重点共同研究

〔内　容〕
　平成９年度は研究計画書に記載された課題から以下の研究を推進した。
（１）流域環境情報直接計測手法の開発に関する研究
　水・物質の循環系の機構解明では降雨の流域面から河道への流出の検討が基本となる。本研究が対象としている長江流域の中下流域は極端な低平地であり，そこでの水の流動は恒常的な地下水流動と，降雨時における洪水氾濫現象で特徴付けられる。次年度以降，長江流域で予定されている地下水流の動態計測のため，その手法の開発を釧路湿原にて行った。
（２）長江流域環境情報の収集
　本研究の遂行に当たっては長江流域の土地利用形態，地形，土壌，河川網等の環境情報が不可欠である。本年度はＴＭランドサットデータを用いて中国全域における詳細な土地利用データベースを構築した。さらに，長江流域内でも特に低平な四川盆地と長江平原区（宣昌より下流地域）に関する解像度５０ｍの高精度数値標高モデル（ＤＥＭ）を１：５０，０００地形図を用いて作成，前年度までに作成した山地領域とのＤＥＭと接合した。これを用いてＧＩＳ上で生成される模擬河道網の精度向上を図った。
（３）モデル集水域における水文学的過程と汚濁負荷原　　単位のモデル化に関する研究
　標高６，０００ｍを越える長江源流域の永久積雪地帯からの融雪水が，長江上流部の水資源として重要な役割を果たしていること，長江平原区の中でも地下水位の高い洞庭湖周辺で，近年，大規模な洪水氾濫が起こっていることから，長江流域モデルの主な要素として，この２つの事象のモデル化を行った。長江流域への適用を目的とした汎用的な数値模擬モデルの開発は次の手順で進めた。１）積雪・融雪過程のモデル開発，２）平坦地における氾濫現象の解析モデルの開発，３）冬期の積雪事象が卓越する極めて低平な釧路湿原を含む釧路川流域をモデル集水域として選択，１），２）のモデルの適用し，検証を行った。

〔成　果〕

（１）長江から洞庭湖へ流入する土砂量は他の湖沼と比較して非常に多量で，その堆砂に伴う河道水位の上昇，土砂堆積に伴う氾濫原の拡大で，近年，洪水被害が増加している。類似の現象は釧路川支流の久著呂川及び雪裡川においても認められている。すなわち，湿原周辺の農用地化の一環として中流部から湿原流入部に至るまでの河川の直線化工事によって，直線部末端での土砂堆積とそれに伴う河道閉塞，さらには湿原内への土砂洪水の氾濫といった現象が生じている。また両流域とも極めて低平であり，そこでの水の流動は恒常的な地下水流動と，降雨時における洪水氾濫現象で特徴付けられる。今後の水循環モデルと次年度の長江での調査手法の開発のため，地下水流の動態計測を釧路湿原において実施した。具体的には１９９７年５月から１０月にかけて，久著呂川直線末端部周辺の湿原内へ地下水位計を設置し，湿原内の水流動特性の把握のための地下水位計の効率的な空間配置に関する基礎データを収集した。

（２）中国科学院リモートセンシング応用研究所との共同研究の下，主にランドサットＴＭデータやスペクトル特性を利用したマクロスケールでの１９９０〜１９９３年の土地利用データベース作成を行い，現地観測による検証を行った。土地利用分類は，農地，森林，草地，水域，都市及び鉱工業域，未利用地（荒地）の６つの主カテゴリーからなり，さらに主カテゴリー自体も幾つかのサブカテゴリーに分類されることで，２４の詳細なサブカテゴリーを有する土地利用データベースが構築された。

（３）数値標高モデル（ＤＥＭ）は流域における水・物質循環モデルの精度向上の一つの鍵となっており，高解像度なものが必要とされる。しかし，これまで直接取得出来るＤＥＭの解像度は１ｋｍであり，四川盆地一帯や長江平原区といった平坦地の地形変化を十分に表していなかった。この問題点の解消のため，１：５０，０００の地形図をもとに地形の読み取り・数値化作業を行い，解像度５０ｍの数値標高モデルを作成した。この新たに作成されたＤＥＭでは，既存のＤＥＭでは検出されなかった地表面の起伏が，十分判読できることが確認された。さらに，このＤＥＭは，ＧＩＳ上で生成される模擬河道ネットワークの精度を著しく向上させた。

（４）積雪・融雪過程による水流出モデルは降雪過程，積雪部と氷結部の２層構造からなる積雪過程，融雪過程の３過程より構成され，熱収支計算にもとづいて各過程の相互作用系が表現された。モデルへの入力条件は降水量，気温，全天日射量，露天温度及び風速の５つの気象観測データである。モデルの妥当性の検討のため，釧路川流域の降雪・融雪時期に適用を試みた。適用にあたっては流域内での空間的な気象変化や標高差による降雪，積雪，融雪現象の面的な変化を考慮するため，流域を複数のエリアに細分し，各エリアに対応する観測地点での気象データを与えるとともに，流域を構成する各単位流域面（ｓｕｂ−ｗａｔｅｒｓｈｅｄ）の平均標高，緯度をパラメータとして与えた。図１の釧路川流域内の鶴居村でのＡＭｅＤＡＳの積雪観測値と計算値の比較結果より本モデルの妥当性が認められた。

（５）流域内の水・物質循環を表現するモデルは，流域斜面での地形学的な要因と土地利用形態を考慮した分布型の流出モデルと流路での輸送モデルから構成され，これまでに山地流域での水流出への適用性は確認されている。本年度は低平地への拡張を試み，湿原域を含む釧路川流域への適用し，その妥当性の検討を行った。計算は１９９０年から１９９３年の４年間を対象とし，パラメータの同定には北海道開発局が測定した１０地点での河川流量データを用いた。計算に当たっては前述の積雪・融雪モデルが低平地水流出モデルへ組み込まれた。図２は久著呂川の河川流量に関する計算結果であり，比較的小さな領域内で，降雨の時空間分布が著しく異なるといった特殊な場合を除くと，時間降水量を入力値として日平均化された河川流量は比較的高い精度で再現されることが明らかとなった。

（６）低平地における洪水氾濫の解析のため，水深方向に平均化された平面２次元流れのモデルの開発を行った。モデルの検証は１９９２年の融雪出水に伴う氾濫現象を対象として行われた。釧路湿原が植生で被覆されていることより，計算に当たっては解析モデルに植生の形状抵抗を考慮した。計算結果は，氾濫水の拡散過程をほぼ説明したもので，モデルの適用性が確認された。また，氾濫時の土砂堆積が問題となっていることより，土砂堆積についても水深平均された浮遊砂の拡散方程式を用いることで，氾濫時の湿原内での土砂堆積分布の計算を試みている。植生分布についてはランドサットＴＭデータを用いた植生分類データを用いた。
〔発　表〕ｇ-２７，２８