山地流域の浅層地下水帯流出に関する水理解析について

概要

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日本の河川流域は山林に覆われているから、降雨はすべて地下浸透し、これが浅層地下水帯を形成し、河川流況を維持している。この考え方は、降雨と流出の時間遅れ、低水時の流況維持、大雨後の豪雨による土石流発生等の、日本の河川の流況特性によく照合している。この山地浅層地下水帯の水源涵養の水理は、平地における浅井戸揚水の水理と同じであるが、ただ急勾配斜面のため、上流側が地下水面に、下流側が河川への流出となる地下水帯全体の流動といえる。流出モデルの場として考えた場合、雨水は、まず地下水面を形成し、地下水流動の領域を作り、下端の湧水放流となる。この境界条件に囲まれた領域では、流れの関数は地層の浸透係数にそのポテンシャル勾配を乗じたポテンシャル流となる。運動式は層流としての一次関数であり、連続の式と連立して解けば領域の流速分布の解が得られる。有限要素法においては、要素別の重心点の流動ベクトルとして解を求めている。この報告ではその計算手法を発展させ、まず要素別のポテンシャル値分布から等ポテンシャル線を分級別に検索し、次に、その上、下流一組のポテンシャル線間での浸透流量計算から、ポテンシャル線群それぞれの等流量点を検索し、結果として、領域での地下水流動の連続条件を満たす、流線網図を描く手法を開発した。

山地流域の浅層地下水帯流出に関する水理解析について

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