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High-resolution analyses on sediment transport of blowing snow and duststorm with large-scale wind tunnel

大型风洞高分辨率吹雪沙尘暴输沙分析

基本信息

批准号：
20H01983
负责人：
新屋啓文
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Niigata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究課題では，吹雪や砂嵐に代表される固気混相流が引き起こす自然災害の基礎理解に資するため，風成作用による粒子輸送現象の発生・発達で主要な役割を担う地表面の侵食・堆積過程に着目している．本年度（2年目）では，1年目に構築した実験系で雪粒子のスプラッシュ過程（雪面への雪の衝突）を高速度撮影するとともに，砂床の乾湿に応じた飛砂の発生条件に関して砂浜で現地観測を実施した．飛雪の風洞実験は，防災科学技術研究所の雪氷防災研究センター・新庄雪氷環境実験所の低温風洞装置で行われた．人工雪を風洞底面に敷き詰め，風洞入口から十分に離れた地点でデジタルスチルカメラによりスプラッシュ過程を撮影した．飛雪粒子の可視化に用いたレーザー光の雪面での反射を抑えるため，雪面と水平にレーザー光を照射した．その結果，風洞の上部および側面の2方向から飛雪粒子を撮影することに成功した．一方，飛砂の野外観測は新潟県沿岸部の五十嵐浜で実施され，冬期に降水が多いものの強風によって湿った砂浜で飛砂が発生している．ポータブル型超音波風向風速計で飛砂の発生条件を調べるとともに，自動撮影カメラで飛砂の有無と輸送状態（間欠性，連続性）を判定し，さらに，土壌水分センサーで砂浜の湿り具合を体積含水率で定量化した．その結果，10分間隔で乱流強度を示す摩擦速度と飛砂の発生確率を整理したところ，湿った砂面での飛砂の臨界摩擦速度は乾燥した砂面の1.5倍程であった．野外観測で飛砂発生に及ぼす地表面の乾湿状態の効果を示すことに成功したが，含水率と臨界摩擦速度の関係を解明するための風洞実験が必須と考えられる．

This research topic では, sand blowing snow や arashi に representative される solid 気 miscible flow が lead き up こすの natural disasters understand に endowment するため, wind into による particle transport phenomena の born 発 · 発 da でなの "を bear う cut surface, essentially に accumulation process, the mesh している. This year (2 years) では, 1 years に build した be 験 department で snow particle のスプラッシュ process (snow への snow の conflict) を high speed of shadow するとともに, sand bed の dry wet に応じた fly sand の発 living conditions に masato して sand creek で観を measurement field be applied した. Feixue Wind Tunnel Laboratory, Institute of Disaster Prevention Science and Technology <s:1> Snow 氷 disaster prevention Research セ <s:1> タタタタ · Xinzhuang snow 氷 Environmental laboratory で branch われた. Artificial snow を wind tunnel bottom に apply き wall め, wind tunnel entrance から very に from れた site でデジタルスチルカメラによりスプラッシュ process を pinch of shadow した. Snow particle の visualization に with いたレーザーの light snow での reflection をえ suppression るため, snow と level にレーザーを sunlight した. Youdaoplaceholder0 を as a result, the を shadow of the snow particles on the upper part of the および side of the <s:1> in the direction 2 of the wind tunnel <e:1>, するら, とに, successfully たた. Sand, fly の field 観 surveying は niigata 県 coast department の fifty haze city で be applied され, more winter precipitation がにいものの winds によって wet った sand creek で fly sand が発 raw している. ポータブル type ultrasound wind anemometer で fly sand の発 living conditions を adjustable べるとともに, automatic pinch of shadow カメラで fly sand の presence of と delivery status (owed between sex, even 続) を judge し, さらに, soil moisture 壌センサーで wet sand creek のりで quantified with close を volume moisture content した. その results, 10 points interval で turbulence intensity をす friction velocity in と fly sand の発 born of probabilistic を finishing したところ, wet った sand surface での fly sand の critical friction velocity は dry した sand surface 1.5 times の cheng であった. Wild 観で fly sand 発に raw and measuring ぼのす surface dry and wet state の unseen fruit を shown すことに successful したが, moisture content と critical friction velocity の masato is を interpret するための wind tunnel be 験が must とえられる.