流出生成メカニズム

流出生成メカニズムとは、降雨や融雪が河川流となる丘陵斜面プロセスであり、浸潤超過型表面流、飽和超過型表面流、および地下嵐時流が含まれます。

Definition

流出生成メカニズムとは、主に浸潤超過型表面流、飽和超過型表面流、および地下嵐時流によって、嵐の間および嵐の後に水が河川流路に到達する物理的プロセスです。

Scope

このトピックでは、降水が丘陵斜面で流出に変わる明確な経路、それぞれのメカニズムが優勢となる条件、および集水域内で流出がどこから発生するかを説明する可変供給源域の概念について扱います。これは、ハイドログラフおよび単位ハイドログラフのトピックが定量的に記述する嵐時応答の物理的起源を説明します。

Core questions

• 嵐時流出を生成する主要なメカニズムは何ですか？
• 浸潤超過型表面流は、飽和超過型表面流と比較していつ優勢になりますか？
• 地下嵐時流は嵐時応答にどのように寄与しますか？
• 集水域内のどこで流出が生成されますか？

Key concepts

• 浸潤超過型表面流
• 飽和超過型表面流
• 地下嵐時流
• 可変供給源域
• 部分域寄与
• リターンフロー

Key theories

浸潤超過型（ホートン型）表面流

降雨強度が浸潤能力を超える場合、余剰の水は地表を流れます。ホートン型メカニズムは、浸潤能力が容易に超過される乾燥地域、攪乱された地域、または低透水性の環境で優勢です。

飽和超過型流と可変供給源域

湿潤な植生集水域では、土壌が下から飽和する場所で流出が生成され、これらの拡大する飽和域、すなわち可変供給源域に降った雨が流出します。これにより、流出は動的な部分域から生じるものとして再定義されました。

Mechanisms

浸潤超過型表面流は、降雨が土壌の吸収能力よりも速く降る場合に発生し、余剰の水が地表を流れます。飽和超過型表面流は、土壌プロファイルが下から水で満たされる場所、典型的には水路の近くや地形的な窪地で発生し、それ以上の雨が浸潤できずに流出します。これらの飽和域は拡大・収縮し、可変供給源域を形成します。地下嵐時流は、透水性の高い土壌を介して水が急速に横方向に河川へ移動する現象です。

Clinical relevance

主要な流出メカニズムを特定することは、洪水応答の予測、土地利用、土壌圧縮、森林の変化が流出にどのように影響するかを評価すること、水質および侵食制御のための供給源域を特定すること、および降雨流出モデルを適切に構築することに不可欠です。

History

ホートンの浸潤理論は、1960年代から1970年代にかけてHewlett、Dunneらによる野外実験が行われるまで支配的でしたが、これらの実験は湿潤な森林集水域における飽和超過型流出と地下嵐時流を実証し、単一の普遍的なメカニズムという考え方を、支配的なプロセスが環境によって異なるという認識に置き換えました。

Debates

主要な流出メカニズム

嵐時流出が主にホートン型浸潤超過型であるか、飽和超過型および地下嵐時流であるかという長年の議論は、気候、土壌、植生、土地利用がどのメカニズムを支配的にするかを決定するという、文脈依存的な見解に収束しました。

Key figures

• Robert E. Horton
• Thomas Dunne
• John D. Hewlett

Seminal works

• horton1933
• dunne1970
• hewlett1967

Frequently asked questions

表面流は嵐時の河川流の主要な源ですか？

常にそうとは限りません。多くの湿潤な植生集水域では、嵐時流出の大部分は、広範囲にわたる浸潤超過型表面流ではなく、飽和した水路近傍域や急速な地下流から生じます。浸潤超過型表面流は、乾燥地や攪乱された土地でより典型的です。

可変供給源域とは何ですか？

これは、集水域の一部であり、通常は河川の近くや湿った窪地で、嵐の間に飽和して流出を生成する領域です。この領域は雨が降り続くにつれて拡大し、集水域が乾燥するにつれて収縮するため、流出生成域は動的です。