複雑系科学の応用による森林斜面不安定化予測と水源涵養に及ぼす影響の評価

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15580126
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 大村 寛 九州大学, 大学院・農学研究院, 教授 (30091151)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 海堀 正博 広島大学, 総合科学部, 助教授 (30183776) ; 久保田 哲也 九州大学, 大学院・農学研究院, 助教授 (40243381) ; 日浦 啓全 高知大学, 農学部, 教授 (30046495)
• Keywords: フラクタル / 複雑系 / 森林斜面 / 斜面安定

Research Abstract

主として中国・四国、九州地方を中心に、地すべり・崩壊・土石流の分布及び森林荒廃地・竹林分布、及び樹冠分布を調査し、森林斜面の不安定化・水源涵養量の推定・予測のために、そのフラクタル次元及び自己組織化臨界状態仮説の適用可能性などを研究したが、その結果、次のことが明らかとなった。
(1)地すべり・崩壊群のフラクタル次元は、発生の複雑性(重複率)や頻度などを表す指標であり、これらの発生危険度の指標となり得る。(2)地質・地層毎にフラクタル次元が異なる地域があり、危険度調査に応用可能である。地すべり移動方向分布特性も地質毎に異なるが、フラクタル次元とは相関がない。(3)斜面崩壊分布、土石流分布とも分散指数(標準偏差^2/平均)は1.0以上でランダムな分布をしているが、前者のフラクタル次元は後者のそれより数倍大きく、崩壊が面的分布をしているのに対し、土石流は線的な分布をしていることが示され、フラクタル次元が崩壊と土石流の判別に有効であり、他の地形・地質要素と組み合わせて、危険箇所調査に利用可能と思われる。(4)2003年の九州災害でも問題となった崩壊起源の土石流発生頻度には、自己組織化臨界状態仮説が適用可能で、過去の発生事例から求めた等価摩擦係数(流下標高差/流下距離)のべき乗関数で表され、概略の発生時期が予測可能と思われる。(5)山林の荒廃の指標となる竹林侵入面的分布のフラクタル次元は、その拡大傾向や森林の荒廃地予測の指標となる。(6)樹冠構造の差が林内雨量や森林内の地下水涵養量と関連することから、葉の地表投影分布フラクタル構造が林内雨量と関連がある可能性が分った。

Research Products

• [Publications] 久保田哲也, 大村寛他: "地すべり滑落部斜面勾配を用いた地すべり末端位置推定"第42回地すべり学会研究発表概要集. 第1巻. 335-336 (2003)
• [Publications] 日浦啓全: "竹の拡大に関するフラクタル解析"平成15年度林学会関西支部大会概要集. 12-13 (2003)