広田洸平
土壌水分再分布を考慮した土壌浸透モデルの開発
陸 旻皎
流出解析は降雨による流出量の推定やそれに伴う洪水予測など, 様々な分野で用いられている基本技術である. しかし現在使われている流出解析モデルの中に土壌水分再分布を正確に導入しているモデルはあまり見られない. 流出解析において, 土壌中の水分量は大気中への蒸発や地下水への流出によって大きく左右されるため, より正確な再現性を得るためには流域における土壌水分の再分布を把握することはとても重要である. 土壌浸透は基本的にRichards式を用いて計算することができるが, このRichards式は強い非線形を持つため, 正確な浸透計算を行うためには土壌を細かく刻んで繰り返し計算を行わなくてはならない. これを分布型水文モデルのような流出解析モデルで行う場合, 流域スケールでこの計算を行わなくてはならないため, 計算時間が膨大なものとなり, このようなモデルへと組み込むことは困難である. 本研究では分布型水文モデルに導入可能な簡略化された土壌浸透にモデルの開発を行った. 本研究ではまず数値計算によってRichards式を解き, 不飽和土壌内の水分移動を求めている. その後, ここで得られた結果をもとに地表面付近に存在する懸垂水帯水分量と地表面水分量の減少について近似式を求めた. 懸垂水帯水分量が減少するということは, 初め上部にあった水分量が下部への浸透及び大気中への蒸発が起こっているということであり, この値は土壌内の水分移動を表わす1つのバロメーターとして見なすことが出来る. また地表面水分量は土壌と大気との境界であるため, この値を求めることは大気-土壌間の水分移動を決定する上で重要であるといえる. これらの減少過程がvan Genuchtenの土壌パラメータと関係があることを明らかにした. 懸垂水帯水分量は土壌パラメータのαと, 地表面水分量はαと飽和透水係数Ksとの間の関係が見出された. この結果を踏まえて蒸発による土壌内水分の減少を考慮した水分移動に関する計算モデルを構築した. このモデルで地表面水分量及び蒸発効率や, 懸垂水帯水分量, 土壌水分欠損量といった土壌内水分に関する値を求め, 数値計算の結果と比較し, モデルの精度を確認した. 更に土壌に様々な蒸発能力を与え, 土壌水分動態への影響を示した
前のページに戻るには"戻るボタン"で戻ってください。