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表流水と周辺地盤との間の水分と物質移動に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K04376
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分22040:水工学関連
研究機関大分工業高等専門学校

研究代表者

東野 誠  大分工業高等専門学校, 都市・環境工学科, 准教授 (90311117)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード浸透流 / 地盤内物質移動 / 地盤環境 / 雨量強度 / 塩分 / 地下水汚染 / 透水係数 / 物質移動 / 周辺地盤 / 塩化ナトリウム / 降水 / 水分保持曲線 / Darcy則 / 飽和・不飽和浸透流 / 降水の浸透 / 表流水・地下水 / 硝酸性窒素 / 施肥 / 凍結防止剤 / 不飽和地盤 / 塩分除去 / 豊浦砂 / 真砂土
研究成果の概要

寒冷地において冬期に凍結防止剤として道路に散布されたNaClの地盤内での移動や物質変換過程,および地盤から地下水や表流水中へのこれらの物質の流出過程について,理論的・実験的検討を行った.それに際して,豊浦珪砂,真砂土,および黒ボク土で構成された地盤を想定した.解析では,従来の水・底泥境界面での物質移動,およびHyporheic exchangeに関する基礎研究を拡張して地盤表面から内部での飽和・不飽和浸透流と物質移動,および物質変換過程をモデル化するとともに,降水の量や期間を変化させて地盤内部の流れ場,およびNaClの挙動の再現を試みた.モデルが地盤内の物質移動を概ね再現することを示した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

寒冷地において,冬期に凍結防止剤として使用されたNaClの環境中への流出については,アメリカ合衆国,環境保護庁(EPA)が1988年に塩素イオンに関するガイドラインを策定している.他方,環境中に凍結防止剤由来と推定されるNaClが検出され,本格的に研究が行われるようになったのは2000年以降である.最近の研究結果によると,冬期に使用されたNaClの70%以上が地盤内に残存し,長期間に亘って環境に影響を及ぼし続けることが示唆されている.なお,国内においては,当該の課題に対して,学術的視点から殆ど検討は行われていない.凍結防止剤は我が国においても全国的に使用されており,本研究の社会的意義は大きい.

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 9件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件)

  • [国際共同研究] University of Minnesota(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] St. Anthony Falls laboratory/University of Minnesota(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Acceleration of rises in the level of rivers induced by rising air temperatures in a cold climate2021

    • 著者名/発表者名
      Higashino,M. Aso,D. and Stefan,H.G.
    • 雑誌名

      Science of the Total Environment

      巻: 794 ページ: 148553-148553

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2021.148553

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Sediment oxygen demand enhancement at the sediment/water interface of a shallow pond induced by pressure fluctuations from raindrop impact at the water surface2021

    • 著者名/発表者名
      Higashino,M. and Stefan,H.G.
    • 雑誌名

      Agricultural and Forest Meteorology

      巻: 307 ページ: 108545-108545

    • DOI

      10.1016/j.agrformet.2021.108545

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Computational approach for investigating the mechanism of carbon dioxide interaction by 2-(2-aminoethylamino)ethanol: A significant role of water molecule2021

    • 著者名/発表者名
      Aso,D., Orimoto,Y., Higashino,M., Taniguchi,I. and Aoki,Y.
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters

      巻: 783 ページ: 139070-139070

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2021.139070

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Saline water removal from a soil column composed of Andisol by porewater flow due to rainwater infiltration2021

    • 著者名/発表者名
      Higashino,M. Stefan,H.G. and Urakami,N.
    • 雑誌名

      Journal of Environmental Chemical Engineering

      巻: 9 号: 6 ページ: 106610-106610

    • DOI

      10.1016/j.jece.2021.106610

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Subsurface flow and associated oxygen transfer induced by turbulence in a gravel bed river2021

    • 著者名/発表者名
      Higashino,M.
    • 雑誌名

      Journal of Hydraulic Research

      巻: Vol.59 号: 3 ページ: 437-447

    • DOI

      10.1080/00221686.2020.1780498

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Is rice cultivation sink or source of nitrogen for a Japanese river?2021

    • 著者名/発表者名
      Higashino,M., Aso,D., Kawano,H. and Yonemitsu,Y.
    • 雑誌名

      Journal of Cleaner Production

      巻: 284 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1016/j.jclepro.2020.124779

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of clay in a sandy soil on saturated/unsaturated pore water flow and dissolved chloride transport from road salt applications2021

    • 著者名/発表者名
      Higashino,M., Aso,D. and Stefan,H.G.
    • 雑誌名

      Environmental Science and Pollution Research

      巻: 28 号: 18 ページ: 693-704

    • DOI

      10.1007/s11356-020-11730-y

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Water resources and flooding risk in Kumamoto based on observed hydrologic data analysis2021

    • 著者名/発表者名
      Higashino,M. and Stefan,H.G.
    • 雑誌名

      Journal of Water and Climate Change

      巻: 12(3) 号: 3 ページ: 833-843

    • DOI

      10.2166/wcc.2020.264

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Trends and correlations in recent air temperature and precipitation observations across Japan (1906 - 2005)2020

    • 著者名/発表者名
      Higashino,M. and Stefan,H.G.
    • 雑誌名

      Theoretical and Applied Climatology

      巻: 140 号: 1-2 ページ: 517-531

    • DOI

      10.1007/s00704-020-03097-4

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Removal of Saline Water due to Road Salt Applications from Columns of Two Types of Sand by Rainwater Infiltration: Laboratory Experiments and Model Simulations2019

    • 著者名/発表者名
      Higashino,M., Stefan,H.G. and Aso,D.
    • 雑誌名

      Water, Air, and Soil Pollution

      巻: 230:305 号: 12 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1007/s11270-019-4337-0

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Variability and change of precipitation and flood discharge in a Japanese river basin2019

    • 著者名/発表者名
      Higashino,M. and Stefan,H.G.
    • 雑誌名

      Journal of Hydrology: Regional studies

      巻: 21 ページ: 68-79

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Rinsing of Saline Water after Frequent Road Salt Applications from an Unsaturated Sandy Soil by Rainwater Infiltration: Significance of Rainfall Duration2019

    • 著者名/発表者名
      Higashino,M. and Stefan,H.G.
    • 雑誌名

      Journal of Irrigation and Drainage Engineering, ASCE

      巻: Vol.145, No.5 号: 5

    • DOI

      10.1061/(asce)ir.1943-4774.0001385

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Oxygen transfer at the sediment/water interface for sediment bed with rough surface2018

    • 著者名/発表者名
      Higashino,M.
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Biogeosciences

      巻: 123 号: 10 ページ: 3283-3292

    • DOI

      10.1029/2018jg004602

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 大野川流域での硝酸性窒素収支における水田の役割2020

    • 著者名/発表者名
      東野 誠
    • 学会等名
      2019年度日本水環境学会九州沖縄支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 砂と粘土の混合地盤からの降水による塩分の除去2020

    • 著者名/発表者名
      麻生大樹
    • 学会等名
      2019年度日本水環境学会九州沖縄支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 熊本での降水に及ぼすENSOの影響について2020

    • 著者名/発表者名
      東野 誠
    • 学会等名
      令和元年度土木学会西部支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 砂質土で構成された地盤の降水による塩分の除去について2020

    • 著者名/発表者名
      麻生大樹
    • 学会等名
      令和元年度土木学会西部支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 底面粗度の影響を考慮した底泥による酸素消費のモデル化2019

    • 著者名/発表者名
      東野 誠
    • 学会等名
      平成30年度土木学会西部支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 大分川・大野川流域での硝酸性窒素の収支について2019

    • 著者名/発表者名
      河野洋輝
    • 学会等名
      平成30年度土木学会西部支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 真砂土で構成された不飽和地盤への雨水浸透と塩分の除去2019

    • 著者名/発表者名
      麻生大樹
    • 学会等名
      平成30年度土木学会西部支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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