長期流出モデルの集中化及び物質輸送特性の解明

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14750437
• Research Institution: National Institute for Environmental Studies
• Principal Investigator: 中山 忠暢 独立行政法人国立環境研究所, 流域圏環境管理研究プロジェクト, 研究員 (30332240)
• Keywords: 長期流出モデル / 集中化 / 物質輸送 / 釧路湿原 / 水分フラックス

Research Abstract

北海道釧路川流域を対象として、河川流量・窒素・SS(浮遊砂)のモデルシミュレーション、及び、既存の観測データとの比較を行った。シミュレーションにはNIESのスーパーコンピュータNEC SX-6を使用して2次元斜面流計算(表面流及び中間流)・1次元河道流計算をそれぞれ順に行い、水及び物質量の計算は下記のような手順で行った。
(1)グリッドベースの水文流出モデルを用いて、任意のグリッドでの流量・水深を計算する。
(2)(1)で計算されたデータを用いて移流・拡散方程式を解くことにより、任意のグリッドでの物質量を計算する。特に実際の流出現象においては無降雨時に流域に蓄積された汚濁が降雨時に一気にフラッシュアウトすると考えられるため、モデルとしてはグリッドセルの水がゼロになった時に物質量をストックできるように改良を行った。物質量の計算には土地利用区分ごとの地目別原単位を使用し、統計データに基づいて家畜の排泄物の寄与についても考慮した。
シミュレーション結果は窒素・SS(浮遊砂)ともにオーダー的に観測値と若干相違が見られたが、ピークの位相についてはほぼ良好に一致した。また、河川内の濁度は斜面の表面流による流入に加えて河道内での土砂の巻き上げ・沈降の寄与が非常に大きいことも明らかになった。
物質量の計算値と観測値の誤差の原因として、モデルでは物質の吸着・化学反応・家畜の排泄物の挙動及び処理水による付加等を考慮していないとともに、河道内での土砂のソース量の設定の不明確さも原因と考えられる。また、前年度の結果で得られた土壌水分量と地下水位の関連性及び不飽和層と飽和層間での水分フラックスを利用することによって汚濁物質の地下への浸透及び浸出の考慮が可能になり、モデルの再現性が更に改善されると考えられる。

Research Products

• [Publications] Nakayama, T., et al.: "Simulation of Drying Phenomena Associated with Vegetation Change by using NICE Model in Kushiro Mire"CGER's Supercomputer Activity Report, NIES. Vol.11. (2004)