大気・土壌連成数学モデルに基づく土壌汚染物質の予測解析システムの研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14550539
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 佐藤 邦明 埼玉大学, 地圏科学研究センター, 教授 (10008881)
• 研究分担者: 高野 保英 近畿大学, 理工学部・土木工学科, 助手 (80330231) ; 和田 明 日本大学, 生産工学部・土木工学科, 教授 (00210972) ; 浅枝 隆 埼玉大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (40134332) ; 佐々木 孝 (株)アーク情報システム, 数理解析部, 坦当部長
• キーワード: 土壌汚染 / 揮発性有機塩素系化合物(VOC) / 多孔媒体 / SALSAモデル / 大気・土壌連成

研究概要

1.研究の目的:近年、トリクロロエチレンなどの揮発性有機塩素系化合物(VOC)の発ガン性が大きな社会的問題となっている。地下水中に漏洩した溶質や拡散物質の挙動は、多孔媒体中の移行として扱うが、いわゆる通気帯(不飽和帯)における揮発性ガスの移行拡散と(飽和)地下水中の分散を同時に考える必要がある。本研究では、大気・土壌連成システム(SALSAモデル)と高野らの研究をベースとして、土壌・地下水中の汚染物質の挙動を解析するシステムの構築とその実用化を目的としており、(1)大気・土壌中の熱、水分と汚染物質のカップリングモデルの構築、(2)地表面におけるガス化した汚染物質の境界条件のモデル化、(3)大気・土壌と地下水との連成、(4)モデルで用いられる主要なパラメータの整備と感度分析、現地適用性検討の4つのフェーズで展開する。
2.本年度の成果:本年度は実施計画にもとづき、上記(3)、(4)を重点に研究を実施した。(3)に関連して、佐藤、浅枝、和田、佐々木らは、不飽和帯・飽和帯の一貫した移行解析を意図して、飽和帯におけるDNAPL移行解析モデルを構築した。これは、DNAPL液滴が空隙内に捕捉・残留する過程をモデル化し、原液DNAPLの移行を液滴の重力沈降とランダムウォークにより表現して、溶液DNAPLの高精度差分スキームによる離散化と組み合わせたものである。(4)に関連して、佐藤、浅枝、佐々木らは、飽和多孔媒体中のDNAPL浸透の水理的メカニズム(液滴の重力沈降、フィンガリング)の実験的研究をもとに、フィンガリングの基礎式を導くとともに、空隙中に拘束され残存するDNAPL挙動を支配するパラメータを整備し、感度解析を実施した。高野らは、緑化屋上における土壌汚染物質の水質分析と微気象・水文観測による水分収支を検討し、地表面過程のパラメータを整備した。佐藤、和田、佐々木は、DNAPL移行モデルをトリクロロエチレンの汚染現地に適用し、手法の有効性を検証した。

研究成果

• [文献書誌] T.Ueno, R.R.Giri, K.Nishida, K.Sato: "Gravitational Dispersion of Solid Particles and DNAPL Droplets in Saturated Porous Medium Models"The 30th IAHR Congress. Theme B. 677-684 (2003)
• [文献書誌] T.Ueno, R.R.Giri, K.Nishida, K.Sato: "An Experimental Study on DNAPL Fingering Mechanism in Saturated Porous Media"Journal of Hydroscience and Hydraulic Engineering, JSCE. 21,2. 47-59 (2003)
• [文献書誌] 佐々木孝, R.R.Giri, 佐藤邦明, 和田明, 高野保英: "土地利用を考慮した土壌中の液相・気相DNAPL汚染物質の移行解析"地下水技術. 45,9. 30-41 (2003)
• [文献書誌] 佐々木孝, 佐藤邦明: "飽和多孔媒体中のフィンガリングによるDNAPL鉛直輸送に関する基礎的研究"水工学論文集. 48. 313-318 (2004)
• [文献書誌] 高野保英, 江藤剛治, 竹原幸生, 福原輝幸: "微気象・水文観測に基づく緑化屋上からの蒸発散量の算定および排水水質分析"土木学会論文集. 748,VII-29. 57-65 (2003)
• [文献書誌] 高野保英, 江藤剛治, 竹原幸生: "屋上緑化区画における排水水質と水管理手法に関する検討"水工学論文集. 48. 187-192 (2004)
• [文献書誌] 佐々木孝, 佐藤邦明: "大気・土壌・地下水連成モデルによる土壌中および地下水中DNAPLの移行解析-帯水層における空隙内拘束を考慮したDNAPLの移流分散解析-"地下水・土壌汚染とその防止対策に関する研究集会第9回講演集. 192-195 (2003)
• [文献書誌] 佐々木孝, 佐藤邦明: "帯水層における空隙内拘束を考慮したDNAPL移流分散解析手法の現地適用性の検討"日本地下水学会2003年秋季講演会予稿集. 162-167 (2003)
• [文献書誌] 高野保英, 江藤剛治, 竹原幸生: "緑化屋上区画からの排水水質の連続観測"土木学会第58回年次学術講演会講演概要集. VII-213 (2003)