博 士 （ 環境 科 学 ） ギ ミ レ モチ ラル

学位論文題名Geomorphologicalstudiesonthe first‑order basinsin the Siwalik Hills． Nepal（ネパール，シワリク丘陵の一次谷に関する地形学的研究）

学位論文内容の要旨
The study aims to explore morphology of the first‑order basins (FOBs) of three areas in the Siwalik
Hills, i.e., the Machheli Khola Area, the Banganga Khola Area, and the Binai Khola Area usingmorphometric variables. All three areas are within the geological belt of the same orogeny, andhave comparable ranges of lithology. This study examined the multivariate nature of morphometricvariables (geometric measures) of the FOBs to find out leading variables and their spatiaI pattem.
The study also attempted for morphological characterizations of the FOBs and discussed theirrelation to litho‑stratigraphy, structure, and amplitude of relief, which has never conducted in any
geologically instable young mountains such as the Siwalik Hills.
For the study, 11,200 FOBs were identified and manually digitized from the topographic
maps (scale l: 25, 000). Twenty morphometric variables (basin area, stream length, drainage
density, elevation range, standard deviation elevation, mean elevation, percent of convergent area,
average basin slope, surface‑plan area ratio, stream slope, standard deviation basin slope,maximum stream slope, stream power index, sediment transport :index, basin shape index,junction
angle, hypsometric integral, valley angle, average contour sinuosity, and basin asymmetry factor)
for each FOB were obtained from maps and Digital Elevation Model of the area using GIS.
Principal component analysis identified six major components pertaining to slope, size,valley and depression, shape, relative massiveness and basin asymmetry (in that order of varianceexplained), which account for 78‑82% of the total variance of the original dataset in the threestudy areas. Slope and size components account for nearly half of the total variance in the data.
Unlike the previous studies, this study recognized the morphologicalimportance of valley angle,
hypsometric integral and basin asymmetry factor of the FOBs.
Varimax rotation determined that variables strongly loaded (0.97‑0.71) on the firstprincipal component (PC‑1), in all three areas, are average basin slope, surface‑plan area ratio, andaverage stream slope, maximum stream slope, stream power index and sediment transport index.
The inter‑correlated variables associated to PC‑2 (with loadings of 0.98‑0.62) are basin area,
stream length, drainage density elevation range, standard deviation of elevation, and percentage ofconvergent area. Elevation range has moderate to strong loadings on both components, reflecting
its relation to both slope and size of basins. Valley angle and average contour sinuosity, which are― 1123−

inversely related, load > 0.80 0n PC‑3/5. Basin shape and junction angle are elements of PC‑4 withloadings between 0.78‑0.67. Commonly, elongated basins are found to have smallerjunction
angles. Hypsometric integral occasionally paired with standard deviation slopes is strongly loaded
With PC‑5/3. Basin asymmetry factor is the isolated variable, strongly loaded with PC‑6 in all threeareas. This study recognized a uniform morphometric interaction in the three areas, and identified
average slope, area, valley angle, elevation range, basin shape, hypsometric integral and basin
asymmetry factor as the leading morphometric variables of the FOBs.
Nearest neighbor (NN) analysis was performed to examine spatial clustering (in relation toenvironmental controls) versus randomness. From the lst order NN to the 6th order NN observed
versus expected mean distance were examined to see whether there was a correlation between theNNs at varying scale. The analysis discovered that, in order of relative magnitude, slope, elevation
range, area,.valley angle, basin shape and hypsometric integral are generally clustered (for all sixneighbours), while basin asymmetry factor is random in distribution. This implies that first six
variables are correlated to localized spatial phenomenon.
Spatially clustered variables were used to classify the FOBs to provide meaningfulgeomorphic characterizations using multiple steps of multivariate clustering method. The analysisof the variance revealed that the importance of morphometric variables in charactering the basin
types is in the order of the elevation range, slope, valley angle, shape, area, and hypsometricintegral. Eight basin types were classified: (1) deep and low relief, (2) shallow and rounded, (3)small, shallow and low relief, (4) small, shallow, elongated and low relief, (5) steep, small, shallow,
elongated, and high relief, (6) steep, shallow and high relief, (7) large, shallow, elongated and highrelief, and (8) gentle, large, deep and elongated. Type‑7 basin is common in the three areas of theSiwaliks.
Finally, roles of lithology, structure, and amplitude of relief on first‑order basins'
morphology were discussed. Mean values of morphometr:ic variables such as slope, relief, shapeand hypsometric integral in the litho‑stratigraphy of the Siwaliks are lower than those in the Lesser
Himalaya. Geological structure (dipping) influences the morphometric variables of the first‑orderbasins in the Siwalik Hills. Mean value of relief variables (average basin slope, elevation range,
valley angle, and hypsometric integral increased with amplitude of relief, whereas that of planarvariables (area and shape) decreased. Coefficient of variation of the morphometric variables
suggests that FOBs' morphology in the Siwaliks compared to the Lesser Himalaya, and on lower
amplitude of relief compared to higher amplitude of relief, are more variable. The study
demonstrates that the multivariate approach, followed by a spatial pattem analysis, and a clusteranalysis, can be applied in the systematic study of morphology and characterization of first‑orderbasins.

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学位論文審査の要旨
主査
副査
副査
副査
副査

教授 渡邉悌二
教授 平川一臣
教授 杉本敦子
助教 澤柿教伸
教授 槍垣大助（弘前大学農学生命科学部）

学位論文題名Geomorphological studies on the first― order basinsin the Siwali
k Hills，Nepal（ネパール，シワリク丘陵の一次谷に関する地形学的研究）

申請 者は ，ヒ マラ ヤの 南縁 部を 北西 から 南東方向に走るシワリク丘陵を対象に，流域 の最小 単位 であ る一 次谷 の表 面形 態の 特徴 を多 数の変数を用いて分析することで，ヒマラヤ のな
か で も も っ と も 地 質 学 的 に 活 発 なシ ワ リ ク 丘 陵 の 地 形 学 的 特 徴を 明ら かに した 。
本研 究で は， まず，シワリク丘陵の3地域において，25，000分の1地形図からすべての 一次谷 を同 定し た。 同定の結果得られた合計11，200の一次谷について，その形態学的特徴を 示す
20種類の変数(area，streamlength，drainagedensity，elevationrange，standar
ddeviationelevation， mean elevation， percentoftheconvergentarea， averagebaSmsl・ Ope，Surface． planar
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IS（地理情報 システム）で解 析し ，そ のデ ータ を主 成分 分析 して ，7つ の変 数で シワ リク 丘陵 の一次谷の特徴が表 現できることを明らかにした。これら7つ の主 要変 数に は ，hypsometdci11tegal鰤減 面積 高度積 鋤 ， valeyangle（ 谷 底 横 断 方 向 角 蘭 お よ び 沾 asinasymm啣 factor
浴 のヨ E対称 闘と いっ
た ，こ れま での 研究 では まっ たく 扱わ れる ことのなかった変数が含まれており，この分 野における研究手法の改善と 研究の進展に寄与することができた。
次に ，7つの 主要変数に着目し て，変数がどのような空間分布バターンを有してしゝる のかを 最近 隣距 離法 によ って 分析 した 。そ の結 果，bas
in
asym
met
珂factorのみが無秩序分布 を示
し てい るの に対 して ，そ のほ かの 6つの 主要 変数 が密 集分 布を 示し ていることがわかっ た。
無 秩序 分布 を示 す形 態変 数の 空間 分布 パタ ーンは，地すべりなどの地形形成プ口セスと 関連
し てい るこ とが 示唆 され ，そ のほ かの 6変数の空間分布バタ ーンは緩l
曼な地形形成プロ セス― 1125 ‑と関連し ているこ とが示 唆され， この分 野におけ る将来 の研究の 基礎を提 供する ことにっながった。
さらに， 形態的 特徴に基 づいてシ ワリク 丘陵の一 次谷の 分類を試 みた。 分類には クラスター分 析 を 用い た 。 その 結果， 8
つ のタイプ に区分す ること ができた 。夕イ プ1はdeepandlowrehef夕 イ プ 2は shauowandr011nded， 夕 イ プ 3は smau， shanowand10wreHef， 夕 イ プ
4は smau， shauow， e10nga．tedandlow
reHef， 夕イ プ5はsteep，smau，Shauow，e10ngat
edandkghreHef 夕 イ プ 6は steep， shauowandHghreHef， 夕 イ プ 7は 1arge， Shdow，elong
atedandMghre
Hef， 夕イプ 8はgenue，large，deep
andelong
aぬdの特徴 をもって いた。
このタイ プ区分に よって ，シワリ ク丘陵 では81％の 一次谷 が浅い谷 で特徴 づけられ ることがわかった 。一次谷 のタイ プ別の空 間分布 バターン は，基 本的には 地質と対 応して いることが示唆され た。
最後に， シワリ ク丘陵の 一次谷の 形態的 特徴に影 響を与 える要因 につい て分析し たふ対象
地域が小 地域であ ること から，気 候や人為的な影響については大きな差はないものと仮定し，上 昇 ， 地 質 構 造 ， 岩 相 層 序 ， お よ び 地 す べ り の4つ の 地質 学 的 要因 を 分 析対 象 と し た。
上 昇 の 大 小 に つ いて は 地 表 面起 伏 振 幅を ， ま た地 質 構 造に つ い ては 地 層 の傾 き を 指 標とし て 用 い た 。 地 表 面 起 伏 振 幅 ， 地 層 の 傾 き ， 岩相 層 序 の3要 因 は， い ず れも 一 次 谷 の形
態 的 特 徴 を 示 す 6つ の 主 要 変 数 （ 密 集 分 布 を 示し た 変 数） に 影 響を 与 え てい た 。 ま た，シ ワ リ ク 丘 陵 に お い て は ， 地 す べ り が 一 次 谷 の 発 達 に 重 要 な 役 割 を 果 たし て い る ものと考えら れた。
以上のと おり， 申請者は シワリク 丘陵に おける一 次谷の 表面形態 の特徴 に関する 新知見を得たもの であり， 一次谷 のみなら ず高次 谷の表面 形態に おける地 形学的研 究に対 して貢献するところ 大なるも のがあ る。
審査委員 一同は ，これら の成果を 高く評 価し，ま た研究 者として 誠実か つ熱心で あり，大学院博士 課程にお ける研 鑽や修得 単位な どもあわ せ，申 請者が博 士（環境 科学） の学位を受けるのに 充分な資 格を有 するもの と判定 した。

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