風化基岩層内の雨水流動過程の解明による森林小流域の新たな水文モデルの構築

通过阐明雨水在风化基岩层内的流动过程，构建新的小型森林盆地水文模型

• 批准号: 16780114
• 负责人: 小杉 賢一朗
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16780114/
• 关键词: 降雨流出; 風化花崗岩; TDR水分計; 水源涵養; 表層崩壊; 透水係数; 水分特性曲線; 降雨浸透

本研究では,土壌物理学的手法,水文学的手法,地球物理学的手法,地球化学的手法を組み合わせた実験・観測により,風化基岩層内の雨水流動過程を解明することを目的とした。風化花崗岩を母材とする山地小流域(面積240m^2)において,土層と基岩層の圧力水頭を詳細に計測し,土壌-基岩系における浸透水の挙動を検討すると共に,降雨流出に及ぼす土層と基岩層の影響について考察を加えた。降雨時の小流域からの総流出量は常に総雨量の5%以下であり,多量の雨水が基岩層に浸透することがわかった。基岩層内の圧力水頭変化は基岩直上の圧力水頭の変化と良く似たものとなり,土層が厚い斜面部位の基岩層内では不飽和浸透流が卓越していた。これは,浸潤前線が土層内を下降する過程で浸透強度が弱められるために土層と基岩の境界に飽和側方流が形成されないためであり,この様な部位では浸透水が流出に寄与しないことが示された。さらに,基岩内の水移動プロセスを解明するため,コイル型TDR式水分計を作製して風化花崗基岩層内に埋設し,含水率の計測を行った。基岩の含水率は年間を通じて比較的安定していたが,降雨時には小さな雨量でも上昇した。その上昇幅は土層のそれに匹敵したものの,降雨終了後には急激に低下した。貯留量でも同様の傾向が見られた。以上から,基岩の含水率変動には割れ目の寄与が考えられた。今まで簡易貫入試験により「基岩」と定義され,不透水とされた層にも雨水が浸透していることが本研究により明らかになった。

This study aims to combine geophysical, hydrological, geophysical and geochemical methods to understand the flow process of rainwater in weathering base layers. A small watershed (area 240 m^2) of weathered granite base material was studied in detail, including pressure head of soil layer and base layer, water seepage and water flow of soil-bedrock system, rainfall outflow and influence of soil layer and base layer. The total outflow of small watershed during rainfall is less than 5% of the total rainfall, and the amount of rainwater penetrates the base layer. The pressure head in the base layer changes, and the pressure head changes directly above the bedrock. The unsaturated seepage flow in the base layer at the inclined part of the soil layer is excellent. In the process of decreasing the infiltration intensity in the soil layer before infiltration, saturated lateral flow is formed in the soil layer and bedrock, and the infiltration water flows out of the soil layer and bedrock. In this paper, the water movement in bedrock is analyzed, and the TDR moisture meter is used to measure the moisture content in the weathered granite base layer. The moisture content of bedrock is relatively stable throughout the year, and the rainfall is relatively small. The amplitude of the soil layer rises to match that of the soil layer. After the rain ends, the soil layer falls rapidly. The same tendency of storage is observed. As mentioned above, the moisture content of bedrock changes and changes. The simple penetration test was conducted to define the bedrock, impermeable layer and rainwater penetration.

项目成果

不飽和地盤の挙動と評価

非饱和地基的性能和评价

• 发表时间: 2004
• 作者: 西村 拓 他

Temporal and spatial variations in probability of debris flow initiation in volcanic watershed

火山流域泥石流引发概率的时空变化

• 发表时间: 2005
• 期刊: 砂防学会誌 57・3
• 作者: Muhammad Mukhlisin;Ken'ichirou Kosugi;Takahisa Mizuyama
• 通讯作者: Takahisa Mizuyama

Development of a simple lateral preferential flow model with steady state application in hillslope soils

• DOI: 10.1029/2004wr003877
• 发表时间: 2005-12
• 期刊: Water Resources Research
• 影响因子: 5.4
• 作者: D. Tsutsumi;R. Sidle;K. Kosugi

Effects of Soil Porosity on Slope Stability and Debris Flow Runout at a Weathered Granitic Hillslope

• DOI: 10.2136/vzj2005.0044
• 发表时间: 2006-01
• 期刊: Vadose Zone Journal
• 影响因子: 2.8
• 作者: M. Mukhlisin;K. Kosugi;Y. Satofuka;T. Mizuyama

斜面土壌水分空間分布計測のための土壌水分計付貫入計の開発

开发带有土壤湿度计的贯入仪，用于测量斜坡土壤湿度的空间分布

• 发表时间: 2004
• 期刊: 砂防学会誌 57・3
• 作者: 小杉賢一朗;堤大三;水山高久;長谷川秀三
• 通讯作者: 長谷川秀三