植生帯を有する開水路エコフローにおけるガス交換・乱流輸送プロセスの解明

• 研究課題/領域番号: 23760458
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 水工学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 山上 路生 京都大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (80362458)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2012年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2011年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 開水路流れ / ガス輸送 / 植生流れ / 植生水理 / 乱流輸送 / ガス交換 / 植生乱流 / PIV計測 / LIF計測

研究概要

河川流のような開水路乱流における水面を介するガス交換にフォーカスし,滑面と剛体植生粗度の二つの底面境界を用意し,室内実験水路にて乱流計測および溶存酸素の計測を行った.特に同じ流量および水深の場合,滑面よりも植生流れの方が大規模な混合渦の生成によって界面流速発散強度が増加するためガス輸送が促進され,さらにガス輸送速度と植生密度には重要な関係が存在することが示された.ガス輸送速度は界面流速発散値に大きく依存することが確認できたが,界面流速発散モデル(SD モデル)では水深の影響を考慮できないため開水路流れのガス輸送をモデル化するには不十分である.そこで SD モデルにガス輸送現象の支配因子と考えられる界面乱れエネルギーと水深スケールを組み込み,滑面流れと剛体の水没植生流れの双方にも適用できる一般性の高い修正 SD モデルを開発した.

研究成果

• [雑誌論文] 植生開水路流れの自由水面ガス輸送現象における界面流速発散モデルの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山上路生・岡本隆明・禰津家久・村田祐樹
  • 雑誌名: 土木学会論文集 B1 巻: Vol.68, No.3 ページ: 148-158
  • NAID: 130004726596
  • 査読あり
• [雑誌論文] ワンド床の勾配が水理特性と乱流物質輸送に与える影響に関する基礎的研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山上路生・禰津家久・鈴木壮平・池内三津喜
  • 雑誌名: 土木学会論文集 B1 巻: Vol.68 ,No.2 ページ: 60-102
  • NAID: 130004961416
  • 査読あり
• [雑誌論文] 開水路乱流における自由水面の流速発散とガス輸送に関する実験的研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山上路生・禰津家久
  • 雑誌名: 水工学論文集 巻: Vol.56 ページ: 1297-1302
  • NAID: 130004557851
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Surface Velocity Divergence Model for Gas Transfer Phenomena in Open-channel Flows (2012)
  • 著者名/発表者名: Sanjou, M. and Nezu, I
  • 雑誌名: Proc. of 2nd IAHR Europe Congress
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrodynamic relation between surface velocity divergence and gas transfer process in open-channel turbulence (2012)
  • 著者名/発表者名: Sanjou, M., Nezu, I. and Komatsu, T
  • 雑誌名: Proc. of IAHR-APD 2012 巻: S4B-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Langmuir circulation effects on gas transfer in wind-induced water waves (2012)
  • 著者名/発表者名: Komatsu, T., Sanjou, M., and Nezu, I
  • 雑誌名: Proc. of IAHR-APD 2012 巻: PS4-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional turbulence structure of rectangular side-cavity zone in open-channel stream (2012)
  • 著者名/発表者名: Michio Sanjou
  • 雑誌名: International Journal of River Basin Management 巻: 10 号: 4 ページ: 293-305
  • DOI: 10.1080/15715124.2012.717943
  • NAID: 120005323878
  • 査読あり
• [雑誌論文] 開水路乱流における自由水面の流速発散とガス輸送に関する実験 的研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: Michio Sanjou
  • 雑誌名: 水工学論文集 巻: 56 ページ: 1297-1302
  • NAID: 130004557851
  • 査読あり
• [雑誌論文] ワンド床の勾配が水理特性と乱流物質輸 送に与える影響に関する基礎的研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山上 路生
  • 雑誌名: 土木学会論文集 B1 巻: 68(2) ページ: 60-102
  • NAID: 130004961416
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrodynamic characteristics and related mass transfer properties in open-channel flows within a rectangular shaped embayment zone（印刷中） (2012)
  • 著者名/発表者名: Michio Sanjou
  • 雑誌名: Environmental Fluid Mechanics 巻: 12 ページ: 1-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] 植生開水路流れの自由水面ガス輸送現象に おける界面流速発散モデルの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山上 路生
  • 雑誌名: 土木学会論文集 B1 巻: 68(3) ページ: 148-158
  • NAID: 130004726596
  • 査読あり
• [雑誌論文] 土木学会論文集B1 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山上路生・禰津家久・鈴木壮平・池内三津喜
  • 雑誌名: ワンド床の勾配が水理特性と乱流物質輸送に与える影響に関する基礎的研究 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] 土木学会論文集B1 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山上路生・禰津家久・小松峻也
  • 雑誌名: ３台同時カメラ計測法によるラングミュアー循環流の形成特性に関する研究 巻: 67 ページ: 121-132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Turbulent structure and coherent vortices in open-channel flows with wind-induced water waves (2011)
  • 著者名/発表者名: Sanjou, M. and Nezu, I.
  • 雑誌名: Environmental Fluid Mechanics 巻: 11 ページ: 113-131
  • 査読あり
• [学会発表] 開水路乱流における自由水面の流速発散とガス輸送に関する実験的研究 (2012)
  • 学会等名: 第55回水工学講演会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2012-03-05
• [学会発表] Experimental Study on Langmuir Circulation using a Stereoscopic PIV (2011)
  • 著者名/発表者名: 山上 路生
  • 学会等名: Proc. of 7th International symposium on stratified flows
  • 発表場所: ローマ
• [学会発表] Hydrodynamic effects of bed formation on turbulence structure and related mass-exchanges in a groyne field究
  • 著者名/発表者名: Michio Sanjou
  • 学会等名: 9th International symposium on Ecohydraulics
  • 発表場所: オーストリア・ウィーン
• [学会発表] 河道樹木群による水流エネルギー減衰に関する基礎的研究
  • 著者名/発表者名: 山上 路生
  • 学会等名: 第57回 水工学講演会
  • 発表場所: 名城大学
• [学会発表] Hydrodynamic relation between surface velocity divergence and gas transfer process in open-channel turbulence
  • 著者名/発表者名: Michio Sanjou
  • 学会等名: IAHR-APD 2012
  • 発表場所: 韓国 チェジュ島
• [図書] Hydraulics: Fluid Dynamics, Mechanical Applications and Role in Engineering , Turbulence structure and related mass transfer mechanism in vegetated canopy open-channel flows (2012)
  • 著者名/発表者名: Sanjou, M. and Nezu, I.
  • 出版者: Nova Science Pub.