耕作放棄による流出量変化を推定する中山間水田流出モデル

• 担当機関: （独）農業工学研究所
• 研究期間: 1997～2001
• 研究担当者: 吉村亜希子; 久保田富次郎; 高木 東; 松田 周; 相沢顕之; 増本隆夫; 野添学
• 発行年度: 2001
• 要約: 中山間水田の耕作放棄が流出に与える影響を評価するための中山間水田流出モデルを開発し、44個の実測洪水データに適用した。そこでの耕作、気象、水管理の変化が降雨流出に及ぼす影響は、最適化したモデルパラメータの変化から評価できる。
• 背景・ねらい: 近年、中山間地域や台地流域では過疎化・高齢化が進み、労力低下とともに農地の耕作放棄が進んでいる。一方、これらの地域の水田は、適切な維持管理のもとではその構造上から洪水防止機能等の国土保全機能を有しているといわれるが、耕作放棄の増加によりこれらの諸機能が低下することが危惧されている。しかし、耕作放棄地が流出に与える影響については定性的な予測にとどまり、その評価指標やシステムは確立していない。ここでは、耕作水田と耕作放棄水田からの流出調査で得られた実測データを基礎資料として、中山間水田流出モデルの開発を行った。さらに、そのモデルにより最適化されたパラメータと流出形態の相互変化から耕作放棄が降雨流出に与える影響を総合的に検討した。

成果の内容・特徴

1. 　耕作放棄による流出変化や水田の水管理を考慮できる中山間水田流出モデルを開発した（図１）。亀裂の消長、水管理による落水口管理、畦畔法面からの流入等の中山間地水田の流出の特色を考慮できる点が特徴である。
   
2. 　上記モデルを新潟県松代調査試験地の実測洪水データ（平成5～7年の44出水）に適用した結果、ピークや逓減部がやや小さく推定される傾向があるものの、大干ばつの前後における変化も含めて耕作区と放棄区ともに実測値と計算値がよく一致した（例えば図２）。ただし、同図は大干ばつ前の例である。
   
3. 　流出パラメータの決定には、最適化手法（SP法）を用い、耕作区と放棄区それぞれの流出ごとの結果を比較した。その結果、各パラメータは圃場の水管理状況や土壌乾湿条件の変化に適応して最適化がなされていることが明らかになった（図３）。
   
4. 　モデル計算値と実測との相対誤差は耕作区と放棄区それぞれの平均で34.8％（最良11.5％）、34.3％（同19.3％）であった。標準的なパラメータとして全流出の平均値を使うと、推定精度は悪化するものの、反対にこの標準値を初期値として最適化を繰り返すと、個々の流出量の精度が当初のものよりさらに良くなることも確認した。
   

• 成果の活用面・留意点: プログラムはFortran記述のものに加えて、構成モデルの交換やモデル相互の比較が可能なように構造的モデル化を行ったJava仕様のものも開発してあり、これらのプログラムは提供可能である。また、ここでの入力降雨は10分間の値である。
• カテゴリ: 水田 中山間地域 水管理