2018 Fiscal Year Annual Research Report
Environmental direct payment and insurance using water quality index for catchment area of a domestic water reservoir
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16K15007
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
藤原 正幸 京都大学, 農学研究科, 教授 (40253322)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宇波 耕一 京都大学, 農学研究科, 准教授 (10283649)
竹内 潤一郎 京都大学, 農学研究科, 助教 (20362428)
濱 武英 熊本大学, くまもと水循環・減災研究教育センター, 准教授 (30512008)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | リン / 水田 / 森林 / ため池 / 浄化機構 / 河川水質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
農村地域では，洪水時や灌漑期における農地や山林からの汚濁負荷流出が貯水池富栄養化の主たる原因であることが推測されている．そこで本研究では富栄養化の問題を抱える貯水池流域にモデル地区を設定して，汚濁負荷流出特性の調査とその制御に関する理論解析を行った．
モデル地区は兵庫県の千苅貯水池流域とし，流域を形成する複数河川全体，上流域にある支流沿いの森林域，そして河川沿いにある地区の水田群の3スケールを対象として設定した．複数河川全体の調査は季節ごとに数百メートル間隔で水質測定をするとともに，隣接した水田から作付期と非作付期に採土し，リンの吸着状況を調べた．森林域では床固工に水位計を設置して河川流量を，また水田群では排水路に量水堰を設置して排水流量を測定し，両地点とも１～2週間間隔で採水して水質測定をすることで，貯水池の制限栄養塩と考えられているリンの濃度変化と負荷量を推定した．
複数河川全体の水質分布については，その河川流域の土地利用による違いと，季節的な違いが明らかになった．また，水田土壌からのリン負荷ポテンシャルが高いことが分かった．さらに，集落排水施設が整備されている流域と合併浄化槽が設置されている流域とで，河川のリン酸濃度に有意な差があることが分かった．水田群での調査では，排出されるリンのほとんどが溶存態であった．流出負荷量に関しては，水田群及び森林域とも台風等の降雨時の数日間で，年間負荷量の半分程度が流出していること，水田群では非灌漑期においても灌漑期と同等な流出負荷量であることが分かった．
さらに，前年度まで行った対照地区での調査などにより，地表水体における水質の日周期動態が複雑な非線型系となることが明らかとなり，汚濁負荷の制御には不確実性や不安定性を合理的に取り扱うことが不可避となった．そこで，ロバスト最適化の数値求解や非線型制御系の周期解に関する理論解析などを行った．
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