8-4 浸透流解析におけるマッチング方法の改善

−多層覆土内の浸透流解析の改善に向けた逆解析手法の適用−

私たちはウラン鉱山の環境負荷を下げ、適切な閉山措置を行うための検討を進めています。その対策の一つとして、鉱山廃棄物と雨水の接触により発生する鉱山廃水を抑制するための覆土処理（図８-１１(a)、(b)）を行っており、抑制効果を確認するために地下水流れのシミュレーション（順解析）を実施しています。しかし、このような場では、施工に起因する透水係数の不均質性や側方排水量が適切に測定できているか等の要因により、順解析結果と現場での測定値に乖離が発生しやすいことが課題です。その一つの解決方法として、試行錯誤的な順解析によりモデルキャリブレーションを行うことが多くなされていますが、主観が入りやすいという一面があり、より客観性を持ったインプットパラメータの設定方法が求められていました。一方、図８-１２に示すように、逆解析では既知である水圧分布を基に、インプットパラメータとなる透水係数及び側方排水量を同時に推定することで、主観性を排除するとともに効率的なキャリブレーションに有効であると考えられることから、逆解析数値実験を行いました。逆解析数値実験では、高速計算を可能とする準ニュートン法とAdjoint法を組み合わせたアルゴリズムを導入した逆解析手法を適用しました。なお、このような場で、考慮すべき飽和・不飽和浸透流に対して本手法を適用することは初めての例となります。この逆解析の有効性を確認するために、あらかじめ順解析により水圧分布（正解値）を計算し、その正解値を用いた逆解析により求めたい透水分布と側方排水量を計算しました。この方法で得られたパラメータを用いて順解析を行ったところ、正解値を適切に再現していることから（図８-１３）、同時逆解析手法を用いることで不確実性の高いこれらのパラメータを推定する道筋を得ることができました。

本手法を用いることで順解析に必要なインプットデータを得られるため、地上からは見ることができない地下水流れの理解向上につながることが考えられます。さらに、今回の数値実験の手法を実際の覆土構造に適用することで、雨水の浸透抑制効果の確認が可能となるため、合理的、効果的な覆土に資することが今後期待されます。

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