大阪湾停滞性水域の環境改善に関する研究

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平成3年度から2年間にわたり、大阪湾を対象に停滞性水域の環境改善を目的として、主として流体力学的手法により研究を進めてきた。本年度はその最終年度にあたる。本年度の研究計画は、3次元密度成層数式モデルを構築して、流場の数値計算を実施することであった。そこでまず、従来の2次元有限体積法に基づく流場計算手法を改良し、その3次元化を図った。大阪湾の海底地形図に基づき水深のデータを整備し3次元計算領域を構築するとともに、海底摩擦応力、コリオリ力、渦動粘性係数等の数値計算モデルの妥当性を検討するため、3次元モデルによるM2周期の潮流について数値計算を実施、他の計算手法やJODCの観測結果と比較検討した。また、その計算によって、大阪湾中央部に生成される巨大なスケールの渦運動の挙動を再現することができた。結論として、潮流運動については3次元モデルと2次元モデルとで大きな差はないことが確かめられた。なお、密度成層モデルについては時間的余裕がなくその構築は断念したつぎに、当初の計画にはなかったが、1m×1.5mの大阪湾水理工学模型を製作した。これにM2周期の潮流を導入し、潮流の模型実験を実施した。水面に浮かべたトレーサーの動きにより、潮流の挙動を簡単に目視観測でき、またビデオ装置により、画像計測が可能である。これらの観測の結果、大阪湾中央部の非定常双子渦や、定常の右まわり渦の挙動が確認された。本研究により、大阪湾の水理工学的性質を解明するための基礎資料と水理模型および数値計算によるシミュレーション手法が得られた。すなわち、大阪湾という閉鎖性水域の水理環境を予測するための道具が整備されたと考えられる。今後はそれらを大阪湾の水理環境改善のための研究に利用することが期待される。