河川・貯水池の結氷機構と熱収支に関する研究

河流水库冻结机制与热平衡研究

• 批准号: 61550364
• 负责人: 佐渡 公明
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Kitami Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1986
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1986 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-61550364/
• 关键词: 熱収支; 結氷機構; 水温; 氷厚; 平衡温度

本研究は河川や貯水池の結氷機構について、理論的研究と現地観測を行ったものであるが、その成果を研究計画に対応させて以下に記載する。1.熱収支の現地観測当初予定していた常呂川水系富里ダムにおける冬期間の熱収支観測は、水位低下試験のため実施できず、代わりに屈斜路湖の氷板上で1987年1月23日〜30日まで熱収支観測を実施した。全熱収支量に占める各熱収支要素の割合は、純放射量が最大で、次いで顕熱・潜熱フラックスの順に大きかった。昼間の純放射量には全天日射量の影響が最も大きく、顕熱・潜熱フラックスについては風速による強制対流が支配的であることが分かった。2.平衡温度による水温解析河川水面に対する全熱収支量を線形化して平衡温度と熱交換係数を定義し河川水温計算のための1次元水温計算モデルを提案した。これより、乱流拡散を無視できる条件、水理・気象条件に対する水温の応答特性を明らかにした。3.平衡温度を用いた氷厚解析積雪の有無および表面温度(雪面か氷板表面)が既知か未知に分けて適用できる4本の氷厚算定の近似式を誘導した。これによりStefanやNeumannの式の適用条件が明確になった。氷厚増加に影響する要因については、平衡温度、熱交換係数、風速、積雪深、流速についてその影響を明らかにした。ところで、結氷板の温度上昇による熱応力については、我が国ではダムの安定計算に算入していない。しかし、この氷板熱応力については氷の構成方程式、クラック、両岸の拘束度等未解決の問題点があり、今後これらを調べていきたい。さらに流域全体に実用的精度をもって適用できる融雪熱量の近似モデルを開発していく考えである。

This study is related to the research on the structure of river water storage tanks, theoretical research, field measurement, and research projects. 1. The heat survey was carried out on January 23 - 30, 1987 during the winter period of the Changluchuan River System in Fuli County. Total heat emission is the largest and the second largest among all heat emission elements. The influence of pure radiation in daytime on the total solar radiation is the greatest, and the influence of latent heat on wind speed is the greatest. 2. Equilibrium temperature, water temperature analysis, total heat transfer, heat exchange coefficient, water temperature calculation, and water temperature calculation. Water temperature response characteristics due to water, turbulence and weather conditions 3. Equilibrium temperature is used to analyze the presence or absence of snow and surface temperature (snow surface or plate surface). The conditions for the application of this formula are clear. The influence of snow thickness is mainly due to temperature, equilibrium temperature, heat exchange coefficient, wind speed, snow depth and flow velocity. The temperature rise of the junction plate is included in the calculation of thermal stability. The unsolved problems such as the composition equation, the coefficient of heat and the degree of restraint of the shore are discussed in detail. However, the accuracy of actual use in the entire river basin can be applied and the approximate model of snowmelt heat can be developed.

项目成果

中尾隆志: 土木学会北海道支部論文報告集. 43. 223-226 (1987)

Takashi Nakao：日本土木工程师学会北海道分会论文集，43. 223-226 (1987)。