| 研究課題/領域番号 |
22K04344
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分22040:水工学関連
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| 研究機関 | 呉工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
黒川 岳司 呉工業高等専門学校, 環境都市工学分野, 教授 (50325148)
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| 研究分担者 |
木村 善一郎 呉工業高等専門学校, 環境都市工学分野, 准教授 (60756617)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2024年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | ジェットポンプ式流動装置 / ダム湖 / 水温成層 / 水質改善 / PIV |
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| 研究開始時の研究の概要 |
水温の上昇や洪水の増加など気候変動リスクに直面しているダム湖等の閉鎖性水域の水質の改善手法として，水質場形成に大きく関与している水温成層の制御に主眼を置いた手法を確立する．装置の流動機構にジェットポンプ式を採用することで流動水の浮力の制御を可能とし水温成層面での水平貫入を延長して水温成層を効率的に緩和・破壊できる装置の開発を行い，このジェットポンプ式流動装置による成層の破壊・緩和効果を理論解析，室内実験より検証し，ダム湖等での現地実験によってその効果を実証する．
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| 研究実績の概要 |
本研究は，ダム湖等の気候変動リスクに直面している閉鎖性水域の有効な水質改善手法であるジェットポンプ式流動装置による水温成層の破壊・緩和手法について，理論解析，室内実験より確立し，ダム湖等での現地実験によってその効果を実証するものである．
この目的を達成するためには，ジェットポンプ式流動装置の成層破壊・緩和に適した装置形状の算定が必要であることから，初年度では，装置機構の鍵となる混合管の吸引能力の算定を理論解析とモデル実験で行い，またその時の混合管内の流動特性をPIV計測によって評価した．具体的な研究成果しては，既往の研究では十分な吸引水量を得るのに混合管の管径と管長の比が5～6倍必要との結果と10倍以上必要との二つの矛盾する結果があったことに対して，初年度の研究で，吐出流量を容積法で直接測定することを試み，吸引性能の正確な評価につなげ，その時の流れの様子をPIV計測することによって，混合管内の混合が完了するには管径と管長の比が10倍以上必要だが，6倍程度で管内の混合が完了していなくても十分な吸引性能を得られることを明らかにすることができた．
また，「躍層部での水平貫入状況と成層の破壊・緩和作用の評価」や「効率的な装置システムの配置の検討」を行うためには，実水域に見立てた室内水槽実験で現象を再現し理論的な評価を行う必要があるが，水域として上層淡水・下層塩水の任意の密度差の二成層場を作れるシステムを確立し，装置としても連行混合率や吐出流量が可変な装置モデルを作製し，予備的な実内実験まで実施することができた．この実験結果としては，装置配置の仕方や連行混合率の違いによって成層の緩和・破壊の状況が大きく異なることが確かめられた．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
装置形状に関する理論解析とモデル実験はおおむね順調に進み，必要な研究成果が得られた．ただし，PIV計測について，初年度の後半から2年目にかけて2次元解析から3次元解析に拡張する予定であったが必要物品の調達がやや遅れている．一方，室内水槽実験や現地観測・現地実証実験については当初予定よりも先行していることから，全体としては順調に進展していると判断できる．
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| 今後の研究の推進方策 |
装置形状に関するモデル実験等は計画通りに進んだことから，今後の全体計画としては室内水槽実験と現地実証実験にシフトしていく．ただし，モデル実験で完了していないPIVによる3次元計測については，PIV計測の3次元化に必要な物品の調達は２年目（今年度）の秋期までに済ませ，３年目（最終年度）にかけて，室内水槽実験と並行して必要な計測・解析を行う予定である．
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