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2016 年度 実績報告書

不確実性を考慮したアユ回遊環境の数理・数値モデリングとその実用化

研究課題

研究課題/領域番号 15H06417
研究機関島根大学

研究代表者

吉岡 秀和  島根大学, 生物資源科学部, 助教 (70752161)

研究期間 (年度) 2015-08-28 – 2017-03-31
キーワード魚群回遊 / 遡上 / 動的計画原理 / HJB方程式 / 有限要素法 / アユ / 斐伊川
研究実績の概要

本年度の研究成果を,理論構築と現地観測のふたつに分けて記す.研究成果の一部については,国内外における研究集会での発表や,研究論文の投稿・採択,斐伊川漁業協同組合が各年夏期に発行している広報雑誌「瀬音」における掲載,同漁協役員会における講演などがなされている.
(理論構築)
1次元の河川,ならびに河川網(連結グラフ領域)に生じる魚群回遊を記述する,最適制御理論に依拠する新しい数理モデルを構築した.このとき,数理モデルが支配する回遊様式の導出が,非線型の微分方程式または変分不等式の求解に帰着されることを確認した.さらに,上記の微分方程式や変分不等式の具体的な厳密解を得て,その生物・生態学的な意味を検討した.微分方程式や変分不等式の粘性解を近似するための,処罰法を併用した簡素な有限差分スキームを新たに考案し,数値実験的にその収束性を確認した.また,線形化問題に対してであるが,その安定性と精度に関する知見を得た.より巨視的な視点から河川での水産資源の動態を検討する,不確実な河川環境における個体群動態のモデリングと実際的な管理に関する理論・数値的な研究も実施している.
(現地観測)
尾原ダムの上・下流側に定点観測地点を1カ所ずつ設定し,年間を通して水位と水温を10分間隔で測定している.水位・水温に関する現地観測は,アユ回遊の要衝であるとされている吉井堰堤で春季に,斐伊川漁協のアユ養殖水槽で夏季においても実施している.さらに,年間を通し不定期ではあるが,尾原ダム上・下流地点で河床付着藻類の繁茂状況を観測し,ダム上流にカワシオグサの繁茂がないことを確認している.アユの生息 (個体数,密度,体長や体重) については,吉井堰堤周辺での投網調査 (株式会社大隆設計も協力),斐伊川漁協主催のアユ投網大会の結果,斐伊川漁協組合員から得た漁獲履歴から,極めて有益なデータを得ている.

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 8件、 謝辞記載あり 9件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Cost-minimizing upstream migration strategy of isolated and schooling fishes in 1-D open channel flows2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshioka H., Shirai T., and Tagami D.
    • 雑誌名

      土木学会論文集B1

      巻: 73 ページ: I_433-I_438

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 1次元局所慣性方程式に対する摩擦項を考慮した数値安定性解析2017

    • 著者名/発表者名
      田中 智大,吉岡 秀和,木村 匡臣,山崎 大
    • 雑誌名

      土木学会論文集B1

      巻: 73 ページ: I_577-I_582

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Optimization model to start harvesting in stochastic aquaculture system2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshioka H. and Yaegashi Y.
    • 雑誌名

      Applied Stochastic Models in Business and Industry

      巻: in press ページ: 1-18

    • DOI

      10.1002/asmb.2250

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An optimal management strategy for stochastic population dynamics of released Plecoglossus altivelis in rivers2017

    • 著者名/発表者名
      Yaegashi Y., Yoshioka H., Unami K., and Fujihara M.
    • 雑誌名

      International Journal of Modeling, Simulation, and Scientific Computing

      巻: 8, No.1750039 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1142/S1793962317500398

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Numerical simulation of a Hamilton-Jacobi-Bellman equation for optimal management strategy of released Plecoglossus altivelis in river systems2016

    • 著者名/発表者名
      Yaegashi Y., Yoshioka H., Unami K., and Fujihara M.
    • 雑誌名

      Model Design and Simulation Analysis: Communications in Computer and Information Science

      巻: 603 ページ: 91-101

    • DOI

      10.1007/978-981-10-2158-9_8

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Application of stochastic control theory to biophysics of fish migration around a weir equipped with fishways2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshioka H., Yaegashi Y., Unami K., and Fujihara M.
    • 雑誌名

      Theory, Methodology, Tools and Applications for Modeling and Simulation of Complex Systems: Communications in Computer and Information Science

      巻: 645 ページ: 190-200

    • DOI

      10.1007/978-981-10-2669-0_21

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Mathematical analysis and validation of an exactly solvable model for upstream migration of fish schools in one-dimensional rivers2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshioka H.
    • 雑誌名

      Mathematical Biosciences

      巻: 281 ページ: 69-84

    • DOI

      10.1016/j.mbs.2016.09.014

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Finding the optimal opening time of harvesting farmed fishery resources2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshioka H. and Yaegashi Y.
    • 雑誌名

      Pacific Journal of Mathematics for Industry

      巻: 8(6) ページ: 1-6

    • DOI

      10.1186/s40736-016-0025-9

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 斐伊川中流域における内水面漁業の現状とその展望2016

    • 著者名/発表者名
      吉岡 秀和,吉井 傅,八重樫 優太
    • 雑誌名

      島根大学生物資源科学部研究報告

      巻: 21 ページ: 23-28

    • 謝辞記載あり
  • [学会発表] 河床付着藻類の繁茂抑制策を見出すための確率制御問題2017

    • 著者名/発表者名
      吉岡 秀和, 八重樫 優太
    • 学会等名
      島根大学生物資源科学部研究シーズによる地域活性化と人材育成、地域企業とのコラボ
    • 発表場所
      島根県民会館
    • 年月日
      2017-02-24 – 2017-02-24
  • [学会発表] 捕食者の最適駆除戦略に関する特異確率制御問題の厳密解と数値解析2017

    • 著者名/発表者名
      八重樫 優太, 吉岡 秀和, 宇波 耕一, 藤原 正幸
    • 学会等名
      日本応用数理学会環瀬戸内応用数理研究部会第20回シンポジウム
    • 発表場所
      呉市海事歴史科学館
    • 年月日
      2017-01-12 – 2017-01-12
  • [学会発表] 魚類の河川遡上に関連した,ある最適化問題の数学解析と数値計算2017

    • 著者名/発表者名
      吉岡 秀和, 白井 朋之, 田上 大助
    • 学会等名
      日本応用数理学会環瀬戸内応用数理研究部会第20回シンポジウム
    • 発表場所
      呉市海事歴史科学館
    • 年月日
      2017-01-12 – 2017-01-12
  • [学会発表] Mathematical analysis of a primitive dynamic programming problem for water reservoirs (貯水池運用の単純な動的計画問題に対する数学解析)2016

    • 著者名/発表者名
      藤倉 大和, 吉岡 秀和, 宇波 耕一, 藤原 正幸
    • 学会等名
      平成28年度農業農村工学会応用水理研究部会
    • 発表場所
      岐阜市文化センター
    • 年月日
      2016-12-03 – 2016-12-03
  • [学会発表] カワウ捕食圧下における放流アユ個体群の最適管理戦略2016

    • 著者名/発表者名
      八重樫 優太, 吉岡 秀和, 宇波 耕一, 藤原 正幸
    • 学会等名
      第73回農業農村工学会京都支部講演会
    • 発表場所
      大阪リバーサイドホテル
    • 年月日
      2016-11-16 – 2016-11-17
  • [学会発表] Optimal installation of overhead lines preventing piscivorous birds in stochastic river environment2016

    • 著者名/発表者名
      Yaegashi H., Yoshioka H., Unami K., Fujihara M.
    • 学会等名
      第24回日本雨水資源化システム学会大会研究発表会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2016-10-29 – 2016-10-30
  • [学会発表] Optimal installation of overhead lines with decaying protection effect for fish from predators2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshioka H., Yaegashi H., Unami K., Fujihara M.
    • 学会等名
      第24回日本雨水資源化システム学会大会研究発表会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2016-10-29 – 2016-10-30
  • [学会発表] A stochastic control model for optimal management strategy of released Plecoglossus altivelis in river environment based on a pure death process2016

    • 著者名/発表者名
      Yaegashi Y., Yoshioka H., Unami K., and Fujihara M.
    • 学会等名
      AsiaSim/SCS Autumn Sim 2016
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2016-10-08 – 2016-10-11
    • 国際学会
  • [学会発表] 放流された内水面水産資源の最適管理戦略に関する数学解析2016

    • 著者名/発表者名
      吉岡 秀和, 八重樫 優太
    • 学会等名
      平成28年度応用数理学会年会
    • 発表場所
      福岡県北九州市北九州国際会議場
    • 年月日
      2016-09-12 – 2016-09-14
  • [学会発表] アユを魚食性鳥類から守るための最も経済的なテグス張り戦略2016

    • 著者名/発表者名
      八重樫 優太, 吉岡 秀和, 宇波 耕一, 藤原 正幸
    • 学会等名
      平成28年度応用数理学会年会
    • 発表場所
      福岡県北九州市北九州国際会議場
    • 年月日
      2016-09-12 – 2016-09-14
  • [学会発表] 養殖水産資源に対する最適漁獲開始時刻の支配方程式2016

    • 著者名/発表者名
      吉岡 秀和, 八重樫 優太, 次橋 健太郎
    • 学会等名
      平成28年度応用数理学会年会
    • 発表場所
      福岡県北九州市北九州国際会議場
    • 年月日
      2016-09-12 – 2016-09-14
  • [学会発表] Mathematical modeling and numerical analysis of a nonlinear degenerate elliptic equation for upstream fish migration in rivers2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshioka H., Tagami D., Shirai T., and Yaegashi Y.
    • 学会等名
      第21回計算工学講演会
    • 発表場所
      新潟県新潟市朱鷺メッセ
    • 年月日
      2016-05-31 – 2016-06-02
  • [学会発表] Finite element solution of a stochastic control model for optimal population management strategy of released Plecoglossus altivelis2016

    • 著者名/発表者名
      Yaegashi Y., Yoshioka H., Takagi K., Unami K., and Fujihara M.
    • 学会等名
      第21回計算工学講演会
    • 発表場所
      新潟県新潟市朱鷺メッセ
    • 年月日
      2016-05-31 – 2016-06-02

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公開日: 2018-01-16  

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