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| 地下水シミュレーション |
| −これだけは知っておきたい基礎理論− |
| 日本地下水学会地下水流動解析基礎理論のとりまとめに関する研究グループ編 |
A5・242頁 / 4620円
発行年月日 : 2010年2月
ISBN : 978-4-7655-1760-7 |
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土壌・地下水汚染のリスク評価のために，地下水の量的，質的挙動を議論する数値解析のためのプログラムコードも開発されるようになった。本書は，これらを理解するために必須の基礎理論を確実に身につけ実務に生かせるよう手ほどきする書であり，高校までに習った数学で十分対応できる。地下水の浸透や地下水中の汚染物質の移行等を定量的に取り扱う方法を習得し，コンピュータ中での計算にまで踏み込んで学び，さらには自身で新しい課題への解析コードの開発を目指せるよう道筋をつけている。
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第1章 地下水流動解析の概要
1.1 本書の目的
1.2 地下水に関する諸問題
1.3 根切り工事における地下水処理
1.3.1 地盤調査
1.3.2 境界条件の設定
1.3.3 地下水位低下による周囲への影響評価
1.4 広域地下水
1.4.1 地下水流動保全
1.4.2 地下水への人工涵養技術
1.5 地下水と地盤の安定問題
1.5.1 豪雨時の斜面安定および堤体問題
1.5.2 地盤の液状化
1.5.3 地下水揚水による地盤沈下
1.6 地盤内の浸透とトンネル掘削
1.7 土壌・地下水汚染
1.7.1 土壌・地下水汚染の現状
1.7.2 汚染状況の調査法
1.7.3 リスク評価
1.7.4 土壌・地下水汚染に関する課題
1.8 地下水流動現象
1.8.1 地下水とは
1.8.2 様々な地下水流動現象
1.9 地下水流動の解法
1.10 数値解析の構成
1.10.1 支配方程式の導入
1.10.2 物性・境界条件の設定
1.10.3 数値解析の基本的な流れ
1.11 実務における数値解析
1.12 数値解析の簡略化
第2章 地下水流動の数学モデル
2.1 浸透理論
2.1.1 質量保存則
［コラム1］飽和度，間隙率，そして体積含水率
2.1.2 運動の式と透水係数テンソル
2.1.3 浸透の支配方程式
2.1.4 浸透の簡略場
［コラム2］準三次元と議事三次元
2.1.5 境界条件および初期条件
2.2 密度流と多相流
2.2.1 密度流理論
2.2.2 多相流理論
［コラム3］浸透率と透水係数
2.3 移流分散理論
2.3.1 支配方程式
2.3.2 境界条件および初期条件
第2章 流れを支配するパラメータ
3.1 浸透物性
3.1.1 透水係数
3.1.2 不飽和特性曲線
3.1.3 有効間隙率
3.1.4 比貯留係数
3.2 多相流物性
3.2.1 二相流れのパラメータ
［コラム4］比貯留係数(SS)，貯留係数(S)，比産出率(Sy)
3.2.2 三相流れのパラメータ
3.3 移流分散物性
3.3.1 分散長
3.3.2 分子拡散係数
3.3.3 屈曲率
3.3.4 減衰係数
3.3.5 分配係数（遅延係数）
第4章 近似手法の理論
4.1 （有限）差分法（FDM）
4.1.1 差分方程式を導く
4.1.2 差分格子――空間近似
4.1.3 差分法による解法――時間近似
4.1.4 差分法の特徴
4.2 有限要素法（FEM）
4.2.1 内挿関数の導入
4.2.2 重み付き残差法
4.2.3 ガラーキン法による定式化
4.2.4 密度流の離散化
4.2.5 内挿関数
4.2.6 移流分散方程式の離散化
［コラム5］移流方程式における数値安定性（疑似分散）
［コラム6］移流方程式における数値安定性（解の振動）
［コラム7］移流方程式における数値安定性（疑似分散，解の保存性）
4.3 オイラリアン・ラグランジアン法による移流分散方程式の離散化（ELM）
4.3.1 オイラリアン・ラグランジアン法による移流と分散の分離
4.3.2 初期条件と境界条件
4.3.3 オイラリアン・ラグランジアン法による離散化
第5章 主なプログラミング技術
5.1 連立方程式の解法
5.1.1 連立方程式作成
5.1.2 直接法（ガウスの消去法）
5.1.3 間接法（反復法）
5.2 境界条件の取扱いと流量計算
5.2.1 既知水頭・既知濃度条件の取扱い方
5.2.2 既知流量条件の取扱い方
5.2.3 既知水頭・既知度条件での流量，物質移動量の計算方法
5.3 時間項（時間積分）の取扱い
5.4 非線形問題
第6章 今後どのような解析手法の開発が必要か
索引
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