気候変動リスクに直面するダム湖での水温成層制御方式による水質改善手法の開発

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本研究は，ダム湖等の気候変動リスクに直面している閉鎖性水域の有効な水質改善手法であるジェットポンプ式流動装置による水温成層の破壊・緩和手法について，理論解析，室内実験より確立し，ダム湖等での現地実験によってその効果を実証するものである．この目的を達成するためには，ジェットポンプ式流動装置の成層破壊・緩和に適した装置形状の算定が必要であることから，初年度では，装置機構の鍵となる混合管の吸引能力の算定を理論解析とモデル実験で行い，またその時の混合管内の流動特性をPIV計測によって評価した．具体的な研究成果しては，既往の研究では十分な吸引水量を得るのに混合管の管径と管長の比が5～6倍必要との結果と10倍以上必要との二つの矛盾する結果があったことに対して，初年度の研究で，吐出流量を容積法で直接測定することを試み，吸引性能の正確な評価につなげ，その時の流れの様子をPIV計測することによって，混合管内の混合が完了するには管径と管長の比が10倍以上必要だが，6倍程度で管内の混合が完了していなくても十分な吸引性能を得られることを明らかにすることができた．また，「躍層部での水平貫入状況と成層の破壊・緩和作用の評価」や「効率的な装置システムの配置の検討」を行うためには，実水域に見立てた室内水槽実験で現象を再現し理論的な評価を行う必要があるが，水域として上層淡水・下層塩水の任意の密度差の二成層場を作れるシステムを確立し，装置としても連行混合率や吐出流量が可変な装置モデルを作製し，予備的な実内実験まで実施することができた．この実験結果としては，装置配置の仕方や連行混合率の違いによって成層の緩和・破壊の状況が大きく異なることが確かめられた．