樹木の存在に起因する不均質な雨水浸透現象が斜面表層崩壊に及ぼす影響

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これまで開発された多くの水文モデルでは,遮断量と通過雨量の降雨分配が考慮されてはいるが,樹幹流が無視されるか,あるいは林内雨量の一部として扱われることが多かった。このため,20年度には,樹幹流に起因する土層内のバイパスフローを土層内における湧き出し項としてRichards式に代入する新たな雨水浸透モデルを提案した。その計算結果は,土壌含水率変化と基岩面飽和帯の発生を良好に再現し,樹木周辺の土壌水分動態を有効に再現できることが明らかになった。21年度には,提案モデルを用いて,樹木の有無が斜面水文過程と表層崩壊発生に及ぼす影響を検討した。提案モデルでは,定常状態になるまでに基岩面に局所的な飽和帯が計算され,斜面全体の最小安全率がより早く低下した上に,斜面におけるあらゆる場所が崩れる可能性を示した。樹幹流の素早い浸透特性を考慮しない従来型モデルは,表層崩壊発生の時刻が遅く予測された上に,表層崩壊発生の場所が斜面下部に限定される結果となった。その結果,樹幹流による局所的な基岩面飽和帯の形成プロセスを明らかにし,従来モデルでは評価できない,降雨のインプットに対応した素早い安全率の低下ならびに斜面中上部の崩壊発生の可能性を示した。その知見は,斜面表層崩壊の発生部位・時刻の予測およびメカニズムの解明に重要なものと考えられる。近年,環境に配慮して斜面上の立ち木を残した急傾斜地崩壊防止対策がなされているが,以上の検討結果を踏まえると,斜面への雨水の浸透の観点からチェックされる必要があることになる。すなわち,本研究で考慮しなかった根系によるせん断抵抗力の補強と,雨水の素早い浸透経路の形成という,樹木による正負両方の効果を総合的に解析することが重要となろう。また,樹木根系によるバイパス流発生機構を,降雨特性と対応させて定量的に明らかにすることも,表層崩壊の正確な予測のための重要な課題である。