熱と水分の移動に伴う不飽和土中の溶解性汚染物質の輸送構造

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06650535
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 佐藤 健 岐阜大学, 工学部, 助教授 (80135326)
• Keywords: 溶質輸送 / 不飽和土 / 温度 / 水分量 / 等温水分拡散 / 等圧水分拡散

Research Abstract

当初計画ではカラム側面にピエゾメータを取り付けて不飽和土中のサクション計測による水分量推定を考えていたが,溶質の移動にともなうピエゾメータ先端のガラスフィルターの腐食,ガラスフィルター内への溶質拡散,等の実験の精度上の問題が明らかになった。そこで,カラム側面でのサクション計測は断念し,カラム土中からの試料サンプリングによる含水比の直接計測を行った。当初計画(1)〜(3)に対する研究成果をまとめると次のようになる。
(1)一定温度環境下における水分移動特性の解明
カラム上端で加熱したとき,加熱しないときの水分移動にそれほど大きな違いはみられない。水分量の計測からこの結論は誘導され,液状水の形態での水分移動は温度環境にそれほど影響を受けないことがわかった(カラム長16.8cm)。
(2)定常温度場における溶質の移動特性の解明
溶質に塩化ナトリウム溶液(0.1mol/l)を用いてカラム下端からの溶液の吸い上げ実験を行った。カラム上端で加熱する場合,加熱しない場合を比較したところ,6時間後までは塩素イオン濃度にそれほど大きな差はみられなかったが,12時間後には,加熱した場合の上端カラムで高濃度の塩素イオンが検出された。(1)の結果から加熱の有無にかかわらず飽和度にそれほど大きな差がないことから溶質の分散係数の差は少ない。液状水ではなく,水蒸気の形態での移動が原因究明の鍵と考えられた。
(3)定常温度場における溶質移動と水分移動の関係
カラム内の温度と水分分布を計測してるので,定常状態での水分移動をPhiIip&Vriesモデルを用いて算定した。液状水の流速は加熱の影響を受けないのに対し,水蒸気移動が加熱の影響をたいへん強く受けることがわかった。溶質移動の媒体ではない水蒸気移動の速度が高くなると,なぜ溶質がカラム上端に高濃度で蓄積するのか,今のところ原因は不明である。

Research Products

• [Publications] 棚橋,秀行: "Two-Regionモデルによる砂層中の溶質の輸送構造とパラメータの評価" 土木学会論文集. 499. 107-116 (1994)
• [Publications] 中村,幸生: "地表付近の地盤における水分・熱・溶質の分散現象" 第6回地盤工学シンポジウム. 83-86 (1994)
• [Publications] 松岡,浩二: "浅層地盤中での水分と熱の移動現象" 土木学会中部支部研究発表会. 381-382 (1994)
• [Publications] 山田,賢吾: "不飽和帯における水分移動と溶質の挙動について" 土木学会中部支部研究発表会. 385-386 (1994)
• [Publications] 佐藤,健: "不飽和帯における分散現象と飽和度の関係" 第29回土質研究発表会. 1937-1938 (1994)
• [Publications] 棚橋,秀行: "吸着等温線のモデル化が破過曲線に及ぼす影響" 第49会土木学会年次学術講演会. 914-915 (1994)