No.295 研究課題 / Project
多摩川上中流の森林流域における土壌浸透能とその空間分布を考慮した降雨流出予測に関する研究Study on the spatial distribution of infiltration capacity of runoff responses in forested watersheds located in the midstream and upstream of the Tama drainage system| 学術研究 Academic Research |
No.295 |
|---|---|
| 代表研究者 Principal Investigator |
五味 高志 Takashi Gomi |
| 所属（採択当時） Affiliation |
東京農工大学農学府国際環境農学専攻 Tokyo University of Agriculture and Technology, The Graduate School of Agriculture Master’s Course in International Environment & Agriculture Studies |
| 研究内容要約 Research Summary |
日本国内では、1960～70年代の拡大造林期に植林されたスギやヒノキ人工林において、林業労働者不足や木材市場の変化によって、間伐などが十分に行われず、高密度に植栽され放置されている林分が多くみられる。河川管理において下流域のみを対象とした視点のみではなく、源流域を含む中上流域の森林や立地条件、林床植生それらの空間分布などを考慮し、流域管理の水資源や森林管理、さらには河川生態系保全を目指していくことが必要となる。とくに水土保全機能の評価および水資源管理のためには、表面流の発生が流域の流出過程に及ぼす影響を明らかにしなくてはならない。本研究では流域内斜面の浸透能の「空間分布」などを考慮し、林床植生被覆量に伴う土壌浸透能の空間分布を考慮した分布型流出モデルを開発した。水浸透プロセスに関連する流域の空間分布特性を把握するために、現地浸透試験を行い、定量化を進めた。これらのデータと流域の林床植生空間分布図をもとに、「空間分布」シナリオを考慮した面流および流域の流出解析を行った。森林流域の洪水流出現象の解明と理解を深め、森林管理による植生や浸透能変化と洪水流出量変化の予測を行い、今後の森林管理への提言を進めた。 今後は、林業技術や労働者、木材市場の変化とともに、森林施業計画も、長伐期施業や複層林施業などへの転換も進み、そのような変化に対応した流域スケールでの森林の水土保全機能の評価が求められると予想される。間伐と土壌侵食の関係に関する研究も少ないが、高齢（80年生以上）人工林の水土保全機能評価に関する研究もほとんどない。また、保安林の機能の再評価が求められている中で、水土保全機能を含めた森林の多機能評価を行うためには、流域的な視点と多様なスケールでの水流出プロセスの把握、水土保全機能の評価など、新たな枠組みでの研究と森林機能への理解が重要となるであろう。森林状態や林床植生状態を考慮した森林斜面で起こる個々のプロセスのみならず、流域的な水資源管理機能や土壌保全機能を中心とした森林のゾーニングと施業計画（たとえば林道の配置計画）などを明確にすることが、今後の森林管理や森林の機能評価の研究と技術発展を結びつけられる一つの方法と考えている。 本研究結果で得られた手法を用いることによって、斜面浸透能の空間的な不均質性を考慮することによって流出再現性が向上したといえるが、今後の森林や流域管理などにおいては、地形・土壌被覆・土壌特性などの空間的不均質性をどのように考慮するかが問題になる。これらについても、本研究と同様の手法を用いることによって現状の評価やモデルに組み込むことが可能であると考えられる。また、本研究結果をより、広域の流出モデルとして適用させるたえには、人工衛星によるリモートセンシングや、多摩川流域における植生や地形、さらには流出データなどのデータベース化が必要不可欠であり、本研究手法を発展させることによって、このようなメタデータを活用した流域森林管理、流域管理手法の開発さらには河川環境変動モデルなどが可能であると示唆された。 Due to a shortage in forestry labor and changes in the lumber market, the artificial forests of cedar and cypress trees planted in the forestation period of the 1960s and 1970s in Japan have not been sufficiently thinned out; as a result, many forests have been left unattended and have grown dense. River management shall be carried out targeting not only the downstream area but rather the entire river basin, including the forests in the upstream and midstream areas, their geographical conditions, the vegetation on the forest floor, and its spatial distribution. The aim shall be to manage the river’s water resources and forests, and protect the river’s ecosystems. In particular, to assess the soil/water conservation function and to manage water resources, it is necessary to elucidate how the occurrence of surface runoffs affects the runoff process of the river basin. This study developed a distributed runoff model that takes into account the spatial distribution of soil infiltration capacity in relation to the amount of vegetation coverage on the forest floor. An infiltration test was carried out in the field to obtain quantitative data to understand the spatial distribution characteristics in the basin in relation to the water infiltration process. Based on these data and a spatial distribution map of the vegetation on the forest floor in the river basin, taking into consideration the “spatial distribution” scenario, an analysis of the surface runoff and drainage throughout the basin was conducted. By clarifying and deepening understanding of how floodwater drains in forested watersheds and predicting how forest management can affect the vegetation, changes in the infiltration capacity, and the amount of drainage flow, it became possible to make recommendations to future forest management. With changes in forestry technology, labor, and the lumber market, existing forest management plans will be converted into long-rotation management and multi-storied forest management. To deal with such changes, assessment of soil/water conservation functions of forests on a watershed scale can be expected to become necessary. While there are few studies on the relationship between thinning and soil erosion, there are almost no studies that assesses the soil/water conservation function of old artificial forests (over 80 years old). In the midst of demand for reassessing the functions of protection forests, in order to assess the soil/water conservation function and multiple other functions of the forests, it is important to undertake research with a new framework, one which looks at the basin as a whole, understands the water runoff process from various scales, and assesses soil/water conservation function, as well as with an understanding of forest function. Clarifying not only each process that occurs on the forested slope—taking into consideration the forest conditions and vegetation on the forest floor—but also the forest zoning and implementation plan (e.g. plan for the allocation of forest roads) that focus on the resource management function and soil conservation function of the watershed, is thought to be one of the methods to link future research on forest management and forest function assessment to technological development. It can be said that there is improvement in replicating the water flow that reflects the spatial heterogeneity of slope infiltration capacity, by using the method obtained from the result of this study. However, it comes into question how to reflect the spatial heterogeneity with respect to topography, soil coverage, and soil characteristics in the management of forests and rivers in the future. It is possible to apply the same method as the one used in this study to assess the current states and come up with models for these factors. Furthermore, in order to apply the study results in a wide area water drainage model, it is necessary to employ remote sensing using satellites and create databases of the vegetation of the Tama basin, its topography, and water drainage data. The development of the method for this study proved that it is possible to utilize such metadata in river and forest management, develop river management methods, and create models of changes in the river environment. |
| 共同研究者 Collaborators |
- |
| 研究全文 Full Text |
全文をダウンロード Download (Japanese Only) |