2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of nondestructive observation method using magnetic resonance imaging and numerical simulation model of preferential flow in dry snowpack.
| Project/Area Number |
16K12860
|
|---|
| Research Institution | Forest Research and Management Organization |
|---|
Principal Investigator |
勝島 隆史 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (00611922)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安達 聖 国立研究開発法人防災科学技術研究所, 雪氷防災研究部門, 特別研究員 (80719146)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 水みち / フィンガー流 / 止水面 / MRI / X線μ-CT / インベーションパーコレーション |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
平成30年度は，1.MRIによる選択流の室内浸透実験，2. X線μ-CTによる雪の間隙の3次元構造の解析手法の開発，3. 雪の間隙の3次元構造の詳細データに基づいた選択流の発達の数値シミュレーションモデルの開発を行った．
1. MRIによる選択流の室内浸透実験では，前年度に引き続きMRIによる積雪内部の水分分布の非破壊高速3次元高分解能撮像手法を用いた浸透実験を，これまでに採取できなかった高密度な雪を対象として実施した．実験の結果，高密度な雪では鉛直方向に対する間隙径の変化が小さく，これに起因して帯水層が形成しにくいことが明らかになった．次に2. X線μ-CTによる雪の間隙の3次元構造の解析手法の開発では，選択流の形成条件や幾何学的な特徴と雪の物性値との関係性を間隙スケールの視点から明らかにするために，雪氷用X線μ-CTによる雪の3次元データに対して3D Watershed segmentation法を適用して個々の雪粒子や間隙に分割することで，間隙の大きさや接続状況を詳細に解析する手法を新たに開発した．そして3. 雪の間隙の3次元構造の詳細データに基づいた選択流の発達の数値シミュレーションモデルの開発では，巨視的に見た間隙の集合体を1つの計算要素と定義し，重力と毛管力のポテンシャルの和である水ポテンシャルが最小となる計算要素に優先的に水が浸入することを仮定したモデルを拡張し，個々の間隙の大きさや接続関係を計算に直接使用する”Pore-scale” modified invasion percolation modelを新たに開発した．そして，MRIによる浸透実験の事例を対象として選択流の発達を再現する数値実験を実施したところ，実験により得られた選択流の発達を概ね再現することに成功した．
|
