森林流域における土砂災害対策に資する土壌浸食モデルの開発と土石流モデルの適用

土壤侵蚀模型开发及泥石流模型应用有助于森林流域滑坡灾害防治

• 批准号: 19KK0392
• 负责人: 堀田 紀文
• 金额: $ 8.99万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020 至 2023
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19KK0392/
• 关键词: 土壌侵食モデル; GeoWEPP; 土砂流出; 土石流数値計算; 微細土砂; 土石流; 斜面崩壊; 土壌浸食モデル; 数値計算; 現地観測

2022年度は，本研究で設定した (1) 土壌浸食モデルの選定と適用，(2) 土石流モデルの精緻化 について，以下のような結果を得た．(1) 土壌浸食モデルの選定と適用昨年度までの観測の継続と得られたデータの取りまとめを実施した（論文掲載）．また，豊田市大洞町の人工林流域では調査結果と良好に対応する計算結果（GeoWEPP）が得られた．斜面侵食の継続的な観測に加えて，濁度計と自動採水器による採水とその分析によるSS(Suspended Solid)の観測を実施することで，正確な土砂収支を踏まえた検討が可能となり，過去に生産され，現在は河道に貯留されている土砂が主要な供給源であることが明らかになった．当該流域では森林整備による土砂流出抑制が見込めないという点と，森林の撹乱の影響が長期に及び，その制御が難しいという点で重要な知見である．その他の森林流域でもGeoWEPPを用いた再現計算を新たに実施した．(2) 土石流モデルの精緻化昨年度に開始したモデル検証用の実験データを取りまとめた論文が掲載された．扇状地水路で過去に実施した粒径組成の異なる土石流実験の結果を，SfM（Structure from Motion）やPIV（Particle Image Velocimetry）などの画像解析を用いて整理した結果，均一粒径では左右対称に近い形状で土石流の堆積が生じるのに対して，微細土砂を含み幅広い粒度分布を有する土石流では扇状地上で首振りが見られた．扇頂付近で土石流の粗粒分が堆積する一方で，下流域では土砂と水の分離が早期に生じることがその要因である．　昨年度までに土石流のモデル化は完了したので，引き続き，土石流扇状地での数値シミュレーションを実施した．従来のモデルとの比較を加えたうえで，扇状地での土石流の堆積様式などを検討したうえで，取りまとめて論文として投稿中である．

2022财年，我们在（1）土壤侵蚀模型的选择和应用，以及（2）本研究中泥石流模型集的细化方面获得了以下成果。 （1）水土流失模型的选择和应用我们持续到去年进行观测，并将所得数据进行整理（发表论文）。此外，计算结果（GeoWEPP）与丰田市大幌町人工林流域的调查结果非常吻合。除了持续观测斜坡侵蚀外，还可以通过浊度计和自动水质采样器进行水质采样和分析来观测SS（悬浮固体），从而可以根据准确的泥沙平衡进行研究，从而明确了主要供应源。是过去产生并目前储存在河道中的沉积物。这是一个重要的发现，因为预计该流域的森林维护无法抑制泥沙径流，而且森林干扰的影响是长期且难以控制的。使用 GeoWEPP 的繁殖计算也在其他森林盆地进行。 （2）泥石流模型的细化 发表论文，总结了去年开始的模型验证实验数据。利用SfM（Structure from Motion）和PIV（Particle Image Velocimetry）等图像分析技术对以往在冲积扇河道中进行的不同粒径组成的泥石流实验结果进行整理，结果表明，均匀粒径接近于双边对称性。虽然泥石流因其形状而易于堆积，但观察到含有细沉积物且粒径分布较宽的泥石流在扇形地面上振荡。其原因在于，虽然泥石流的粗颗粒在扇顶部附近聚集，但泥沙和水的分离在下游区域较早发生。去年泥石流模型已经完成，我们继续对泥石流扇进行数值模拟。在与传统模型进行比较并研究冲积扇中泥石流的沉积方式后，结果正在汇编并作为论文提交。

项目成果

微細土砂の液相化を考慮した崩壊起因土石流の数値計算結果の比較

考虑细粒泥沙液相的崩塌诱发泥石流数值计算结果比较

• 发表时间: 2022
• 作者: Acharya;A.;Tanimura;D.;Zhang;C.;Ito;F.;Sakaki;T.;Komatsu;M.;Doi;I.;Kogure;T.;堀田紀文，戸部潤一郎，酒井佑一，西口幸希，内田太郎
• 通讯作者: 堀田紀文，戸部潤一郎，酒井佑一，西口幸希，内田太郎

微細土砂の液相化を考慮した数値計算は崩壊起因土石流の再現に有効か？

考虑细粒沉积物液相的数值计算能否有效再现滑坡引起的泥石流？

• 发表时间: 2021
• 作者: Irwin;A. R.;E. E. Strong;Y. Kano;E. M. Harper and S. T. Williams;戸部潤一郎，堀田紀文，酒井佑一，西口幸希，内田太郎
• 通讯作者: 戸部潤一郎，堀田紀文，酒井佑一，西口幸希，内田太郎

Multi-decadal changes in the relationships between rainfall characteristics and debris-flow occurrences in response to gully evolution after the 1990-1995 Mount Unzen eruptions

1990-1995年云仙火山喷发后沟壑演化对降雨特征与泥石流发生关系的数十年变化

• DOI: 10.1002/esp.5148
• 发表时间: 2021
• 期刊: Earth Surface Processes and Landforms
• 影响因子: 3.3
• 作者: Tsunetaka H;Shinohara Y;Hotta N;Gomez C;Sakai Y
• 通讯作者: Sakai Y

泥流の堆積機構：二層モデルに基づく検討

火山泥沉积机制：基于两层模型的研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Kazuki Hiranai;Atsushi Sugama;平内和樹，菅間敦;酒井佑一;酒井佑一，堀田紀文
• 通讯作者: 酒井佑一，堀田紀文

Redistribution of the soil ¹³⁷ Cs inventory through litter and sediment transport on a hillslope covered by deciduous forest in Fukushima, Japan

日本福岛落叶林覆盖的山坡上的凋落物和沉积物迁移导致土壤¹³⁷铯库存量的重新分配

• DOI: 10.1002/esp.5393
• 发表时间: 2022
• 期刊: Earth Surface Processes and Landforms
• 影响因子: 3.3
• 作者: Oda Tomoki;Hotta Norifumi;Miura Satoru;Endo Izuki;Tanoi Keitaro;Renschler Chris S.;Ohte Nobuhito
• 通讯作者: Ohte Nobuhito