環境維持流量の評価を目的とした河床堆積層への伏流過程に関する研究

河川流域のなかには,ダム下流部の減水区間で河道が枯渇状態になる場合があり,河川環境として種々の問題を生んでいる.近年,こうした河川流況を改善するために,貯水池から環境維持流量が放流されつつあるが,河谷内に厚い堆積層をもつ河川では伏流現象が卓越し,期待されたほど流況が改善されないケースがある.本研究では,現象の支配要因を明確にするために理論解析を行い,環境維持流量を評価する際に重要となる河道から河床への伏流過程を定量的に明らかにすることを目的としている.具体的には,導出した理論解を数値解析により検証するとともに,室内水理実験や実際の山地河川における現地観測結果と比較し,理論解の妥当性を検討した.得られた知見をまとめると以下のようである.1.伏流過程の理論解は数値解析の結果とよく一致し,理論展開の妥当性が確認された.理論解によると,伏流ポテンシャルの分布は,ダム直下で大きく変化するが,ある程度下流では河谷勾配に漸近する.2.水理実験により伏流の流れの経路を可視化したところ,ポテンシャル分布の解と一致した.このことより,定性的にではあるが,基礎方程式および境界条件の妥当性が確認された.3.実河川において,伏流に伴う河道流量変化の現地観測を行い,理論解と比較したところ,大局的に見て両者はよく対応し,理論解の実現像への適用可能性が示された.4.種々の河道形態について理論解を計算した結果,伏流量の総和は,堆積層の透水係数・堆積層厚・河谷の流下方向勾配にほぼ比例し,堆積層の横断方向の幅にも大きな影響を受けることが判明した.本研究により,従来十分に解析されていなかった山地河川の伏流現象の水理学的特性が明らかとなった.

河川流域のなかには,ダム下流部の減水区間で河道が枯渇状態になる場合があり,河川環境として種々の問題を生んでいる.近年,こうした河川流況を改善するために,貯水池から環境維持流量が放流されつつあるが,河谷内に厚い堆積層をもつ河川では伏流現象が卓越し,期待されたほど流況が改善されないケースがある.本研究では,現象の支配要因を明確にするために理論解析を行い,環境維持流量を評価する際に重要となる河道から河床への伏流過程を定量的に明らかにすることを目的としている.具体的には,導出した理論解を数値解析により検証するとともに,室内水理実験や実際の山地河川における現地観測結果と比較し,理論解の妥当性を検討した.得られた知見をまとめると以下のようである.1.伏流過程の理論解は数値解析の結果とよく一致し,理論展開の妥当性が確認された.理論解によると,伏流ポテンシャルの分布は,ダム直下で大きく変化するが,ある程度下流では河谷勾配に漸近する.2.水理実験により伏流の流れの経路を可視化したところ,ポテンシャル分布の解と一致した.このことより,定性的にではあるが,基礎方程式および境界条件の妥当性が確認された.3.実河川において,伏流に伴う河道流量変化の現地観測を行い,理論解と比較したところ,大局的に見て両者はよく対応し,理論解の実現像への適用可能性が示された.4.種々の河道形態について理論解を計算した結果,伏流量の総和は,堆積層の透水係数・堆積層厚・河谷の流下方向勾配にほぼ比例し,堆積層の横断方向の幅にも大きな影響を受けることが判明した.本研究により,従来十分に解析されていなかった山地河川の伏流現象の水理学的特性が明らかとなった.