Development of a generalized method for nonpoint source load estimation

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R4年度の研究成果は，面源負荷推定の一般化に必要な，河川負荷量の推定精度の向上をはかる方法の開発である。R3年度の研究成果として，長期間にわたる日単位の河川流量データと低頻度（月１回）の河川水質モニタリングデータから，年単位の総流出量QTと年単位の総流出負荷量LT間のべき乗型関係式（年単位LQ式）を推定する方法を開発し，研究当初想定していたchemostaticな両者の線形関係に代わる面源を含む河川負荷の推定法とした。この方法は適切な年単位LQ式の信頼区間を与えうるものであったが，不偏推定量であるHorvitz-Thompson（HT）推定量に基づき年単位LQ式の信頼区間を推定すると，月１回の低頻度データではその幅が非常に大きくなる（不確かさが大きくなる）という課題があった。このためR4年度には，年単位あるいはそれ以上の長期間の河川負荷推定量の不確かさを縮小する推定手法の開発を行った。具体的には，不偏推定量であるHorvitz-Thompson推定量に，河川の瞬間流量や採水時刻といった補助情報から河川の瞬間負荷量を関係づける非線形のrating curve（LQ式）をLQ式の推定量の偏り補正を行いつつ組み合わせたbias-corrected regression estimator（BCRE）を開発した。実際にこの方法によれば，多くの場合従来のHT推定量よりも狭い信頼区間を構成することが可能であった。またHT推定量では懸濁態項目を中心として，低流量時に観測データが集中しやすい月１度の定期調査データでは負荷推定量の信頼区間の被覆確率が低下するという問題があったが，BCREはこの被覆確率の低下をも改善する手法である。この手法を用いて，年単位LQ式の推定精度の向上を図るとともに，更に簡便で精度の高い河川水質の代表値として10年平均流量加重平均濃度の採用の是非を検討した。