Combined model of infiltration flow within soil layer and preferential flows through soil pipes
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Abstract
降雨の土壌中への浸透は,ほとんどの場合不飽 和浸透現象であるが,飽和浸透流現象である地下 水流に比べて,現象の解明は遅かったようであ る(日野ほか,1989)。不飽和浸透についての毛 管ポテンシャルの概念が提出され(Buckingham, 1907),連続式との結合によって不飽和浸透流方 程式が得られて以降(Richards, 1933),現在では 飽和・不飽和浸透流の解析法が確立され(例えば, 谷,1985;大野ほか,1998),山地斜面における 降雨浸透過程が様々なスケールで計算されている (例えば,小杉,2007;白木・中村,2001;堤ほか, 2007)。 一方,詳細な野外観測により,山地斜面の多く にパイプと呼ばれる斜面にほぼ平行な大孔隙が存 在していることが確認されており(北原,1992; 内田ほか,1995a;Noguchi et al., 1997),多くの 場合複数のパイプの集合によって複雑なネット ワークが形成されていることが報告されている (Terajima et al., 2000; Sidle et al., 2001)。これら土 層中のパイプ等に起因する選択流が山地斜面にお ける降雨流出過程に大きく影響していることが水 文学的な観測から明らかとなっている(例えば, Tsukamoto et al., 1982; Sidle et al., 2000)。 これらのパイプ中に発生する選択流は,浸透流 よりも早く斜面土層内の飽和水を排出することが できるため,降雨時に発生する地下水位の上昇を 抑制し,斜面土層を安定化する機能があると考え られる。一方で,崩壊発生直後の崩壊地の多くに土层内入渗流与土壤管道优先流组合模型
降雨向土壤中的渗透，在大部分情况下是不饱和渗透现象，但是与饱和渗透现象的地下水流相比，对这一现象的解释似乎比较晚(日野等，1989)。关于不饱和渗透的毛管势的概念被提出(Buckingham, 1907)，通过与连续式的结合得到了不饱和渗透流方程之后(Richards，1933)，现在已经确立了饱和和不饱和渗透流的分析法(例如，谷，1985;大野等，1998)，以各种尺度计算山地斜面的降雨渗透过程(例如，小杉，2007;白木·中村，2001;堤等，2007)。另一方面，根据详细的野外观测，确认了山地斜坡大多存在与被称为管道的斜坡大致平行的大孔隙(北原，1992;内田等，1995a;Noguchi et al.， 1997)，很多情况下是由多个管道的聚合形成复杂的网络工作(Terajima et al.， 2000;Sidle et al.， 2001)。从水文学的观测表明，这些由土层中的管道等引起的选择流对山地斜面的降雨流出过程有很大影响(例如，Tsukamoto et al.， 1982;Sidle et al.， 2000)。这些管道中产生的选择流能够比渗透流更快地排出斜坡土层内的饱和水，因此可以认为具有在降雨时抑制地下水位上升、稳定斜坡土层的功能。另一方面，很多刚刚发生崩塌的地方
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