土壌内の土粒子構造と保水機構の微視的解法に関する基礎的研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08650588
• Research Institution: Kitami Institute of Technology
• Principal Investigator: 中尾 隆志 北見工業大学, 工学部, 助手 (60101523)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 早川 博 北見工業大学, 工学部, 助手 (20142797) ; 藤田 睦博 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80001139)
• Keywords: 球形粒子モデル / 土壌水分特性曲線 / ランダム充填 / 配位数 / サクション

Research Abstract

土壌内の体積含水率とサクション関係を理論的に求めるためには土粒子の分布構造を明らかにしなければならない。本研究では構成される土粒子が球形であるとの仮定のもとに土壌内の土粒子分布推定モデルの提案を行った。また、著者らが検証用に選定している試験地の長期流出データより、融雪初期に周期的なうねりが認められた。この原因として、土壌水分に最も関係のある凍結深が関与していると思われ、新たにCold contentを考慮した融雪モデルとタンクモデルを併用した再現計算により融雪初期の流出特性と凍結深の関係を明らかにした。上記の結果を要約すると以下のようになる。
1.球形モデルによる土粒子分布の推定
構成粒子の粒径分布および土壌内の間隙率が既知であるとの仮定に基づきモデル化を行った。
1)土粒子が比較的一様な場合、その間隙率を挟む等球径規則充填の混合体としてモデル化することが可能となる。
2)上記1)より、粒子の空間特性の推定が可能となり、著者が提案している2球間のθ-φ関係式を拡張することにより土壌水分特性曲線を推定することが出来る。この結果は実験値と良く一致した。
3)粒子が異球径からなる場合、確立論的手法を用いて、新たに土粒子の空間分布推定モデルの提案を行った。提案したモデルはシミュレーション結果と良く一致した。
2.現地試験地の融雪流出解析
1)融雪初期の長期的なうねりは上・中流域で生起した融雪水が下流部付近の凍結土層上を流下する表面流による。
2)凍結層が発達していない場合、融雪流出は大部分浸透し、その後河道近傍部に集中しまとまった流出となる。

Research Products

• [Publications] 中尾 隆志: "異球径ランダム充填の配位数と間隙率の関係について" 土木学会北海道支部論文報告集. 第54号(B). 54-57 (1998)
• [Publications] Takashi NAKAO: "Estimation of the Co-ordination Number in the Random Assemblage.of Equable Spheres" Proceedings of The Second Japan-South Korea Bilateral Seminar an Water Resources and Environmental Research. 84-89 (1997)
• [Publications] 斎藤 靖史: "富里ダム流出試験地の融雪流出解析" 土木学会北海道支部論文報告集. 第53号(B). 66-71 (1997)
• [Publications] 中尾 隆志: "異球径ランダム充填の配位数の推定に関する研究" 土木学会北海道支部論文報告集. 第53号(B). 222-225 (1997)
• [Publications] Takashi NAKAO: "A Statistical Approarch to Analyzing the Fabric in Random Assembly of Spherical Granules" Proceedings of The First Korea-Japan Bilateral Seminar on Water Resources and Environment Research. 7-12 (1996)