芦生演習林内トヒノ谷におけるパイプ網の観察

Abstract

山腹斜面土層において地表面近くの地下に地表にほぼ平行して連続的に分布する大きな孔隙 (パイプ) は, 降雨の流出や斜面崩壊に対して大きな影響を与えると考えられる。著者らは1992年から芦生演習林内のトヒノ谷においてパイプから流出する水量を観測している。1994年はパイプの発達している表層の土層厚の分布や透水係数などの特性を調べた。また, パイプの出口から掘り返し, パイプの形状や分布を調べた。ここではその調査結果と9月の流出量の観測結果を報告する。流量観測結果からパイプからの流出は積算雨量, 初期の土壌の水分条件の影響を受けることが示され, パイプは大きな降雨の時にのみ排水効果を示すと考えられた。またパイプの出口が離れていても同じようなハイドログラフを描くことから, パイプは合流分岐を繰り返していることが示唆された。パイプ網の調査から, パイプは出口付近では円筒形の形状を示すが上流に行くに従い平面的な広がりを持つ礫層へ変化することがわかった。また, パイプ網は難透水層の上や, 谷の合流点といった水の集中する所に発達することがわかった。以上の事実からパイプ流出の発生メカニズムを次のように考察した。降雨強度が小さい時は, パイプ下の透水性の悪い層でも十分鉛直浸透が可能でパイプ流は発生しない。降雨強度が大きくなるとパイプ下の透水性の悪い層では浸透しきれず, この層の上端部が飽和に達し側方流が出現する。飽和側方流が集中する地点ではパイプによる排水が行われる。

Underground pipes distribution within mountain slopes play a significant roles in the rainfall-runoff system and the occurrence of shallow landslides. The authors have observed discharge through underground pipes at Toinotani terrain in Ashu Experimental Forest since 1992. We had little rainfall and did not obtain good data in 1994. We measured the depth of a surface soil layer and coefficients of permeability. The pipes were dug up and their shapes and distribution were measured. We report these results and the results of our observations made in September. Through the measurement of the distribution of underground pipes it was discovered that pipes are round in shapes at their outlets but they connect to gravel layers up stream. Pipes develop above aquiclude and junctions of gullies. According to observation of runoff through pipes, the occurrence of pipe flow is influenced by cumulative rainfall and initial soil moisture when rainfall starts. The discharge patterns from two different pipes may show similar patterns. The pipes of this catchment experience drainage only when there is a heavy rainfalls. Pipes may join and divert many times. These observed facts may allow us to consider the mechanisms of underground pipes as follows. During light rainfall in omtemcity water may infiltrate into aquicludes below the pipes. During heavy rainfall, whole water dose not infiltrate into the aquicludes and the upper part of the layers are saturated which generate lateral seepage flow. Pipes are formed where the lateral seepage flow join.