| 研究課題/領域番号 |
16H02580
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| 研究機関 | 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 |
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研究代表者 |
黒田 清一郎 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農村工学研究部門, 上級研究員 (30343768)
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| 研究分担者 |
河合 隆行 鳥取大学, 乾燥地研究センター, その他 (20437536)
森井 俊廣 新潟大学, 自然科学系, 教授 (30231640)
佐藤 源之 東北大学, 東北アジア研究センター, 教授 (40178778)
塩谷 智基 京都大学, 工学研究科, 特定教授 (40443642)
斎藤 広隆 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (70447514)
藤巻 晴行 鳥取大学, 乾燥地研究センター, 教授 (90323253)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 農業工学 / 物理探査 / 浸透 / 物質移動 / 非破壊診断 |
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| 研究実績の概要 |
多点で同時に地中に電磁波や振動を発信しその応答を計測し、その結果に地震波干渉法・ 電磁波干渉法等の概念を適用することによって、高速で継続的な地中の監視を可能にする手法の開発を行った。またその応答に研究代表者らが提案してきた波形解技術を適用することにより、高い空間分解能と感度で地盤中に発生する変化をイメージングする解析システムの開発を行った。これにより農業用施設の構造物内や地盤内に生じる、浸透流や間隙空気の移動といった流体移動現象や、溶存物質の移動現象を高速で可視化する技術の開発に着手した。
振動計測については多重同時受信計測を実現するために同時サンプリングデータ収集デバイスを導入するとともに、同期性、感度の均一性の確認のため振動試験システムを導入し、計測システムの高度化を行った。
また30年度の実証試験に向けて次の実験調査を行った。1) 多重送受信電磁波計測による不均一な水分分布・浸透流の高速可視化実験 2) 多重送受信弾性波計測による不均一な物性分布の高速可視化実験 3) 野外実証試験地(鳥取砂丘等を想定)における地盤の不均一構造・物理特性の把握 4) 野外地盤中に挿入可能なボアホールセンサの整備
以上の研究成果を招待投稿を受けた英文誌に投稿および公表するとともに、ウィーンで開催されたEuropean Geophysical Unionにて発表を行うとともに、研究協力者である金喜俊釡慶大学名誉教授(逆解析)らと共同実験および研究成果算出に向けた打ち合わせを行った。
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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
1) 多重送受信電磁波計測による水分分布・浸透流の高速可視化実験 についてはアレイ型地中レーダにより、多数の送受信アンテナの切り替えにより、浸潤前線の移動を定量的に、また連続的に評価できることを明らかにした。これにより多重送受信電磁波計測の地盤中流体移動の高速可視化への有効性を示した。
2) 多重送受信弾性波計測による不均一な物性分布の高速可視化実験については、多数の圧電素子を用いてアレイ計測を構築するために、同期性、感度の均一性の確認のため振動試験システムを導入するとともに、高速多点同時振動計測の実現のため同時サンプリングデータ収集デバイスを導入した。それに基づき水槽実験を行い、同時多重受信システムの可視化における感度の検証を行うための室内実験を行なった。
3) 野外実証試験地(鳥取砂丘等を想定)における地盤の不均一構造・物理特性の把握 については、地表型NMR及び電気探査、地中レーダによる地盤の不均一性構造および物理特性に関する調査を補足調査も含めてとりまとめるとともに、３０年度の不均一浸透実験に向けた試験地の準備と予備試験を行なった。
４）野外地盤中に挿入可能なボアホールセンサの整備については、新潟大学においてより分解能が高く地盤中に挿入が可能な1GHzのアンテナを導入するとともに、その体積含水率分布と浸透試験に伴う水分変化の定量的推定精度の検証と校正を行なった。
これらの研究成果の一部を日本地球惑星物理学連合、農業農村工学会、物理探査学会、米国地球惑星物理学連合秋季大会、欧州地球科学連合大会などの学会へ研究成果公表することができた。またコロラドマインズ大学Roel Snieder教授や韓国釜慶大学の金喜俊教授らと国際共同研究を実施した。以上のように予定通り研究は進捗し、学会等への公表も行われていることから、研究課題は順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
また30年度については提案する手法の実証試験として次の実験および調査を行う。
1) 多重送受信電磁波計測による不均一な水分分布の高速可視化実験：２９年度導入・整備した多重送受信電磁波計測および地盤中に挿入可能なボアホールセンサ等を活用して、地盤中の不均一性に起因する選択的な浸透流を模擬した実験を行い、その可視化を行う実験を行う。
2) 多重送受信弾性波計測による不均一な物性分布の高速可視化実験：２９年度導入・整備した多重送受信振動計測装置の改良を行うとともに、浸透や物質移動に伴う弾性波伝播特性の変化を利用して、その現象を可視化する実験を実施する。
3) 野外実証試験地における地盤の不均一構造・物理特性の把握：農業用施設である貯水池を対象として貯水位変動に伴う地盤の物性変化をモニタリングし弾性波振動による浸透現象の原位置評価の可能性について検討を行うとともに、新潟大学および鳥取大学の野外実験フィールドにおいて選択的な浸透流を人工的に実際の野外地盤で発生させ提案手法の検証実験を行う。
以上の研究成果を物理探査学会、米国地球惑星物理学連合秋季大会(American Geophysical Union Fall Meeting)等において公表するとともに、学会発表の前後等に研究協力者である金喜俊釡慶大学名誉教授(逆解析)、 Roel Snider コロラドマインズ大学教授(地震波探査)らとそれぞれの専門分野における打ち合わせを行い、共同実験および研究成果算出に向けた打ち合わせを行う。
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