成層土壌中の汚染物質の移動制御と土壌中の間隙流速ベクトルの同定に関する研究

分层土中污染物运动控制及土壤孔隙流速矢量识别研究

• 批准号: 03J08318
• 负责人: 遠藤 明
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Iwate University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J08318/
• 关键词: 五極子熱パルス(QPHP)法; 流体輸送速度ベクトル; 熱・流体同時計測; 3次元計測; 土壌環境モニタリング; 多重傾斜成層砂; 水分移動制御; 水移動および熱移動

本研究は,農地土壌および都市地盤における水分・肥料成分および汚染物質の輸送量および方向を把握し,物質移動を集約的に制御することにより,農地土壌環境および都市地盤環境を改良することを目的とした基礎的研究として位置付けられる。本年度は,汚染流体の輸送を把握する上で基礎となる土壌中の流体輸送量と輸送方向を確実に検知できるようなセンサーを開発することを目的に,平成15年度に製作した2つのQPHPセンサー(2D-QPHPセンサー)を併用する方法により,三次元方向の水フラックス密度ベクトルを同定した。アクリル製円筒カラムの中に土壌(砂質土,埴壌土および粘質土の3種類)を所定の密度にて充填し,複数のQPHPセンサーを埋設したのち給水を行い,水フラックス密度ベクトルおよび熱物性(温度拡散係数,体積熱容量,熱伝導率)の同時計測を行い,多孔質体中の物質およびエネルギー輸送を評価した。新規開発した3D-QPHPセンサーを用い,土壌等多孔質体中の流体速度輸送ベクトルおよび熱特性の同時測定を行ったが,輸送ベクトルの計測値が理論値よりも約50%小さい結果を得たことから,計測法の改良が必要である結論に至った。一方,2D-QPHPセンサーを複数用いて計測した多次元流れ場の輸送ベクトルと熱物性の計測値は,砂質土壌においてのみ±20%の誤差範囲で理論値と一致した。また,計測精度が低下するものの,多種土性においても水フラックス密度ベクトルと熱物性の同時計測が可能であることを示した。今年度の研究成果は,平成16年5月27日の計測自動制御学会(SICE)東北支部講演会,9月6日〜8日の生物環境調節学会講演大会,および9月9日の農業土木学会全国大会講演において,三次元QPHP法による流体輸送速度ベクトルの計測方法に関する研究結果を口頭およびポスターにて発表した。

This study aims at basic research on the control of the intensive movement of substances and the improvement of the cultivated soil environment and the urban site environment by understanding the moisture, fertilizer composition and transport amount and direction of pollutants in cultivated soil and urban site. In 2009, the Company established a comprehensive system of QPHP service (2D-QPHP service) for controlling the transportation of contaminated fluid, and established the same density of contaminated fluid in three dimensional directions. In the process of simultaneous measurement of the density and thermal properties (temperature dispersion coefficient, volumetric heat capacity, thermal conductivity) of the porous material, evaluation of the transport of the substance in the porous material, the filling of the soil (sandy soil, clay soil and clay soil) with a predetermined density, the embedding of a plurality of QPHP solutions, and the supply of water. The new 3D-QPHP system was developed for simultaneous measurement of fluid velocity and thermal properties in porous materials such as soil. The measurement values of the fluid velocity and thermal properties were about 50% of the theoretical values. The results showed that improvement of the measurement method was necessary. On the one hand, the 2D-QPHP is used to calculate the transport parameters of multi-dimensional flow field. The measured values of thermal properties of sandy soil are consistent with the theoretical values within ±20% of the error range. The measurement accuracy is low, and simultaneous measurement of thermal properties is possible for a variety of soil properties. This year's research results were presented orally at the Northeastern Branch Lecture Meeting of the Society for Measurement and Automation (SICE) on May 27, 2016, the Lecture Meeting of the Society for Ceramic Environmental Conditioning on September 6 - 8, and the National Conference of the Society of Agricultural and Civil Engineering on September 9.

项目成果

遠藤明, 原道宏: "五極子熱線パルス法を用いた2次元流れの場における砂質土壌の熱前線伝播速度ベクトルおよび熱特性の同時計測法およびその応用"計測自動制御学会産業論文集. 2巻12号. 88-95 (2003)

Akira Endo、Michihiro Hara：“利用五极热射线脉冲法同时测量二维流场中热锋传播速度矢量和沙土热特性的方法及其应用”仪器与控制工程师协会工业学报。 2 第 12 卷。88-95 (2003)

遠藤明, 原道宏: "QPHP法を用いた不飽和水分状態における多重傾斜成層砂中の流体速度ベクトルと熱物性の同時計測-農地土壌・都市地盤中における汚染物質の移動制御・モニタリングを目指して-"計測自動制御学会産業論文集. 3巻2号. 12-21 (2004)

Akira Endo、Michihiro Hara：“使用QPHP方法同时测量不饱和水分条件下多梯度分层砂中的流体速度矢量和热物理特性——旨在控制和监测农业土壤和城市土壤中污染物的运动” - 《工业学报》仪器与控制工程师协会，第 3 卷，第 2 期。12-21 (2004)