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Numerical simulations on anomalous solute transport and risk maps of nitrate nitrogen

Research Project

Project/Area Number 16K07941
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Rural environmental engineering/Planning
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

Inoue Kazuya  神戸大学, 農学研究科, 准教授 (00362765)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2018: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords異常輸送 / 硝酸態窒素 / 溶質輸送 / 模型実験 / リスクマップ / ランダムウォーク粒子追跡法 / 硝酸性窒素 / マクロ分散 / 不均質性 / 相関長 / 不均質 / 揚水井 / 農業工学
Outline of Final Research Achievements

This study presented a stochastic approach for estimating time-related solute capture zones of two pumping wells in three dimensions in a groundwater contamination site. In order to visualize a contaminated area as a risk map, random walk particle tracking was applied to assess the travel time and subsequent spatial probability distributions of introduced ensemble lattice cells having the probability that particles located initially within cells reach the pumping wells during a certain duration of the pumping. Laboratory tracer experiments were also conducted to elucidate variations of contaminated area. The results demonstrated that weighted volumes of solute capture zones coincide with the total pumping rate and outer solute capture zone in the site evolves deeper areas of inner solute capture zone. Moreover, entropy related to the spatial probability distributions increased with elapsed time, providing a time-related risk map.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

溶質の異常輸送は局所性の高い現象であり,フィールドにて観測することが難しい現象であるため,理論的・数値的検討が多くなされてきた.当該研究では,模型実験により,異常輸送現象の発現とその伝播をマクロ分散現象の観点から定量化することに成功した点に学術的意義を有している.地下水管理を想定して,地下水揚水に伴う地下水流れと溶質輸送の関係を可視化できる数値シミュレータをランダムウォーク粒子追跡法により開発し,実際の汚染サイトを対象に検証した点は社会的意義を有していると判断される.揚水井を軸として,時々刻々と移り変わる汚染領域の変動をリスクマップとして可視化するシステムを構築した点は当該研究の特徴である.

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (34 results)

All 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 6 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (25 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] 地下ダム止水壁の透水性能に応じた溶質輸送現象に関する実験的検討2018

    • Author(s)
      井上一哉・高田大輝・濱田莉菜子・鈴木麻里子・小林晃
    • Journal Title

      土木学会論文集B1(水工学)

      Volume: 74(5) Pages: 343-348

    • NAID

      130007757774

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    • Author(s)
      井上一哉・濱田莉菜子・小林晃
    • Journal Title

      土木学会論文集B1(水工学)

      Volume: 74(5) Pages: 25-30

    • NAID

      130007628204

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    • Author(s)
      井上一哉・小尾泰輝・濱田莉菜子・教野真帆・田中勉
    • Journal Title

      土木学会論文集A2(応用力学)

      Volume: 73 Pages: 85-96

    • NAID

      130006329858

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  • [Journal Article] 溶質輸送特性の不確実性を伴う地下水揚水法の影響領域に関する数値解析的検討2017

    • Author(s)
      井上一哉・上田祥央・田中勉
    • Journal Title

      神戸大学都市安全センター研究報告

      Volume: 21 Pages: 306-314

    • NAID

      120006634942

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    • Author(s)
      井上一哉・藤白沙都・田中勉
    • Journal Title

      計算工学講演会論文集

      Volume: 20 Pages: 1-6

    • NAID

      40021224723

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      井上一哉・藤白沙都・田中勉
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      土木学会論文集B1(水工学)

      Volume: 72 Pages: 55-60

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    • Author(s)
      Yasuteru Kobi, Kazuya Inoue,Tsutomu Tanaka
    • Journal Title

      International Journal of GEOMATE

      Volume: 12 Pages: 114-121

    • DOI

      10.21660/2017.33.2641

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    • Author(s)
      井上一哉,上田祥央,田中勉
    • Journal Title

      土木学会論文集A2(応用力学)

      Volume: 72 Pages: 121-132

    • NAID

      130005311800

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    • Organizer
      Proceeding of PAWEES and INWEPF 2018
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      Rinako Hamada, Kazuya Inoue, Hiroki Takada and Tsutomu Tanaka
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      Proceedings of the 28th International Offshore and Polar Engineering Conference (ISOPE-2018)
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  • [Presentation] ランダムウォーク粒子追跡法を用いた汚染地下水の揚水可能領域に対する三次元時系列推定2017

    • Author(s)
      井上一哉,藤白沙都,田中勉
    • Organizer
      計算工学講演会
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      ソニックシティ(埼玉県,さいたま市)
    • Year and Date
      2017-05-31
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  • [Presentation] Assessing solute macrodispersion in heterogeneous porous formations using random walk particle tracking2017

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      Rinako Hamada, Kazuya Inoue, Yasuteru Kobi and Tsutomu Tanaka
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      7th International Conference on Advanced Computational Methods in Engineering
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  • [Presentation] 貯留型地下ダム湖内の溶質輸送に及ぼす水溶液比重の影響2017

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      濱田莉菜子・井上一哉・田中勉・高田大輝・小林晃:
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  • [Presentation] 地下ダム場における溶質輸送現象の定量化2017

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      濱田莉菜子・井上一哉・田中勉
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      平成29年度農業農村工学会京都支部
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      小尾泰輝・井上一哉・田中勉
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      藤白沙都・井上一哉・田中勉
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      Second International Conference on Science, Engineering and Environment
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      大阪国際交流センター(大阪府,大阪市)
    • Year and Date
      2016-11-21
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  • [Presentation] 地下水汚染物質の不確実性を考慮した溶質捕獲領域の確率的推定2016

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      上田祥央・井上一哉・田中勉
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      平成28年度農業農村工学会京都支部
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      大阪リバーサイドホテル(大阪府,大阪市)
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      2016-11-16
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  • [Presentation] 不均質地盤のアップスケールによる溶質マクロ分散への影響2016

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      平成28年度農業農村工学会京都支部
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      大阪リバーサイドホテル(大阪府,大阪市)
    • Year and Date
      2016-11-16
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  • [Presentation] 地下ダム止水壁周辺の溶質輸送現象の定量化2016

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      濱田莉菜子・井上一哉・田中勉
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      平成28年度雨水資源化システム学会
    • Place of Presentation
      京都大学(京都府,京都市)
    • Year and Date
      2016-10-29
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  • [Presentation] 中規模溶質輸送実験による物理的不均質場のアップスケールと溶質マクロ分散の関係2016

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      井上一哉・倉澤智樹・田中勉
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      平成28年度農業農村工学会
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      ハーネル仙台(宮城県,仙台市)
    • Year and Date
      2016-08-30
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  • [Presentation] 汚染地下水の揚水可能範囲の推定2016

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      第22回地下水・土壌汚染とその防止対策に関する研究集会
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    • Year and Date
      2016-06-23
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  • [Presentation] 水溶性汚染物質の広域輸送に関する数値解析的検討2016

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      小尾泰輝・井上一哉・田中勉
    • Organizer
      第22回地下水・土壌汚染とその防止対策に関する研究集会
    • Place of Presentation
      京都大学(京都府,京都市)
    • Year and Date
      2016-06-23
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  • [Presentation] 溶性汚染物質の地下水揚水可能範囲に対する空間確率分布の時系列推定方法2016

    • Author(s)
      井上一哉・上田祥央・田中勉
    • Organizer
      第19回応用力学シンポジウム
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道,札幌市)
    • Year and Date
      2016-05-21
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www2.kobe-u.ac.jp/~mornel/index.html

    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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