Considerations on the moisture dependence of evaporation efficiency in unsaturated soil using laboratory test results and water tank tests, and a proposal of a consept model for evaporation parameter

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K06213
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 酒匂 一成 鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (20388143)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 里見 知昭 東北大学, 環境科学研究科, 助教 (80588020)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 不飽和土 / 蒸発 / 粒度分布 / 間隙径分布

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，一般的な気象データから蒸発量を推定できるバルク法を用い，そのパラメータの一つである蒸発効率について着目し，不飽和土の蒸発特性について明らかにすることを目的としている。
これまでに，豊浦砂およびマサ土の体積含水率～蒸発効率の関係を得るための室内土槽・水槽実験を実施した。また，実験結果を分析することで東北大学の近藤らが提案する土中の間隙の奥から地表面までの水蒸気の流れに対する距離F(θ)を用いた方が分析し易いことがわかったため，体積含水率～F(θ)関係の特徴について実験データの分析を行った。さらに，それらのパラメータが土の種類や粒度，間隙比の違いによる特徴を把握するための実験を実施し，実験結果の分析を行ってきた。
今年度は，実験から得られた体積含水率～F(θ)の関係を推定できる概念モデルの構築を行い，実験結果との比較により妥当性の検討を行った。提案する概念モデルでは，粒度分布と間隙比から土中の間隙径分布を推定し，水分特性曲線，不飽和透水係数などを算定することができる。F(θ)を表現するためのモデルを作製するため，土中の含水量が少ないほど，土中の水蒸気が外部へ流出するための距離が長くなるとの考え方からモデルの構築を行った。　また，提案するモデルの妥当性評価を行うため土層実験のデータを用いて検討を行った。さらに，モデルの妥当性評価に必要な保水性試験の結果をを実施した。
以上の検討の結果，粒度分布と間隙比を入力パラメータとし，体積含水率～F(θ)の関係を推定するための概念モデルのアルゴリズムを構築できた。妥当性検討の結果，概ね実験結果の特徴を表現することができたが，低含水量領域での傾向などにモデル修正の必要性がある事などがわかった。