国立产业技术综合研究所[中钵良二会长](以下简称“AIST”)活断层与火山研究部[研究主任桑原康人]俯冲带地震历史研究组、筑波大学和南密西西比大学的松本丹研究员对2015年9月因关东和东北地区暴雨而泛滥的鬼怒川洪水沉积物进行了紧急调查,明确了此次洪水造成的洪水流量和洪水沉积物的特征。
在基于地质信息的灾害历史研究中,对地质地层中遗留的过去沉积物的研究较多,但在灾害发生后,地层受到气象现象或人类干扰之前立即进行调查的例子却很少。通过对鬼怒川泛滥造成的沉积物进行详细调查,我们弄清楚了洪水沉积物是如何形成的,以及沉积物中如何记录洪水的速度和方向。鬼怒川河水泛滥后,随着溃堤前后洪水流速的变化,沉积物的特性发生了变化。因此,认为洪水流速的变化记录在地质地层中。预计此类重复调查将用于估计洪水的频率和规模,从而对自然灾害进行更准确的风险评估。
这项研究的详细信息可以在2016年9月28日的国际期刊上找到科学报告发表在杂志上。
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| 从塌陷的堤坝溢出的水流的方向和变化(D Matsumoto等人修改自 (2016) Sci代表) |
特大海啸、大规模洪水等自然灾害几十年就会发生一次,甚至更为罕见,因此记录很少。这也是防灾措施困难的原因之一。 2011年东北大地震后,通过补充人类记忆和书面记录,或者进一步回溯来研究过去灾难的记录变得更加重要。为了开展此类研究,有必要检查洪水和海啸实际形成的沉积物并阐明其特征,但这些沉积物由于救灾和恢复工作而迅速消失。因此,需要在灾害发生后立即进行调查,以获得稀有信息。
日本频繁发生大规模洪涝灾害。当发生此类洪水时,主要从河流工程的角度进行调查,例如堤坝溃决和地面侵蚀,但尚未对洪水形成的洪水沉积物进行详细研究。 2015年9月,AIST筑波中心附近的市町村发生了水灾,我们立即前往现场进行了紧急调查。
由于“2015年9月关东、东北暴雨”,鬼怒川泛滥,导致堤防崩塌,我们测量了常总市御坂地区周围洪水的流向和深度。我们还观察到了洪水流动造成的侵蚀和沉积的痕迹。
根据倒下植物的方向和沉积物表面的微小地形,在 54 个位置测量了洪水的流向(图 1 左)。根据墙壁上留下的水迹和漂浮物体的高度,测量了 34 个地点的洪水深度。对于侵蚀和沉积痕迹,沿洪水流线设置了两条测线,共在23个地点进行了观测(图1右)。
从粒度分析和沉积结构观察所揭示的特征来看,洪水沉积物分为底部、下部和上部三部分,各部分是根据河流洪水过程形成的。该基底是洪水初期河水漫过堤防的浊水阶段沉积物,由于其仅分布在调查区南断面线附近,因此认为初期洪水是沿南断面线流动的。下部在洪水泛滥后、溃决前随着水流加强而沉积,并从溃口处扩散到较远的地方。上部是随着溃堤后强流逐渐消退而沉积的,仅分布在决口附近。这样,我们就能够根据洪水沉积物的扩散来确认洪水流向的变化(图2)。
通过继续和积累科学地描述特大洪水期间实际发生的现象的研究(例如本研究的案例),可能可以准确识别过去洪水和海啸造成的沉积物。预计这将提高过去地质分析的准确性,并对大规模自然灾害进行准确的风险评估。人们还相信,这将有助于吸取未来的经验教训并提高防灾意识。
活断层与火山研究部俯冲带地震史研究组
研究员 Dan Matsumoto 电子邮件:dan-matsumoto*aistgojp(发送前请将 * 更改为 @。)