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論文

伊自良川における降雨時の水質変化特性

高橋 慎也*; 井上 隆信*; 対馬 孝治*; 崎岡 聖導*; 松永 武

環境工学研究論文集, 46, p.565 - 572, 2009/00

岐阜県伊自良川上流の渓流を対象として、降雨時の水質変化とその要因を、主要イオン濃度・pH・電気伝導度・流量観測・水の水素安定同位体比分析を用いた流量の成分分離により解析した。対象河川では、降雨による流量増加時に、ほとんどの主要イオン濃度,pH,電気伝導度が低下し、pH及び電気伝導度の変化量は降雨量と負の相関関係にあった。水の水素安定同位体比測定を用いた流量の成分分離の結果、降水流出成分比率は降雨量によって全く異なり、降雨量が多い場合は降水流出成分の寄与が大きくなることが示された。成分分離結果をもとにして、平水時河川水と降雨の主要イオン濃度から算出した降雨時のイオン濃度の変化から、対象河川における水質変化の主な要因は降水流出成分の寄与であることが示された。

報告書

水素同位体比を利用した分布型水流出モデルの検証と硝酸態窒素の河川流出機構の解析(共同研究)

都築 克紀; 松永 武; 井上 隆信*

JAEA-Research 2008-008, 31 Pages, 2008/03

JAEA-Research-2008-008.pdf:3.68MB

森林集水域からの硝酸態窒素の流出を水流出モデルを用いて解析した。まず、国内並びに東アジアの酸性雨モニタリング地点の1つである岐阜県伊自良川の上流域において、2006年11月に降雨時の観測を行った。観測を行った流域に対し分布型水流出モデルにより地下水・降水の河川流出シミュレーションを行った。その合理性を観測した流量データ並びに雨水・河川水の水素同位体比で検証した。そして、観測された2回の連続降水時の河川水中硝酸イオン濃度の変動を、水流出モデルから計算される河川流出水の流域滞留時間と比較した。この結果、この集水域では、降水時に増加する河川水中の硝酸イオンは土壌表層部から当該降水の側方流と深部地下水の上昇流により運ばれることが推定された。また、降水条件と連動する土壌中水分の滞留時間が硝酸態窒素の流出量にかかわることが推定された。本研究は、集水域におけるダイナミックな水動態が硝酸態窒素の収支を考察するうえで重要であることを示唆している。

論文

Stream discharge of metals and rare earth elements in rainfall events in a forested catchment

松永 武; 都築 克紀; 柳瀬 信之; 半澤 有希子; 長縄 弘親; 井上 隆信*; 山田 俊郎*; 宮田 章史*

Proceedings of International Symposium on Environmental Modeling and Radioecology, p.243 - 246, 2007/03

森林集水域の小河川において、土壌から河川への元素流出を研究した。2003年から2005年にかけて福島県の小田川並びに岐阜県の伊自良川において降雨時観測を行った。この結果、試験集水域において降雨により溶存形態の河川流出が常に促進される元素としてCu, Sb, Al, Tiそして希土類元素を特定した。他の元素の溶存濃度は、河川流量増加に対応して減少するか(Na, Mg等)、あるいは複雑な増減(Pb, Cs等)を示した。これら2つの元素の降雨時河川流出は、(1)流量と同期した、可動性の高い成分による早い流出と、(2)必ずしも流量と同期しない、より緩やかな増加と減少を示す流出の2つの流出形式から構成されることがわかった。Si・溶存有機物・水素同位体比を指標とした河川水の供給経路解析の結果、後者の流出形式は土壌の表層からの有機物に随伴した流出であることが示唆された。また、大気降下物についての文献検討から、そのCuとSbは相当程度、人為利用に由来することが推定された。以上の知見は、大気から森林集水域に沈着する人為由来金属元素の流出モデルの構築に有用と考えられる。

口頭

分布型水流出モデルによる硝酸態窒素の河川流出機構の検討

都築 克紀; 松永 武; 井上 隆信*; 宮田 章史*; 山田 俊郎*

no journal, , 

本研究は硝酸態窒素の河川流出機構を明らかにし、酸性化問題においてキーとなる集水域における窒素収支の理解に寄与することを目的としている。観測は、伊自良湖(岐阜県)への流入河川である伊自良川の上流(流域面積0.92km$$^{2}$$)で行った。観測により得られた流量を用い、分布型水文モデルのパラメータの同定を行った。河川水及び降水の水素同位体比の分析結果を用いた流量の流出成分分離結果により分布型水文モデルのパラメータの検証を行い、パラメータの妥当性を示した。また、分布型水文モデルにより計算された降雨の土壌との接触時間と観測された硝酸態窒素濃度から降雨時の硝酸態窒素の河川流出機構を考察した。

口頭

水素同位体比を利用した分布型水流出モデルの検証と硝酸態窒素の河川流出機構の解析

都築 克紀; 松永 武; 井上 隆信*; 山田 俊郎*

no journal, , 

本研究では、渓流河川における硝酸イオン濃度の変化機構を考察した。研究を行った地域は、岐阜県伊自良湖に流入する河川、伊自良川の上部である。自動採水装置を設置し、2006年11月の降雨時に河川水を連続採取して、その硝酸イオン濃度変化を詳細に追跡した。また、独自に開発した分布型の水流出モデルによる表面流出成分,地下水成分を分離した流出シミュレーションを実施した。このシミュレーションの合理性を観測された水素同位体比で分離したハイドログラフにより検証し、良好な結果を得た。また、この水流出モデルを用い観測6か月前からのすべての降水を対象として、研究集水域の水流動をシミュレーションした。この結果に基づいて、観測時の河川流出水の集水域内滞留時間を推定した。この結果、土壌最上層(0$$sim$$6cm)における水の滞留時間が長い水の流出と硝酸イオン濃度の流出には正の相関が見いだされた。この結果は、滞留時間が硝酸態窒素の流出を決定する因子の一つであることを示唆している。また、集水域スケールでの水移動解析の有効性を示している。

口頭

SPEEDI-MP陸域モデルの水素同位体比による検証

都築 克紀; 松永 武; 永井 晴康; 井上 隆信*; 高橋 慎也*

no journal, , 

SPEEDI-MP中の陸域における分布型水流出モデルについて、降水及び河川水中の水素同位体比を用いた検証について報告する。陸域における物質動態を考えるとき、移流拡散過程だけでなく土壌との吸脱着過程も重要となる。このため、物質の運び手である水の集水域内での移行経路及び滞留時間をモデル上で再現可能か検証を行った。伊自良川の最上流域(集水域面積:約0.92km$$^2$$)において、2006年11月19日から11月21日に観測された、流量及び降水と河川水の水素同位体比を利用した流量分離解析結果を用いモデルの検証を行った。パラメータ同定には、滑降シンプレックス法による自動推定法を用いた。検証は、パラメータ自動推定の初期パラメータセットが異なる幾つかのケースを用意し流量のみを用いパラメータ同定を行い、同定されたパラメータで流量分離計算を行ったものと、流量と流量分離結果を同時に用いてパラメータ同定したものの2つの手法の結果を比較することで行った。流量のみの同定では、良好な流量再現結果となったが、各ケースで同定されたパラメータは、異なる値を示した。各ケースのパラメータを用い流量分離計算を行った結果も異なることがわかった。このことから物質移行計算のための水流出解析では、流量のみの検証では不十分であることが示唆された。しかし、流量と流量分離結果を同時に用いたパラメータ同定では、再現精度はいずれも良好で、パラメータもほぼ同じ結果が得られモデル及び同定手法の妥当性を示した。

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