貯水池底からの嫌気的溶出によって発生する熱塩循環の機構と栄養塩集積に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650505
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 道奥 康治 神戸大学, 工学部, 助教授 (40127303)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮本 仁志 神戸大学, 工学部, 助手 (50283867) ; 大成 博文 徳山工業高等専門学校, 教授 (30045041) ; 神田 徹 神戸大学, 工学部, 教授 (30029144)
• Keywords: 栄養塩集積 / 異常水質水塊 / 熱塩循環 / 貯水池水質 / 富栄養化 / 密度流 / 傾斜プルーム

Research Abstract

底泥からの塩分溶出量を評価するために,貯水池泥のサンプルを持ち帰り,貯水池水や純水など周囲水環境を変化させて室内実験を実施した.これより,底泥直上の貯水池水を用いた場合には,たとえ貧酸素状態を維持しても底泥からの物質溶出はほとんどないこと,純水を用いた場合には塩分が溶出し,電気伝導度が80μS/cm程度に至ると溶出がほぼ収まることなどが明らかになった.一方,多目的ダム管理年報より,逆転水温層が形成される貯水池の水文・地形条件を分析したところ,急峻な湖盆地形を有する場合には逆転水温層が形成される傾向が強いことがわかった.これより,湖盆傾斜面に沿って発進される塩分起因の熱塩プルームが逆転水温層の形成要因であるという熱塩循環モデルを構築した.この熱塩循環仮説に基づいて,溶出塩分により発生する傾斜プルームの理論解析と水理実験を行った.流れの相似性を仮定してプルームの流速・濃度分布形と流下方向の発達特性に関する理論解を得た.実験と理論は良好に一致し,本理論解に基づいて,栄養分など底泥から溶出した物質の熱塩輸送量を評価することが可能となった.現地観測においては,水質諸項目の定期観測を継続し,過去数年間の観測データとも併せて貯水池の熱塩特性が明らかになった.これによると,貧酸素層が拡大した受熱期において底層へ熱と塩分が輸送され,放熱期には大循環によって貧酸素層が縮小し,一部の底層水が残された状態で底層の熱と塩分が上層へ拡散することが明らかになった.一方,マイクロバブル発生装置を貯水池内に設置し,水質浄化実験を開始した.後期が当初の計画より遅れたために,まだ十分なデータと知見は得られていない.

Research Products

• [Publications] 道奥康治: "サーマルサイフォンの流動解析" 神戸大学大学院自然科学研究科紀要. 17-B. (1998)
• [Publications] 神田徹: "貯水池での水温計測に基づく内部波・自然対流の抽出" 水工学論文集. 43. 1049-1054 (1999)
• [Publications] 道奥康治: "熱塩循環による貯水池底層での熱と栄養塩の集積機構" 水工学論文集. 43. 1055-1060 (1999)
• [Publications] 神田徹: "光の多重散乱の影響を考慮した浮遊物質濃度の画像計測法" 水工学論文集. 43. 767-772 (1999)
• [Publications] 東野誠: "桟粗面における底泥から流水への物質移動" 水工学論文集. 43. 773-778 (1999)
• [Publications] 大成博文: "壁乱流の縦断面せん断構造" 土木学会論文集. 593/II-43. 31-40 (1998)
• [Publications] 有田正光: "水圏の環境" 東京電機大学出版局, 404 (1998)
• [Publications] 道奥康治(分担執筆): "土木用語大辞典" 土木学会編,技報堂出版, 1656 (1998)