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洪水規模に着目した河川高水敷土壌環境の形成機構に関する研究

关注洪水规模的河流高水位土壤环境形成机制研究

基本信息

批准号：
13750485
负责人：
戸田祐嗣
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

洪水流による高水敷土壌環境の形成機構に関する現地観測,数値計算を実施した.現地観測では,礫床河川高水敷を対象として,洪水前後の高水敷土壌中栄養塩・有機物量,高水敷表層土壌粒度分布,高水敷植生分布および粒径別土壌中栄養塩・有機物含有量の計測を行った.観測の結果,高水敷土壌中の栄養塩や有機物は,粒径の小さな土壌に多く含有されていること,観測対象とした洪水時には,高水敷土壌中から粒径の小さな土壌が流出し,その結果,高水敷土壌中栄養塩量が減少したことが示された.現地観測の結果に基づき,洪水流による高水敷土壌栄養塩変化を予測する数値計算モデルを構築した.本モデルは,複数の粒径に対する浮遊砂の輸送計算を行い,洪水前後の堆積浮遊砂量の変化に,各粒径の土壌中栄養塩含有率を掛け合わすことによって,土壌中栄養塩量の変化を予測するものである.流れ場の解析には水深平均されたReynolds方程式を用い,浮遊砂輸送の解析には,水深平均浮遊砂濃度の輸送方程式を用いている.また,基礎方程式系は,実河川を対象とした数値計算が実施できるように,一般曲線座標系で記述されている.本数値計算モデルを用いて,観測された洪水流を対象とした数値計算を実施した結果,洪水前後の高水敷土壌中の栄養塩量の増減をおおむね再現することが出来た.異なるピーク流量の洪水流に対して数値計算を実施した結果,本計算対象河川の場合,洪水のピーク流量が約500m^3/sよりも小さい場合,高水敷土壌の栄養塩量が部分的に増加し,500m^3/sよりも大きな洪水では,高水敷全体で栄養塩量の減少が生じることが明らかになった.

In situ measurement and numerical calculation of the mechanism for the formation of high-water soil environment due to flood flow. In situ measurement of soil moisture content, particle size distribution of surface soil moisture, vegetation distribution and particle size distribution of surface soil moisture before and after flood. The results showed that the organic matter content in the soil with high water content was higher than that in the soil with small particle size, and the organic matter content in the soil with small particle size was lower than that in the soil with high water content. Based on the results of field measurements, the calculation and construction of numerical values for the prediction of high water content, soil erosion and water conservation in flood flow. In this paper, the calculation of transport of suspended sand with multiple particle sizes, the variation of accumulated suspended sand before and after flood, the correlation of nutrient content of soil with particle sizes, and the prediction of variation of nutrient content in soil are carried out. Flow field analysis, depth-averaged Reynolds equation, suspended sand transport analysis, depth-averaged suspended sand concentration transport equation. In addition, the basic equation system allows numerical calculations of real river objects to be implemented, and the general curvilinear coordinate system is described. The numerical calculation results show that the increase of the nutrient content in the soil before and after the flood can be reproduced. As a result of the calculation of flood flow rate, the calculation is carried out for the case of river, the flood flow rate is about 500m^3/s, and the nutrient amount of high water soil is partially increased, and 500m^3/s is increased.