比電気伝導度を用いた山腹斜面での雨水の流動機構の解明

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本研究では山腹斜面での雨水の流動機構を明らかにするために、(1)犬山試験流域(名大犬山地震研究所内)に大小2試験流域を設け、降雨、流出量の他に比電気伝導度および各種イオンの濃度を測った。その結果、流出には短いが強い持ち越し流れがあること、早い流出があること、深部の地下水貯留があること、流域の大きさが古水の流出に影響を与えること、小さな流域は土壌条件により敏感であること等が明らかになった。また、(2)現地斜面での浸透流の観察をもとに、実験室内で現地土壌を充填した斜層を用い流出経路に関する確認実験を行った。現地斜面では樹木の樹冠によって集められた雨水は樹幹流となって集中して地中に浸透する。そのため、林内雨のみを受けゆっくりとした浸透が起こる一般部とは異なった速い鉛直流が生じ、それが速い流出の源となっていることがわかった。(3)その結果を基礎として流出モデルを作成し、過去の流出ハイドログラフとトレーサ濃度の再現性を検討した。流出モデルとして速い浸透流および一般部の浸透流をそれぞれ別々に不飽和浸透流として計算し、斜面基部での側方流としてkinematic wave法を用いてモデル化した。解析結果のハイドログラフは実測値とよく一致し、濃度については流出の立ち上がり以前はうまく再現できなかったがピーク以後、基底流の濃度に順次戻って行く傾向は再現できた。また、(4)こうした浸透流の水質に関する拡散実験を室内で行うための比電気伝導度の検出プルーブの試作を行った。プルーブの形状は並行なステンレスパイプを電極とした簡単なものであるが、電場の理論を用いることにより、計測した全抵抗から比電気伝導度を算定する式を導いた。またその際接触抵抗を導入した。これらは、比電気伝導度ートレーサ濃度(食塩水)ー土壌含水率の関係でまとめた。