上北平野での河床縦断形解析による河川侵食モデルの推定

Estimation of river incision model by slope-area analysis on the Kamikita coastal plain, NE Japan

高井 静霞 ; 三箇 智二*; 島田 太郎 ; 武田 聖司 

Takai, Shizuka; Sanga, Tomoji*; Shimada, Taro; Takeda, Seiji

放射性廃棄物処分の安全評価では、将来の長期にわたる地形変化の予測が不可欠である。侵食量の大きい河川侵食をモデル化する方法の一つに、河床縦断形解析がある。これは、岩盤河川に対する侵食モデル(ストリームパワーモデル)と河川形状を比較することで、モデルの成立範囲や、地殻変動・地質等の情報を推定するものである。またこれらの条件が一定なら、宇宙線生成核種(TCN)法で得られる流域毎の平均侵食速度に基づき、モデルのパラメータを推定できる。しかし、TCN法の適用は石英を多く含む地質に限られ、国内で一般的に見られる堆積岩地域へ適用するには検証が必要だった。本研究では、海成段丘が広く分布し侵食速度の推定が可能な、上北地域(堆積岩地域)を対象に河床縦断形解析を実施した。50流路に対する評価の結果、上流域では流域面積と河床勾配の対数値に線形関係が見られ、ストリームパワーモデルの成立性が示唆された。さらに、海成段丘に基づく侵食速度から推定した河川侵食パラメータは、TCN法に基づく先行研究の推定幅に収まり、堆積岩地域でも河床縦断形解析により河川侵食モデルの成立性の確認やパラメータ値の推定が可能であることが示された。

Understanding long-term future landscape evolution is indispensable for safety assessment for radioactive waste disposal. River incision can be modelled through a slope-area analysis, in which the channel profiles are compared with the bedrock river incision model (stream power model). Not only the section of bedrock river, tectonic uplift or bedrock geology can be inferred from the analysis. In addition, if these conditions are spatially uniform, the river incision model can be parameterized using basin-scale denudation rates estimated using terrestrial cosmogenic nuclides (TCN). However, since the measurement of TCN needs quartz samples, the applicability of slope-area analysis to parameterize the river incision parameters has not been confirmed in sedimentary rock area. In this study, we conducted the slope-area analysis on the Kamikita coastal plain (sedimentary rock), where the denudation rate can be estimated from marine terraces widely distributed in this area. For 50 channels, log S (channel slope) and log A (drainage area) were linearly regressed in the upstream region, which is equal to the stream power model. Moreover, the estimated parameters of river incision model based on the marine terraces were within the range of the estimated parameters in previous studies based on TCN. Accordingly, the form and parameterization of river incision model can be implemented through the slope-area analysis in sedimentary rock area.