山腹斜面の流出機構について (1) : ライシメーターと表層流出量について

Abstract

1. 山地小流域の水収支を考えてゆく過程での山腹斜面の役割を明らかにするため, 流域内の山腹にライシメーターを設置し, その流出量を測定した。ライシメーターは, 前報に用いたもので, 山腹斜面の三方を板で土壌層を分離し, 下方に開放した土壌断面から流出水を採取した。実験測定は1970年秋より開始し, 今回の報告については, 1972年5月から, 1974年8月までをデータとした。2. ライシメーター付近の環境条件を調べるために, 植生調査をおこなった。流域全般はアカマツ・ヒノキ主体の造林地であるが, 林分として完成しているのはNo. 2ライシメーター付近で, 現存量も多かった。No. 4は幼令林分で, 樹高も低く, 広葉樹の成立本数も多かった。No. 3はNo. 4同様の幼令林であったが断面積合計では少なかった。No. 1は, アカマツの成育不良地で, 枯死木が多く, ほとんど広葉樹主体の雑木林であった。3. ライシメーターを構成する土壌は, 花崗岩の風化した真砂であるが, それぞれのライシメーターで成層構造に差があった。おおむねは, 1ないし2m内外で基岩に達するがNo.4のみは真砂の層が厚く, 基岩は2m以上の深さであった。採取した表層流は, No. 1, No. 4で地表面下, 10cm, No. 2で30cm, No. 3で20cmである。4. 各々のライシメーターにおいて, 一連続降雨の降雨量と総流出量との関係は, No. 1とNo. 4が比較的類似した傾向をもち, 流出率は1 - 2％で, 最大でも2. 5％を越えなかった。No. 2もNo. 1, No. 4と同様の傾向をもっていたが, その変動巾は大きかった。他の3個のライシメーターに比較してNo. 3では流出量は多く, 流出率は雨量の増加にともなって漸増し, 流出率は10％にも達した。また流出量の変動巾も小さかった。5. 各ライシメーターの流出量について, 時間単位を10分にとって菅原のタンクモデルを用いた結果, 各ライシメーターとも総流出量と流量時間変化の両側面について観測値と計算値は良好な一致をみた。しかし, No. 2については, 斜面傾斜 (35°) の影響のためか, 流出の突発性・不安定性があらわれており, 同一モデルでの適合例は少ない。山腹斜面の表層流出成分については, 一段のタンクモデルで, また浸透水が流入する場合はさらに2段のタンクを加えたモデルを使うことによって, その時間変化の推定が可能である。このことはすなわち, 表層および, その下部の土壌層からの流出現象が, 土壌内の各層において, ほぼ勾配の定まる指数関数で表現され得る可能性を意味している。

1. This study was done to see the role of a hillside slope in the mechanism of a runoff in a catchment. As already recorted, we have set up the four lysimeters in Kiryu Experimental Catchment located in Otsu city, Shiga Prefecture (Kato. et al. 1973). In this papers the results of the measurement are analized according to the surface flow. 2. The vegetation of the catchment consists of a mixed stand of Pinus densiflora Sieb. et Zucc. and Chamaecyparis obtusa Endl. which were planted for erosion control. However, at each experimental site which contained a lysimeters, the vegetation was distinctive. The mean height of the dominant trees reached 16 m in an old stand near lysimeter No. 2, but in No. 3 and No. 4 the mean height was less than 10m. In lysimeter No. 1 there were so many broadleaved trees that they were dominant in the lower layer. 3. The edaphic substratum of bedrock in the catchment generally consists of weathered granite, but the appearance of soil profile for each lysimeter is also different. 4. The relationship between the rainfall and the runoff in No. 1 was comparatively similar to the one in No. 4, in which the runoff ratio was 1~2% and did not exceed 2.5% maximum. In No. 2, there was the same tendency as appeared in No. 1 and No. 2, but the fluctuational range of the runoff ratio was much larger than in the others. In contrast with the other lysimeters, the runoff in No. 3 was very large and its runoff ratio increased as the rainfall rose to 10%. 5. Using Sugawara's Tank Model for the runoff in the lysimeters, a close agreement was found between the observed and the calculated value for both the total runoff and the max runoff in each lysimeter, but in No. 2 where the slope angle is 35°, it was determined that the obsereved data not necessarily agree with value of Tank Model because of its instability of the runoff. Therefore, by using this Sugawara's Tank Model in the remaining three lysimeters it is possible to estimate the runoff variation.