2016 Fiscal Year Annual Research Report
洪水インパクトからの樹林化河道再生過程の実証把握と機構解明
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16H04422
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| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
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Principal Investigator |
宮本 仁志 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (50283867)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
戸田 祐嗣 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60301173)
赤松 良久 山口大学, 創成科学研究科, 准教授 (30448584)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 河川樹林化 / 河川管理 / 環境水理学 / 水工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，河川の樹林化問題に対して洪水後の初期再生過程に焦点を絞り，2015年9月の大規模洪水で堤防決壊にまで至った鬼怒川を試験流域にして実態把握と再生機構の検討を行っている．初年度の研究実績の概要は以下のようである．
１）現地観測による樹林化初期再生過程の実証的把握とGIS分析：試験流域である鬼怒川の現地観測を行った．UAVを用いた観測結果をGISおよび水理モデルにより解析し．関東・東北豪雨による洪水流が鬼怒川の河道植生に及ぼした影響を検討した．その結果，観測した全ての河道で植生が1～3割程度消失していること，その割合は水系の上流側河道で大きく，河道形状の変化も大きいことが明らかになった．さらに，この植生変化の分析結果と水理解析での摩擦速度・曲げモーメントの関係を検討したところ，草本類の消失率と摩擦速度，木本類の消失率と曲げモーメントの間にそれぞれ正の相関性があることが確認された．一方，鬼怒川の比較河川として島根県の高津川を選定し，1947年～2011年までの航空写真を整理するとともに，UAVを用いて高津川の植生の繁茂状況を把握した．その結果，2009年以降高津川においても樹林化が進行していることが明らかとなった．
２）解析モデルによる河川樹林化の再生初期段階における基本機構の検討：初年度は，大規模出水後の植生の破壊形態について，UAVによる観測結果をもとにして土砂水理学ベースの力学的・決定論的モデルを用いて数値解析により検討を行った．まず，植生破壊の形態を倒伏，破断，引抜による流出，土砂移動に伴う流出，土砂堆積の5タイプに分類した．次に，関東・東北豪雨での鬼怒川出水を対象として数値解析を実施し，各流出タイプの推定を行った．その結果，鬼怒川96km地点では，草本の倒伏・破断による破壊が卓越する一方，鬼怒川38km地点では土砂移動による流出が混在していることが示された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では，１）現地観測、２）GIS分析、３）モデル解析を実施し，総合的に研究目的を達成する目論見であり，初年度はほぼ計画通り順調に研究が進捗したと考えている．研究過程において，定期観測を複数回実施予定のところを秋季１回に限定させた点，観測項目を精緻化させて樹林化に直接関連する項目に限定した点など，当初計画からの変更はあるが，新たに，植生種子の新規参入に関する現地観測を加えたこと，比較河川として高津川でも同様の観測を行ったことは，研究を遂行させていく過程での積極的な改善点と考えている．さらに，モデル解析に関しては，次年度に予定していた数理生態学ベースの確率論的モデルの準備も先取りして開始させている．以上のことより，初年度は，ほぼ計画通り，順調に研究が進捗したと判断している．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の今後の推進方策としては，以下の3つの内容を主に検討する予定である。
１）現地観測による樹林化初期再生過程の実証的把握：初年度に引き続き、試験流域である鬼怒川の現地観測を行う。利根川との合流部から上流100kmの扇状地区間最上流部までの間で特徴ある区間を対象にして、大規模洪水のインパクトを受けた後の河道地形と河川植生の遷移状態をドローンによる空撮で継続的に計測する。定期観測に加えて、砂礫州・高水敷が冠水する規模の洪水があればその直後に非定期観測を実施する予定である。観測項目は、空撮用ドローンを用いた河道地形測量と河川植生分布調査および河床材料調査を予定している。
２）GIS分析による樹林化初期再生過程の空間スケールと経時変化特性の検討：今年度以降のGIS分析の検討は、現地観測・モデル解析結果のデータベースを用いてセグメント・リーチ・地先のような河川の空間階層構造のなかでどの空間スケールが樹林化再生過程の特徴を的確に捉えるのかを検討する。特に、現地観測の対象地先は扇状地から自然堤防帯までの3つのセグメントに渡って計画的に選定されており、河川水系におけるそれら現地観測地区の相対的位置を考慮したうえで、樹林化河道再生過程のセグメント間の違い、セグメント内でのリーチ・地先間での類似点と相違点、再生過程の経時変化特性を相関分析など統計解析により検討する。
３）解析モデルによる河川樹林化の再生初期段階における基本機構の検討：初年度に引き続き土砂水理学ベースの力学的・決定論的モデルを用いるとともに、洪水インパクトや植生進入の不確実性を考慮した数理生態学ベースの確率論的モデルも加えて検討を進める。樹林化の再生初期過程の基本機構が、どの程度力学的・決定論的に規定されているのか，もしくは砂州ごとにバラツキを生じる確率過程に規定されているのかをモデル解析結果を用いて検討する。
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