清田　晃平

徳山湾を対象とした停滞性水域の海水交換機構に関する研究

細山田　得三


　一般的に，閉鎖性海域では，湾口部付近の潮汐流などにより生成される水平循環流と，湾奥部の海水交換性の悪い停滞性水域が存在している．その停滞性水域沿岸は，流れが静穏な水域であるが，人口が集中し，かつ工業地帯が多く存在するために，生活排水や工業排水が多量に流入しており，水質環境を悪化させている．このような停滞性水域の環境保全策には，汚染物質の流入を制御する方法や，湾内の流況を改善させ，海水交換率を向上させる方法などがある．

　本研究では，これらの環境保全策の中で、海の流れを利用した海水交換による自然浄化作用に着目し，閉鎖性水域の効率的な水質環境改善技術を開発することを目的とする．特に，閉鎖性海域が多く存在する瀬戸内海の中で徳山湾を例に，閉鎖性水域の流動特性を把握し，効率的な海水交換改善条件の把握を試みた．

　対象地域である徳山湾周辺では潮汐流が卓越するため，潮汐流による数値シミュレーションを行った．はじめに，代表的な閉鎖性矩形湾模型を対象として計算を行い，結果を水理模型実験の結果と比較した．さらに，計算の精度を確認した後，地形，水深，振幅の変換により流況を改変させ，改変前後の流動特性を比較・検討し，効率的な海水交換改善条件の把握を試みた．この結果を閉鎖性小湾内湾である徳山湾を例に，実地形での適用性について考察した．

　計算方法は，流れの平面2次元モデルを用いて，流れの基本式である連続式および運動方程式を陽的に差分化し，計算を行った．

　本計算の解析結果より，閉鎖性が強く湾口部が深い湾では，湾奥部の流れが小さく、停滞域が存在することが証明された．また，湾口部の深みを埋め立てたことにより，流速は湾口部を中心に湾内全域で大きくなることが確認できた．海水交換に関しては，拡散計算により湾内全域の濃度変化を湾口部地形別に比較した結果，湾口部を埋め立てた地形に比べ海水交換率が増大する結果が得られた． この結果は，山崎らの水理実験の結果と同等の傾向を示している．実際の地形である徳山湾を対象とした計算に至っても，水理実験結果，解析結果の双方と同等の傾向を示しており，湾口部地形の埋め込みによる海水交換方法は，閉鎖性水域の水質改善に十分に役立つものと考えられる．

　さらに本計算では，水理実験の結果に加え，湾口部埋め立てによる海水交換率の増大には，せん断，伸縮の影響が大きいことを確認した．他の海水交換技術の複合により，渦度などを増加させることで，更なる海水交換率の増大が期待できることから，今後の検討が望まれる．