Study on the spatial distribution of water flow path within the soil layer in mountainous hillslopes

山地丘陵土层内水流路径空间分布研究

• 批准号: 20K06125
• 负责人: 正岡 直也
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K06125/
• 关键词: 水みち; 飽和透水係数; 水分特性曲線; ゲルフパーミアメータ; T-TDRセンサー; 基岩面地形; 強風化基岩; 圧力水頭; 集水性; 降雨流出過程; 地形解析; テンシオメータ; 流出モデル

本年度は第一に、昨年度に測量と土層厚測定を行った滋賀県甲賀市信楽水文試験地内のSB流域（0.28 ha）において、ゲルフパーミアメータ法による土壌透水性の計測ならびにテンシオメータによる圧力水頭の経時観測を実施した。斜面土壌の飽和透水係数Ksの分布に着目すると、斜面上部では土壌深部ほどKsが小さい傾向がみられた一方、下部では深部の基岩面上でもKsが大きい特徴がみられた。これは斜面下部において雨水を素早く排水する水みちが発達していることを示唆していた。さらに同地点において圧力水頭の降雨応答をみると、降雨ピーク時には上昇して飽和に達するものの、降雨終了後は速やかに下降し不飽和に戻っていた。これは水みちの排水効果を裏付けるものと考えられる。降雨が多く集まる斜面下部では土層内に水みちが発達することで、崩壊危険度を低下させているメカニズムの存在が示唆された。ただし、現段階では土壌の保水・透水性パラメータのうち飽和透水係数のみの検討に留まっているため、次の段階として保水性を原位置観測することが必要である。第二に、土壌の保水性を表す水分特性曲線（θ-ψ曲線）を原位置土壌で観測するためのTDR土壌水分計付きテンシオメータ（T-TDRセンサー）を開発した。これはテンシオメータ先端のポーラスカップにTDR土壌水分計のワイヤをコイル状に巻き付けた構造をしており、体積含水率θと圧力水頭ψを完全な同位置で同時測定することができる。既往研究で提案された同様の測器を改良し、ケーブル類をテンシオメータの塩ビ管に埋め込むことで野外土壌への挿入に耐えうる強度を実現した。制作したT-TDRセンサーに対し実験室内でキャリブレーション実験を行い、土壌の種類を問わず正確な測定ができることが示された。また京都大学構内の野外土壌で経時観測を行ったところ、θ-ψ曲線が良好に測定できた。

This year the first に は measurement と soil layer thickness, yesterday's annual に を line っ た zi, 県 koga joy city letter to の SB in river basin hydrological test (0.28 ha) に お い て, ゲ ル フ パ ー ミ ア メ ー タ method に よ 壌 る soil permeability の measuring な ら び に テ ン シ オ メ ー タ に よ る pressure head の 経 観 を measurement when be applied し た. Saturated permeable coefficient of slope soil 壌 の Ks に の distribution with mesh す る と, upper slope で は deep soil 壌 ほ ど Ks が small さ い tendency が み ら れ た side, lower で は deep の bedrock surface で も Ks が big き い, 徴 が み ら れ た. こ れ は cant lower に お い て を element く early rain drainage す る water み ち が 発 da し て い る こ と を in stopping し て い た. さ ら に with site に お い て の rainfall 応 pressure head a を み る と, rainfall ピ ー ク に when rising は し て saturated に da す る も の の, rainfall は speed after the end of や か に falling し unsaturated に 戻 っ て い た. The drainage effect of <s:1> water みち みち is used to pay ける <s:1> と と to test えられる. Lower rainfall が く more episodes ま る cant で は に water in the soil layer み ち が 発 da す る こ と で 壊 caving low degree of dangerous 険 を さ せ て い る メ カ ニ ズ ム の exist が in stopping さ れ た. た だ し, now Duan Jie で は soil 壌 の, water permeability, パ ラ メ ー タ の う ち saturation coefficient of permeable の み の に 検 please leave ま っ て い る た め, の Duan Jie と し て water-retention 観 を original position measuring す る こ と が necessary で あ る. The second に, soil 壌 の water-retention を table す moisture characteristic curve (theta - bits of curve) を position the soil 壌 で す 観 test る た め 壌 の TDR soil moisture with き テ ン シ オ メ ー タ (T - TDR セ ン サ ー) を open 発 し た. こ れ は テ ン シ オ メ ー タ apex の ポ ー ラ ス カ ッ プ 壌 に TDR soil moisture meter の ワ イ ヤ を コ イ ル shape に 巻 き pay け た tectonic を し て お り theta, volume moisture content と bits of pressure head を な completely with location で す measured at same time る こ と が で き る. With others in previous studies proposed で さ れ た の sensors modified し を, ケ ー ブ ル class を テ ン シ オ メ ー タ の salt ビ buried pipe に め 込 む こ と で field soil 壌 へ の scions into に え resistant う る strength を be presently し た. Making し た T - TDR セ ン サ ー に し seaborne be 験 indoor で キ ャ リ ブ レ ー シ ョ ン be 験 を い, soil 壌 の kinds を asked わ ず な correct determination が で き る こ と が shown さ れ た. ま た Kyoto university structure within の field soil 壌 で 経 観 when measuring line を っ た と こ ろ, determination of theta - a good bits of curve が に で き た.

项目成果

花崗岩山地源流域における基岩内地下水集水域と流出特性

花岗岩山源区地下水集水面积及基岩内径流特征

• 发表时间: 2020
• 作者: 正岡直也;小杉賢一朗;藤本将光
• 通讯作者: 藤本将光

Comparison of forest soil hydraulic properties between different types of forests

不同类型森林森林土壤水力性质比较

• 发表时间: 2021
• 作者: Dingkang Xu;Naoya Masaoka;Tomoya Murakami;Ken'ichirou Kosugi;Yoshiko Kosugi
• 通讯作者: Yoshiko Kosugi

山地斜面における不均質な土壌透水性分布が排水能力に及ぼす影響

山坡土壤渗透率分布异质性对排水能力的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: 柳井鴻太郎;正岡直也;小杉賢一朗;藤本将光
• 通讯作者: 藤本将光

連続流出蒸発法（COFEM）を用いた森林土壌の水分特性・透水性の計測

使用连续径流蒸发法（COFEM）测量森林土壤的水分特征和渗透性

• 发表时间: 2021
• 作者: 正岡直也;小杉賢一朗
• 通讯作者: 小杉賢一朗

断層構造をもつ付加体山地における基岩内地下水の流動特性

断层构造增生山基岩地下水流特征

• 发表时间: 2021
• 作者: 正岡直也;小杉賢一朗;谷知幸;松四雄騎;山川陽祐
• 通讯作者: 山川陽祐