2016 Fiscal Year Research-status Report
傾斜農地における降雨流出のマルチモード画像情報に基づく計測システムの開発
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15K07679
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
芝山 道郎 鹿児島大学, 農水産獣医学域農学系, 教授 (10354060)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阿部 薫 国立研究開発法人農業環境技術研究所, 物質循環研究領域, 領域長 (70355551)
板橋 直 国立研究開発法人農業環境技術研究所, 物質循環研究領域, 主任研究員 (80354009)
神田 英司 鹿児島大学, 農水産獣医学域農学系, 准教授 (90355272)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 傾斜畑 / 表面流出 / 画像計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年わが国では、突発的な豪雨が多発しており、傾斜畑における表面流出の発生頻度が高まっている。傾斜畑で発生する表面流出は、土壌中に含まれる肥料成分や重金属等を流域排水系へ流入させるため、自然生態系に悪影響を及ぼすことが懸念されている。表面流出量の計測は、水位計などの計測機器を傾斜畑下端に設置して、直接的に流出量を計測する方法が一般的である。ところが、表面流出に伴い流出する作物残渣や土壌粒子などが計測機器周辺に堆積し、これによって生じる計測トラブルにより、取得したデータが信頼性に欠けることがあった。そこで、流出物の堆積による影響を受けない非接触的なセンシング手法として、自動で表面流出現象を動画撮影する装置を開発した。前年度は、この装置を大学内に造成した屋外の傾斜枠圃場に設置し、予備的な観測実験を行った。本年度は同傾斜枠圃場において、自然降雨時の流出現象を降雨および流出感知センサつきの試作カメラで動画撮影することに成功した。撮影された動画に、昨年度に試験的に導入した流れの速度分布を調べる方法のひとつであるPIV解析を適用した。PIV解析には流れの目印(浮子)が必要であり、表面流出時に浮遊する軽量の土壌粒子等を浮子として利用した。解析の結果、水面の波の動きや乱反射などさまざまなかく乱要因があったため、流れの方向に動く浮子の速度のみを抽出するためのアルゴリズムを開発した。PIV計測結果と目視計測による計測速度とを比較検証し、一定の精度を達成した。これにより推定流速と表面流出量の時間的変化との関係を把握する手がかりを得ることができた。
一方、以前に観測した流出のインターバル撮影静止画像を改めて解析し、流出中に斜面下端に滞留する水の体積を画像から幾何学的に推定し、その増減量と水位計による実測流出量とから、実際の流出量を推定するモデルを策定し、結果を学会誌に投稿した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
傾斜枠圃場の地上高が低かったため、大量降雨時に下端より雨水が逆流するトラブルが発生した。年度中に圃場のかさ上げ工事（約30cm）を実施した。濁度の計測に関しては計測機器の選定に時間を要し、実地使用に至らなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
動画像による流出速度、静止画による流出域と滞留水の把握、および水位計測の画像による補完により、流出量の非接触計測手法を総合化する。さらに流出水の濁度の計測とその画像による代替方法を検討する。
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| Causes of Carryover |
論文掲載料およびカメラシステムの改良・増設費を次年度に必要とするため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
投稿論文の掲載料２０数万円、学会参加旅費および観測用カメラの試作費などに使用予定。
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Research Products
(3 results)
