凍結・融解過程にある不飽和土中の水・熱・物質移動機構の解明

阐明冻结和融化过程中非饱和土壤中的水、热和质量传递机制

• 批准号: 18780182
• 负责人: 渡辺 晋生
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Mie University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18780182/
• 关键词: 土の凍結; 不飽和土; 不凍水; TDR法; NMR法; 一方向凍結法; 透水係数; 土壌水分

本年度は、核磁気共鳴実験法(NMR法)および時間領域誘電反射法(TDR法)を用いて、異なる不飽和度の砂、シルト、粘土、黒ぼく土中の不凍水(0度以下でも凍結しない水)の量と温度の関係を測定し、土粒子の表面力と土中間隙中の水膜形状から不飽和土中の不凍水量を解釈するモデルを構築した。また、凍結を伴う不飽和土中の物質・熱移動についてまとめ、実験や数値計算を行う上での留意点や問題点を整理した。更に、数値計算の観点から、不凍水量一温度関係を表すのに適した関数型を提案した。これらの成果および解説は、国内外の雑誌にそれぞれ投稿中である。不凍水量の測定法については、国内、ロシアおよびアメリカの研究者らと現在検討を進めている。解析上の大きな問題点が明確になりつつあり、これまで/今後の実験結果の解釈に大きな影響を及ぼすことになると予想される。次に、凍結過程にある土の熱的性質、溶質濃度、水分量を同時に測定できるよう、サーモTDRを作成し、様々な土質の不飽和土に対応できるよう調整した。また、サーモTDRを用いた、凍土中の不凍水量と氷量の同時測定の可能性にっいて検討し、結果を雪氷学会凍土分科会などで発表した。新たに数10cm高さのカラムに対応した一方向凍結装置を作成し、既往の研究で多くの課題が残されていた、温度・水分条件の制御と測定精度について改良を進めた。この装置を用いて凍結過程における砂中の水分・熱移動が測定し、温度低下にともなう凍土の水分特性および透水係数の変化を明らかにした。実験結果については、現在、学会発表および論文投稿の準備中である。数値計算については、不飽和土中の水・熱・溶質移動計算ソフトHYDRUSについて、アメリカの開発者らと凍結現象を扱えるよう開発を進めている。次年度は、この実験装置にサーモTDRを組み合わせ、測定結果を1修正版HYDRUSで解析する予定である。

This year, nuclear magnetic resonance (NMR) time domain reflectometry (TDR) is used to measure the temperature and temperature of unsaturated water (below 0 degrees Celsius) in clay, clay, sand, sand, clay, and so on. Soil particles "surface force" the shape of water film in the gap in the soil and the amount of water in the soil. It is necessary to pay attention to the problems on the bank, and move the materials in the soil. Change, count and calculate the number of points, the amount of water and temperature, the table, the number of proposals. The results have been reviewed, and the contributions have been published both at home and abroad. The water content measurement method is in the process of improving the quality of the water. In the analysis of the major problems, it is clear that the results show that you do not want to make a difference. During the process, the properties, solubility, and water content of the soil are measured at the same time, the temperature of the soil is measured, the TDR is made, and the soil is used to adjust the temperature. The temperature and the amount of water in the soil are measured by the TDR, and the possibility is measured at the same time. The results show that the soil division of the Snow Institute will make a comparison of the table. The new 10cm equipment has been built in one direction, the previous research on multi-purpose problems, the control of temperature and moisture conditions, and the improvement of measurement accuracy. The test equipment is used to determine the movement of moisture in the sand, and to determine the moisture characteristics and permeability of the soil under low temperature. The results show that you are in the process of preparing to submit articles. To calculate the amount of waste water, water and water in the soil, to calculate the amount of water in the soil, to calculate the movement of water in the soil, and to calculate the movement of water in the soil. For the next year and next year, the TDR system will be integrated, and the results of the test will be revised in the first edition of the HYDRUS analysis system.

项目成果

不飽和な塩類凍土の水分測定にTDR法を用いる場合の留意点と精度の検討

使用TDR方法测量非饱和盐冻土水分时的注意事项和准确性的考虑

• 发表时间: 2006
• 期刊: 日本雪氷学会講演集
• 作者: 和気朋己;渡辺晋生
• 通讯作者: 渡辺晋生

Observation of frost heave of THF clathrate hydrate on porous glass powder

THF笼形水合物在多孔玻璃粉上的冻胀观察

• 发表时间: 2006
• 期刊: ASCE Journal (in press)
• 作者: Toshihiko Kawachi;Shigeya Maeda;Kunio Watanabe
• 通讯作者: Kunio Watanabe

TDR法を用いた凍結過程にある不飽和土中の液状水量の測定について

利用 TDR 方法测量非饱和土冻结过程中的液态水量

• 发表时间: 2006
• 期刊: 農業土木学会大会講演集
• 作者: 和気朋己;渡辺晋生
• 通讯作者: 渡辺晋生