  • 発表場所: つくば市
  • 年月日: 2015-03-19
• [学会発表] Soil mositure variation at Pasoh Forest Reserve, Peninsular Malaysia (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Noguchi, Y. Kosugi, S. Takanashi, M. Tani, Siti Aisha, Marryanna Lion
  • 学会等名: ISAM2014
  • 発表場所: つくば市
  • 年月日: 2015-03-17 – 2015-03-21
• [学会発表] Inverse estimation of storage dynamics based on a quasi-steady state character of the waveform conversion from rainfall to stormflow in the fixed source area (2014)
  • 著者名/発表者名: Tani, M. and Kojima, N.
  • 学会等名: 2014 AGU Fall Meeting
  • 発表場所: 米国サンフランシスコ市
  • 年月日: 2014-12-19
• [学会発表] Difference of Ecosystem and Hydrological control on Long-term water quality between adjacent subcatchments in a forested catchment in central Japan (2014)
  • 著者名/発表者名: Katsuyama, M., Iwasaki, K., Nagano, R., Takaki, K. and Tanaka, Y.
  • 学会等名: 2014 AGU Fall Meeting
  • 発表場所: 米国サンフランシスコ市
  • 年月日: 2014-12-15
• [学会発表] Variability of the chemistry of streamwater and bedrock groundwater in a small catchment at a weathered granite mountain, Japan (2014)
  • 著者名/発表者名: Fujimoto, M.,Kosugi,K.,Banba,N.,Y.,Shimogakiuchi,Tani,M.,Fukagawa,R.
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 発表場所: 米国サンフランシスコ市
  • 年月日: 2014-12-15
• [学会発表] Orographic rainfall, deep-seated catastrophic landslides, and landscape evolution: geomorphic hazard assessment in active orogens (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsushi Y., Chigira M., Kosugi K.
  • 学会等名: INTERPRAEVENT international symposium 2014
  • 発表場所: 奈良市
  • 年月日: 2014-11-26
• [学会発表] Modeling of bedrock groundwater levels based on antecedent precipitation indices (2014)
  • 著者名/発表者名: Kosugi, K., M. Fujimoto, Y. Yamakawa, N. Masaoka, T. Itokazu, and T. Mizuyama
  • 学会等名: INTERPRAEVENT international symposium 2014
  • 発表場所: 奈良市
  • 年月日: 2014-11-25
  • 招待講演
• [学会発表] 森林の成長に伴う蒸発散量の長期変動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野口正二・村上亘・谷誠
  • 学会等名: 水文・水資源学会2014年研究発表会
  • 発表場所: 宮崎市
  • 年月日: 2014-09-26
• [学会発表] 地下水位の逓減曲線を用いた山地斜面地質の有効間隙率の推定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 細田育広
  • 学会等名: 水文・水資源学会2014年研究発表会
  • 発表場所: 宮崎市
  • 年月日: 2014-09-26
• [学会発表] 洪水流出における有効降雨と波形変化の物理性に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 谷誠
  • 学会等名: 水文・水資源学会2014年研究発表会
  • 発表場所: 宮崎市
  • 年月日: 2014-09-25
• [学会発表] Double scale Effects on catchment hydrology (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Uchida, Y. Asano
  • 学会等名: AGU Chapman conference -Catchment Spatial Organization and Complex Behavior
  • 発表場所: ルクセンブルグ市
  • 年月日: 2014-09-23
• [学会発表] The role of bedrock geology, historical rainfall pattern and topography on rainfall-runoff function in mountainous catchment (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Uchida, Y. Asano, J. Kanbara，M. Tomomura，Y. Sato
  • 学会等名: AGU Chapman conference -Catchment Spatial Organization and Complex Behavior
  • 発表場所: ルクセンブルグ市
  • 年月日: 2014-09-23
• [学会発表] 山地流域の流出特性と地形の関係 (2014)
  • 著者名/発表者名: 内田太郎、蒲原潤一、友村光秀、佐藤悠、浅野友子
  • 学会等名: 平成26年度砂防学会研究発表会
  • 発表場所: 新潟市
  • 年月日: 2014-05-29
• [学会発表] 高密度ボーリング孔網を用いた基岩地下水解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 杉本康平・小杉賢一朗・糸数 哲・正岡直也・水山高久・藤本将光
  • 学会等名: 平成26年度砂防学会研究発表会
  • 発表場所: 新潟市
  • 年月日: 2014-05-28 – 2014-05-29
• [学会発表] 風化花崗岩山地における原位置試験を用いた基岩内地下水の流動層の把握 (2014)
  • 著者名/発表者名: 馬場直輝・藤本将光・深川良一・小杉賢一朗・谷 誠
  • 学会等名: 平成26年度砂防学会研究発表会
  • 発表場所: 新潟市
  • 年月日: 2014-05-28 – 2014-05-29
• [学会発表] 地形・土壌・植生の発達・崩壊シミュレーション手法の検討（その2） (2014)
  • 著者名/発表者名: 黒川潮、谷誠
  • 学会等名: 砂防学会研究発表会
  • 発表場所: 新潟市
  • 年月日: 2014-05-28 – 2014-05-28
• [学会発表] 土壌不飽和帯の役割再認識による山地斜 面洪水流出モデルの抜本的改革 (2014)
  • 著者名/発表者名: 谷誠
  • 学会等名: 平成26年度砂防学会研究発表会
  • 発表場所: 新潟市
  • 年月日: 2014-05-28
• [図書] 豪雨時に森林が水流出に及ぼす影響をどう評価するか，蔵治光一郎・保屋野初子編「緑のダムの科学 －減災・森林・水循環－」所収 (2014)
  • 著者名/発表者名: 谷誠
  • 総ページ数: 264頁（46-65頁分担）
  • 出版者: 築地書館
• [図書] 斜面崩壊対策のための監視・施工技術最新動向，斜面崩壊対策技術 －メカニズム・センシング・監視システム・新施工法－所収 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松四雄騎・齋藤仁・土志田正二
  • 総ページ数: 382（96-105頁分担）
  • 出版者: NTS
• [備考] 谷誠ホームページ
  • URL: https://sites.google.com/site/guchenghomupejitanimakoto/