[A-CG48] 陸域から沿岸域における水・土砂動態

[ACG48-P10] RUSLEを用いた出水時における土砂生産量の時系列変化の推定

*石割 瑠駒¹、有働 恵子¹、横尾 善之² (1.東北大学　、2.福島大学)

キーワード：RUSLE、土砂生産量、SEDDモデル、土砂輸送時間

背景と目的
現在日本の河川では土砂の堆積や侵食による治水上の問題が多数生じている．例えば山間部から流入した土砂が，流速の遅くなる湾曲部や堰付近で堆積することで河積を阻害し，洪水時に十分な通水が出来ず越水氾濫が発生するという問題や，上流から十分な土砂が供給されず河床が低下し，河川生物の生息環境を悪化させるという問題が生じている．これらの対策として1つ挙げられることが，山間部の土砂生産量の増減に合わせてダムや堰の水門を操作し，通過する土砂量を制御する方法である．そのためには水門操作の数時間前には，出水時に伴う土砂量の時系列変化を予測しておく必要がある．しかしながら，山間部で生産される土砂量，特に日単位といった詳細なタイムスケールにおける土砂量の時系列変化を完璧に表現するモデルというものはいまだ確立していない．これは山間部で生産された土砂が河川へと流入し，河道内で堆積と再移動を繰り返しながら下流へと輸送されるという一連の現象を物理モデルを用いて時間的に追跡することが困難であるためである．そこで本研究では土砂生産モデルとして「経験モデル」であるRUSLEを採用し，山間部の土砂生産量を１時間ごとに計算する手法を検討することを目的とした．

対象流域
対象流域は福島県福島市に位置する東鴉川で，対象出水は2019年9月に発生した令和元年房総半島台風とし，9月9日の0時から24時の降雨に対して解析を実施した．また9月9日の9時から23時にかけて東鴉川下流に位置する東鴉川第一堰堤において浮遊砂の観測を行い，計算値と比較した．

解析手順
観測点における流砂量の時系列変化を計算するためには流域内で生産される土砂の輸送量と輸送時間を考慮する必要がある．まず，流域を8つの小流域に分割し，各小流域に対しRUSLEを用いて土砂侵食量を計算した．その後，SEDDモデルを用いて侵食された土砂の内，観測点まで到達する割合（SDR）と各小流域から観測点まで輸送される時間を計算し，観測点における流砂量の時系列変化を計算した．輸送される時間については，土砂が斜面を流下する時間と河道を流下する時間をそれぞれ算定し，パラメータαによって観測値の時系列変化に一致するように調節した．

結果と結論
本研究では経験モデルであるRUSLEとSEDDモデルを組み合わせることによって山間部の土砂生産量の時系列変化を表現する方法を検討した．その結果，輸送時間のパラメータαの値が12.5のときNS係数が0.6となり，観測値の時系列変化と計算値による時系列変化が概ね一致した．今後は，本研究で推定されたパラメータについて他地域への適用可能性を検討する必要がある．