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

树木存在引起的异质雨水入渗现象对边坡面破坏的影响

• 批准号: 08J01830
• 负责人: 梁 偉立
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J01830/
• 关键词: 森林水文; 樹幹流; 雨水浸透; 基岩面飽和帯; 土壌含水率; 数値計算

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。

The amount of rain that passes through the forest is taken into account. The stem flow is ignored. Some of the rainfall in the forest is blocked. In 2000, the stem flow was caused by the influx of rainwater into the soil. The calculation results show that the variation of soil moisture content and the development of bedrock surface saturation zone are well reproduced, and the soil moisture dynamics around trees are well reproduced. In 2001, the authors proposed to examine the effects of slope hydrological processes and surface collapse on tree growth. The proposal shows the possibility of the saturation zone of the bedrock surface in the steady state, the minimum safety rate of the slope as a whole, and the possibility of the collapse of the slope. The early penetration characteristics of trunk flow are considered, and the time of surface collapse occurrence is predicted. The location of surface collapse occurrence is limited to the lower part of slope. As a result, the formation of a saturated zone on the bedrock surface of the trunk flow site is clearly indicated, and the possibility of a collapse in the upper middle of the slope is indicated. It is important to know the occurrence position of slope surface collapse and the prediction time of slope surface collapse. In recent years, environmental protection measures have been taken to prevent the collapse of steep slope trees. The results of the above discussions have been discussed. The penetration of rainwater into slope trees has become necessary. In this study, we consider the importance of strengthening the resistance of roots, the formation of the early infiltration path of rainwater, and the analysis of the integration of negative and positive effects of trees. It is an important topic for tree root system to predict the flow mechanism, rainfall characteristics, and surface collapse.

项目成果

Field observations and numerical experiments to assess the effect of trees on slope stability

现场观察和数值实验评估树木对边坡稳定性的影响

• 发表时间: 2010
• 期刊: INTERPRAEVENT2010 (印刷中)
• 作者: N. Koizumi;S. Masuda;K. Maeda;Y. Isoda;R. Yatsunami;T. Fukui;S. Nakamura;小泉直也;林香那;林香那;林香那;梁偉立;梁偉立
• 通讯作者: 梁偉立

Observations of soil water dynamics around a tree on a hillslope before and after intercepting stemflow

截流前后山坡树木周围土壤水动态观测

• 发表时间: 2009
• 作者: N. Koizumi;S. Masuda;K. Maeda;Y. Isoda;R. Yatsunami;T. Fukui;S. Nakamura;小泉直也;林香那;林香那;林香那;梁偉立;梁偉立;梁偉立;Wei-Li LIANG;Wei-Li LIANG;梁偉立
• 通讯作者: 梁偉立

Characteristics of stemflow for tall stewartia (Stewartia monadelpha) growing on a hillslope.

• DOI: 10.1016/j.jhydrol.2009.09.027
• 发表时间: 2009-11
• 期刊: Journal of Hydrology
• 影响因子: 6.4
• 作者: W. Liang;K. Kosugi;T. Mizuyama

A three-dimensional model of the effect of stemflow on soil water dynamics around a tree on a hillslope.

• DOI: 10.1016/j.jhydrol.2008.12.009
• 发表时间: 2009-03
• 期刊: Journal of Hydrology
• 影响因子: 6.4
• 作者: W. Liang;K. Kosugi;T. Mizuyama

樹幹流浸透が斜面安定に与える影響に関する数値実験

树干水流入渗对边坡稳定性影响的数值试验

• 发表时间: 2009
• 作者: N. Koizumi;S. Masuda;K. Maeda;Y. Isoda;R. Yatsunami;T. Fukui;S. Nakamura;小泉直也;林香那;林香那;林香那;梁偉立;梁偉立;梁偉立;Wei-Li LIANG;Wei-Li LIANG;梁偉立;梁偉立;梁偉立
• 通讯作者: 梁偉立