| Project/Area Number |
22K20602
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0604:Agricultural economics and rural sociology, agricultural engineering, and related fields
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 地下ダム / 琉球石灰岩 / X線CT / 間隙構造 / フラクタル / 連結確率 / 透水係数 / 間隙率 / 地下水流速 / X線CTスキャン / 移流分散モデル / 流体シミュレーション |
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| Outline of Research at the Start |
島嶼農業の要を担う水利施設である地下ダムでは，貯水域の水質汚染が顕在化しつつあり，汚染の実態解明や将来予測手法の開発が急がれる．一方，貯水域に分布する琉球石灰岩は不均質性の高いユニークな地盤材料であり，内部の物質輸送シミュレーションには一般材料に適用される移流分散モデルを適用できない可能性があるものの，十分な議論なしに適用され続けている．そこで本研究では，ラボ・フィールド試験，X線CTスキャン，流体解析を駆使し，琉球石灰岩内部の物質輸送現象に対して，移流分散モデルが適用性できるのか，を詳細に評価する．
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, flow and transport characteristics in Ryukyu limestone were evaluated by experiments, X-ray CT and numerical modeling. Pore structure analysis of 60 limestone samples by X-ray CT revealed fractal characteristics as well as a correlation between porosity and connection probability, which indicates the degree of connectivity of pores. Flow simulations of the pore model showed that flow paths with significantly different velocity scales are intermingled within the limestone. Furthermore, the hydraulic conductivity was calculated from the flow rate information obtained from the simulation results, and was found to be highly dependent on the direction of flow, i.e., it was anisotropic.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
地下ダムの貯留域を構築する琉球石灰岩の地下水流動や物質輸送特性を理解することは，地下ダムにおける地下水質の管理にとって根幹を成す．本研究では，X線CTによる琉球石灰岩の間隙構造解析によって，地下水の流動経路となる間隙のフラクタル性や連結性を定量化することに成功した．また，構築した間隙モデル内部での流動シミュレーションによって，地下水流動経路の混在性に加え，地下水の通りやすさを示す透水係数の異方性を明らかにした．これらの成果は，琉球石灰岩の地下水流動や物質輸送特性の理解を前進させるとともに，モデル化への一助となると考えられる．
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