生態系との相互作用を考慮した土砂動態の数値モデルに関する基礎的研究

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海岸部における低生生物の分布に関しては,水産工学的観点から調査・研究が行われているが,低生生物は単に水産資源としてだけでなく環境の指標生物としても重要であり,良好な水域環境のあり方を考える上で重要な研究対象である.例えば,荒天時の高波浪下における海底砂層中の二枚貝の掘り出しに伴う磨耗の問題は,水産資源の保護の観点から重要な問題のひとつであり,水産工学の分野を中心に研究が行われているが,二枚貝の生物的特性や分布域の調査など生物学的な観点に立ったものであり,二枚貝の生息環境を構成する土砂層の動態と関連する議論は不十分である.これらの調査で興味深い点は,砂層の浸食速度が二枚貝の運動能力をはるかに下回る場合でも二枚貝の掘り出しが生じていることである.本研究では,潜砂行動に特徴づけられる二枚貝の能動的運動と周囲の土砂の粒状体的な流動の相互作用に関する個別要素法による数値シミュレーションを通じて,シートフロー状に流動する砂粒子群の粒状体的挙動により二枚貝に付加的に生じる揚圧力の特性を明らかにして,砂層中の二枚害の運動の物理機構を明らかにした.本研究を通じて,底生生物と土砂との相互作用においても固液混相流としての移動床の力学が重要な役割を果たすことが明らかとなった.