瀬戸内海における外洋起源有機物の動態とCODの制御限界

濑户内海海洋有机物动态及 COD 控制限值

• 批准号: 21K04273
• 负责人: 中谷 祐介
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04273/
• 关键词: 瀬戸内海; 化学的酸素要求量; 外洋起源; 難分解性有機物; 数値シミュレーション; 化学的酸素要求量COD

本研究では，瀬戸内海における外洋起源有機物の動態を解明し，近年のCOD異変への影響を明らかにすることを目的とする．そのために，河口‐湾灘‐外洋に至るマルチスケールの力学現象をシームレスに解析可能な三次元流動モデルに，有機物を起源別・形態別に分画した物質循環モデルを組み込んだ瀬戸内海COD評価モデルを開発し，瀬戸内海に存在する外洋起源有機物の存在量とその変動を明らかにする．海域CODの制御可能性とその限界を定量的に示すことで，瀬戸内海における今後の水質管理方針の抜本的見直しを提案する．2年目である2022年度には，以下の内容に取り組んだ．・瀬戸内海‐太平洋領域を対象に3D流動モデルを構築し，外洋起源の難分解性有機物の時空間挙動について，保存性トレーサー解析を行った．その結果，一部河口域を除き，外洋起源有機物は瀬戸内海にほぼ一様に分布しており，黒潮流路変動の影響は小さいと推察された．また，瀬戸内海に存在するCODのうち，最大で6割，最小でも2割が外洋起源であることが示された．・海域への淡水流入量および物質負荷量を高精度に算出するために，瀬戸内海の全集水域を対象に分布型流出モデルを構築し，ほとんどの一級河川に対してNSE>0.7と比較的高い流量算定精度を確認した．さらに，COD,TN,TPに関する点源負荷の実績データをGISで整理，空間解析し，物質動態モデルを用いた流出解析を行うことで，降雨出水時を含めた海域への汚濁負荷量を高精度に算定することを可能にした．・瀬戸内海‐太平洋の広範な領域に対して高解像モデルを構築する本研究では，生態系モデルのパラメータチューニングにおいては計算速度がネックとなる．そこで，スーパーコンピュータ「富岳」環境下に3D流動水質モデルを移植するとともに，MPI+OpenMPのハイブリッド並列を実装することで，数値計算の大幅な高速化を実現した．

This study aims to clarify the dynamics of organic matter of offshore origin and the effects of COD variation in recent years. The mechanical phenomena of estuaries, estuaries, beaches and oceans may be analyzed by three-dimensional flow model, and the origin and morphology of organic matter may be analyzed by material circulation model. The organic matter may be divided into inland sea COD evaluation model, inland sea COD evaluation model, and the amount and movement of organic matter of offshore origin may be analyzed by different methods. The possibility of COD control in the sea area and the quantitative indication of its limits are discussed in detail in the proposal for future water quality management policies in the inland sea area. The 3D flow structure of the image in the inland sea-Pacific region, the temporal and spatial movement of refractory organic compounds of foreign origin, and the analysis of conservation properties. As a result, a part of the estuary is divided into five parts, and the organic matter originating from the outer ocean is distributed in the inner sea. The influence of the change of the black current path is small. There is no COD in the inland sea, the maximum is 6 cuts, the minimum is 2 cuts, and the origin of the ocean is 2 cuts. The freshwater inflow and material load of the sea area are calculated with high accuracy, and the distribution pattern outflow of the whole water area of the inland sea is constructed. The calculation accuracy of the first-class river is confirmed by NSE>0.7. COD,TN,TP are related to the point source load performance, GIS, spatial analysis, material dynamics, discharge analysis, rainfall, water discharge, including the sea area pollution load calculation with high accuracy. In this study, we constructed a high-resolution imaging system for the inland sea-Pacific Ocean region, and the computational speed of the ecosystem was increased. In this case, MPI+OpenMP is installed in parallel with the 3D flow water quality model in the "rich mountain" environment, and the numerical calculation is greatly accelerated.

项目成果

瀬戸内海のCODに占める外洋起源有機物の割合

濑户内海 COD 中源自公海的有机物的百分比

• 发表时间: 2022
• 作者: Harada Eiji;Ikari Hiroyuki;Tazaki Takumi;Gotoh Hitoshi;山根成陽，鹿島千尋，中谷祐介;五十里 洋行;鹿島千尋，中谷祐介，山根成陽
• 通讯作者: 鹿島千尋，中谷祐介，山根成陽

IMPACTS OF CHANGES IN RAINFALL PATTERNS AND LAND USE ON FRESHWATER INFLOW INTO THE SETO INLAND SEA OVER THE PAST 30 YEARS

过去30年降雨模式和土地利用变化对濑户内海淡水流入的影响

• DOI: 10.2208/jscejer.78.6_ii_89
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. G (Environmental Research)
• 作者: Harada Eiji;Ikari Hiroyuki;Tazaki Takumi;Gotoh Hitoshi;山根成陽，鹿島千尋，中谷祐介
• 通讯作者: 山根成陽，鹿島千尋，中谷祐介

BEHAVIOR ANALYSIS OF OCEANIC ORGANIC MATTER FROM THE PACIFIC OCEAN IN THE SETO INLAND SEA

濑户内海太平洋海洋有机物的行为分析

• DOI: 10.2208/kaigan.78.2_i_757
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B2 (Coastal Engineering)
• 作者: 足立幸太;山崎大;新田友子;Chen Jian;Qiyun Pang and Shinichiro Onda;Hiroyuki Ikari and Hitoshi Gotoh;Matuttis Hans-Georg;鹿島千尋，中谷祐介，山根成陽，戸村祐希
• 通讯作者: 鹿島千尋，中谷祐介，山根成陽，戸村祐希

分布型流出モデルを用いた瀬戸内海の過去30年の淡水流入特性の解析

利用分布式径流模型分析濑户内海近30年淡水流入特征

• 发表时间: 2022
• 作者: Harada Eiji;Ikari Hiroyuki;Tazaki Takumi;Gotoh Hitoshi;山根成陽，鹿島千尋，中谷祐介;五十里 洋行;鹿島千尋，中谷祐介，山根成陽;五十里 洋行;中谷祐介，鹿島千尋，山根成陽，出口博之;鹿島千尋，戸村祐希，山根成陽，中谷祐介;山根成陽，鹿島千尋，中谷祐介
• 通讯作者: 山根成陽，鹿島千尋，中谷祐介

瀬戸内海における外洋起源有機物の動態解析

濑户内海远洋有机质动态分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Harada Eiji;Ikari Hiroyuki;Tazaki Takumi;Gotoh Hitoshi;山根成陽，鹿島千尋，中谷祐介;五十里 洋行;鹿島千尋，中谷祐介，山根成陽;五十里 洋行;中谷祐介，鹿島千尋，山根成陽，出口博之
• 通讯作者: 中谷祐介，鹿島千尋，山根成陽，出口博之