How flood plain development modify its material flows?

Research Project

Project/Area Number	22K05929
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 41050:Environmental agriculture-related
Research Institution	Gifu University
Principal Investigator	大西健夫岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (70391638)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000) Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords	氾濫 / 酸化還元反応 / 鉄動態 / 古環境の復元 / 水文・水質モデル / 氾濫原 / 酸化還元状態 / 水田開発 / 都市化
Outline of Research at the Start	核心となる学術的問い「氾濫原の開発（水田化・都市化）は、土壌中の物質動態にどのような変化をもたらしたのか？」のもと、「氾濫原開発は定期的な冠水から水田への季節的な湛水、さらには都市化による完全な非湛水を経て、温暖化ガス（N2O、CH4）排出は抑制、他方、土壌中の還元状態進行の抑制と有機物の供給減少により、還元状態で溶出する物質である鉄（Fe）やマンガン（Mn）等の濃度は減少」、という作業仮説のもとに研究を進める。各物質の負荷量の増減は他の生態系との関係や、人間活動全体として解釈する必要があるため、氾濫原開発がもたらしたであろう変化に関する基礎データを得ることを目指す。
Outline of Annual Research Achievements	令和5年度は，(1)流出・氾濫・土壌水動態の一体的結合モデルの構築、(2)土壌中の酸化還元反応を考慮したモデルの開発、の2点に取り組んだ。(1)に関しては、木曽三川流域を対象として洪水氾濫による湛水と引き続き起こる土壌中の酸化還元反応の数値シミュレーションを一体的に扱うことを目的として、SWATモデル，RRIモデル，Hydrus-HPとを結合することを試行的に試みた。SWATモデルからRRIモデルへの結合は、オープンソースのプログラムコードであるため，比較的容易に結合をすることが可能であることがわかった。一方で、境界条件の設定等において、Hydrus-HPへのデータの引き渡しにおいていくつかの未解決の問題が残された。結果として、SWATモデルとRRIモデルはオンラインでデータの引き渡しを行い、RRIモデルからHydrus-HPへは、オフラインでのデータ引き渡しをするスキームを構築することができた。次に，(2)に関しては，Hydrus-HPの計算スキームにおける拡張機能であるC-Rideモジュールを使用し，土壌中における鉄と有機物の錯体形成反応をモデル化することを試みた。モデルの妥当性評価までは至っていないが、(1)で開発をしたモデルに組み込んでいくための準備ができた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason モデルの開発・改良に時間を要したため。
Strategy for Future Research Activity	モデルの一部を簡略化することでモデルの完成を急ぎ、実データの比較などができるような段階にまで進められると考えている。