扇状地浅層地下水の窒素汚染に関わる流域窒素収支分析及びモデル解析

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13660238
• Research Institution: Utsunomiya University
• Principal Investigator: 後藤 章 宇都宮大学, 農学部・農業環境工学科, 教授 (80162139)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松井 宏之 宇都宮大学, 農学部, 助手 (30292577) ; 水谷 正一 宇都宮大学, 農学部, 教授 (70093143)
• Keywords: 地下水 / 水質 / 窒素汚染 / 畜産糞尿 / 水文モデル / 水質水文 / 扇状地

Research Abstract

まず,湧水量観測,水質測定を実施して,水文・水質データの蓄積を図る一方,各種汚濁源の発生・排出過程に関する調査・分析を行った。その結果,当該流域の窒素汚染源の半分以上が家畜糞尿によるものであること,土壌表面・表層に蓄積された大量の家畜糞尿起源の窒素が降雨浸透とともに地下水に流入し,地下水の窒素濃度を高めていること,にもかかわらず地下水の窒素濃度が環境基準の10mg/Lを超えるにいたっていないのは,河川伏流水と水田浸透水による地下水涵養の希釈機能によること,などが解明された。これら流域内の窒素収支構造の解明に関する成果は,「那須野ヶ原における地下水窒素汚染の実態と汚濁機構の解明」(2002)として農業土木学会論文集に掲載された。
以上のデータおよび分析結果をもとに,地下水水文モデルをベースにした地下水水質水文モデルの構築を進めてきた。基礎となる地下水水文モデルとして,タンクモデルに基づく集中定数型の地下水涵養流出モデル,および分布型地下水涵養流動モデルの2つのモデルを用意し,両モデルそれぞれに水質過程を付加することによって地下水水質水文モデルの構築を図った。まず,集中型地下水涵養流出モデルに水質挙動を付加した集中型地下水水質モデルを構築し,このモデルにより,地下水窒素濃度の変化傾向をある程度良好に表現することができた。この集中型地下水水質モデルに関する成果は,「Modeling analysis of nitrate nitrogen pollution processes of groundwater in Nasunogahara Basin」(2003)として農業土木学会論文集に掲載された。
しかし,集中型モデルでは発生負荷の空間的分布に伴う地下水窒素濃度の空間的分布を表現するには限界があるため,次のステップとして,分布型地下水水質モデルの構築を進めた。平成13年度に構築した地下水流動方程式の差分解とタンクモデル上層タンクとを組み合わせた分布型地下水涵養流動モデル(「Combining a tank model with a groundwater model for simulating regional groundwater flow in an alluvial fan」農業土木学会論文集,2001)に若干の修正を加え,これに水質挙動を付加したモデリングを試みた。収集した発生負荷の空間的分布状況のデータを入力して計算を実行した。これにより,観測地点での窒素濃度の変動を再現するには若干不十分な点があるが,負荷の空間的移動の傾向をおおむね表現することができた。

Research Products

• [Publications] Somura, H., A.Goto, M.Mizutani: "Modeling analysis of nitrate nitrogen pollution processes of groundwater in Nasunogahara Basin"農業土木学会論文集. No.226(71-5). 1-10 (2003)
• [Publications] Ali M.Elhassan, A.Goto, M.Mizutani: "Effect of conjunctive Use of Water for Paddy Field Irrigation on Groundwater Budget in an Alluvial Fan"CICR J. of Scientific Research and Development, http://cigr-ejounal.tamu.edu/Volume5.html. No.5. (2003)
• [Publications] Kato T., H.Somura, A.Goto: "Water quality forecast model of Cidanau Watershed, Indonesia, for watershed management"Rural and Environmental Engineering. No.43. 3-12 (2002)
• [Publications] 宗村広昭, 増田未生, 後藤章, 水谷正一: "那須野ヶ原における地下水窒素汚染の実態と汚濁機構の解明"農業土木学会論文集. No.219(70-3). 71-79 (2002)
• [Publications] 橋爪司, 後藤章, 水谷正一, 後藤雅史, 東郷芳孝: "那須野ヶ原における家畜糞尿の循環利用システムに関する研究"農業土木学会大会講演会要旨集. 平成14年度講演要旨集. 746-747 (2002)
• [Publications] Ali M.Elhassan, A.Goto, M.Mizutani: "Combining a tank model with a groundwater model for simulating regional groundwater flow in an alluvial fan"農業土木学会論文集. No.215(69-5). 21-29 (2001)