三重大学ウェブシラバス

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科目の基本情報

開講年度	2023 年度
開講区分	生物資源学部

受講対象学生	共生環境学科・全教育コース学部(学士課程) : 3年次
選択・必修	選択選択推奨科目（土木コース）
授業科目名	土壌圏物質移動論
	どじょうけんぶっしついどうろん
	Water Flow and Mass Transport in Soils
単位数	2 単位
ナンバリングコード	BIOR-Envi-3141-007

開放科目	非開放科目
開講学期	後期
開講時間	木曜日 3, 4時限
授業形態	対面授業 * 状況により変更される可能性があるので定期的に確認して下さい「オンライン授業」・・・オンライン会議ツール等を利用して実施する同時双方向型の授業「ハイブリッド授業」・・・「対面授業」と「オンライン授業」を併用した授業「オンデマンド授業」・・・動画コンテンツの配信等によって実施する授業
開講場所
担当教員	○取出　伸夫(共生環境学科)
担当教員	TORIDE Nobuo
実務経験のある教員	アメリカ農務省 U.S.Salinity Laboratory時代に開発に従事し，その後も研究開発に協力している土中の水分・溶質移動予測プログラムHYDRUSを用いた実習を行う．
SDGsの目標
連絡事項	* 状況により変更される可能性があるので定期的に確認して下さい

学修の目的と方法

授業の概要	土中の水分・溶質移動について，汎用プログラムHYDRUSを用いてシミュレーションを行い，不飽和土中の水分・溶質移動の理解を深める．また，課題を発表することにより，プレゼンテーションの技術を身につける．この講義は，三重⼤学の目標である4つの⼒のうち特に「考える⼒」「コミュニケーション力」を⾝につけるため，⽣物資源学部のDPである（2）専門基礎知識の修得、（3）科学的で論理的な思考展開能力の修得を目指す．
学修の目的	土壌圏の物質循環にかかわる不飽和土中の水分・溶質移動について，水分の浸潤，蒸発，排水過程に焦点を当てた演習を行い，土の水分保持特性と不飽和透水係数の物理的な意味を学ぶ．一連の数値実験を通して，不飽和土中の水分・溶質移動現象を具体的に理解することができるようになる．
学修の到達目標	水分の浸潤，蒸発，排水過程について，土の種類，初期，境界条件の違いを具体的な計算結果を通して理解する．乾いた砂ほど水を通しにくいことなど不飽和水分・溶質移動の特性を学ぶ．（知識）不飽和土中の水分・溶質移動についての基礎知識を習得し，異なる初期条件，境界条件の水分・溶質移動を物理的に説明できるようになる．（態度）課題の発表を通して自分の理解をとのまとめ，お互いの発表に対する質疑を行うことでさらに理解を深めることができる．（技能）汎用プログラムHYDRUSを用いた数値シミュレージョンを行う技術とデータの解析力を養うことができる．
ディプロマ・ポリシー	○ 学科・コース等の教育目標　（１）幅広い教養と倫理観、国際感覚を身につけ、豊かな人間性を有している。 ○（２）生命、環境、食料、健康等に関する生物資源学の基本的な知識と技術、経験を有している。 ○（３）科学的で論理的な思考を展開することができ、計画的に問題の解決に取り組むことができる。　（４）豊かなコミュニケーション能力を持ち、他者と協力して行動することができる。　（５）社会の変化に柔軟かつ自律的に対応し、発展的に生きていくことができる。 ○ 全学の教育目標感じる力　感性　共感 ○主体性考える力　幅広い教養 ○専門知識・技術 ○論理的・批判的思考力コミュニケーション力 ○表現力(発表・討論・対話) 　リーダーシップ・フォロワーシップ　実践外国語力生きる力 ○問題発見解決力　心身・健康に対する意識　社会人としての態度・倫理観 ○ JABEE 関連項目この科目は、農業土木学教育コースの掲げる学習・教育目標のEに対応し、JABEEの定める共通の学習・教育目標d、eに相当します。
成績評価方法と基準	レポート課題７0%，課題発表３0% （知識）適宜与える課題に対するレポートで数値実験に対する理解度を評価する（４0%）．（態度）課題発表により論理的な取りまとめる力を評価する（３0%）．（技能）数値シミュレーション技術とデータ解析力を評価する（３0%）．以上の評価基準をもとに60%以上で単位が取得できる．
授業の方法	講義演習
授業の特徴	PBL 特色ある教育プレゼンテーション/ディベートを取り入れた授業英語を用いた教育
授業改善の工夫	レポートにより学生の理解度を確認し,また授業に対する要望等を書いてもらうことにより，適宜，授業改善を行う.
教科書	土壌物理学～土中の水・熱・ガス・化学物質移動の基礎と応用 (ウィリアム・ジュリー＋ロバート・ホートン著取出伸夫監訳) 築地書館
参考書	環境土壌物理学 I土と水の物理学, II耕地の土壌物理, III環境問題への土壌物理学の応用(ヒレル著,農林統計協会)
オフィスアワー	随時受け付け．部屋番号574．オンラインも可(メールでで予約)
受講要件	不飽和水分移動の基礎的知識を持っていること
予め履修が望ましい科目	土壌圏物理学，土壌圏循環学，物質循環解析学，土壌学,環境土壌学実験
発展科目
その他	教員免許・各種資格取得に関連した科目 (注 : 必ず入学年度の学修（習）要項で確認してください) 高等学校教諭一種免許状(理科)地学

授業計画

各回共通	MoodleのコースURL	https://us02web.zoom.us/j/87667043484?pwd=c0hMQks2bFBsc3JjODRxNk5IRGNMUT09

第1回	概要	土中の不飽和水分移動モデル
	授業時間内の学修内容	不飽和ダルシー則，連続式に基づくリチャーズ式の導出．境界条件，初期条件
	キーワード(Key Word(s))	リチャーズ式，境界条件，初期条件 Richards equation, Boundary condition, Initial condition
	事前学修の内容	配付資料の指定の範囲を読み，リチャーズ式，境界条件，初期条件について復習して，わからない部分を整理する．
	事前学修の時間	120分
	事後学修の内容	不飽和ダルシー則，連続式を用いたリチャーズ式を理解しする．畑や水田を対象に典型的な境界条件と数学的な表現を整理する．
	事後学修の時間	120分
	自由記述欄	シミュレーション課題の説明，HYDRUSの操作法は，講義のアーカイブビデオを利用して復習すること．
第2回	概要	土中の水分・溶質移動汎用予測プログラムHYDRUS
	授業時間内の学修内容	土中の水分・溶質移動汎用予測プログラムHYDRUSの導入
	キーワード(Key Word(s))	シミュレーションプログラム，HYDRUS Simulation code, HYDRUS
	事前学修の内容	配付資料の指定の範囲を読み，HYDRUSのインストール手順，基本的な操作法を確認する．
	事前学修の時間	60分
	事後学修の内容	インストールしたHYDRUSの画面，それぞれの操作について，アーカイブビデオも利用しながら確認し，基本的な操作，設定方法を復習する．
	事後学修の時間	180分
	自由記述欄	授業では，前半部分で課題の発表と議論，後半部分で翌週の課題のための説明を行う．授業後は．事後研修として課題のための計算を行い理解を深め，翌週の事前学習として課題の作成，発表練習を行うこと．
第3回	概要	土への浸潤: 一定水分フラックス条件
	授業時間内の学修内容	乾燥した土への一定水分フラックス条件による浸潤
	キーワード(Key Word(s))	浸潤，水分保持曲線，不飽和透水係数 Infiltration, Water retention curve, Unsaturated conductivity
	事前学修の内容	配付資料の指定の範囲を読み，異なる土性のvan Genuchten式による水分保持曲線，不飽和透水係数を確認する．
	事前学修の時間	120分
	事後学修の内容	砂質土とシルトの表面に大，中，小の水分フラックスを与えたときの圧力，水分分布の観察する．HYDRUSの操作方法について，アーカイブビデオも利用しながら確認すること．
	事後学修の時間	120分
	自由記述欄
第4回	概要	土への浸潤: 一定水分フラックス条件
	授業時間内の学修内容	砂質土とシルトへの一定水分フラックス条件による浸潤
	キーワード(Key Word(s))	浸潤，砂質土，シルト，一定フラックス Infiltration, Sandy loam, Silt, Constant flux
	事前学修の内容	砂質土とシルトの表面に大，中，小の一定水分フラックスを与えた数値実験の結果に対して，浸潤水量と水分量増加の関係，土性による浸潤の違いを取りまとめたレポートをMoodleコースに提出する．
	事前学修の時間	120分
	事後学修の内容	砂質土とシルトの表面に大，中，小の水分フラックスを与えたときの，収束圧力，水分量と水分保持曲線，不飽和透水係数の関係を考察する．
	事後学修の時間	120分
	自由記述欄
第5回	概要	土への浸潤: 圧力一定条件
	授業時間内の学修内容	砂質土とシルトへの圧力一定条件による浸潤
	キーワード(Key Word(s))	浸潤，砂質土，シルト，圧力一定 Infiltration, Sandy loam, Silt, Constant flux
	事前学修の内容	砂質土とシルトの表面に大，中，小の一定水分フラックスを与えた数値実験の結果に対して，浸潤水量と水分量増加の関係，土性による浸潤の違いを取りまとめたレポートをMoodleコースに提出する．
	事前学修の時間	120分
	事後学修の内容	砂質土とシルトの表面に大，中，小の一定水分フラックスを与えた数値実験の結果に対して，浸潤水量と水分量増加の関係，土性による浸潤の違いを取りまとめたレポートをMoodleコースに提出する
	事後学修の時間	120分
	自由記述欄
第6回	概要	土への浸潤: 初期水分量による違い
	授業時間内の学修内容	初期水分量の異なる砂質土とシルトへの浸潤
	キーワード(Key Word(s))	浸潤，砂質土，シルト，初期水分量 Infiltration, Sandy loam, Silt, Initial water content
	事前学修の内容	砂質土とシルトの表面に湛水の正圧，また負圧を与えたときの，浸潤フラックス，圧力分布，水分量分布に基づき湛水浸潤，負圧浸潤を考察したレポートをMoodleコースに提出する．特に負圧浸潤における砂質土の浸潤フラックスの低下に注目すること．
	事前学修の時間	120分
	事後学修の内容	初期水分量の異なる砂質土とシルトの表面に一定水分フラックス，一定圧力の浸潤を与えたときの浸潤前線の進行速度について，圧力分布，水分量分布の変化を観察する．
	事後学修の時間	120分
	自由記述欄
第7回	概要	成層土への浸潤
	授業時間内の学修内容	砂質土とシルトからなる成層土の浸潤
	キーワード(Key Word(s))	浸潤，砂質土，シルト，成層土 Infiltration, Sandy loam, Silt, Layered soil
	事前学修の内容	初期水分量の異なる砂質土とシルトの表面に一定水分フラックス，一定圧力の浸潤を与えたときの浸潤前線の進行速度について，圧力分布，水分量分布の変化から考察したレポートをMoodleコースに提出する．特に初期水分量が高いときの重力排水に注目すること．
	事前学修の時間	120分
	事後学修の内容	砂質土とシルトからなる成層土の表面に一定水分フラックス，一定圧力の浸潤を与えたときの浸潤について，成層土境界における圧力分布，水分量分布，透水係数分布に注目して観察する．
	事後学修の時間	120分
	自由記述欄
第8回	概要	土中の水分流れの下端境界条件
	授業時間内の学修内容	下端境界条件としての自由排水，地下水面，浸出面，砂質土とシルトからなる成層土の浸潤
	キーワード(Key Word(s))	下端境界条件，自由排水，地下水面，浸出面，フラックスゼロ Bottom boundary condition, Free drainage, Groundwater level, Seepage face, no flux
	事前学修の内容	初期水分量の異なる砂質土とシルトの表面に一定水分フラックス，一定圧力の浸潤を与えたときの浸潤前線の進行速度について，圧力分布，水分量分布の変化から考察したレポートをMoodleコースに提出する．特に初期水分量が高いときの重力排水に注目すること．
	事前学修の時間	120分
	事後学修の内容	砂質土とシルトからなる成層土の表面に一定水分フラックス，一定圧力の浸潤を与えたときの浸潤について，成層土境界における圧力分布，水分量分布，透水係数分布に注目して観察する．
	事後学修の時間	120分
	自由記述欄
第9回	概要	土からの水分蒸発: 土性による違い
	授業時間内の学修内容	下端水分フラックスゼロの濡れた砂質土とシルトからの水分蒸発
	キーワード(Key Word(s))	蒸発，可能蒸発，砂質土，シルト Evaporation, Potential evaporation, Sandy loam, Silt, Layered soil
	事前学修の内容	砂質土とシルトからなる成層土の表面に一定水分フラックス，一定圧力の浸潤を与えたときの浸潤について，成層土境界における圧力分布，水分量分布，透水係数分布の変化から考察したレポートをMoodleコースに提出する．特に境界面の上層と下層の不飽和透水係数に注目すること．
	事前学修の時間	120分
	事後学修の内容	バケツ状態の下端水分フラックスゼロの濡れた砂質土とシルトからの水分蒸発過程の圧力分布，水分量分布，透水係数分布を観察する．可能蒸発と実蒸発の違いを理解する．
	事後学修の時間	120分
	自由記述欄
第10回	概要	土からの水分蒸発: 土性による違い
	授業時間内の学修内容	下端水分フラックスゼロの濡れた砂質土とシルトからの水分蒸発
	キーワード(Key Word(s))	蒸発，可能蒸発，砂質土，シルト Evaporation, Potential evaporation, Sandy loam, Silt, Layered soil
	事前学修の内容	砂質土とシルトからなる成層土の表面に一定水分フラックス，一定圧力の浸潤を与えたときの浸潤について，成層土境界における圧力分布，水分量分布，透水係数分布の変化から考察したレポートをMoodleコースに提出する．特に境界面の上層と下層の不飽和透水係数に注目すること．
	事前学修の時間	120分
	事後学修の内容	バケツ状態の下端水分フラックスゼロの濡れた砂質土とシルトからの水分蒸発過程の圧力分布，水分量分布，透水係数分布を観察する．可能蒸発と実蒸発の違いを理解する．
	事後学修の時間	120分
	自由記述欄
第11回	概要	土からの水分蒸発: 成層土
	授業時間内の学修内容	成層土の厚さの水分蒸発速度に及ぼす影響
	キーワード(Key Word(s))	蒸発，成層土，砂質土，シルト Evaporation, Layered soil, Sandy loam, Silt, Layered soil
	事前学修の内容	砂質土，シルト，砂質土－シルトおよびシルト－砂質土の成層土の水分蒸発速度の変化を観察し，それぞれの水分蒸発過程の圧力分布，水分量分布，透水係数分布の変化から考察したレポートをMoodleコースに提出する
	事前学修の時間	120分
	事後学修の内容	濡れた砂質土とシルトの成層土について上層の厚さを変化させて水分蒸発速度を観察し，それぞれの水分蒸発過程の圧力分布，水分量分布，透水係数分布を観察する．
	事後学修の時間	120分
	自由記述欄
第12回	概要	土中の根の吸水と蒸散
	授業時間内の学修内容	植物根による土中の吸水と蒸散
	キーワード(Key Word(s))	根の吸水，蒸散，可能蒸散，Feddesモデル，水ストレス Root water uptake, Transpiration, Potential transpiration, Feddes model, Water stress
	事前学修の内容	濡れた砂質土とシルトの成層土について上層の厚さと水分蒸発速度の関係を求め，成層土の水分蒸発を節水の観点から考察したレポートをMoodleコースに提出する．特に表層で乾燥した砂質土のマルチの効果について注目すること
	事前学修の時間	120分
	事後学修の内容	濡れた砂質土とシルトの成層土について上層の厚さと水分蒸発速度の関係を求め，成層土の水分蒸発を節水の観点から考察したレポートをMoodleコースに提出する．特に表層で乾燥した砂質土のマルチの効果について注目すること．
	事後学修の時間	120分
	自由記述欄
第13回	概要	土からの水分蒸発と蒸散
	授業時間内の学修内容	土からの水分蒸発と根の吸水が同時に生じる蒸発散過程
	キーワード(Key Word(s))	根の吸水，蒸散，蒸発，蒸発，Feddesモデル Root water uptake, Transpiration, Evaporation. Potential transpiration, Feddes model
	事前学修の内容	Feddes modelの異なる吸水強度分布，水ストレス関数を与えたときの実吸水分布，蒸散速度について，それぞれの圧力分布，水分量分布，透水係数分布から考察したレポートをMoodleコースに提出する
	事前学修の時間	120分
	事後学修の内容	地表面からの蒸発と吸水による蒸散が同時に生じる蒸発散過程における実蒸発速度，実蒸散速度について，根の吸水分布，土中の圧力分布，水分量分布，透水係数分布を観察する．
	事後学修の時間	120分
	自由記述欄
第14回	概要	土中の溶質移動: 分散と溶質の吸着
	授業時間内の学修内容	定常水分流れの移流分散式における分散と吸着
	キーワード(Key Word(s))	溶質移動，拡散，水理学的分散，線形吸着，Freundlich吸着 Solute transport, Diffusion, Hydrodynamic dispersion, Linear adsorption, Freundlich　adsorption
	事前学修の内容	地表面からの蒸発と吸水による蒸散が同時に生じる蒸発散過程における実蒸発速度，実蒸散速度について，根の吸水分布，土中の圧力分布，水分量分布，透水係数分布から考察したレポートをMoodleコースに提出する．
	事前学修の時間	120分
	事後学修の内容	定常水分流れの生じている土中の溶質移動について，移流分散式の分散，線形吸着，非線形のFreundlich吸着の溶質移動に及ぼす影響を観察する．
	事後学修の時間	120分
	自由記述欄
第15回	概要	土中の溶質移動: 非定常水分流れ
	授業時間内の学修内容	非定常水分流れの移流分散式による溶質移動
	キーワード(Key Word(s))	溶質移動，非定常水分流れ，移流分散式 Solute transport, Unsteady water flow, Convection-dispersion equation
	事前学修の内容	定常水分流れの生じている土中の溶質移動について，移流分散式の分散，線形吸着，非線形のFreundlich吸着の溶質移動に及ぼす影響を考察したレポートをMoodleコースに提出する
	事前学修の時間	120分
	事後学修の内容	初期濃度がゼロの土に溶液が浸潤する過程について水分前線と溶質前線の違いを考察したレポードをMoodleコースに提出する．
	事後学修の時間	120分
	自由記述欄