博 士（ 環境 科 学）山田周二
学 位 論 文 題 名Infilling Processesln a Zero Order Basin near
Sapporo, Hokkaido, Northern Japan（ 北 海 道 ， 札 幌 近 郊 の 山 地 に お け る 0次 谷 の 埋 積 過 程 ）学 位論文内容の要旨
本 論文 は ，山 地源 流域 のO次谷 にお ける埋積過程に ついて，土層構造および土砂運搬量，斜面の安定性に関する野外観測結 果を基に論じたものである．
山 地源 流 域には，0次谷 と呼ばれる水流がない谷が広く分布する．この0次谷の谷底では，地中 水の 集 中およぴ周囲の斜面から運搬されてきた土 砂の埋積，が原因となって多くの崩壊が発 生す る ．崩壊の発生は，山地斜面の地形を変化さ せるだけでなく，河川への土砂供給にも大 きな 影 響を 与え る． した がっ て， 山地源流域の地形変化および土砂運搬に対 して，O次谷に おけ る 地中水の挙動および土砂の埋積が大きを役 割を果たしていることになる．近年の斜面 水文 学 の進 展に とも なっ て， 地中 水の集中過程は解明されつっある，しかし ながら，0次谷の埋積過程を野外観測に基づ ぃて検討された例はない．
本 研究 で は， 0次 谷流 域内 の詳 細な 土層分布を把握 することによって，埋積土砂の供給源を 特定 した ． また ，O次谷 の谷 底(hollow)およ びそ の集 水域 にあ たる nose（尾 根付 近の 斜面）およびside slope (noseとhollowの間に位置する斜面）において，土壌匍行による土砂運搬量 およ び 崩壊 の発 生ポ テン シャ ルを 評価した．これらの結果を基に，O次谷の埋積過程を考察 した ， 野外 調査 は， 北海 道， 札幌 近郊の定山渓，冷水沢流域に位置する0次谷において行った．
ま ず， 99地点 にお ける 土層 断面 の観 察から，1）hollowは，堆積性の土層である崩積土およぴ礫質崩積土によって埋積され ていること，2）以前に土層 が除去されたことを示す未熟土は，noseおよびsideslopeに分布すること，3)hollow
はnoseおよびsideslope
から供給された土砂によって埋積されたこと，があ きらかになった．
っ ぎに ， 土壌 匍行 の機 構を 検討 する ために，表土の変位量および圧力水頭，地 温を3地点
にて 19
94年 6
月 から 9月に かけ て連 続観 測し た． 変位 量の 観測 には ，本研究で改良したひずみプ ロー ブ 法を用いた．表土の変位は，夏期には降雨 時に土壌の水分状態が大きく変化し，飽 和 に近 い 状 態に 達 し た時 に 生 じた ． こ の期 間 の 変位 は 地 表 面下 40cm
より も上の 層で生じ， 地表面で の斜面 下方への 変位量は 1.6‑2.4mmであ った．一 方，冬期 には季 節的な凍結融
解 に よっ て 1．5mmの 変位が 生じた． しかしな がら， 変位が生 じた層 は地表面 付近に 限られた． したがっ て，土 壌匍行に よる土砂 運搬量 は，夏期 に土壌 の水分変 化によ って生じるものが大 きな割合 を占め ると考え られる．
そこ で ， 表土 の 水 分状 態 を 16地 点 にて 199
4年 7月 から 10月ま で 計 測した ．この 期間に，土 壌 の水 分 変 化が大 きく，し かも飽 和に近い 状態に まで達し た降雨 は2回 みられた ．これ らの降 雨時の水 分変化 を積算し た値は， noseで956cm
H20，sideslopeで778cmH
20，hollow
で373cmH
20と hollow
で最 も小さ い値を示 した． これは， hollowには地 中水が集 中し， 高い水分状 態が保た れやす いためと 考えられ る，これ らの結果 を基に ，nose，sideslope，hollowにおけ る土砂運 搬量を 以下のように見積もっ た；1）水分変 化量あ たり，お よぴ単 位幅あた りの土 砂運搬量 Kを変 位量の 観測結果から決定 し，2）K
お よび水 分変化量 の積よ り，単位 幅あたりの土砂運搬量5、を算出した．そして， 3）Sおよぴ 斜面の 縁辺長の 積を土 砂運搬量 とした． 結果と して，土 砂運搬 量は，nose
で207．O，sideslopeで159.
5，hollowで9．0x10、3m3/yrと見積もられた．さらにこれらの斜面の土砂収支を算出し，nose
では207．0x10・3m3/yrの土砂が除去され，sideslopeおよぴhollow
では 各々25．1およ び172.9x10・31113の 土砂が堆 積することをあきらかにした‐すなわち，
hollow
は土 壌匍行 によって 埋積され ている こと，そ して埋 積土砂は noseから供 給されることを示 す．
っぎ に，無限 長斜面 の安定解 析式を 用いて， 斜面の安 定解析 を行った ．この 式を変形して得ら れる土層 中の飽 和水深に 関する臨 界値で ある限界 水深を 算出し， これと 土層深との関係から 崩壊の発 生ポテ ンシヤル を評価し た．解 析に必要 なせん 断強度定 数およ び単位重量，傾斜は ，現地お よぴ室 内にて測定した．その結果，sideslope
では土層深の増大にともなって限界水 深が低下 するの に対して ，noseやhollow
で は場所 によって は土層深 の増大 が限界水深を増大 させるこ とがあ きらかに なった． 限界水 深の低下 は，よ り小さな 間隙水 圧で崩壊が発生
しう る，すな わちよ り不安定 な状態に なるこ とを示す ．した がって， 崩壊の 発生ボテンシャ
ルは ，sideslopeにお いて最も 大きい と考えら れる，以上 の結果よ り，nose
か らは土壌匍行によって，sideslope
からは崩壊によって，hollow
を埋積 している と結論 した．

学位論文審査の要旨
主査

教授

小野有五

副査

教授

平川一臣

副査

教授

福田正己

副査

助教授

中村太士（農学部）

学位論文題名Infilling ProcesseslnaZero Order Basin nearS
apporo，Hokka
ido，Nort
hernJ
apan（北海道，札幌近郊の山地におけるO次谷の埋積過程）

山 地源 流域の 斜面 は， 0次 谷と 呼ば れる水 流が ない谷から構成されている．このO
次谷 の谷 底(hollo・ w)は ，周 囲の 斜面 から 運搬 されてきた土砂によって埋積されること ，そ して， 埋積 土砂 は崩 壊に よっ て河 川へ と排出されることが知られている．
崩壊 によ って河 川へ と排 出さ れた 土砂 は， 山地 斜面から河川への土砂供給の中で大きな 割合 を占め る． したがって，O次谷底の埋積を引き起こす土砂運搬は，山地源流域全 体の 土砂運 搬に 対して大きな影響を与えていることになる．しかしながら，0次谷の埋積過程を野外観測に基づぃて検討した例はなかった，
本 論文 では， O次 谷をhollow（谷底に位置する斜面），nose（尾根付近の斜面）およびside slope (noseとhollowの間に位置する斜面）に区分し，まず，それらの斜面にお ける 土層構 造を 調査 する こと によ って ，hollowを埋積している土砂の供給源を推定 して いる． さら 土壌 匍行 によ る土 砂運 搬量 および崩壊の発生ポテンシャルを評価す るこ とによ って ，こ れら のプ ロセ スに よる hollowへの土砂供給を論じている．
本 論文 は 8章 か ら な り ， 第1章で は， 従来の 研究 を簡 潔に まと め， その 問題 点を指 摘 する と と も に ， 埋 積 過 程 を 解 明 す る こ と の 重 要 性 を 指摘 して いる． 第2章では， 調査 対象と した ，北海道，札幌近郊の0次谷における地形，地質の概要を記している．
第 3章で は， 99地 点にぉける土層構造の観察から，1） hollowの大部分は，崩積土および礫質崩積土に占められていること，2） noseおよびsideslo
peには，残積土および 未 熟土 ， 匍 行 土 が 分 布 す る こと をあ きらか にし た， この よう な土 層分 布か ら，hollowはnoseお よびsideslopeから 供給された土砂によって埋積されたこと，が推定され た・
第4章お よ び 第5章 で は ，土 壌 匍 行の 観 測法 で あ るひ ず みプ ロ ー ブ法 の改 良と，そ れ を用 い た観 測結果を記 している ．まず， ひずみプ ローブ法 の改良を 行い，その精 度 を室 内 実験 にて検討し た結果， 改良され たプロー ブは表土 の変位量 の時間変化
を 正 確に 測 定で きることを 示した． そして， この方法 を用いて 表土の変 位を連続観測 し た結 果 ，夏 期には，降 雨時に表 土の水分 状態が大 きく変化 し，飽和 に近い状態に 達 した 時 に変 位が生じる こと，冬 期には， 表土の凍 結融解に よって変 位が生じる
こ と があ き ら かに な った ． さ らに ， 各々 の 斜 面に お ける 表 土 の水 分 状 態の観測から ， 水分 量 変化 に起因する 土壌匍行 による土 砂運搬量 を見積も り，hollowが埋 積されて いること を示した ，第6章で は ， 無限 長 斜面 の 安 定解 析 式を 用い て，崩壊 の発生ポ テンシヤ ルを評価し て いる ． せん 断強度定数 ，単位重 量および 傾斜を現 地および 室内にて 測定し，これを 用いて解 析を行っ たところ ，sidesl
opeでは土層深の増大にともなう限界水深の低 下 が最 も 顕著 であること があきら かになっ た．限界 水深の低 下は，よ り小さな間
隙 水 圧で 崩 壊が 発生しうる ことを意 味するた め，崩壊 の発生ポ テンシャ ルは，sideslopeにお いて最も 大きいこ とが示さ れた・
第7章で は ，以上 の結果をも とに0次谷 の埋積過 程を考察 している ．そして ，土壌匍 行 はnoseか らsideslopeを経 由してhollowへと 土砂を供 給してい ること， そして崩 壊 によ っ てsideslopeか らhollowへと土砂 が供給さ れている こと，が 示された ・第8章 では，各 章で得ら れた結果 を簡潔に まとめてい る・
以上 の よ うに， 本論文は， 従来に例 がないほ ど詳細な 土層分布 をあきら かにすると と もに ， 従来 は推測にと どまって いた土砂 運搬プロ セスに関 して，新 たな手法を用 い た観 測 およ びカ学的な 解析を行 うことに よって多 くの新知 見をもた らした．この 様 な成 果 は， 山地源流域 での土砂 運搬およ び地形変 化の研究 に大きな 進歩をもたら す もの で ，今 後の発展が 大いに期 待される ．よって ，審査委 員一同は ，申請者が博 士 （ 環 境 科 学 ） の 学 位を 授 与 され る に十 分 な資 格 があ る もの と 認め た ．