営農型太陽光発電 台風・重金属流出リスク評価シミュレーター Agrivoltaic Sim v1.2

ソーラーシェアリング水田における台風強風・架台損壊と重金属(Cd/Pb)土壌溶出・水稲吸収リスクの定量的解析

水田クロスセクション・物理化学動態リアルタイムビジュアル
架台構造損傷度
28.5%
ガラス微小亀裂・剪断
玄米カドミウム (Cd)
0.040 ppm
食品衛生法上限: 0.40 ppm
玄米鉛 (Pb)
0.020 ppm
基準閾値: 0.20 ppm
食品安全評価
基準値内 (Safe)
収量影響: -1.2%
玄米中重金属濃度 vs 食品衛生法規制基準 (ppm)
土壌溶液中イオン分配・溶出速度 (Kd Dynamic)

台風・気象条件パラメータ

台風最大風速 (m/s) 45 m/s
連続降水量 (mm) 180 mm
台風区分 (Typhoon Class)

パネル構造・土壌パラメータ

太陽光パネル被覆構造
水田土壌 pH (溶出制御因子) pH 5.8
土壌タイプ
土壌改良・軽減対策 (Mitigation)
ステータス: 評価完了 (Yonezawa Paddy Standard) | Cd: 0.040 ppm | Pb: 0.020 ppm

営農型太陽光発電の強風破損と重金属移行モデルの仕組み

台風時の営農型太陽光架台破損から玄米への重金属蓄積リスクはどのように簡易算出されているか?

本シミュレーターは、台風時の最大風速から架台・パネルの構造損傷度を推定し、降水量・土壌pH・吸着能(Kd指標)に基づき溶出イオン量と玄米への移行濃度を簡易計算する教育用モデルです。風速が架台耐力閾値を超えると指数関数的に損壊率が上昇し、破損ガラス経由でのCd・Pb溶出量が増大する仮定を置いています。土壌の酸性化(低pH)や保肥力の低い土壌ではイオン移動度が高まり玄米への移行係数が乗算されますが、実務上の環境土壌学・農政ガイドラインとは異なり、局所流出や土壌還元状態による不溶化(硫化カドミウム沈殿など)を捨象した定性学習用の単純化算式です。

本ツール内の計算式(べき乗係数2.2による構造損傷モデル、pHによる指数的移動度変化、固定移行係数1.8など)は科学的挙動を体感するためのシミュレーション用近似値であり、現地の農地実測値や公的環境アセスメントの保証値ではありません。また、水田特有の湛水・中干しによる酸化還元電位の変化や土壌有機物による錯形成効果は考慮されていません。

Try a worked example

プリセット「大型超強力台風 (Cat 4)」をクリックすると、風速が58 m/s、降水量が350 mm、土壌pHが5.5に設定されます。これにより初期状態の架台構造損傷度13.1%から67.5%へと損壊率が急増し、溶出イオン増加に伴って玄米カドミウム濃度が0.038 ppmから0.074 ppmへ、玄米鉛濃度が0.018 ppmから0.045 ppmへ上昇します。食品安全評価は依然として基準値内(Safe)と判定される過程を確認できます。

風圧による架台剪断・パネル破損モデル

スクリプト内では、パネル種別ごとの基準せん断耐力(標準シリコン50 m/s、薄膜42 m/s、両面強化62 m/s)と風速の差分から損壊比率を求め、べき乗則(指数2.2)および超過分の線形加算で構造損傷度(0〜100%)を算定しています。

土壌化学と重金属移行係数の簡易式

重金属溶出量は損傷度・降水量・パネル固有の放出係数に、土壌pHに基づく移動係数(10^((6.5 - pH)*0.65))を乗じて計算されます。玄米蓄積量は、基底値に溶出濃度と植物移行係数(Cd: 1.8、Pb: 0.35)を掛け合わせた線形加算モデルで評価されます。

Trace the agrivoltaic simulator assumptions

Read the explanation

For the standard panel, resistance is assigned fifty meters per second. Damage is thirty two times the nonnegative ratio of wind minus twenty five over thirty, raised to two point two. At forty five meters per second this produces about thirteen point one percent. At sixty, it additionally adds three point five for each of ten units above resistance, giving about seventy nine point nine percent. The final result is clipped between zero and one hundred. This is the page arithmetic, not a calibrated structural certification. The pH multiplier is ten raised to point six five times six point five minus pH. Reducing pH from six point five to five point five multiplies the modeled emission term by about four point four seven. Rain and damage multiply the same term. Although the code calculates soil partition coefficients, those coefficients are not used in the final leached concentration formulas. Thus changing soil type does not change those concentrations through the computed coefficient. The animation should not suggest an independently solved transport model. The grain formula adds a fixed baseline to modeled leaching times a fixed concentration factor. Biochar multiplies mobility by point two five, then additionally multiplies modeled grain cadmium by point six and lead by point five. The page compares the resulting values with assigned thresholds point four for cadmium and point two for lead, with warning thresholds at seventy five percent. These are code constants here, not verified current legal standards. No real rice sample, water analysis or food safety conclusion is established by this local simulation.

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