閉鎖性内湾における富栄養化解析

閉鎖性内湾における富栄養化解析
・ 対象とする閉鎖性内湾について三次元数値解析モデルを構築し、流況及び水質の解析を行い
ます。
・ 流速、水温・塩分、水質(COD、T-N、T-P、クロロフィル a、DO など)の詳細な時空間分布
を求めることができます。
・ 汚濁メカニズムの分析、将来予測、対策効果予測、環境影響評価等に適用できます。
■背
景
 平成 20 年度における海域の環境基準達成率は次のとおりです。下水道の整備などによって陸域負
荷の削減は進展しているにもかかわらず、COD の改善がなかなか進まないのが現状です。
瀬戸内海
(大阪湾を除く)
全海域
東京湾
伊勢湾
大阪湾
COD
76.4％
73.7％
56.3％
66.7％
72.0％
窒素・リン
84.9％
50.0％
85.7％
66.7％
96.5％
(出典)平成 22 年版 環境・循環型社会・生物多様性白書
 閉鎖性内湾において、現在でも赤潮、青潮(苦潮)、貧酸素水塊などが発生し、問題となっています。
 水質に加え、生態系、親水を含めた閉鎖性内湾の水環境改善を目的とした、
「全国海の再生プロジ
ェクト」や「海域の物質循環健全化計画（海域ヘルシープラン）
」の検討が進められています。
■解析フロー
まず、対象とする閉鎖性内湾における流況・水質特性を既往データの分析から把握し、モデルの構築
方針を立案します。次に、図-1 に示すようにモデルの構築、境界条件、パラメータの設定を行い、モデ
ルの検証を実施して、モデルを確定します。
確定したモデルの境界条件等を変更することによって、将来水質の予測や、対象水域の汚濁メカニズ
ムの分析を行います。
パラメータの設定
モデルの構築
モデル境界条件の設定
＜外海境界条件＞
・潮位(実績値)
・水温、塩分、水質(実績値)
＜基礎データ＞
・沿岸地形
・海底地形
・成層の形成状況
・懸案地点の位置など
＜陸域境界条件＞
・河川流入水量(実績値)
・河川流入負荷量(L-Q式)
・湾直接流入ブロック水量(比流量など)
・湾直接流入ブロック負荷量(原単位法など)
＜パラメータ設定情報＞
・パラメータ既往報告値
の範囲
・対象水域における調査
事例
三次元水理・水質解析
モデル
＜海域境界条件＞
・養殖負荷量(原単位法など)
・底泥溶出負荷量(水温関数など)
＜検証データ＞
・潮位データ
・水温、塩分時系列データ
・水温、塩分鉛直分布データ
・残差流ベクトル図
・水質時系列データ
・水質鉛直分布データ
＜出力結果＞
・流速分布図
・任意の地点の水質時系列変化
・任意の地点の水質鉛直分布
・環境基準の達成状況評価
・施策効果の定量評価
・各負荷の水質濃度への寄与度分析
モデルの検証
図-1
日本工営株式会社
技術本部 中央研究所
解析フローの概要
〒300-1259 茨城県つくば市稲荷原 2304
Tel.029-871-2000 Fax.029-871-2019
E-mail [email protected]
URL. http://www.n-koei.co.jp
2201AJ
閉鎖性内湾における富栄養化解析
■解析結果の例
空間のモデル化(直交曲線座標系+σ-z 座標系)
平面方向については、複雑な地形を表現するために直交曲線座標系を採用し、鉛直方向について
は、水温・密度成層の再現性を確保するために、水面が変動する表層に σ 座標系、海底高が変化
する底層にデカルト座標系を適用する σ-z 座標系を採用しています。
図-2
平面方向のモデル化例
図-3
鉛直方向の層分割イメージ図
流況の検証(潮位、水温・塩分の鉛直分布)
潮位の時系列変化、水温・塩分の鉛直分布を指標として、流況の再現性を検証します。
観測データ
計算結果
4
10
07/7/21
07/7/31
観測データ
計算結果
2
0
1
水深(m)
07/7/11
4
潮位(m)
観測値
計算値
5
2
-2
-4
07/7/1
0
15
20
25
-2
-1
-4
07/8/1
07/8/11
07/8/21
2
30
07/8/31
観測データ
計算結果
4
潮位(m)
0
3
0
実測値
潮位(m)
2
-2
35
0
-3
0
-3
-2
-4
07/9/1
07/9/11
図-4
07/9/21
-2
-1
0
計算値
1
2
図-6
07/10/1
図-5
潮位の検証(時系列)
10
20
30
水温(℃)
3
水温鉛直分布検証
潮位の検証(相関)
水質の検証(時系列変化)
水質の時系列変化を指標として水質の再現性を検証します。
0.8
8
T-P(mg/l)
COD表層(mg/l)
1
観測データ
計算結果
10
6
4
06/7/2
06/10/2
07/1/2
0
06/4/1
07/4/4
クロロフィルa(μg/L)
4
T-N(mg/l)
06/7/2
06/10/2
07/1/2
07/4/4
06/7/2
06/10/2
07/1/2
07/4/4
50
5
3
2
1
0
06/4/1
0.4
0.2
2
0
06/4/1
0.6
06/7/2
06/10/2
07/1/2
07/4/4
図-7
40
30
20
10
0
06/4/1
水質の検証