2013 Fiscal Year Research-status Report
Hyporheic exchangeによる流域水田からの栄養塩流出に関する研究
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25420532
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Oita National College of Technology |
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Principal Investigator |
東野 誠 大分工業高等専門学校, 都市・環境工学科, 准教授 (90311117)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | Hyporheic exchange / 水田からの流出 / 硝酸性窒素 / 雨量強度 / 河川流下負荷量 |
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| Research Abstract |
平成25年度は，水田から河川への硝酸性窒素の流出過程のモデル化を行った．それにあたっては，降雨を想定して，雨滴が水面に落下したとき水面に生じる圧力変動が，水田土壌へと浸透して，内部に微弱な流れを駆動すると仮定した．この間隙水の流動に起因して，土壌内部の施肥による硝酸性窒素が直上の水中へと移動して，その後，河川に流出すると考えた．解析に際しては，応募者のこれまでの"Hyporheic exchange"に関する研究成果を用いた．他方，雨量強度と雨滴のサイズ，および雨滴の落下速度との関係については，Marshall & Palmer(1948)の研究成果を応用した．以上のようにして，"Hyporheic exchange"の研究成果と雨量強度，雨滴のサイズ，雨滴の落下速度に関する解析結果とを対応させて，降雨による水田から河川への硝酸性窒素流出過程を再現するためのモデルを構成した．
上述のモデル構築と並行して，水田から河川への硝酸性窒素の流出に関する現地調査・観測を実施した．現地調査は，大分県内の河川，具体的には大分川を対象として5～7月の田植の後から梅雨にかけて集中的に行った．国土交通省が水位・流量・水質観測を行っている府内大橋付近を調査地点とし，サンプルを採水してイオンクロマトグラフ(Dionex ICS-1000)により水質を分析した．また，河川流量は，国土交通省データベース(http://www1.river.go.jp/)より入手した．このようにして得られた河川流量と水質分析結果より，河川流下負荷量を定量化するとともに，水田からの硝酸性窒素流出量を推定した．雨量強度等の降雨データは気象庁のホームページ(http://www.data.jma.go.jp/obd/stats/etm/index.php)より入手し，降雨が水田からの硝酸性窒素流出に及ぼす影響を調べた．
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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
平成25年度は，当初の予定通り理論解析，およびモデルの構築を行った．すなわち，応募者のこれまでの"Hyporheic exchange"に関する研究成果と，Marshall & Palmer(1948)による雨量強度，雨滴のサイズ，雨滴の落下速度に関する解析結果とを対応させて，降雨による水田から河川への硝酸性窒素流出過程を再現するためのモデルを構成した．
上述のモデル構築と並行して，水田から河川への硝酸性窒素の流出に関する現地調査・観測を実施した．現地調査は，大分県内の河川，具体的には大分川を対象として5～7月の田植の後から梅雨にかけて集中的に行った．国土交通省が水位・流量・水質観測を行っている府内大橋付近を調査地点とし，サンプルを採水して水質を分析した．得られた河川流量と水質分析結果より，河川流下負荷量を定量化するとともに，水田からの硝酸性窒素流出量を推定した．なお，対象とする河川流域は4～5月に現地調査を行い，土地利用形態や水田の面積等を調査した．雨量強度等の降雨データは気象庁のホームページ(http://www.data.jma.go.jp/obd/stats/etm/index.php)より入手し，降雨が水田からの硝酸性窒素流出に及ぼす影響を調べた．
以上のように，概ね当初の計画通り順調に研究は進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度は，前年度，構築したモデルによる水田から河川への硝酸性窒素の流出量の推定結果を現地観測結果と比較しモデルの妥当性を検証するとともに，必要な修正・改良を行う．本年度は，前年度観測を実施した大分川以外の河川を対象として，前年度と同様，5～7月の梅雨期に現地調査・観測を行う．なお，調査対象河川の選定に際しては，国土交通省が定期観測を行っており，河川流量や雨量強度等のデータが容易に入手可能な河川とする．一方，海外では，アメリカ合衆国，ミシシッピー川流域を対象として，畑地からの硝酸性窒素流出について検討を行う．それにあたっては，ミネソタ大学セントアンソニーフォールズ研究所，ステファン，H.G.教授と連携して現地調査を行うとともに，水質の分析に際しては同研究所の機器を使用させて頂く予定である．
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