kan15102

石崎　諒

無次元化されたRichards 式を用いた土壌中及び表層における水分再分布の検討

陸　旻皎

近年の異常気象により,洪水や土砂災害等が多発している.災害の対策として,流出解析が用いられ,流出量の推定や洪水予測等が行われている.しかし,高精度で流出量の算定等を行うには土壌水分の把握が不可欠であるが,一般的な流出解析プログラムに土壌浸透解析を考慮しているものは多くない.流出解析における土壌水分は地下水流出や大気中への蒸発によって大きく左右する重要なパラメータである.土壌浸透は不飽和水分移動の支配方程式であるRichards式を用いて計算されるがRichards式を用いた場合,土壌を細かく刻み,繰り返し計算が必要となり,流出解析モデルで行う際には流域スケールでの解析が必要となり,計算時間が膨大なものとなる.
本研究ではRichards式の無次元化を図り,データ入力の簡易化及び計算の省略化を目指し検討を行う.SandからClayまでの12種類の幅広い土壌において解析を進め,各土壌における水分再分布についての検討を行う.また,地下水の検討を行う際の一般的な指標である懸垂水帯水分量と土壌水分欠損量を用い検討を行った.懸垂水帯水分量が減少するということは,初め上部にあった水分量が下部への浸透及び大気中への蒸発が起こっているということであり,この値は土壌内の水分移動を表わす1つのバロメーターとしてみなすことが出来る.懸垂水帯水分量は計算開始から指数的に減少し,また蒸発を考慮することで急激に減少することが示された.土壌水分欠損量は土壌の乾燥具合を表す指標であり,閉鎖された土中では変化がなく,蒸発による排水によって増加することが示された.2つの指標の時間変化による傾向とvan Genuchtenの土壌パラメータと関係があることを明らかにし,簡易的に各指標における値を再現することができた.また,地表面水分量に着目し無次元Richards式を用いて検討を行った.地表面水分量は土壌外部の大気と直接接しているため,土壌内水分の大気への蒸発量,後続降雨の浸透を決定する上で重要な部分となる.地表面水分量は降雨等の流入が発生してから徐々に低下していき,蒸発等によって乾燥に近づくとされている.地表面水分量は指数的に減少し各土壌それぞれの持つ一定の値に収束することが示され,蒸発を考慮した場合では,各土壌において指数的に減少した後に一定の値に収束していることが確認できた.地表面水分量の減少傾向を土壌パラメータと関連付け,推定式を提唱することで地表面水分量推定の簡易化を行った.

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