滞留水域のコアンダ効果を利用した新たな湧昇流発生法による水質浄化に関する研究

• Project/Area Number: 26420506
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Hydraulic engineering
• Research Institution: Tokyo Denki University
• Principal Investigator: 有田 正光 東京電機大学, 理工学部, 教授 (90130294)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2016: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000); Fiscal Year 2015: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2014: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
• Keywords: 湧昇流 / コアンダ効果 / 壁面噴流 / 密度噴流

Outline of Annual Research Achievements

H26年度は提案する湧昇流発生法の概念が妥当である事を均質流の実験と数値計算の実施によって検証した．H27年度は提案する手法が現地においても効果的である事を検証するため，現地の事例として野村ダムを取り上げたうえで，水質が悪化しやすい夏期の成層条件を実験的に再現して湧昇流の挙動を明らかにした．また，成層場を再現した数値計算を実施し，実験結果と数値計算結果が良く一致することを明らかにした．これにより，実験技術上は測定困難な湧昇流の諸量を数値計算により明らかにすることが可能となった．
また，野村ダムの水質が悪化しやすい夏期で，かつ流入河川流量が少ない条件下において提案する手法によって誘起される湧昇流が水表面まで到達して上下層混合効果，引いては水質浄化効果が期待されうることが明らかにされた．
なお，提案した原理を利用した湧昇流発生手法には様々な工学的手段が考えられる．本研究ではコスト面でより実用的であると考えられる湧昇流発生塔による手法を提案した．そして，提案した湧昇流発生塔の有用性を無次元指標の導入により野村ダムの現地条件を再現した実験より検証した．さらに，広範囲な水理条件での実験を実施して湧昇流が水表面まで達する限界の条件を示す曲線(水質浄化限界曲線)を示した．
本研究における実験および数値計算によって提案する手法の有用性は検証されたと考える．しかし，現地において提案する手法を使用する場合の上下層混合の程度の定量的把握および水質浄化効果についての定量的な評価については残された課題である．

Research Products

• [Journal Article] コアンダ効果を利用した新たな湧昇流発生手法の上下層混合に対する有効性に関する検討 (2015)
  • Author(s): 佐藤大作,近藤秀紀,有田正光
  • Journal Title: 土木学会論文集B1(水工学) Volume: Vol. 71, No. 4
  • NAID: 130005123537
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] コアンダ効果を利用した湧昇流発生法の現地成層・流動条件への適用 (2015)
  • Author(s): 近藤 秀紀, 佐藤 大作, 有田 正光
  • Organizer: 土木学会,第68回年次学術講演会，第Ⅱ部門
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2015-09-16
• [Presentation] コアンダ効果を利用した新たな湧昇流発生手法の有用性に関する研究 (2014)
  • Author(s): 近藤 秀紀, 佐藤 大作, 有田 正光
  • Organizer: 土木学会,第67回年次学術講演会梗概集，第Ⅱ部門
  • Place of Presentation: 大阪大学(大阪府豊中市待兼山町)
  • Year and Date: 2014-09-10 – 2014-09-12