流域の窒素負荷動態を推定するための複合タンクモデル

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要約

地下水位変動や帯水層の実効的貯留率などの水理地質的要素と連動した複合タンクモデルを使って、農業地帯を流れる河川の、時間遅れを伴った窒素負荷の流出を推定できる。

キーワード:窒素負荷流出、地下水貯留量、流域管理、複合タンクモデル、時間遅れ
担当:九州沖縄農研・環境資源研究部・資源評価研究室
連絡先:電話096-242-7767、電子メールtaruya@affrc.go.jp
区分:九州沖縄農業・生産環境(土壌肥料)
分類:科学・参考

背景・ねらい

近年、河川流域における水や環境負荷物質を含む物質循環の管理、いわゆる流域管理の必要性が強調されている。南九州に広がるいくつかの河川流域は、基底流量が大きく、水資源的に豊かで全国的にも特色のある地域であるが、一部で、近年、営農活動等から排出される環境負荷物質に起因する水資源の質的劣化がみられるようになった。そこで、農業地帯の河川における流域管理手法の確立を目指して、河川流域の水資源の量的および質的を評価するための数理モデルを開発する。

成果の内容・特徴

本モデルは、河川流域の流量及び水質(全窒素濃度)を目的変数とし、地形区分ごとのパーツにより構成されている(図1)。
地形区分ごとのパーツは、代表的土地利用別に細分されたタンク群を構成要素としており、流域内の流れの移動方向を考慮している(図1)。
台地のタンクモデルは、地表流と浸透水を分離する1～2段目、時間遅れを表す3～5段目、不圧地下水層を表す最下段タンクの計6個のタンクから成る(図2)。投入される窒素は原単位法により算定し,それぞれの土地利用別タンクの上段に投入する。
最下段タンクでは、貯留水深を帯水層における実効的貯留率(SY)で除することにより実際の地下水位を表しており,実測値を用いて同定する(図3)。
3～5段目タンクの貯留高の合計は、台地を構成するシラス土層において実際に水の移動に関与する水量に対応するものと考え、SYに等しいとおく。
鹿児島県大隅地方肝属川流域(朝日橋地点)に適用したところ、日単位の河川流量及び全窒素濃度の長期変動傾向をよく表している(図4)。