| 研究概要 |
底泥の巻き上げの基本的メカニズムを解明するため,定常的な底面剪断応力下での巻き上げ現象を円形回流水槽を用いた室内実験で検討した.底泥試料には有明海諫早湾で採取した海底土を使用した.次に,実海域での巻き上げ特性を把握するため,有明海諫早湾で潮流速と浮遊底泥濃度の現地観測を行った.さらに,観測から得られた底面剪断応力時系列を円形回流水槽で再現し,現地観測結果との比較実験を行った.その結果,巻き上げの発生は,底面剪断応力と底泥表層部の降伏値との相対関係で規定できること,実海域では上げ潮と下げ潮で底面剪断応力の発生パターンが異なり,この差異が湾奥への底泥輸送の一因となっていることが明らかになった.
次に,剪断流場における浮遊底泥の渦動拡散係数と粒子沈降速度を定量化するため,回流型直線水路を用いた室内実験を行った.浮遊底泥試料にはカオリン懸濁液を使用した.まず,ビデオ画像を処理することによる浮遊底泥濃度の画像計測手法を確立した.得られた濃度場と移流拡散方程式から,渦動拡散係数と粒子沈降速度の鉛直分布の逆推定を行った.逆推定には,濃度計則誤差の影響を除くため可能性線形回帰モデルを導入した.逆推定された渦動拡散係数および粒子沈降速度を流れ場の乱れの特性との関係で議論した.その結果,渦動拡散係数と粒子沈降速度は,鉛直流速成分のパワースペクトル形状に依存することが明らかになった.
さらに,以上の知見を総合し,沿岸浅海域における底泥の輸送過程の計算コードを開発した.同コードは2次元単層モデルによるもので,河川からの濁りの流入や底泥の巻き上げ,浮遊底泥の移流分散,沈降,堆積などの素過程が組み込まれている.有明海を対象に計算を行った結果,潮流速,浮遊底泥濃度のいずれも実測値を良好に再現できた.
|
