河口感潮域の流れと拡散に関する数値計算法

Research Project

Project/Area Number	03660248
Research Category	Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	農業土木
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	四ヶ所四男美九州大学, 農学部, 助教授 (80038265)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	平松和昭九州大学, 農学部, 助手 (10199094) 森健九州大学, 農学部, 助手 (50117272) 戸原義男九州大学, 農学部, 教授 (80038182)
Project Period (FY)	1991
Project Status	Completed (Fiscal Year 1991)
Budget Amount *help	¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000) Fiscal Year 1991: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Keywords	数値計算法 / 渦動拡散係数 / 塩分濃度分布 / 感潮河川
Research Abstract	感潮河川の河口域を対象に流れと拡散(特に塩分拡散)を解析するための数値解析法を検討した。解析モデルとしては、河川の横断方向には流れおよび塩分濃度が一様であると仮定した鉛直2次元モデルを採用した。拡散問題を取り扱う場合、水平および鉛直渦動拡散係数が重要となるので、数値解析モデルの構築に加えて、塩分濃度分布と渦動拡散係数の関係について室内実験による解析も行った。本研究で得られた結果をまとめると次のようである。 1.数値解析モデルによって感核河川の塩分濃度分布を再現するには、境界条件の設定と水平および鉛直渦動拡散係数の評価が重要となる。 2.境界条件でも、特に下流境界における塩分濃度分布をどのように与えるかが問題となる。塩水楔の水理条件で上部甘水層厚を求め、それ以下の水深は海水の塩分濃度とする境界処理方法を筑地川に適用した結果は河口域における塩分濃度分布を定性的には表現できたけれども、観測値との一致は十分でなかった。実際の河川の濃度分布を再現するためには境界条件により適切な処理に加えて、河幅方向を考慮したモデルに改良することが必要であろう。 3.室内実験(潮汐のような周期的な流れでなく吹送流による塩分拡散実験)によれば、実験結果の濃度分布は、鉛直渦動拡散係数をリチャ-ドソン数の関数、水平渦動拡散係数は塩分濃度分布に関係なく一定、とした計算でほぼ再現することができた。なお、拡散係数は現象のスケ-ルと関連するので、室内実験の結果をそのまま実際の河川において適用できるわけではない。今後は以値解析モデルの改良と現地調査により、数値解析による再現塩分濃度分布と実測値がフィットする条件のもとで実河川の拡散係数を推定し、室内実験と実河川での拡散係数の関連を明らかにしていく必要がある。