水生植物の繁茂が閉鎖性水域の内部流体運動に及ぼす影響の定量的解明

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本研究は,閉鎖性水域における流体運動と水生植物の関係を明らかにすることにより,物理的に水質浄化が行われやすい水域環境を提言することを目的として水理実験および現地観測により検討を行っている.今年度の研究成果としては,まず水理実験によって得られた乱流計測結果をもとに,乱れエネルギー収支式を用い水生植物の繁茂率および遊動性の違いを定量的に表現した.これにより,水生植物が繁茂する閉鎖性水域に吹送流が作用した場合の内部流体運動について,汎用理論として数理的に記述することができた.一方現地観測では,水温成層の時間変化に及ぼす浮葉性植物の影響を検討するために,小規模閉鎖性水域において昼夜観測を行った.これにより浮葉性植物が繁茂する場所は繁茂しない場所に比べて,日中は水面が受ける熱量が減少するために水温変動幅が少ないこと,夜間は放射冷却が抑制されるために比較的水温が高いことを示した.一方,浮葉性植物が繁茂しない場所は受熱しやすい環境にあるために,日中の温度の上昇率が高く,夜間は放射冷却に基づく放熱により水温躍層の形成が確認された.さらに,この現地観測結果に基づき,水質予測モデルで用いるモデルパラメータを決定し,このモデルパラメータに関しても水性植物の繁茂状況による違いを定量的に表現している.以上の水理実験および現地観測によって得られた知見をもとに,閉鎖性水域における水温および溶存酸素に関する水質予測モデルを構築した.