台地小流域における貯留型流出モデルとパラメータ同定法

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要約

不圧地下水成分が卓越し、谷地田に灌漑が行われる台地小流域を対象とする貯留型流出モデルを開発した。そのパラメータ同定法は水文データから物理性を加味し各係数を決定できる。

• 担当:農業工学研究所・地域資源部・水文水資源研究室
• 代表連絡先:0298-38-7538
• 区分:研究
• 分類:参考

背景・ねらい

台地上の畑地において安定した水資源を確保する上で、台地流域における水循環機構の解明が重要である。しかし、こうした地域の流出解析にはこれまでタンクモデルが多く用いられてきたが、パラメータ数が多くしかもそれらの同定は試行錯誤的に行われてきた。一方、台地からの基底流出において不圧地下水が卓越している地域では、谷地田への灌漑用水の影響を考慮した上で、流出モデルを簡素化することができる。そこで本研究では、不圧地下水成分が卓越した台地小流域において、タンクモデルを改良し、灌漑用水を考慮した流出モデルを開発した。そのパラメータは水文データから物理性を加味して同定できる。

本研究では、回分式活性汚泥方式において、汚水を用いて窒素除去に最適な処理工程の制御試験を行い、ORP(酸化還元電位)を用いた自動制御技術を確立する。

成果の内容・特徴

• 試行錯誤して求めるパラメータ数を少なくするため、タンクが2段のモデルを構築し(図1(a))、鹿島台地内の小流域(図2)においてそのモデルを適用した。各タンクのパラメータの特徴は図1(b)の手順のように水文データから同定することができ、最終的に求めるパラメータは上段タンクの浸透孔係数のみとした。
• 対象流域の一雨雨量と直接流出高の関係は、雨量値15mmを境に2つの直線で近似でき、この関係を上段タンクに適用した。同定値は近似直線の傾きを流出孔係数、近似直線適用範囲の下限値を流出孔高さとした。
• 対象流域の基底流出は日単位ハイドログラフの低水流出部をRocheの分数関数減水式で近似し、分数減水定数bを求めた。分数減水定数を用いるDingの式では、流出量が地下水貯留量の2乗に比例するため、この関係を下段タンクに適用した。
• 蒸発散量は計器蒸発量から推定し、灌漑用水は水深換算後、上段タンクに入力した。
• 観測流出高と計算流出高の差が最小になるように、上段浸透孔係数を同定した結果(β=0.2)、比較的良好な結果を得た(図3)。
• 流出パラメータ同定のためには、時間間隔が短く、精度の良い水文データ(10分間雨量および流量、計器蒸発量)が必要となる。不圧地下水成分が卓越している流域には精度良く適用できる。今後、蒸発散量推定法の改善により、精度向上が期待できる。

普及のための参考情報

流出パラメータ同定のためには、時間間隔が短く、精度の高い水文データ(10分間雨量および流量、計器蒸発量)が必要となる。不圧地下水成分が卓越している流域には精度良く運用できる。今後、蒸発散量推定法の改善により、精度向上が期待できる。

具体的データ

その他

• 研究課題課題名:平地湖周辺台地における水資源賦存量の解明
• 中期計画大課題名:水利調整と用水再編手法の開発及び利用構造の解明
• 予算区分:交付金研究
• 研究期間:1997～2001年度
• 研究担当者:松田 周、久保田富次郎、増本隆夫、吉村亜希子、相澤顕之、高木 東
• 発表論文等:1)松田 周・相澤顕之・高木 東、鹿島台地上の小流域における流出特性、平成12 年度農土学会講要、274-275、2000.
                    2) 松田 周・相澤顕之・高木 東、鹿島台地上の小流域における流出解析、平成13年度農土学会講要、122-123、2001.