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粒径分布に着目した土壌流出現象の実験的検討と物理モデルの開発

公募研究

研究領域福島原発事故により放出された放射性核種の環境動態に関する学際的研究
研究課題/領域番号 25110503
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東京工業大学

研究代表者

木内 豪  東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (00355835)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2013年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
キーワード人工降雨実験 / 土壌侵食 / 土粒子粒径 / 放射性セシウム / 物理モデル
研究実績の概要

福島第一原発由来の放射性セシウムの多くは陸域表面の土壌や植生等に付着した状態で存在し、降雨時はそこから剥離・浮遊する土粒子や有機物等とともに河川等の水系に移行する。放射性セシウムは微細な土粒子により多く吸着するため、降雨に伴って環境中を移動する土粒子の挙動を良く理解し、動態予測につなげる必要があるが、これまでの土壌侵食・流出の研究は総量の評価が中心であったため、微細粒子も含む土粒子の粒径に着目した流出量定量化の研究は不足している。そこで、本研究では室内人工降雨実験に基づきながら土壌侵食・表面流出による土粒子の挙動理解とそのモデル化を行う。
平成26年度には人工降雨装置を用いた土壌侵食実験を行い、福島県内の森林、水田、畑地で採取した土壌の粒径区分別の侵食・流出量とその時間変化を計測した。いずれの実験ケースにおいても、侵食流出量は実験初期に大きく、その後は比較的一定する傾向が見られたが、これには湛水深や土壌表面性状の違いが影響しているものと推定された。また粗粒区分に比べると細粒区分は湛水深が侵食流出量に及ぼす影響が小さい傾向にあり、降雨によるエネルギー減衰の影響を受けにくいと推定された。土壌侵食・表面流出量を降水量、表面流出量、湛水深等を用いて評価するモデルを提示し、実験結果に基づいてモデルパラメータを同定した。また、この評価モデルを流域スケールの降雨流出・土砂輸送を解析する分布物理モデルに導入するとともに、阿武隈川流域支川の口太川流域に適用して流量、浮遊土砂濃度、セシウム濃度のモニタリング結果との比較を行った。その結果、実験で得られた評価モデルのパラメータを補正することによって流域スケールの土砂輸送現象を再現可能であることを示した。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] A multi-class model to simulate transport of soil particles in a catchment affected by radiocesium deposition2015

    • 著者名/発表者名
      Wei, L. and Kinouchi, T.
    • 雑誌名

      Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B1 (Hydraulic Engineering)

      巻: 71 (4)

    • NAID

      130005123496

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Modeling radiocesium transport from a river catchment based on a physically-based distributed hydrological and sediment erosion model2015

    • 著者名/発表者名
      Kinouchi, T., Yoshimura, K. and Omata, T.
    • 雑誌名

      Journal of Environmental Radioactivity

      巻: 139 ページ: 407-415

    • DOI

      10.1016/j.jenvrad.2014.07.022

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Improvement of CASC2D model for rainfall-runoff simulations in a forested catchment2014

    • 著者名/発表者名
      Wei, L. and Kinouchi, T.
    • 雑誌名

      Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B1 (Hydraulic Engineering)

      巻: 70 (4)

    • NAID

      130005070139

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Simulation of 137Cs migration associated with water flow and soil erosion in a headwater catchment contaminated by Fukushima nuclear accident2015

    • 著者名/発表者名
      Wei, L. and Kinouchi, T.
    • 学会等名
      AOGS2015
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2015-08-02 – 2015-08-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Simulation of runoff and sediment transport by improved CASC2D model2014

    • 著者名/発表者名
      Wei, L. and Kinouchi, T.
    • 学会等名
      19th IAHR-APD Congress 2014
    • 発表場所
      Hanoi
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Modeling contaminated soil particles transport in Kuchibuto River catchment, Japan2014

    • 著者名/発表者名
      Wei, L., Kinouchi, T. and Omata, T.
    • 学会等名
      AOGS2014
    • 発表場所
      Sapporo
    • 年月日
      2014-07-28 – 2014-08-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Modelling the transport of radioactive cesium released from the Fukushima Dai-ichi NPP with sediments through the hydrologic system2013

    • 著者名/発表者名
      Kinouchi, T., Omata, T., Wei, L., Liu, T., and Araya, M.
    • 学会等名
      The 46th annual Fall Meeting of American Geophysical Union (AGU)
    • 発表場所
      San Francisco
    • 年月日
      2013-12-09 – 2013-12-13
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 移川流域における放射性セシウムの移行に関する研究2013

    • 著者名/発表者名
      小俣哲平,木内豪
    • 学会等名
      水文・水資源学会2013年度研究発表会
    • 発表場所
      神戸大学
    • 年月日
      2013-09-25 – 2013-09-27
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] Web site of Kinouchi Laboratory

    • URL

      http://fa.depe.titech.ac.jp/kinouchi/index.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-05-15   更新日: 2018-03-28  

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