1）

土砂の流出をともなう地表水流の流出について―小区画降雨ｰ流出試験結果の検討―*山本 博（農研機構 近中四農研）-1(mm h )，流出率 f，流量 Q (m3s-1)，流出水のストリ

１．はじめに
降雨にともなう土壌の侵食については土壌の削剥ームパワーω (J m-2s-1)，および単位幅あたりの土砂と流出の研究が，1930 年代より小区画での降雨-流流出量 qs (kg m-1s-1)水文量を整理，または算出した．

出試験を通して多方面から進められてきたが，統一

Table 1 試験条件．

的な理解が得られているわけではない．侵食作用とExperiment
number

しての雨滴と水流について，区画内での働き方につ

1Ls
3.7

いてもよくわかってはいない．これは，降雨―流出2

3

10.09, 0.18,0.27, 0.36

L-SL

現象の雨水の排出に基づいた検討が不十分なためと

3

3

10.09, 0.18,0.27, 0.36

LC-SiC思われる．そこで，本稿では小区画での降雨-流出試

41.20.50.18

験の既往の測定データをもとに水文学的に現象の解

5202619.8

711.5

明を試みる．
降雨-流出試験に用いられる小区画 plot の形態にSlope form
W
S0.02, 0.04,
1.110.08, 0.16

Soil
texture*Data source
Neal(1938)

Volcanic ash

A

佐久間・岡部(1966)

Silt stoneA

佐久間・岡部(1966)

SiL

Volcanic ash

A

山本ほか(2002)

0.45

HCShaleN種田(1950,1951),種田・五十崎(1953)

60.45

CL**

Phy11ite**N

Holy &Vaska(1970)

80.18, 0.25,0.35, 0.44

SLGraniteN

山本ほか(1995)* 国際法による，** 私信，*** A:人工降雨, N:自然降雨を水平長 L，傾斜方向の距離を斜面長 Ls，区画の幅，３．結果および考察

ここにθは傾斜角．地表面には細かく見ると土壌塊

Rainfall***A

ついて，Fig. 1 のように定義する．区画の水平距離高さをそれぞれ W，H とし，勾配を S=tanθとする．

ParentmaterialSiL

1) 降雨強度の増大に伴う流出強度，および流出率の変化：のつくる凹凸による一連の階段上の形態がある．こ

降雨強度 i と流出強度 r の関係の例を Fig. 2(a)にの平均的な高さを h とすると，区画斜面は段の平均示す．この図で流出率が 0.9 程度の大きな値をしめ長さ l とする小ステップで構成される．

すことがわかる．(b)図の降雨強度 i と流出率 f の関係では，小さい降雨強度で流出率が低下することがわかる．

a series of steps

Lenlarged figure

Fig. 1 降雨-流出試験に用いられる小区画の形態．
２．方法
1) データ：既往のそれぞれの測定試験に用いられた小区画斜面の形態，土壌の土性，母材，降雨条件を Table 1 にまとめる．斜面長は 3~20m，幅は 0.3~8m，勾配は 0.02~0.45 の範囲で 1 ないし 4 つの段階に設定した例をとり上げた．土性は HC から SL の広い範囲にわたる．降雨は人工降雨による試験と自然条件下での試験の両方がある．
2) 用いた水文量：測定データから，降雨量 P (mm)，降雨強度 i (mm h-1)，流出水量 R (mm) ，流出強度 r1000.02800.040.08
0.16601(a)0.8

f50-60r50-60 (mm h -1)hθ
S=tanθWHLs

400.4200.20(b)0.60.020.040.080.160020406080

100i (mm h -1)

020406080100i (mm h -1)

Fig. 2 降雨強度と流出強度，および流出率の関係．
Neal(1938)の例．勾配 S ごとに記号を変えてある．
重埴土の例（Fig. 3(a)）では，降雨強度の増加とともに流出率の小さい値から 0.6 付近まで増加し，その後ほぼ一定となる．花崗岩風化土の砂壌土(b)では，少なくとも降雨強度 30mm h-1 の範囲まではほぼ 0.1以下の低い流出率を示す．
降雨に伴う流出変化は，降雨強度の小さい範囲までを考慮すると，S 字状の変化曲線をとると判断される．

1(a)

0.01
y = 4.66x2.05
R² = 0.98

qs 50-60 ( kg m-1 s-1)

0.8

f0.60.4

Low sediment yield
High sediment yield

0.20020406080(b)y = 0.056x1.30
R² = 0.77

0.001

0.02
0.04
0.08
0.16
0.01

0.1

1

ω50-60 (J m-2 s-1)

10.8

y = 0.17x1.52
R² = 0.95

y = 0.35x1.55
R² = 0.96

0.00010.001

100i (mm h-1 )

(a)

0.1

bare S= 0.18
0.01

(b)

f

0.6

0.4

qs (kg m-1 s-1)

0.001

0.2

0020

40i (mm h-1 )Fig. 3 降雨強度と流出強度，および流出率の関係．

y = 0.0503x1.3493
R² = 0.5877

0.0001y = 0.0004x1.011
R² = 0.5416

0.00001

Low sediment yield

0.000001

High sediment yield(a): Holy and Vaska(l970), (b): 山本ほか(1995)．

Unclassified
0.0000001
0.0012) 流出率の経時的変化：

0.01

ω0.1
(J m-2 s-1)

1100.001

1bare S=0.18

0.6
0.4

S=0.08

0.2

22.9
37.3
51.3
74.9
103.4

0050

100

150

qs (kg m-1 s-1 )0.8f(c)0.00010.00001

0.000001

0.0000001

t (min)Fig. 4 流出率の経時的変化．Neal(1938)の例．

y = 0.000250 x0.706579
R² = 0.162273
1E-08
0.00010.001

0.010.1

勾配 S=0.08 の斜面で強度 23~103mm h-1 の降雨をω (J m-2 s-1)

負荷した場合の流出率の経時変化を Fig. 4 に示す．

Fig. 5 ストリームパワーと土砂流出量の関係．

流出率は初期に小さく，流出率の 1 に向かって S 字(a): Neal(1938), (b): Holy and Vaska (l970), (c)山本ほ状の曲線を描くように増加する．これは降雨強度の増加に伴う流出率の変化曲線と類似する．

か(1995)．
主な文献：Holy, M. and Vaska, I.(l970) Relation

3) 土砂流出量の増加からみた降雨流出の特徴：ス

between surface runoff and soil-loss caused by water

トリームパワーωと土砂流出量 qs の関係を Fig. 5 にerosion. Proc. International Water Erosion Symposium,示す．ωの増加とともに，qs が増加するが，その増

Praha, 1, 229-246. Neal, J. H. (1938) The effect of the

加パターンは流出率の変化傾向にあわせてことなる．

degree of slope and rainfall characteristics on runoff and

流出率が小さい値から 0.6 に達する範囲では，qs

soil erosion. Research Bulletin, Univ. Missouri Agric.

はωの約 1 乗に比例して増加する．流出率が 0.6 以

Expt. Sta., 280, 47p. 佐久間敏雄・岡部福夫（1966）

上の流出では，qs はωの 1.3~2 乗に比例して増加し，人工雨による土壌浸食の研究．土木試験所報告，40

河川での土砂輸送と類似する．これらから前者の流号，13-56．山本博・遅澤省子・石原暁・花野義雄（1995）

出は，雨水の薄層流による流出で，後者のそれは，四国の急傾斜畑地におけるマルチングの土壌侵食防リル網を介した流出形態をとることが推察される．

止効果．土壌の物理性，No.71，P41-46．