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2013 Fiscal Year Annual Research Report

土壌凍結層の発達・融解浸潤にともなう土中の水分・窒素移動の解明と予測

Research Project

Project/Area Number 23580328
Research InstitutionMie University

Principal Investigator

渡辺 晋生  三重大学, 生物資源学研究科, 准教授 (10335151)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 武藤 由子  岩手大学, 農学部, 講師 (30422512)
Keywords土壌圏現象 / 自然現象観測・予測 / 水分・窒素循環 / 寒冷地 / モデル化 / 凍土
Research Abstract

本課題では、凍結融解に晒される不飽和土中の水分・窒素循環と様々な環境変化に対する応答を明らかにすべく系統的な実験と現場観測、数値モデルの検討を目的としている。
H25年度は、H24年度に検量を行ったTDR法を室内の一次元カラム実験に適用し、不凍水量の測定精度を向上させた上で、土質や境界条件の違いを比較検討するとともに、マクロポアが土中への凍結前線の進行や融解浸潤過程に及ぼす影響を明らかにした。そして、こうした不均一融解が凍土中の水分・溶質際分布に与える効果を評価した。また、0℃近傍の凍土の不凍水量曲線や透水係数を精密に測定し、凍結の速度や履歴、氷の非平衡成長がこれらに及ぼす影響とそのヒステリシスを明らかにした。そして、実験結果やWashington大のDr. Fluryとの討議に基づき、凍土中の氷量の増減と不飽和透水係数の変化を評価できるよう凍土の毛管モデルを改良するとともに、数値解析に資する土の凍結モデルの検討をWNUのDr. Kurylykと行った。また土の凍結モデルを2次元数値解析コードに適応し、遮水壁の構築など多元的な水の流れがある状況下での土の凍結問題についての課題を整理した。
窒素循環については、還元土へ酸素や窒素イオンが流下する際に、どこでどのタイミングで窒素の態が変化するのかを流速と共にマイクロメートルスケールで測定した。そして、酸素の流下と拡散にともなう表面酸化層の形成過程のモデル化を試みると共に、これらの系における窒素動態におよぼす不均一系の影響を検討した。また、これらの土中の窒素化合物の酸化還元反応のモデル化を進めた。
以上の成果を関連学会で発表し、関連各誌に論文として公開した。凍結深さ分布については、昨年度立ち上げたデータベース作成委員会によりデータ収集・電子化を進めるとともに、その一部の試験的公開を始めた。

  • Research Products

    (19 results)

All 2014 2013

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (11 results) (of which Invited: 2 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] 凍土の知識-人工凍土壁の技術-2014

    • Author(s)
      渡辺晋生(責任著者)
    • Journal Title

      雪氷

      Volume: 76 Pages: 179-192

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A study on the effect of compaction on transport properties of soil gas and water I;: Relative gas diffusivity, air permeability, and saturated hydraulic conductivity2014

    • Author(s)
      Kuncoro, P. H., Koga, K., Satta, N. and Muto, Y.
    • Journal Title

      Soil & Tillage Research

      Volume: in press Pages: in press

    • DOI

      10.1016/j.still.2014.02.006

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A study on the effect of compaction on transport properties of soil gas and water II: Soil pore structure indices2014

    • Author(s)
      Kuncoro, P. H., Koga, K., Satta, N. and Muto, Y.
    • Journal Title

      Soil & Tillage Research

      Volume: in press Pages: in press

    • DOI

      10.1016/j.still.2014.01.008

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 水分級脱着測定装置"AquaLab VSA"を用いた低水分領域の水分保持曲線の測定2013

    • Author(s)
      渡辺晋生,長田友里恵,坂井勝,取出伸夫
    • Journal Title

      土壌の物理性

      Volume: 124 Pages: 43-49

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The mathematical representation of freezing and thawing processes in variably-saturated, non-deformable soils2013

    • Author(s)
      Barret Kurylyk and Kunio Watanabe
    • Journal Title

      Advances in Water Resources

      Volume: 60 Pages: 160-177

    • DOI

      10.1016/j.advwatres.2013.07.016

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 凍結過程にある不飽和砂中の水分移動と透水係数に溶質移動が及ぼす影響2013

    • Author(s)
      渡辺晋生, 和気朋己
    • Journal Title

      雪氷

      Volume: 75 Pages: 253-261

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 日本国内地温・凍結深データの収集・整備2013

    • Author(s)
      斉藤和之,末吉哲雄,渡辺晋生,武田一夫
    • Journal Title

      雪氷

      Volume: 75 Pages: 291-296

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 湛水土壌表面近傍のEhとDOの空間分布2013

    • Author(s)
      竹内萌実, 渡辺晋生, 取出伸夫
    • Organizer
      土壌物理学会
    • Place of Presentation
      福島
    • Year and Date
      20131026-20131026
  • [Presentation] 凍結・融解過程における黒ボク土の不凍水量曲線2013

    • Author(s)
      長田友里恵, 渡辺晋生
    • Organizer
      土壌物理学会
    • Place of Presentation
      福島
    • Year and Date
      20131026-20131026
  • [Presentation] 水の流れがある土中の凍結過程の観察2013

    • Author(s)
      渡辺晋生
    • Organizer
      土壌物理学会
    • Place of Presentation
      福島
    • Year and Date
      20131026-20131026
  • [Presentation] 溶質を含む凍土の不凍水量曲線測定と水分保持曲線との比較2013

    • Author(s)
      塩谷彰悟, 長田友里恵, 渡辺晋生
    • Organizer
      雪氷研究大会
    • Place of Presentation
      北見
    • Year and Date
      20130917-20130921
  • [Presentation] 鏡面冷却式露点計を用いた土の水分保持曲線の測定法2013

    • Author(s)
      長田友里恵, 渡辺晋生, 取出伸夫
    • Organizer
      日本土壌肥料学会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      20130911-20130913
  • [Presentation] マイクロセンサを用いた土の表面近傍のEhとDOの観察2013

    • Author(s)
      竹内萌実, 渡辺晋生, 取出伸夫
    • Organizer
      日本土壌肥料学会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      20130911-20130913
  • [Presentation] 土中の不凍水量の氷量依存性と推定法の検討2013

    • Author(s)
      渡辺晋生
    • Organizer
      高分子討論会
    • Place of Presentation
      金沢
    • Year and Date
      20130910-20130910
    • Invited
  • [Presentation] 低水分領域における土の水分保持曲線について2013

    • Author(s)
      長田友里恵, 渡辺晋生, 取出伸夫
    • Organizer
      農業農村工学会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      20130903-20130905
  • [Presentation] 湛水土壌の還元過程と表面酸化層の形成2013

    • Author(s)
      竹内萌実, 渡辺晋生, 取出伸夫
    • Organizer
      農業農村工学会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      20130903-20130905
  • [Presentation] 3種の水ポテンシャルセンサーを用いた黒ボク土の蒸発実験2013

    • Author(s)
      土井奈央, 渡辺晋生, 坂井勝, 取出伸夫
    • Organizer
      農業農村工学会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      20130903-20130905
  • [Presentation] 低水分領域の土の水分特性曲線とヒステリシスの測定2013

    • Author(s)
      渡辺晋生, 長田友里恵, 取出伸夫
    • Organizer
      デカゴン社 UMS社 土壌水分特性曲線の基礎と応用セミナー
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      20130515-20130515
    • Invited
  • [Book] 新版 雪氷辞典2014

    • Author(s)
      渡辺晋生(編集委員・分担執筆)
    • Total Pages
      307 (32, 167, 214)
    • Publisher
      古今書院

URL: 

Published: 2015-05-28   Modified: 2016-05-20  

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