CRISTOBAL PADELLA MORENO

筑波大学University of Tsukuba博士（理学）Doctor of Philosophy in Science2013【要旨】thesi

CRISTOBAL, PADELLA MORENO

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Tsukuba Repository  (Tulips-R)

The role of the bedrock groundwater in thehydrology of a mountainous hillslope affectedby gravitational deformation and theimplications in the generation of deep-seatedlandslides著者 CRISTOBAL PADELLA MORENOその他のタイトル 岩盤クリープにより影響を受けた山地斜面の流出過程における岩盤地下水の役割と深層崩壊への影響学位授与大学 筑波大学 (University of Tsukuba)学位授与年度 2013報告番号 12102甲第6922号URL http://hdl.handle.net/2241/00122485    氏名（本籍）        CRISTOBAL PADELLA MORENO （チリ）     学位の種類          博 士（ 理学 ）     学位記番号          博 甲 第 6922 号     学位授与年月日      平成２６年 ３月２５日     学位授与の要件      学位規則第４条第１項該当     審査研究科      生命環境科学研究科     学位論文題目    The role of the bedrock groundwater in the hydrology of a  mountainous hillslope affected by gravitational deformation and the implications  in the generation of deep-seated landslides（岩盤クリープにより影響を受けた山地斜面の流出過程における岩盤地下水の役割と深層崩壊への影響）    主査             筑波大学教授   理学博士  恩田 裕一    副査       筑波大学教授   工学博士  福島 武彦    副査       筑波大学講師  Ｐｈ．Ｄ． 安間 了      副査        筑波大学講師  博士（理学）八反地 剛                   論   文   の   要   旨  降雨に対する山地斜面の水文学的応答については長年研究が進められてきた。これらは主に、流出過程と斜面崩壊に関する研究を中心としたものである。どちらも山地斜面での水の移動に関連しているが、いずれも表層の堆積物を対象としていた。しかし、研究が進むにつれて、下層の岩盤地下水（BG）の重要性が強く示唆されるようになり、破砕岩盤の更なる研究が求められている。これまで、岩盤地下水を直接観測する研究はほとんどなかったため、山地斜面におけるその役割は十分にわかっていない。また、山地の深層崩壊（DSL）発生地においても、ボーリング孔を使用した岩盤地下水の直接的な研究はほとんどない。 本研究の目的は、基盤が破砕された山地斜面において、岩盤地下水の役割を解明することである。方法としては、豪雨時に深層崩壊（DSL）が発生した斜面にボーリング孔（観測孔）を設け、地下水を長期間、水文学的かつ水文化学的に観測した。また、この斜面に隣接する渓流などで、流量を観測した。この研究成果は、深層崩壊が発生する恐れのある同様な地域に対して、深層崩壊のメカニズムに関する情報を提供できると考える。 本研究では、宮崎県の鰐塚山（海抜 1118m）の斜面を調査地とした。この地域の岩盤は、四万十層（付加体）の一部である堆積岩を主としている。方法として、地下水の水位と水質、降雨量と降雨の水質、渓流水の流量と水質を水文学的、水文化学的に観測した。地下水の観測は、堆積層を対象とした深さ 10m の観測井(Bh10)と、岩盤を対象とした深さ 40m の観測井(Bh40)の 2 本のボーリング孔を用いて行った。また、観測井を設置した斜面に隣接した流域（D）と付近の流域（U、M）でも流量の観測を行った。 地下水観測の結果、岩盤地下水（BG）(Bh40)は、堆積層の地下水（Bh10）と比べ、地下水の水位・水質ともに迅速で顕著な反応を見せた。岩盤地下水の水位のハイドログラフでは、シングルピークとダブルピークのふたつのケースが見られたが、これは短時間の先行降雨（API）である API6（半減期 6 時間）により、区別できた。この原因として、岩盤地下水の水位の急激な上昇は、地下水の水みちとして作用する岩盤中の高角度亀裂(HDF)に起因したものであることがわかった。この HDF の一部はボーリング孔のコアにも見られるが、これは斜面の重力変形によって形成されたと推定される。また、岩盤地下水(Bh40)の水位には、約GL-11.5 m という上限水位があり、どんなに多くの雨が降ってもそれ以上に上昇することはなかった。この現象は、豪雨時に過剰な水圧が発生するのを防ぐのに役立っている。すなわち、岩盤地下水を涵養する浸透水が亀裂を通してオーバーフローするメカニズムが存在することを示唆する。分析の結果、この岩盤地下水のオーバーフローした流出が流域 D の流量に影響を与えたことがわかった。流域ごとの流量を比較すると、流域 D では降雨に対して遅れて流量が増加する２次ピークが観測されたが、流域 U、M ではそのような 2次ピークは観測されなかった。流域 D の基底流及び洪水流の水質は、岩盤地下水の水質と顕著な化学的類似性を示した。また、3 つのエンドメンバー（降雨と浅い地下水と深い地下水という 2 種類の地下水）を用いて、流域 D の流量の分離を行った。2 つの降雨イベントに対して分析した結果、流域 D の流量に対して、いずれも岩盤地下水が大きな役割を果たしていることがわかった。 以上の分析の結論として、岩盤地下水が、調査した山地斜面の水文学的応答を支配していることが判明した。この岩盤地下水は、重力による変形に関連した破砕システムによってコントロールされたものであると想定される。このシステムにより、降雨は岩盤の帯水層にすばやく直接浸透して、さらに表面流に対しても重要な役割を果たしており、この調査地では、流域 D の流量に影響を与えている。岩盤地下水の水位が降雨に対して素早く反応する現象は、降雨ピークとほぼ同じだった 2005 年の DSL のタイミングにも関連している。2005 年に観測された降雨と同様の状況下では、大量の降雨が浸透すると予測される。岩盤地下水の流出メカニズムは、斜面における深層崩壊の発生に大きく影響している。しかし、重力変形が将来進行することで、地下水が流出する方の亀裂が塞がれるなどして、オーバーフローするメカニズムが無くなり水圧が上昇する場合は、深層崩壊が発生する可能性が明らかとなった。                 審   査   の   要   旨  深層崩壊は、脆弱化した基盤岩が崩れるため大規模で砂防施設等の施設による防御が難しいため、大きな問題となっている土砂災害である。さらに深層崩壊は、表層崩壊とは異なり、降雨終了後に発生することもあることから、その予知は難しく重要な研究課題となっている。本研究においては、宮崎県鰐塚山で発生した深層崩壊跡地における詳細な地下水・渓流水の水文観測に基づき、深層崩壊の発生をもたらす地中水の挙動と深層崩壊発生予測につながる降雨指標の開発を行ったものであり、その有効性は極めて高いと評価された。 平成 26 年 1 月 30 日、学位論文審査委員会において、審査委員全員出席のもとに論文の審査及び最終試験を行い、本論文について著者に説明を求め、関連事項について質疑応答を行った。その結果、審査委員全員によって合格と判定された。 よって、著者は博士（理学）の学位を受けるのに十分な資格を有するものとして認める。  

岩盤クリープにより影響を受けた山地斜面の流出過程における岩盤地下水の役割と深層崩壊への影響

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