水面加熱・冷却による浅い停滞性水域段落部の密度流に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09660262
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 森 健 九州大学, 農学部, 助教授 (50117272)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 平松 和昭 九州大学, 農学部, 助手 (10199094) ; 四ヶ所 四男美 九州大学, 農学部, 教授 (80038265)
• Keywords: 停滞性水域 / 水環境 / 密度流 / 熱対流 / 水温混合層 / 成層流

Research Abstract

本研究は、停滞性の強いクリークなどの農業用排水路や比較的浅い農業用貯水池の水質改善・保全のための水質予測モデルの開発を目的としたものである。本年度は、境界条件である水域の水位の予測手法と水域内流動を支配する対流セルの形成・発達とその流動特性の解明を中心に検討した。
まず、水質予測における境界条件の一つである水位変動予測手法について検討した。河川感潮域の水位変動を対象として、強い自己相関構造を有する時系列の予測に有効とされるフィードバック型ニューラルネットワークモデルの適用可能性を示した。
ついで、現地観測から日サイクルの熱的擾乱による水温混合層の発達速度が水質の鉛直輸送量を支配すること、水面冷却に関する室内水理実験から段落ち部の存在による水平対流の発生が水域内流動の規模(対流の空間スケールと強さ)拡大に効果がある、とくに、成層水域の場合に段落ちの効果が大きいことなどを明らかにした。
さらに、現地観測および室内実験に基づいた鉛直2次元熱対流モデルにより、段落ち部を有する水域における非成層・成層場の水面冷却による対流セルの形成・発達過程とその流動特性について検討した。この鉛直2次元モデルは、水域内の流動および水質輸送を担う対流セルの形成・発達過程、段落ち部の存在による水平対流の形成とその規模、および対流セルの構造に及ぼす密度界面の影響などをほぼ再現することができた。

Research Products

• [Publications] Hiramatsu K.: "The Use of Genetic Algorithm and Artificial Neural network for the Short-Term Prediction of water-Stages in a Tidal River" Proceedings of the 11th Congress of Asia and Pacific Division of the International Association for Hydraulic Research. 587-595 (1998)
• [Publications] Harada M.: "Measuring Method of Suspension Concentration in Open Channel Flow using Image Processing" Proceedings of the 11th Congress of Asia and Pacific Division of the International Association for Hydraulic Research. 607-616 (1998)
• [Publications] 平松和昭: "フィードバック型ニューラルネットワークによる低平地排水河川の水位予測" 応用水文. 11. 37-45 (1998)