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Complex Sediment Particle Group Dynamics Analysis by s-137: Toward Prediction of Residence Time of Adsorbed Contaminants

Research Project

Project/Area Number 21K12205
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 63010:Environmental dynamic analysis-related
Research InstitutionTsuyama National College of Technology

Principal Investigator

Taniguchi Keisuke  津山工業高等専門学校, 総合理工学科, 准教授 (80774794)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 遠藤 徳孝  金沢大学, 地球社会基盤学系, 准教授 (60314358)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords河川 / 放射性セシウム / 水路実験 / 写真測量 / 混合粒径 / 砂礫洲 / 堆積物 / ベッドフォーム
Outline of Research at the Start

2011年の福島第一原発事故由来のCs-137のうち、河川を流下するものの90%以上が粘土などの微細土砂粒子に吸着されている。河川水中のCs-137は初年度に比べ1~2桁低下しているが、現在も初期沈着量の0.1-0.01%のオーダーで毎年流出し続けている。Cs-137の流路内の滞留に関連して、砂洲(礫洲)などの堆積物中の粗大粒子間隙にトラップされる粘土粒子の挙動の理解が必須である。微細粒子の滞留時間の予測モデリングのために、河道勾配・粒径混合比、浮遊粒子濃度などとの関連を現地観測、数値計算、水路実験により総合的に検討する。

Outline of Final Research Achievements

When riverine sediment has a wide grain size distribution, the fine-grained fraction may be captured in the spaces between the large particles. We observed the process of capturing the fine-grained fraction through flume experiments, conducted photogrammetric surveys to determine topographic changes during flooding in a real river, and measured the grain size distribution and Cs-137 concentration of sediment samples. In the channel experiment, we observed cases where fine grains were retained under the coarse-grain fraction and mixed with the coarse-grain fraction in local eddies near large gravels. In a river, topographic changes before and after the flooding were measured by photogrammetry, and sediment samples were obtained. The changes in grain size distribution and Cs-137 concentration suggested that if the mixing ratio of each grain size fraction could be determined from the distribution, it would be possible to detect the replacement of fine particles using Cs-137 as a tracer.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

川の流れの中に土砂が堆積し、洲を作ることがある。普通は、大きな粒子ほど堆積しやすいが、大きな粒子と細かい粒子が混ざって運ばれている河川では、細かい粒子が取り込まれやすくなる場合がある。この研究では、セシウムの細かい粒子に吸着されやすい質を活かして、実河川の砂礫洲で細かい土砂の流失や再堆積の量を計算できないかと考えた。大雨の前後での調査の結果、新しくできた起伏の土砂と元からの土砂、両方の試料を比較することができた。原発事故由来のセシウム137を、その細かい粒子がもとからあったものか、新しく取り込まれたものかを判断する道具(環境トレーサー)として使うことができる可能性を示すことができた。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Presentation (7 results)

  • [Presentation] 砂礫洲上における混合粒径砂の堆積過程に関する水路実験2024

    • Author(s)
      赤松諒・佐藤遥斗・大下純平・金山蒼真・谷口圭輔
    • Organizer
      日本堆積学会2024年熊本大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] UAVによる出水後の砂礫洲の地形変化の観測2024

    • Author(s)
      谷口圭輔・津田惇史・林隼大・遠藤徳孝
    • Organizer
      日本堆積学会2024年熊本大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 出水イベント時に浸水した砂礫洲表面の侵食・堆積2024

    • Author(s)
      谷口圭輔・津田惇史・林隼大・遠藤徳孝
    • Organizer
      JPGU2024
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 高専における水路制作実習2023

    • Author(s)
      谷口圭輔
    • Organizer
      日本堆積学会 2023 年新潟大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 福島の河川における出水時の放射性セシウム動態の数値シミュレーション2022

    • Author(s)
      口圭輔, 那須康輝, 新井宏受, 竹内幸生, 勝野和美, 藤田一輝, 大西康夫
    • Organizer
      日本原子力学会2022年春の年会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 福島第一原発から80km圏内の30の河川観測点における137Cs移行の10年間にわたるモニタリングについて2021

    • Author(s)
      谷口圭輔, 恩田裕一, 藤田一輝, 竹内幸生, 勝野和美, 新井宏受, 那須康輝
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 福島県内の河川における放射性セシウム流出に関する1次元有限要素法シミュレーション2021

    • Author(s)
      谷口圭輔, 那須康輝, 新井宏受, 竹内幸生, 勝野和美, 藤田一輝, 大西康夫
    • Organizer
      日本地形学連合2021年秋季大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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