GISを用いた水田からの栄養塩汚濁負荷の流出と地域循環の評価手法に関する研究-水田の水管理と土壌特性に着目した栄養塩流出現象の分析とGIS(地理情報システム)に内包した流域水・汚濁物質循環モデルの開発-

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14702044
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: 増田 貴則 鳥取大学, 工学部, 助教授 (20293897)
• Keywords: 水田 / GIS / ノンポイントソース / 面源汚染 / 水循環 / 灌漑用水 / 栄養塩 / モデル

Research Abstract

水田主体の農業流域を対象に、汚濁負荷流出の影響因としてのイベント時の水管理や土壌の種類を考慮した分布型負荷算定モデルの構築を試みた。モデルは、圃場への用水流入量を入力とし圃場内の水収支計算の結果から圃場からの排水量を算定する水収支モデルと、水収支に伴う物質移動の他、各種物質循環や形態変化を考慮した上で圃場からの流出負荷量を算定する物質収支モデル,各圃場への用水配水量と用水水質を計算する用排水ネットワークモデルの3つのモデルから成り立つ。水収支モデルでは,浸透量を土壌種類ごとの透水係数をもとに表層地質の分布から与えるなど、モデルのパラメータに物理的数値を用いることで流出構造のブラックボックス化を防ぎ、土地条件が変化した場合に対応できるようにした.物質収支モデルでは,稲による栄養塩の吸収、吸脱着,有機化、無機化、さらに硝化、脱窒などの形態変化も考慮に入れた.用排水ネットワークモデルは、頭首工での取水量、分水工での分水比、落水工での落水量などから用水路流下中に周辺圃場に配水される量を求め、面積比配分で各圃場への給水量を与えることができる。頭水工などの各種機能や水路、圃場の位相情報と接続関係を効率的に参照するためにGISを利用した。また水管理の違いについては,農業暦を参考に一定の期間にランダムに農作業が行われると仮定して計算を行った.
以上のモデルを滋賀県野洲川流域において適用した。末端水路の排水が流入する河川の実測流量と傾向の比較をおこなった結果、比較的高い相関関係が得られた。流量については,年間を通して流量と流出負荷量の算定が可能なモデルを構築できた。今後の課題としては、負荷算定精度向上を目指してのモデルの見直し、特に栄養塩の吸脱着するSSの挙動に着目する必要があると考えられる。またパラメータが未知の場合の推定方法,地理情報の利用方法の整理についても検討する必要がある。

Research Products

• [Publications] 増田貴則, 史承煥, 細井由彦, 田中太朗: "現地観測による水田からの汚濁負荷の流出特性"第40回環境工学研究フォーラム講演集. 91-93 (2003)
• [Publications] 史 承煥, 増田貴則, 細井由彦, 井戸幸正: "流域の土地利用と粒度分布を考慮した土壌からのリン流出の検討"第37回日本水環境学会年会講演集. 115 (2003)