統合水流モデル（IWFM）[1] [2]は、統合された地表水、表層水、地下水流動システムを通じた水の流れをシミュレートするためのコンピュータプログラムです。これは、複数のプログラミングエラーが発見されたために放棄されたソフトウェアIGSMを書き直したものです。[2] IWFMのプログラムとソースコードは無料で入手できます。IWFMはFortranで記述されており、 Microsoft Windows、Linux、Unixオペレーティングシステムでコンパイルおよび実行できます。IWFMのソースコードはGNU General Public Licenseの下で公開されています。[2]
地下水の流れは有限要素法を用いてシミュレートされます。表層水の流れは、単純な1次元流水路網として、またはキネマティックウェーブ法を用いてシミュレートできます。IWFM入力データセットにはタイムスタンプが組み込まれているため、ユーザーは入力ファイルを編集することなく、指定した期間にわたってモデルを実行できます。
IWFMの最も有用な機能の一つは、土地利用タイプごとの水需要を内部計算する機能です。IWFMは、農地、都市、在来植生、河畔植生の4つの土地利用区分をシミュレートします。土地利用領域は時系列として描画され、対応する蒸発散量と水管理パラメータが与えられます。各時間ステップにおいて、土地利用プロセスは降水量を適用し、浸透と流出を計算し、水需要を計算し、土壌水分では満たされない需要の割合を決定します。農地および都市の土地利用区分に対して、IWFMは指定された流量で地表水と地下水を適用し、必要に応じて地表水と地下水を調整して水需要を正確に満たします。この自動調整機能は、測定されていない流量成分（地下水揚水など）の計算や、潜在的な気候変動の影響の調査など、提案された将来シナリオのシミュレーションに特に役立ちます。[3]
IWFMでは、地表水、地表水、地下水の流れの各領域が別々のプロセスとしてシミュレートされ、個別のダイナミックリンクライブラリにコンパイルされます。これらのプロセスは水流項によってリンクされ、プロセス間で質量と運動量の保存則が維持され、同時に解析されます。これにより、各IWFMプロセスをスタンドアロンモデルとして独立して実行することも、他のプログラムにリンクすることもできます。この機能は、 IWFM出力ファイルからワークブックを作成するためのMicrosoft Excelアドインの作成に使用されています。IWFM地表プロセスは、IWFM需要計算ツール（IDC） [4]と呼ばれるスタンドアロンプログラムにコンパイルされています。地下水プロセスは、水資源統合モデリングシステム（WRIMS）[5]モデリングシステムにリンクされ、水資源最適化モデルCalSimで使用されています。[6]この機能により、他のモデルをIWFMと簡単にリンクして、対象モデルの機能を強化する（例えば、地表-地表水モデルに地下水の流れを追加する）か、IWFMの機能を強化（例えば、地下水の深さに基づいて作物の混合を動的に変更するために経済モデルをIWFMにリンクし、水の深さに応じて揚水コストが増加する）することができます。
IWFMを用いて開発された注目すべきモデルには、カリフォルニア・セントラルバレー地下水・表層水シミュレーションモデル（C2VSim）[7] 、米国ワシントン州とオレゴン州にまたがるワラワラ盆地のモデル[8] 、 [9]、米国カリフォルニア州ビュート盆地のモデル[10]、その他未発表のモデルがいくつかある。IWFMは査読も受けている。[11]
参考文献
- ^ 「IWFM: 統合水流モデル」カリフォルニア州水資源局2022年. 2022年11月16日閲覧。
- ^ abc Dogrul, EC (2014年4月). 「IWFM (統合水流モデル) - バージョン2015.0.1045」. カリフォルニア州水資源局. 2022年11月16日閲覧。
- ^ Miller, NL; Dale, LL; Brush, CF; Vicuna, SD; Kadir, TN; Dogrul, EC; Chung, F. I (2009). 「カリフォルニア・セントラルバレーの地表・地下水導水システムの干ばつ耐性」アメリカ水資源協会誌. 45 (4): 857– 866. Bibcode :2009JAWRA..45..857M. doi :10.1111/j.1752-1688.2009.00329.x. S2CID 140655617.
- ^ 「IDC: 統合水流モデル需要計算ツール」カリフォルニア州水資源局. 2022年11月16日閲覧。
- ^ 「WRIMS：水資源統合モデリングシステム」カリフォルニア州水資源局. 2022年11月16日閲覧。
- ^ 「CalSim 3」カリフォルニア州水資源局. 2018年3月22日. 2022年11月16日閲覧。
- ^ Brush, CF; Dogrul, EC; Kadir, TN (2013年6月). 「カリフォルニア・セントラルバレー地下水-地表水シミュレーションモデル（C2VSim）バージョン3.02-CGの開発と較正」(PDF) . カリフォルニア州水資源局. 2022年11月16日閲覧。
- ^ Petrides, A. (2012)、「ワラワラ流域の河川および帯水層の状態を改善するための管理された帯水層再充填および水文学的研究」、博士論文、オレゴン州立大学、オレゴン州コーバリス。
- ^ Scherberg, J.; Baker, T.; Selker, JS; Henry, R. (2014). 「数値モデルによる評価に基づく農業用水および生態系用水供給のための管理された帯水層涵養の設計」.水資源管理. 28 (14): 4971– 4984.書誌コード:2014WatRM..28.4971S. doi :10.1007/s11269-014-0780-2. S2CID 153963262.
- ^ Heywood, B. (2008). 「セントラルバレー地下水モデリングワークショップ：ビュート盆地IWFMモデル」カリフォルニア水環境モデリングフォーラム.
- ^ Harter, T., H. Morel-Seytoux (2013). 「IWFM、MODFLOW、HGSモデルコードのピアレビュー」(PDF) . カリフォルニア水環境モデリングフォーラム.
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