Analyzing and modeling for dynamic mechanism of tree failure caused by strong wind and rain

强风雨树木破坏动力机制分析与建模

基本信息

批准号：
20H03024
负责人：
上村佳奈
金额：
$ 11.4万
依托单位：
Shinshu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

近年、大型台風などによる甚大な森林被害は国内外で毎年報告されている。しかし、森林内の立木がどのように破壊（倒伏や幹折れなど）されるのか、そのメカニズムは解明されていない。本研究では、立木の地上部複数箇所、根、根周辺の土壌の振動と変位、及び降雨・風速・風向を同時観測することで、立木が倒伏する動的メカニズムの解明とモデル化を目的とする。2020年11月に森林総合研究所千代田試験地（茨城県かすみがうら市）内のスギ５本を含んだプロットを設置し、観測を開始した。観測内容は、約150個のセンサーと観測機器を使って、樹幹および根のひずみ、土壌の移動、土壌の含水率、樹幹流、雨量、風向風速を常時計測している。2021年度も計測を継続している。2022年度は、長期観測のためにセンサーの一部が故障したが、修理をしながら観測は継続している。2022年12月には前年と同様に樹幹と根のひずみ値を回転モーメント等に変換するパラメタを取得するため、各対象木を８方向に引っ張る試験を実施した。本試験では、幹の高さ３mの位置に独自に開発した回転式ワイヤー設置具を取り付け、手動ウィンチでワイヤーを引っ張りながら、引っ張り力応力と幹の傾倒角度、幹及び根のひずみを計測した。その結果、水平根のなかにどの方向に力がかかったとしても反応する、基盤となる根が存在する可能性が示唆された。2023年2月には、信州大学において対面及びオンラインでの検討会を実施し、根の反応を含めた議論がなされ、2023年11月に根の形状を精査する必要を確認した。

近年来，日本国内外每年都有因大型台风等事件造成严重森林破坏的报道。然而，森林中的树木如何被破坏（倒伏、树干折断等）的机制仍然未知。本研究的目的是通过同时观察树木地上部分、根部和根部周围土壤的振动和位移，以及降雨量、风速和风力，阐明和模拟树木倒伏的动态机制。方向。 2020年11月，我们在林产林产研究所千代田实验场（茨城县霞浦市）设置了5棵杉树的试验地，开始了观测。观测包括使用大约 150 个传感器和观测设备来不断测量树干和根部的应变、土壤运动、土壤含水量、树干流量、降雨量以及风向和风速。测量工作将在 2021 财年继续进行。 2022年，部分传感器因长期观测而发生故障，但在修复的同时观测仍在继续。 2022年12月，与去年一样，进行了一次测试，将每棵目标树从八个方向拉动，以获得将树干和树根的应变值转换为转动力矩等参数。在本次试验中，将独特开发的旋转钢丝安装装置固定在3 m高的树干上，用手动绞盘拉动钢丝时，对拉应力、树干倾斜角度以及树干和根部的应变进行了测试。测量。结果表明，水平根内可能存在一个潜在的根，可以对任何方向施加的力做出反应。 2023年2月，在信州大学召开了面对面和在线审查会议，进行了包括根反应在内的讨论，并确认应在2023年11月仔细检查根的形状。