著者

新家 憲 郭 桂芬 近江谷 和彦 松田 従三 渋谷 義樹 張 会均

出版者

専修大学北海道短期大学

雑誌

環境科学研究所報告 (ISSN:13464736)

巻号頁・発行日

vol.11, pp.89-99, 2004-12-30

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雨が夏季のみ集中して降る地帯において、夏に降った雨水を地下1mに貯水し、湿害を防ぐと同時に春の干ばつ期に、この水分を毛管水として作物が利用することを試みた。このため地下水層を人工的につくる機械を開発した。高圧空気によって地下に水平空洞(貯水槽)をつくる。ここに砂を充填して人工地下水層をつくる。本報では、この充填する砂の流体的、機械的特性を調べた。これらの値は、砂を充填する装置(サンドガン)の開発に必要である。主な結果は砂の土壌水分が0%から35%d.b.に増加すると、砂のみかけ密度は1250kgm^<-3>から1600kgm^<-1>に増加した。水分が無く乾燥している時は、粒子表面は粗く比表面積は3×10^4m^<-1>〜4×10^4m^<-1>であった。しかし水分が増加して、飽和状態になると、どの砂も比表面積は、ほぼ6×10^3m^<-1>〜9×10^3m^<-1>に減少した。水分が増加するにしたがって、どの砂も空気が流れ難くなって通気係数は減少した。飽和状態の通気係数は3種類の砂で異なった。中国の川砂は粗いため、最も抵抗が少なく、最低通気係数は4kgMPa^<-1>s^<-1>m^<-1>であった。つぎに日本の海砂が抵抗が小さく、3kgMPa^<-1>s^<-1>m^<-1>であった。豊浦標準砂は粒子が細かいため、通気抵抗が大きく、2kgMPa^<-1>s^<-1>m^<-1>であった。ある含水比で粘着力が最大となった。この含水比は3種類の砂で差はなく約10%d.b.であった。粘着力の最大値は3種類の砂で大きな差はなく、約8.0kPaであった。どの砂もある含水比で付着力も最大となった。この含水比は粘着力が最大となる値にほぼ等しく約10%d.b.であった。すべての砂は含水比が上ると内部摩擦角が大きくなり、一定値になった。この傾向は通常の土壌と大きく異なった。

著者

新家 憲 郭 桂芬 渋谷 義樹

出版者

専修大学北海道短期大学

雑誌

環境科学研究所報告 (ISSN:13464736)

巻号頁・発行日

vol.10, pp.53-66, 2003-12-30

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中国の河北省と内蒙古自治区は年間降水量がわずか300〜400 mmである。さらに降水が一様でなく70%が7〜8月の夏に降る。冬と春はほとんど雨が降らない。この地帯の土壌は白干土と言われ、非常に硬く、不透水層を形成している。このため土壌は、この雨水を吸収できず大部分が表面水として流出してしまう。夏に生じた過剰表面水を、この不透水層を利用して、白干土の地下に保持しておくことを構想した。このため、高圧空気で地下水層を人工的に作ることを試みた。この地下水層の水は、春の早ばつ期に毛管水として、牧草に利用される。人工の地下(ダム)をつくるには水平の土壌空洞を地下につくる必要がある。そこで本報では、まず種々の土壌の通気係数を測定し、通気係数がどのような値の時に水平の空洞が生じて土壌が破壊するかを明らかにした。主な結果として、通気係数k_aの値が5 kg/smMPaのとき、高圧空気圧送によって土壌が流動現象で壊れるかV型に壊れるかの境界である。通気係数k_aの値が5〜0.2 kg/smMPaの値の時、空気圧送によって土壌はV型の破壊が起った。0.2 kg/smMPa以下では水平空洞の形成が起った。0.2 kg/smMPaの値は、この境界値と考えられる。本報の目的である白干土のBca層またはC層に空気圧送によって、水平の空洞を形成しようとする時、k_a値が0.2 kg/smMPa以下になるためには、両層とも土壌水分が25% d.b.以上である必要がある。

著者

新家 憲 吉田 光広 郭 桂芬 近江谷 和彦 松田 従三 渋谷 義樹 張 会均

出版者

専修大学北海道短期大学

雑誌

環境科学研究所報告 (ISSN:13464736)

巻号頁・発行日

vol.11, pp.101-115, 2004-12-30

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雨が夏季のみ集中して降る地帯において、夏に降った雨水を地下1mに貯水し、湿害を防ぐと同時に春の干ばつ期に、この水分を毛管水として作物に利用することを構想した。このため地下水層を人工的につくる機械を開発する。本報では高圧空気でつくられた地下の水平空洞(貯水槽)に砂を充填する装置(サンドガン)の開発について述べる。結果として、最適なサンドガンの構造は、砂をまずインジェクターの中に充填する。高圧空気を、この砂柱の上端に作用させる。したがって砂は連続的に噴出するのではなく、バッチで噴出する構造である。この構造では、例え土がノズルに詰っても高圧空気で、これを吹き飛ばすことができる。中国の砂も、日本の砂も土壌水分が異なると砂をノズルから噴出するのに必要なチャージタンク圧は異なった。両砂とも土壌水分10%d.b.で噴出に必要なチャージタンク圧は最大となり0.4MPaとなった。中国の砂と日本の砂で砂の移動距離はほとんど変わらなかった。土壌水分が10%d.b.の時、砂移動に必要なチャージタンク圧も最大となった。この時、砂移動に必要なチャージタンク圧は0.8MPaであった。砂移動に必要なチャージタンク圧は砂噴出に必要なチャージタンク圧より常に大きくなった。したがって、砂を地下空洞に充填する時、チャージタンク圧は砂移動に必要なチャージタンク圧とする必要がある。ノズルの数が複数あっても、順次抵抗の少ないノズルが働いて砂が噴出し、砂が空洞全体に充填された。