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

农业水库水力学、水质和低阶生态系统结构特征的阐明和数值水环境模型的开发

基本信息

批准号：
09760219
负责人：
平松研
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

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.

我们构建了小型农业水库的水力学、水质和低阶生态系统的垂直二维模型。该模型重点关注溶解氧、流量、水温、营养盐、浮游生物和相关水体之间的相互关系质量因素 1) 流量/水温 2) 工厂规划。它是由三个子模型组合而成：以地下生物为中心的低阶生态系统，3）以溶解氧为中心的水质。子模型1）的结果表示为子模型2）和3）子模型 2) 的结果作为平流/扩散和源项引入到子模型 3) 中。因此，最终的模型结果为子模型 1)、2) 和 3)。该模型通过结合通过使用在垂直和水平方向上组合一维元素的二维元素，可以避免具有大纵横比的元素出现的数值误差，并且可以连续地表达水深方向上的变量。。此外，我们引入了汇合法来处理复杂的地形条件，并根据收集的数据和我们迄今为止了解到的信息，提出了使用普兰特-维萨拉频率的参数方法。水温与溶解氧等水质元素的垂直分布之间存在很强的相关性，我们还使用密度相关的植物拜萨拉频率来表示水质元素和较低的生态系统元素，这些参数估计是有效的。通过引入该参数，可以再现水温分层对目标物质分布的强烈影响。将开发的模型应用到实际农业水库中，我们发现水温和溶解氧的观测数据相当多可以以的精度重现结果。事实证明，该方法对于预测下一个生态系统是有效的。