厚真川流域の水循環に地震に伴う土地利用・被覆変化が及ぼした影響の評価
メタデータ

言語: English
出版者:
公開日: 2022-12-19
キーワード (Ja):
キーワード (En):作成者: チェン, ユエチャオ
メールアドレス:
所属:URLhttps://doi.org/10.15118/00010870

氏

名

学位論文題目CHEN YUECHAO(ﾁｪﾝ ﾕｴﾁｬｵ)
Assessment of Impact of Land Use/Cover Change Caused by theEarthquake on Hydrological Processes in the Atsuma River Basin（厚真川流域の水循環に地震に伴う土地利用・被覆変化が及ぼした影響の評価）

論文審査委員

主査

教授

中津川誠

教授

木村克俊

教授

川村

志麻

論 文内容 の要 旨
ここ数十年で，土地利用/被覆の変化は地球規模の重大な問題になっている．そして，土地利用/被覆の変化は流域の流出過程に影響するため，水文学の研究においても重要な問題となっている．2018 年 9 月 6 日に発生した北海道胆振東部地震は最大強度 7 で，北海道史上最大の地震であった．震災後，厚真川流域では約 4,500 件の地すべりが発生し，これが近年の厚真川流域の土地利用/被覆変化の主な要因となっている．
本研究では，北海道厚真川流域を対象とし，地震前後の土地利用/被覆変化の定量化と分析，および流域流出と土砂流送過程への影響に焦点を当てた．まず，2015 年と 2020 年の厚真川流域の土地利用図を比較分析したところ，主に厚真川流域の上流・中流部の山岳地帯において土地利用・被覆変化が起きていることがわかった．また，地震と地滑りによる土地利用変化を分析すると，約 45.9km2 の森林面積が 20.98km2 の裸地と 22.75km2 の草地に変化したことが分かった．
次に，厚真川流域の流出過程を正確にシミュレートするために，土壌および水質評価ツールである SWAT モデルを使用した．流出過程に関する結果として，2015 年と 2020 年の土地利用データを使用して推定された 2015-2020 年の日次/月次流出シミュレーション結果が類似しており，土地利用/被覆の変化がほとんど影響を与えないことを示している．流域の流出について，2020 年の土地利用データを使用して推定された 2015-2020 年の日次/月次流出
シミュレーション結果は，ピーク時の流出過程が 2015 年の土地利用/被覆データを使用して推定された結果よりもわずかに高いことがわかった．これは，厚真川流域の地震後，森林面積の減少と裸地面積の増加により流出量がわずかに増加したことを示している．
最後に土砂流出過程に関する結果より，地震後の月間土砂流送量は以前よりもはるかに多いことがわかった．特に震災後の単位流出あたりの土砂輸送量は，震災前の約 4.42 倍に増加した．これは，森林面積の減少，裸地面積の増加，河道や山麓周辺に堆積した土砂の影響により，流域の単位流出量あたりの土砂流送量が大幅に増加していることが考えられる．
以上のような研究成果は，大きな地震のようなインパクトが流域に起きた場合，水循環や土砂流出の変化によって河川や海域の環境にどのような影響が及ぶのかを推定するうえで役立つと考える．
ABSTRACTIn recent decades, land use/cover change has been a significant global change issue.
The impact of land use/cover change on watershed hydrological processes is a research
hotspot in hydrology. The Hokkaido Eastern Iburi earthquake occurred on 6 September
2018, with a maximum intensity of 7, was the largest in Hokkaido ever recorded. Afterthe earthquake, about 4,500 landslides occurred in the Atsuma River basin, which are
the main factors of land use/cover change in the basin in recent years.
This study takes the Atsuma River basin, Hokkaido as the research object. We focus
on the quantification and analysis of land use/cover change in the basin before and after
the earthquake and its impact on runoff and sediment transport processes. Firstly, bycomparing and analyzing the land use maps in 2015 and 2020. We found that the land
use/cover change mainly occurred in the mountainous areas in the upper and middle ofthe basin. The main manifestation is that the earthquake and landslides transformed
about 45.9 km2 forest area into 20.98 km2 bare land and 22.75 km2 grassland. Secondly,
we used the soil and water assessment tool (SWAT) model to accurately simulate thehydrological processes in the Atsuma River basin.
Regarding the runoff process, the simulation results show that the 2015-2020
daily/monthly runoff simulation results estimated using 2015 and 2020 land use data
are similar, and the simulation curves are very close, indicating that the land use/coverchange has little impact on the watershed runoff. After careful observation, we foundthat the 2015-2020 daily/monthly runoff simulation results estimated using the 2020
land use data are slightly higher than those estimated using the 2015 land use/cover
data in most flow processes, especially at the peak. This indicates that the reduction inforest area and the increase in the bare land slightly increased the runoff after theearthquake in the basin.
Regarding the sediment transport process, the simulation results show that themonthly sediment transport after the earthquake is much higher than before. The
amount of sediment transported per unit runoff after the earthquake was about 4.42times before the earthquake, and the change was dramatic. It shows that with thereduction of forest area, the increase of bare land area, and the influence of sediments
accumulated around the river channel and foot of the mountain, the amount of sedimenttransport per unit runoff in the basin has increased significantly.

Above research results will be of use to estimate how changes in the hydrologic
process and sediment runoff will affect the environment of rivers and seas when a large
impact such as a big earthquake occurs in the basin.
論 文審査 結果 の要旨
ここ数十年で，土地利用/被覆の変化は地球規模の重大な問題になっている．そ して，土地利用/被覆の変化は流域の流出過程に影響するため，水文学の研究におい ても重要な問題となっている．2018年9月6日に発生した北海道胆振東部地震は最大 強度7で，北海道史上最大の地震であった．震災後，厚真川流域では約4,500件の地す
べ り が 発 生 し ， こ れ が 近 年 の 厚 真 川 流 域 の 土 地 利 用 /被 覆 変 化 の 主 な 要 因 と な っ ている．
本研究では，北海道厚真川流域を対象とし，地震前後の土地利用/被覆変化の定 量化と分析，および流域流出と土砂流送過程への影響に焦点を当てた．まず，2015年と 2020年 の 厚 真 川 流 域 の 土 地 利 用 図 を 比 較 分 析 し た と こ ろ ， 約 46km 2 の 森 林 面 積 が21km 2 の裸地と23km 2 の草地に変化したことが分かった．
次に，厚真川流域の流出過程を正確にシミュレートするために，土壌および水質評価ツールであるSWATモデルを使用した．その結果，降水量に対する流出量は，地震後の方が地震前に比べて大きくなることが示された．これは，厚真川流域の地 震後，森林面積の減少と裸地面積の増加により蒸発散量が減少したことによると示 唆される．
さらに土砂流出については，地震後は地震前に比べてはるかに多くなることがわかった．とくに地震後の単位流出量あたりの土砂輸送量は，地震前の約5.5倍にな ると試算された．これは，森林面積の減少，裸地面積の増加，河道や山麓周辺に堆 積した土砂の影響により，流域の単位流出量あたりの土砂輸送量が大幅に増加した ことによると考えられる．
以上の研究成果は，地震のような大きなインパクトが流域に起きた場合，水循環や土砂流出の変化によって河川や海域の環境にどのような影響が及ぶのかを推定するうえで有用な知見を与えるものと評価される．よって，ここで得られた成果は ，学術的，また実務上の観点からもきわめて有益であり，本論文は博士論文に値す ると認められる