Application of visualization technology of underground saturated zone to elucidate the mechanism of storm runoff generation in forested catchments

应用地下饱和带可视化技术阐明森林流域暴雨径流产生机制

基本信息

批准号：
21K19152
负责人：
勝山正則
金额：
$ 3.99万
依托单位：
Kyoto Prefectural University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

気候変動・極端豪雨に伴う大規模洪水・土砂災害が頻発している。日本では水と土砂の供給源となる山地源流域はほぼ森林であるため、降水・流出発生パターンの変化は森林の洪水緩和機能や土砂災害防止機能とも密接に関係する。本研究では、極端豪雨に伴う洪水発生機構を理解するために、降雨に伴う地中空間内の変化を従来よりも高時間分解能かつ三次元的に捉えることを目的に、熱赤外カメラを用いた手法により観測を進めている。2022年度は、渓流水と湧水の水温差を利用し、花崗岩流域における河道内の湧水点の発見と山体の集水構造の解明を目的とした調査を行った。調査の結果、明らかな温度差を示す湧水点が確認できた。また、渓流水との境界が不明瞭で採水は難しいものの、熱赤外カメラでは明らかな温度差を示す帯状の湧水帯が河道の側壁斜面下端から確認できた。夏期、冬期では共に同じ湧水点もある一方で冬期にのみ採水できた地点もあった。これは冬期の渓流水の流量が少ないため水深も浅くなり、湧水の温度差が明確に出たからであると考えられる。湧水地点は標高 200m 以下に集中して存在した。水質分析の結果、標高が低くなるにつれ渓流水の SiO2濃度が高くなり、特に標高 200ｍより下流域で濃度が上昇していた。これは基岩深部を通過した高濃度の湧水の混合によるものと考えられ、山体の上流部で深部に浸透した地下水が流域末端付近で湧出する実態が明らかになった。これらの成果は2022年3月に開催された日本森林学会に於いて報告済みである。

由于气候变化和极端的大雨，大规模的洪水和滑坡经常发生。在日本，是水和沉积物来源的山区流域几乎是森林的，因此降水和径流发生模式的变化与减少森林洪水和防水性的预防功能密切相关。在这项研究中，为了了解与大雨相关的洪水生成的机制，我们正在使用热红外摄像机进行观察，目的是捕获以三维方式捕获与降雨相关的地面空间的变化，其时间分辨率比以前更高。在2022财年，我们进行了一项调查，目的是在花岗岩盆地的河道内发现弹簧点，并利用河流和泉水之间的温度差异，阐明山脉的收集结构。调查显示，弹簧点显示了明显的温度差异。此外，尽管河水和河水之间的边界尚不清楚，很难收集水，但从河道的侧壁坡度上可以看到皮带状的弹簧区，显示出与热红外摄像机的明显温度差。虽然在夏季和冬季都有弹簧，但在某些地区，只有在冬季收集水。这被认为是因为冬季山流的流速很低，深度较浅，导致春季水温度明显差异。弹簧集中在小于200m的高度上。水质分析表明，随着海拔高度的降低，山流水中的SiO2浓度增加，浓度尤其增加，尤其是在河流水平以上低于海平面200m的河流中。这被认为是由于经过地下室岩石深处的高浓度的泉水混合在一起，并且已经揭示了在盆地末端爆发出更深山脉深处的地下水。这些结果已在2022年3月举行的日本林业协会上报道。