農業用貯水池の水理・水質・低次生態系構造特性の解明と数値水環境モデルの開発

小規模農業用貯水池の水理・水質・低次生態系の鉛直二次元モデルを構築した.モデルは,溶存酸素,流れ,水温,栄養塩,プランクトン,および関連する水質要素の相互関係に注目して,1)流れ・水温2)植物プランクトンを中心とする低次生態系,3)溶存酸素を中心とする水質という三つのサブモデルを組みあわせることにより構成した.1)のサブモデルの結果は,移流・拡散,渦動拡散係数として2)および3)のサブモデルへ,2)のサブモデルの結果は,移流・拡散,ソース項として3)のサブモデルへと導入される.したがって,最終的に得られたモデルの結果は,サブモデル1),2),3)を組みあわせた総合的な結果となる.本モデルでは,鉛直方向および水平方向に対する一次元の要素を組み合わせたに次元要素を使うことにより,アスペクト比が大きい要素で発生する数値誤差を避けること,水深方向の変数を連続的に表現することが可能となった.また,複雑な地形条件に対応させるために合流部手法を導入し,鉛直渦動拡散係数に対しては,プラント・バイサラ周波数を用いたパラメータ手法を提案した.収集したデータとこれまで知見した情報により,水温と溶存酸素などの水質要素の鉛直分布が非常に強い相関性を持っていることを明らかにした上で,水質要素および低次生態系要素に対しても密度依存のプラントバイサラ周波数により表現するパラメータが有効であると推定した.このパラメータ導入により,水温成層の対象物質の分布に対する強い影響を再現することが可能となった.開発したモデルを実際の農業用貯水池に適用した結果,観測データの得られた水温および溶存酸素についてはかなりの精度で再現が可能であり,観測データの得られていないその池の要素についても常識的な結果が得ちれた.以上により,本モデルが小規模農業用貯水池の水理・水質・低次生態系予測に有効であることが明らかとなった.

小規模農業用貯水池の水理・水質・低次生態系の鉛直二次元モデルを構築した.モデルは,溶存酸素,流れ,水温,栄養塩,プランクトン,および関連する水質要素の相互関係に注目して,1)流れ・水温2)植物プランクトンを中心とする低次生態系,3)溶存酸素を中心とする水質という三つのサブモデルを組みあわせることにより構成した.1)のサブモデルの結果は,移流・拡散,渦動拡散係数として2)および3)のサブモデルへ,2)のサブモデルの結果は,移流・拡散,ソース項として3)のサブモデルへと導入される.したがって,最終的に得られたモデルの結果は,サブモデル1),2),3)を組みあわせた総合的な結果となる.本モデルでは,鉛直方向および水平方向に対する一次元の要素を組み合わせたに次元要素を使うことにより,アスペクト比が大きい要素で発生する数値誤差を避けること,水深方向の変数を連続的に表現することが可能となった.また,複雑な地形条件に対応させるために合流部手法を導入し,鉛直渦動拡散係数に対しては,プラント・バイサラ周波数を用いたパラメータ手法を提案した.収集したデータとこれまで知見した情報により,水温と溶存酸素などの水質要素の鉛直分布が非常に強い相関性を持っていることを明らかにした上で,水質要素および低次生態系要素に対しても密度依存のプラントバイサラ周波数により表現するパラメータが有効であると推定した.このパラメータ導入により,水温成層の対象物質の分布に対する強い影響を再現することが可能となった.開発したモデルを実際の農業用貯水池に適用した結果,観測データの得られた水温および溶存酸素についてはかなりの精度で再現が可能であり,観測データの得られていないその池の要素についても常識的な結果が得ちれた.以上により,本モデルが小規模農業用貯水池の水理・水質・低次生態系予測に有効であることが明らかとなった.