蒸散と土壌水分の空間変動を考慮した森林からの流出のモデル化

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森林が水の流出に深く影響することは良く知られている。そして、森林の水源かん養機能を定量化するためには、実際の林地における降雨から流出に至る水移動のの過程を詳細に再現する必要がある。しかし、従来の研究は流出量の予測が中心で流域各部の土壌水分状態や水移動を重要視していないため、水移動現象を忠実に再現できていない。そこで本研究では、流域斜面における個々の場所での土壌水分状態に着目し、それらの変動が土中の水移動や流出量にどのようにつながっているかを検討した。観測流域は、東京大学愛知演習林白坂本流域南谷上流部(0.4ha)である。ここに、集中観測のための斜面を設け、谷部から尾根部にかけての11地点で4深度の計44ヶ所にテンシオメータを埋設し連続観測した。また、土壌サンプリングを行い土壌の物理性を測定するとともに、水移動の3次元数値計算で使用する数値地形図を作成するため測量および貫入試験を行った。6ヶ月間の圧力水頭の実測値を用いて斜面各部位の土壌水分の変動を検討した。全水頭のプロファイルとフラックスを検討した結果、隣りあった地点の不飽和水分移動の特徴につながりが認められた。そして、この不飽和水分移動の特徴のつながりが河道部へと続き流出に寄与していると考えられた。このことを実証するため分布型3次元数値計算を行い、各地点の透水係数の大小により流域を分類した。この結果、“流出に寄与する部分"と“寄与しない部分"が流域内のどのような位置に分布しているかを示すことができた。また、降雨や乾燥に伴いこの寄与する部分は変動していくことが明らかになった。