The impact of sudden high turbidity water on the groundwater environment of an alluvial fan
| Project/Area Number |
23K23726
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| Project/Area Number (Other) |
22H02461 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 41030:Rural environmental engineering and planning-related
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| Research Institution | Ishikawa Prefectural University |
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Principal Investigator |
藤原 洋一 石川県立大学, 生物資源環境学部, 准教授 (10414038)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 優子 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (60353588)
高瀬 恵次 石川県立大学, 生物資源環境学部, 客員教授 (90133165)
長野 峻介 石川県立大学, 生物資源環境学部, 准教授 (90646978)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2025: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | 地下水 / 水循環 / トレーサー / 流出モデル / 数値シミュレーション / 扇状地 / 水田 / 高濃度濁水 / ポット試験 / 地下水モデル |
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| Outline of Research at the Start |
豪雨による土砂災害が頻発している。石川県手取川では、上流での斜面崩壊によって高濃度濁水が2年以上継続し、扇状地の地下水位の異常低下が生じた。濁水によって水田土壌や河床間隙の目詰まりが生じて水田浸透量と河川伏流量が減少し、その結果として異常な地下水位の低下に繋がったと考えられた。そこで、水田・河川浸透量の変化の室内実験、浸透量の現地観測、地下水の安定同位体による起源推定、地下水モデルの数値解析によって、濁水とその他の要因（降水の多寡など）が地下水位の異常低下に寄与した割合を評価する。さらに、浸透量の変化を日単位で推定し、地下水位の異常低下がいつまで継続しどの様なプロセスで回復するのかを解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は，豪雪時における雪国特有の現象である，消雪用水の大量利用による地下水位の低下と濁水による地下水位の低下を比較することによって，地下水位の低下の時間的および空間的特徴を明らかにすることを試みた．さらに，ワグネルポットを用いて，高濃度濁水による水田浸透量の変化，および，中干しなどの営農作業が水田浸透量に与える影響を室内実験で再現し，濁水発生直後2015年における水田浸透量の推定を試みた．
消雪揚水による地下水位の影響は，1月，2月に急激に低下し1～2ヶ月程度で回復するといった特徴があり，金沢市や野々市などの建物用地が多い地域でのみ局所的に低下しており，現時点では空間的な影響は小さいことが分かった．なお，手取川扇状地において，建物用地は増加傾向が続いていることから，消雪用水による地下水位への空間的な影響は大きくなっていくと考えられた．一方，濁水による地下水位への影響は，急激な低下と一時的な回復を繰り返しながら約2年間程度継続したことが大きな特徴であった．さらに，濁水による影響は手取川周辺の扇頂から扇央部の広範囲に及んでいることが，大きな違いであることがわかった．
ワグネルポットを用いた再現実験では，濁水投入なしポットに比べて濁水（～0.08 mm）投入ポットは有意に減少，濁水投入なしポットに比べて濁水（0.11～0.25 mm）投入ポットは有意に減少，濁水（～0.08 mm）投入ポットに比べて濁水（0.11～0.25 mm）投入ポットは有意に減少したことが分かった．ゆえに本実験では，中干し前において濁水が流入することで浸透量が抑制されることが分かった．一方で，中干し後においては，亀裂の入り方によって中干し後の浸透量に大きな違いが生じ，浸透量が低下した水田においても中干しによって水田浸透量はかなり回復したと考えられた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
高濃度濁水によって水田土壌や河床間隙の目詰まりが生じて水田および河床の透水性が低下したと考えられるが，メカニズムの詳細は不明であった．このため，室内実験によって，土砂（高濃度濁水）が供給されることにより浸透量がどの程度低下するのかを確かめる計画にしていた．予定通りワグネルポットを用いた再現実験を行い，研究成果は論文として取りまとめることができたことから，おおむね順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後については，以下の2課題を中心に取り組む予定にしている．
１．濁水発生以前に観測していた水田浸透量，河川伏流量，地下水の酸素・水素安定同位体比，地下水温プロファイルデータと濁水発生後の測定値とを比較することによって，高濃度濁水が地下水環境に与えた影響とその推移を定量的に評価する．
２．扇状地を水田，畑地，宅地，河川に分類し，3層（地表，中間帯，地下水帯）からなる準分布型の水循環モデルを構築する．モデルパラメータは，濁水発生前の実測地下水位と計算地下水位が合致するように，大域的探索法および多目的最適化手法によって同定する．この水循環モデルとデータ同化手法によって水田と河川浸透量を日単位で推定し，高濃度濁水の寄与率，および，地下水がいつ・どのように回復するのかといった回復過程を明らかにする．
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Report
(1 results)
Research Products
(7 results)
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[Book] 「水の都」を受け継ぐ2022
Author(s)
高瀬恵次、川勝健志編
Total Pages
216
Publisher
ナカニシヤ出版
ISBN
9784779516733
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