自然水域における拡散・分散過程とその模型手法に関する研究

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02302065
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 早川 典生 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (70143815)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 綾 史朗 京都大学, 工学部, 講師 (00026361) ; 小松 利光 九州大学, 工学部, 助教授 (50091343) ; 玉井 信行 東京大学, 工学部, 教授 (90010818) ; 中村 由行 長岡技術科学大学, 工学部, 助手 (90172460) ; 福嶋 祐介 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (40111661)
• Keywords: 拡散 / 分散 / 乱流拡散 / 拡散模型 / 水理模型 / 数値模型 / 密度噴流 / 潮流

Research Abstract

自然水域の種々の幾何学的な形状や力学的要因に基ずく拡散・分散過程に関して、各分担研究課題毎に研究を進めると共に、全体テ-マを設定して研究集会を開催して討議を重ねることにより問題点を整理した各分担課題毎の成果は以下のようなものであった。1.壁面密度噴流拡散現象に関してkーε乱流モデルを用いて解析し、乱流拡散係数の分布を明らかにした。2.閉鎖性水域としての中禅寺湖、大阪湾について乱流拡散係数を定式化した。3.貯水池の濁度制御に関わる物理模型と数値模型を構築した。4.複断面開水路流れ中の浮遊砂拡散の解析プログラムを開発した。5.海域での浮遊物質拡散をラグランジュ的に追跡する数値シミュレ-ションプログラムを開発した。6.拡散方程式の移流項の高精度差分について新手法を考案してテストした。また海域の一次元分散係数に関して新しい定式法を考案し、博多湾についてその実用性を確かめた。7.河川流の一次元分散係数に関して、ラグランジュ的解析法の適用性を実験デ-タを基に示すと共に、パラメ-タ-の広い範囲でデ-タを収集し、その性状を明らかにした。8.東京湾における現地調査デ-タから、海域における乱流拡散係数を評価すると共に、フロ-ト追跡と固定点における潮流デ-タとの統計的特性の関係を得た。9.潮流の卓越する内湾において、開口部付近の渦の形成と海水交換の関連を水理模型実験により示した。10.潮流の卓越する内湾域における拡散係数のデ-タを集積してその法則性を示すと共に、柱状粗度を用いた水理模型中の拡散係数の制御方法を示した。全体テ-マは拡散分散過程の知識の現状について、水域の種類毎に問題点を分類し整理した

Research Products

• [Publications] N.Hayakawa: "The similarity of horizontal diffusivity in the tidal hydraulic model" Proceedings of International Conference on Physical Modeling of Transport and Dispersion. 6B15-6B20 (1990)
• [Publications] Y.Fukushima: "Analysis of Inclined Wall Plume by the kーε Turbulence Model" Journal of Applied Mechanics. 112. 455-465 (1990)
• [Publications] Y.Nakamura: "Modeling of thermal stratification in lakes and coastal seas" XXth General Assembly of IUGC. (1991)
• [Publications] 高津 治: "湖沼の水温構造の予測モデル" 水工学論文集. 35. 179-184 (1991)
• [Publications] K.Ohgushi: "Development of a new finite diffrenoe methodeon advectionーdiffusion problem" Proceedingsof XXIVth Congress of IAHR. (1991)
• [Publications] Y.Iwasa: "Transverse mixing of the confluence of the three rivers in the Yodo River system" Proceedings of International Conference on Physical Modeling of Transport and Dispersion. 12B7-12B12 (1990)