| 研究課題/領域番号 |
16K15005
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
宇波 耕一 京都大学, 農学研究科, 准教授 (10283649)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | バングラデシュ / 養魚池 / 浅層地下水 / 稲作灌漑 / 最適戦略 / コモンズ / 確率過程 / 国際研究者協力 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、バングラデシュの水稲二期作地帯において、年間を通じて定温の地下水を冷涼な農閑期に養魚池へ揚水し、稚魚を促成栽培することの可能性を検討するものである。とくに、地域レベルでの持続的な最適政策を、汎用性のある数理的手法にもとづいて提示、実証することを目的とする。ここでいう持続的とは、地域水環境と農村経済における平衡点回帰性を意味する。また、乾季潅漑稲作における大規模な地下水揚水、ならびに、自然水体における多様な魚種を対象とした伝統的漁撈活動とのトレードオフを合理的に行うことを要件とする。
ジャマルプル市近郊に重点集落を設定し、地域全体での水動態を水理学的、水文統計学的に明らかにするため、地下水と地表水の観測と解析を行っている。また、稲作と漁撈の対立、共存関係に対して、対象とする農村地域社会の実態を深く理解したうえで、確率過程論やシステム制御理論の立場から数理モデルを構築し、最適な地下水揚水戦略を導出することを試みている。
研究初年度である2016年度までの観測と解析により、重点集落一帯は不圧帯水層をコモンズとして共有している一方、養魚池は個人所有が原則であることが明らかとなった。そして実際に、養魚池にインド亜大陸における代表的な食用コイ3 種の稚魚を放流後、冬季に不圧帯水層から地下水を揚水した。
これまでに、最適戦略の導出のため、帯水層の貯留量と養殖される水産資源の価値を状態変数とする確率制御モデルをすでに構築しているが、新たに得られた知見をもとにモデルに改良を加えていくことが必要である。とくに、動的計画法における最大値原理を支配するベルマン方程式を数値的に解く場合には、状態変数が増えるにしたがって爆発的に計算量が増大するため、状態変数のできるだけ少ないモデル、また、値を推定すべきパラメータのできるだけ少ないモデルの構築を指向する。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究代表者と研究協力者のバングラデシュへの渡航は、施設設営と現地協力者へ調査の依頼を行う研究期間最初期（5 月）、および、地下水導入による養魚を実際に行う時期（11 月と12 月）の計3 回にわたり実施した。
本研究の対象地域は、重点集落と不圧帯水層を共有する範囲として定義される。その範囲を明らかにし、地下水動態のモデル化を行うため、研究開始以前2 箇所のみで運用していた水位・水温観測井を3箇所に拡張した。すなわち、観測井を1箇所、新たに掘削した。また、降雨の時空間的分布を正確に把握するため、パルスロガー付き転倒マス型雨量計を2箇所に設置した。冬季の地下水導入による養魚は、これまでに水位・水温観測を行っている重点集落の養魚池において試行するものとした。養魚池の水収支、熱収支、溶存酸素濃度変化を把握するため、自動観測装置を設置した。試験養魚池を含む重点集落の人工貯水池12基、ならびに、その他のいくつかの水体について、水質各項目、構造諸元、利用目的、所有・管理形態、棲息する生物などを調査した。水質調査をより精度良く行うための装置を整備した。また、水利施設、すなわち潅漑用ポンプや用排水路に関しては、バングラデシュ農業大学の協力による水準測量などを行った。その結果、既存の不圧地下水用の電動ポンプに賃借した送水ホースを接続し、試験養魚池へ地下水を揚水するものとした。バングラデシュの冬季における養魚に関しては、資料が少なく、バングラデシュ農業大学の水産学専門家、育苗業者、養魚池所有者からの情報提供により知見を蓄積した。その結果、インド亜大陸における代表的な食用コイ3 種が混合した稚魚群を試験養魚に用いるものとした。
最適戦略の導出に関しては、ベルマン方程式の汎用的な数値解析モデルに改良を重ねた。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究開始以前を含め６年間にわたって実施してきた地下水と地表水の観測にもとづき、地域全体での水動態を水理学的、水文統計学的に明らかにする。また、稲作と漁撈の対立、共存関係に対して、対象とする農村地域社会の実態を深く理解したうえで、確率過程論やシステム制御理論の立場から数理モデルを構築し、最適な地下水揚水戦略を導出する。さらに、数理モデルの普遍性を担保するため、長年にわたって調査を継続している滋賀県甲賀市の今郷地区を比較対照地区とし、観測と解析を行う。
一方、対象地域現地では、導出された最適戦略にもとづき、２季目の冬季養魚試験をより広範囲で行っていく。その際に、確率制御モデル内で十分に表現しきれない可能性があるが、考慮することが必須の因子として、次のようなものがある。（１）現在行われている地下水揚水と十分な施肥による乾季灌漑稲作は、近年急速に普及したものであり、人口増加と米の増産がかろうじて均衡状態を保っている。（２）地下水位が低下すれば、地下水資源が枯渇すると同時に魚類の生息域でもある自然湖沼が縮退する。また、過剰な施肥は地域水環境の汚染を引き起こす。（３）魚類生産を自然湖沼に依存する場合、種の多様性は大きいが生産量が不安定となる。（４）養魚池での魚類生産は、揚水量や維持管理コストは増加するが生産量は安定する。
得られた結果については、国際学術誌にて発表するとともに、国内外で学会発表を行う。とくに、2017年10月にクロアチアで行われるSDEWES2017国際会議におけるでは特別セッションを企画し、2018年1月には京都大学数理解析研究所においてRIMS共同研究（グループ型）を実施する。なお、学会発表は、研究協力者が行うものも含む。研究の進捗状況は、機密性の保持に留意しつつ、研究室フェイスブックなどを通じ可能な範囲で発信する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
ポータブル多項目水質計の納品が遅れ、12月のバングラデシュ現地渡航時に使用できなかったため、その際に消費予定であった試薬を購入しなかった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
ポータブル多項目水質計を用いた現地での水質調査を、当初予定より多地点で行うことにより、試薬を消費し、調査の遅れを回復する。
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