農業水利が内蔵している環境保全機能の地域規模での評価と有効化ーその標準技法の整備ー
【研究分野】農業土木学・農村計画学
【研究キーワード】
跳水・露出射流曝気効果 / L-Q式 / 流速分布 / 窒素除去機能 / 浄化機能 / 最尤法分類 / 植生指数(NDVI) / リモートセンシング / 跳水・露出射流爆気効果 / 曝気 / 射流曝気 / 乱流構造 / 流砂機構 / 畑地の地下水汚染 / 硝酸汚染 / 衛星画像 / 植生指数NDVI / ばっ気効果 / 水質保全 / メタン発生 / 環境保全 / ランドサット / 植生指数
【研究成果の概要】
農村地域の環境保全の一方策として、農村地域に張りめぐらされている農業水利システムが、環境保全に向けての一つの有力な施設と考え、水路の水質浄化機能、圃場の環境保全機能、さらには人工衛星による地域環境の評価方法等の3課題について研究を実施した。その成果の主な概要は以下の通りである。
1.水路系の環境保全機能の評価と有効化:(1)小河川、水路等の浄化機能を高めるには溶存酸素が必要である。本研究では、堰の流れを跳水、露出射流の二形態に区分し、それぞれの曝気機能を実験的に捉え、曝気に関わる水理量の関係を把握し、理論的検討を行った。特に跳水については環境浄化に向けて有効性が高いことが碓認され、浄化計画に対応する水理設計の方向が示された。但し、露出射流については、曝気の基礎理論を含め、検討すべき点が残された。(2)用排水路系の中で、農業が流域に展開し、その農業集水域から用排水路系に流出する汚濁負荷量を算定する方法として、簡便なL-Q式を使用する場合の問題点と具体的な改善方法を検討した。その結果、水田が集水域内に40%以上占める場合には、灌漑期と非灌漑期に分割L-Q式を作成し、用排水路系の水質環境を評価すべきことを明らにした。(3)従来の農業水路系では、流れを効率よく流下させるために、水路内から植生や石礫等を排除してきた。しかし、最近の環境保全機能を考えた用水路には、これらを積極的に取り込み、自然環境の河川に近い機能を回復させることが要請されている。そのような水路系を設計するとき、従来の実用的な計算法では、十分な精度で水理計算が出来ない。本研究では、植生群が存在する場合の水路設計に必要な、植生群が流速分布や水位変化に与える影響を推定する方法を開発した。
圃場系の環境保全機能の評価と有効化:圃場(水田)が治水、保水、土壌保全などの環境保全機能を有することは、本担当者等によってかなり解明された。しかも、最近ではこれに加え、水質保全機能が注目を浴びるようになってきた。それは湛水土壌系における脱窒を主体とする窒素除去機能が水田に備わっていることによるもので、農村地域の多肥や畜産などに起因する高濃度の硝酸汚染水を低濃度化するために活用され、重要性が増してきている。そこで、本研究では調査、実験を通して窒素除去機能の定量化図り、環境保全機能の評価のための指標を示した。
衛星画像による地域環境評価:ランドサットデーター、ノアデーター等を取り上げ、土地利用分類、水質および植生指数等の有効性を検証し、地域環境の評価値としての妥当性を検討した。特にノアデーターを用いての解析では、大地域画像であるため、その細分化は、現場との照応において一般化が難しい状況あるが、グローバルな植生分類は可能であり、また気候変化による地球被覆の移動・消長の状況等を地球規模で捉えることができ、さらにその変動に伴う二酸化炭素固定量の変化を概略把握することは可能となった。
【研究代表者】