広域水田灌漑地区の用水配分・管理モデルを実装した流域水循環モデル

• 担当機関: （独）農業・食品産業技術総合研究機構 農村工学研究所
• 研究期間: 2009～2011
• 研究担当者: 吉田武郎; 増本隆夫; 堀川直紀; 工藤亮治; 谷口智之
• 発行年度: 2011
• 要約: 開発した用水配分・管理モデルは、河川流域から広域灌漑地区を対象に、貯水池運用、取水や水配分等の人為的な水循環過程を表現できる。同モデルを流域水循環モデルに組込むことにより、任意地点の取水可能量、灌漑地区内の水配分状況を時系列的に表現できる。
• キーワード: 流域水循環、水田灌漑、用水配分・管理、水利施設、農業水利用
• 背景・ねらい: 農業活動と流域水循環の関わりを明らかにするために、これまでモンスーンアジア域の水田主体流域を対象として、多様な水田水利用を考慮できる分布型水循環モデルを構築してきている。しかし、そのモデルでは灌漑地区が一つの分割メッシュの中に包含されており、複雑な灌漑システムが導入されている水田主体の流域にこのモデルを適用する際には、複数メッシュに跨がる灌漑地区の人為的な水循環過程の組込みが必要になる。しかも、灌漑システムのモデル化に利用可能なデータは水利施設の位置情報しかない場合が多い。そこでここでは、用水の配水路網を自動的に発生させるアルゴリズムを開発するとともに、河川取水、用水配分、河川への再流入等にみられる水田灌漑地区における水循環過程を組込んだ用水配分・管理モデルを開発し、それを実装した分布型の流域水循環モデルを提案する。

成果の内容・特徴

1. 貯水池運用、頭首工から灌漑地区への取水や水配分等の人為的な水循環過程を表す用水配分・管理モデルを分布型水循環モデルの基幹部分として組み込むことにより、複数メッシュに跨がる広域な灌漑水田主体流域の水循環を表現できる。さらに、熱収支法に基づいた積雪水当量・融雪量推定モデルを各分割メッシュに導入することで、積雪・融雪が流出特性に大きく影響する流域への流域水循環モデルの適用が可能となる(図1、2(a))。
2. 用水配分モデルでは、取水地点での実取水量および灌漑地区内の水田供給水量を推定し、取水施設があるメッシュにおける河川流量、最大施設容量、灌漑地区必要水量の最も小さい量を実取水量とする。取水された用水は灌漑地区内で配分され、その時間的・空間的配分過程は自然現象としての流出過程とは独立して扱われる(図2(b))。
3. 農業水利施設データベース(日本水土図鑑)から抽出した灌漑農地と水利施設等の空間的な重なりから灌漑地区を判別するアルゴリズムを作成し、各施設からの取水量を配る受益メッシュ群を判定する(図3)。さらに、それぞれの受益メッシュ群内の利水条件を取水地点からの距離、幹線・支線水路からの距離およびメッシュ平均標高等から判断し、取水された用水をメッシュ内の灌漑水田に配分する。
4. 上記の用水配分・管理モデルを実装した流域水循環モデルを用いると、流域の水循環が任意地点で時系列的に精度良く表現される(例えば計算・観測流量の比較、図4)。

成果の活用面・留意点

1. 普及対象:水利施設の管理主体である県、土地改良区、調査管理事務所や灌漑排水事業計画主体、大学等の研究機関ならびに国際協力機構(JICA)等の機関である。普及方法としてはソースコードの移譲の他、技術者への研修を通した技術移転等を実施している。また、上記機関から本モデルによる解析業務を受託することも可能である。
2. 普及予定地域:本モデルは水田灌漑が主体であるモンスーンアジアの流域に適用可能であり、日本の灌漑主体である109流域における還元率の推定、農業水利用に対する気候変動の影響評価(関川、メコン川流域等で実施済)、さらには「流域灌漑方式」の提案(カンボジア国プルサット川流域においてJICAプロジェクトで実施中)等が実現されている。

• 研究内容: http://www.naro.affrc.go.jp/project/results/laboratory/nkk/2011/420a0_01_53.html
• カテゴリ: 水田 データベース 水管理