| 研究課題/領域番号 |
26550069
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| 研究機関 | 長崎大学 |
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研究代表者 |
中川 啓 長崎大学, 水産・環境科学総合研究科(環境), 教授 (90315135)
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| 研究分担者 |
斎藤 雅彦 神戸大学, 工学研究科, 助教 (40283915)
河合 隆行 新潟大学, 災害・復興科学研究所, 特任助教 (20437536)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 地下水流れ / 熱輸送 / 数値シミュレーション / 室内実験 |
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| 研究実績の概要 |
水温や地温を利用して、地下水流動の不均一性と地下の水文地質構造の把握を試みることを目的として今年度（平成26年度）より研究を開始した。今年度は、実験室内において「熱（水温）輸送実験」を行い、実験結果の解析を行った。具体的には、以下のような手順で実施した。まず、実験装置は、幅50cm x 長さ80cm x 高さ10cmの透明アクリルの水平水槽内に、不透水性地質を模擬した障害物として塩化ビニル製のブロック(5cm x 5cm x 5cm)を配置した。その後、塩ビブロックの間隙をガラス球により充填して水槽の下半分に不透水性地質（岩盤などを想定）を混在するような帯水層を6パターン作成した。水槽は、ほぼ飽和するように水で満たし、上下流の水頭差を、5mmおよび8mmとする2ケースをそれぞれの塩ビ配置パターンに対して、浸透流を発生させた。よって実験ケースは、合計12ケースである。水平浸透層の上流部に、トレーサー投入部を水槽中央から5点，5cm間隔で配置し、浸透層下層へトレーサーが一定の流量で流入するようにした。トレーサーは着色した温水とした。水平浸透層内には、下層34ヶ所および上層6ヶ所の合計40ヶ所に、T型熱電対を設置して、実験中、データロガーに温度変化を記録した。また、水平浸透層表面から145cm上部に、サーモグラフィーカメラを設置して、所定の時間間隔で水平浸透層表面の熱画像を撮影した。
実験結果から、熱電対設置個所における温度変化から熱分散長を評価した。また水平浸透層上部に設置した熱電対の測定温度によって熱画像の測定温度を校正した。この熱画像から5cm x 5cmの格子に分割した中心部に温度を抽出し、その分布と浸透層下部に配置した塩ビブロックの配置との関係性に検討したところ、熱画像により不透水性地質を評価できる可能性が示唆された。
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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
今年度の本研究の目的である、「熱（水温）輸送実験」を行い、実験結果の解析を行ったことより、本研究はおおむね順調に進展していると判断したい。すなわち、室内実験を行うために必要な物品、トレーサーの投入および熱電対とそのロガーを整備し、想定していた実験を行うための体制が整備され、12ケースの実験を行い、その結果をとりまとめることができた。成果についての公表は、年度内にできなかったため、平成27年度に学会発表を行い、実験結果について報告していく予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
トレーサーをホットスターラーで撹拌しながら一定温度とし、マイクロチューブポンプで投入することと、多点に熱電対を設置してロガーに温度変化のデータを記録すること、サーモグラフィーカメラの設定など、室内実験の実施体制は、ほぼ確立できたため、今後は時実験データの蓄積と、その解析方法をさらに検討し、本研究の目的である熱画像から浸透層下部の不透水性地質構造を推定する方法について検討を進める。また平成27年度は、初年度に実施した室内実験結果を再現できる数値計算モデルを構築することを主な目的としているので、実験データ蓄積と並行して数値計算モデリングについて検討を加える。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
申請書において、初年度（平成26年度）の備品として挙げていた温調付き投げ込みヒーターを恒温熱源として利用することを考えていたが、所持しているアクリルの水槽の内側のサイズに合うものが見つけられなかったため、ホットスターラーとステンレスビーカーおよびマイクロチューブポンプを利用して、温水を投入する形の実験に変更した。投げ込みヒーターを購入する必要が無くなったこと、また、実験で用いる障害物ブロックは、当初、アクリルで作成することを考えていたが、これを塩化ビニル製とすることで研究費が節約されたため、次年度使用額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
平成27年度は、本研究が2年目に入り、更なる実験データ蓄積と数値計算モデリングに着手するため、データ収集・解析・数値計算用に計算機を導入する予定であること、また、初年度には、まだ実験データがまとまっていなかったため、学会発表など研究成果の報告を行わなかったが、平成27年度は、それを計画しているために旅費が必要となる。また3年目に計画しているフィールド実験のための視察旅費やその準備に必要な消耗品（たとえば、ラジコンヘリのバッテリー）が生じてくる予定である。以上のような申請書で計画していた備品の購入、学会発表・フィールド視察のための旅費、消耗品の購入など、生じた次年度使用額を有効に活用したいと考えている。
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