2011 Fiscal Year Research-status Report
河川の流速の測定と土石流概念の導入による河川学習の転換
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23501035
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| Research Institution | Konan University |
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Principal Investigator |
林 慶一 甲南大学, 理工学部, 教授 (10340902)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2015-03-31
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| Keywords | 土石流 / 流水の作用 / 河川学習 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は，河川における流水の作用を流速計を用いた定量的測定に基づいて明らかにし，中・上流部において土石流の果たす役割の大きさを評価することにある．そのため，初年度は河川横断面内の三次元的な流速分布とその時間的・季節的変動を調査・解明する計画を立て，本州太平洋側の多雨地域での流速測定と，室内実験を行う予定で研究を始めた。 ところが，平成23年9月に日本列島を襲った台風12号は9月2日～4日に紀伊半島において日本の観測史上最大量の降雨をもたらし，明治22年以来120年ぶりの大規模かつ多数の山地斜面崩壊とそれに伴う地滑りが発生して，極めて大量の堆積物を河川上流部の河床にもたらした。それらは，ある場合には直ちに土石流となり高速で流下して人家や田畑を襲っては破壊したり，ある場合には河床を埋積して土砂ダムを形成し，また，それらが後に決壊することで通常の河川では考えられない激しい流水を作り出し，ダムとなっていた土砂の一部を下流側へ運搬した。 全くの偶然であるが，本研究で土石流の研究を開始してすぐに，このような大規模で多様な土石流をリアルタイムに近い初期状態で観察・調査できる状況が発生したため，当初の計画を変更してこれらの土石流の調査に研究を集中した。河床の地滑り堆積物や土石流堆積物は，形成直後から細粒の泥や砂が流水によって流され，巨礫も護岸工事などによって人為的に移動・撤去されるので，早期の集中的な調査によって過去にもなく今後も得がたい貴重な情報が得られた。過去の土石流堆積物の場合は，初期状態を復元するには非常に多くの推定を持ち込まざるを得ない。しかし，今回発生直後から数次にわたり，各地で発生した土石流とその経時的な変化を追跡した結果，河川上流部の地形・地質と崩壊様式の関係，さらに河床に供給される堆積物の粒径・岩石種との関係など，従来全く知られていなかった多くの知見が得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
100年に一度という大規模な土石流が発生した年に偶然にも研究を始められたことで，土石流について当初の計画では得ることが不可能であった多くの知見が得られたという意味で大きく進展したと言える。 しかし，当初今年度行う予定にしていた太平洋側の多雨地域各地の河川の調査および来年度以降に予定していた他地域の調査は，平成24年度以降にずらすことになるので，本研究自体は１年の延長を考えなければならないかも知れない。この意味では，遅れていると言うことになる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度集中して行った初期状態に近い土石流の調査によって，過去の土石流の初期状態を推定する観察の視点がえられた。来年度以降はこの新しい視点を加えて，当初計画していた各地域の河川の調査を行う。 平成24年度は，(1)本州太平洋側の，新生代褶曲堆積岩類からなる多雨地域である，鹿児島県･高知県･和歌山県南部･静岡県・岩手県の典型的な一級及び二級河川の流速と河床堆積物・地形の調査を行うとともに，(2)流速と運搬粒子の関係を検証する実験用人工水路を製作し，(1)で測定された流速で運搬される粒子の最大粒径を確認する実験を行い，これを越える粗粒の土石流堆積物を区別する。 平成25年度は，(3)瀬戸内区の中生代花崗岩類からなる少雨地域と，日本海側の古期岩類からなる融雪増水期をもつ河川の流速と河床堆積物・地形の調査を行うとともに，(4)実験用人工水路で，(3)で測定された流速で運搬される粒子の最大粒径を確認する実験を行い，これを越える粗粒の土石流堆積物を区別する。 平成26年度は，(5)関東地方の新生代後期の水平に近い堆積岩類の上を長距離にわたって流れる下流の長い河川と，北海道の梅雨期のない寒冷気候下での広大な平原を流れる河川の流速と河床堆積物・地形の調査を行うとともに，(6)実験用人工水路で，(5)で測定された流速で運搬される粒子の最大粒径を確認する実験を行い，これを越える粗粒の土石流堆積物を区別する。 さらに，平成23,24,25年度の成果に基づき，小中学校の理科の河川学習に土石流概念を組み込み，児童・生徒に新しい河川観を育成できる河川教材を開発する。このため，(7)土石流概念を導入した，新しい河川観に基づく教育内容・方法を考案し，(8)小中学校で実践して評価・改善する。しかし，上述のように，偶然土石流に関する二度と得がたい貴重な研究を出来る状況になったため，研究全体を１年延長して翌年度に実施することも考えている。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
河川横断面内の三次元的な流速分布とその時間的・季節的変動を調査・解明する計画を立て，小型メモリー流速計を購入する予定であったが，調査対象を土石流に集中したため本年度は購入を見合わせた。これによって次年度に使用する予定の研究費が生じた。したがって，次年度以降の調査で用いるこの流速計を購入する予定である。 一方，山地斜面の形状と崩壊様式と河床堆積物の関係が明らかになってきたことで，これらを再現するアナログモデル実験ができる可能性が出てきた。これは本研究が目指す教材化においても有効であると考えられることから，砂による精細な立体地形模型製作装置をこの費用で購入する。従来，地形模型は等高線毎に切り出した板を重ねる階段状模型が一般的で，階段の間を埋めてなめらかに仕上げることも可能です。しかしこれは膨大な製作時間を要し，任意の地域について誰もが手軽に作るというわけにはいかない。これに対して，近年開発された3Dプロッタは3Dデータを木などの軟素材に切削加工して模型として製作できる機械で，3Dデータとして地形データを用いることにより，任意の地域の精細な地形模型を自動で製作できる。これによって，土石流が発生した，または発生が心配される地域の地形模型をつくり，これをかたどった雌型から砂山の雄型をつくり，これに降雨をシャワーでかける。 後者の有効性が非常に高いと確認できた場合には，メモリー流速計を現有の一次元流速計での測定を他地点で，また時間差をとって繰り返すという方法で代用して，3Dプロッタの購入に変更する可能性がある。
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