河川水の過冷却と晶氷の発生に関する研究

Research Project

Project/Area Number	05650484
Research Category	Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	水工水理学
Research Institution	Iwate University
Principal Investigator	平山健一岩手大学, 工学部, 教授 (10001140)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	堺茂樹岩手大学, 工学部, 助教授 (80091643)
Project Period (FY)	1993
Project Status	Completed (Fiscal Year 1993)
Budget Amount *help	¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000) Fiscal Year 1993: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords	過冷却 / 晶氷 / 河川水温 / 冷却速度 / 乱れ
Research Abstract	晶氷の発生条件に関する実験を低温室で行った。蒸留水を断熱容器に満たし、水面のみから冷却して、冷却速度、撹はん強度をパラメターとして、水温の変化、晶氷の発生の有無、発生氷量について計測を行った。冷却開始後、水温は直線的に低下し、融解温度を過ぎて過冷却の状況に到達する。晶氷は水塊全体から突然発生し、晶氷の発生と共に水温は零度付近まで上昇する。撹はんの程度が弱い場合は過冷却は生ずるが、晶氷は発生せず容器の縁から氷が形成させる。この場合は水温はゆっくり上昇して零度付近に漸近する。最低過冷却温度は0.1℃以下に達し、これまで文献に述べられていた100分の数度の過冷却しか生じないという結論とは異なる大きな過冷却が観測された。冷却速度や撹はんによる水温の過冷却の程度には差が見られなかった。また、晶氷の発生は冷却速度より撹はんの程度が主要なパラメターであることが確認された。本実験での撹はんはマグネテックスタラーで、回転数を変えて行ったが、水理学的な乱れの強さの計測を今後進める必要がある。また晶氷の核となる濁度を加えた実験も実際の河川への適用を考える上で必要である。天塩川支川仁宇布川で行われた水温の現場観測によって、冬期河川水温の実際と気象条件と水温の関係が導かれ、流れに沿った水温の変化のモデル化を行った。また晶氷が河床の砂利の表面に付着にして形成されるアンカーアイスの存在が確かめられた。