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.

对洪水造成的高水床土壤环境形成机制进行了现场观测和数值计算。现场观测以砾石床河高水床为研究对象，调查了高水位中的养分含量和有机质含量。淹水前后的床土。我们测量了粒径分布、高水床植被分布以及按粒径划分的土壤养分和有机质含量。观察结果发现，高水床土壤中的养分和有机质在小土壤中含量丰富。正在做什么、正在观察什么。结果表明，洪水期间，小粒径土壤被冲走高水床土壤，导致高水床土壤养分含量减少。根据现场观测结果，数值模拟建立了计算模型，通过乘以中养分含量来预测高水位土壤养分的变化。该方法预测土壤中养分含量的变化。采用深度平均雷诺方程分析流场，采用深度平均悬浮泥沙浓度输运方程分析悬浮泥沙输运。将基本方程组描述在通用曲线坐标系中，以便可以针对实际河流进行数值计算。利用该数值计算模型，进行数值计算由此，我们能够粗略地再现洪水前后高水位土壤养分含量的增减情况。通过对不同洪峰流量的洪水流量进行数值计算，发现：就本次计算所针对的河流而言，洪水峰值流量小于约500 m^3/s时，高水床土壤的养分含量局部增加，而对于大于500 m^3的洪水/s，整个高水床的养分含量明显增加。