2021 Fiscal Year Research-status Report

Application of visualization technology of underground saturated zone to elucidate the mechanism of storm runoff generation in forested catchments

Research Project

Project/Area Number	21K19152
Research Institution	Kyoto Prefectural University
Principal Investigator	勝山正則京都府立大学, 生命環境科学研究科, 教授 (40425426)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	芳賀弘和鳥取大学, 農学部, 准教授 (90432161)
Project Period (FY)	2021-07-09 – 2024-03-31
Keywords	洪水流出発生 / 赤外線サーモグラフィ / 水温 / 森林流域 / 水収支
Outline of Annual Research Achievements	気候変動・極端豪雨に伴う大規模洪水・土砂災害が頻発している。日本では水と土砂の供給源となる山地源流域はほぼ森林であるため、降水・流出発生パターンの変化は森林の洪水緩和機能や土砂災害防止機能とも密接に関係する。本研究では、極端豪雨に伴う洪水発生機構を理解するために、降雨に伴う地中空間内の変化を従来よりも高時間分解能かつ三次元的に捉えることを目的に、サーモグラフィを用いた手法により観測を進めている。 2021年度は、後述の通りやむを得ない事情により研究の進展に遅れが生じているため、従来手法による現地観測を中心に、対象とする流域の降雨流出過程の理解を進めた。観測流域の1つである滋賀県の桐生水文試験地では、水収支・物質収支を元に、支流域間の基岩浸透過程の相違を明らかにした。この結果によると、地質・気候・植生条件が等しい隣接流域間においても基岩浸透量には大きな違いがあることが示された。降水量が多い年には深部浸透量が相対的に小さい結果となった。5年間の平均値では、流域間で深部浸透量に最大550mm程度の差が生じることが明らかになった。この量は年平均降水量の30％に相当する。また、もう1つの観測流域である岡山県の蒜山試験地では、谷線に沿って降雨時のみに機能する湧水点の同定を地表面温度と気温、地下水温との関係を元に進めた。降雨に伴う湧水点の拡大範囲と継続時間を整理した。湧水の発生パターン、拡大・縮小パターンは流域下端の流量の増減と調和的であった。これらの成果は2021年3月に開催された日本森林学会に於いて報告済みである。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 世界的な半導体不足により、研究に必要な機器の導入に遅れが生じている。また、コロナ禍により、学生を伴う野外観測を実施することが容易ではないこともあり、遅れの原因となっている。
Strategy for Future Research Activity	今年度の計画では森林内で赤外線カメラを持ち歩き、河道内で湧水点を探す。水収支を考える場合、目に見える河道の合流により流量が増加して行くだけでなく、河道内で湧出する地点が明瞭でない湧水が存在する。この水は上流域内で基岩内部に浸透し、下流で湧出する成分であり、基岩内部を通過することから、水資源貯留に対しても、また深層崩壊などの災害にも強く関わる成分である。この湧水観測は、複数流域において行い、パターンを比較検討する。同時に、災害の背景となる降雨パターンの長期変動について、過去のデータ整理から考察を進める。
Causes of Carryover	世界的な半導体不足により、装置の導入・修理が実施出来なかったため。2022年度に導入可能との確約を得たため、次年度に使用することとした。翌年度分の請求額は、本来この年度に進めるべき研究内容で使用する。