地質環境データ解析・可視化システム解析コードの改良

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池田 孝夫*; 吉田 英爾*

Ikeda, Takao*; Yoshida, Hideji*

地層科学研究においては、ボーリングをはじめとする多種多様のデータに基づき地質構造のモデル化を行い、その結果を3次元的に可視化するとともに、さらにこれらの情報に基づき透水係数場を推定し地下水流動解析を行うことが重要である。このような評価・検討を支援するシステムとして、幾つかのアプリケーション・ソフトウェアと解析コードによって構成される「地質環境データ解析・可視化システム」を昨年度開発した。本システムのうち、ある領域内の透水係数場の生成並びに地下水流動解析は、解析コード「Frac-Affinity」によって行われる。このコードにより、岩盤マトリクスの透水係数をフラクタルスケーリング則に基づいて不均質に設定するとともに、岩盤中に透水性の亀裂を決定論的・確率論的に生成し(ハイブリッド媒体)、飽和地下水流動解析を行うことが可能となった。一方、将来の地下研究所の建設時を想定した場合には解析領域内に不飽和領域が生じることが予想されることから、上記コードを飽和-不飽和地下水流動の評価については既往の研究においても前例がないことから、まずこのような問題の解析可能性を明らかにするとともに、数値計算を行うソルバーの基本的な仕様を求めることが重要となった。また地質構造のモデル化や3次元的な可視化については、アプリケーション・ソフトウェア(Earth Vision)操作の習熟度を高めることが重要となった。そこで本研究では、飽和-不飽和地下水流動問題に対する支配方程式を調査・検討し、Richard'sの方程式の使用が適切であることを示すとともに、本方程式を数値計算によって評価するため各種の検討を行った。具体的には、Richard'sの方程式が強い非線形を有することから、これをP1変換によって数値計算に適した形式に変換するとともに、これを解くソルバーについても、現行のコードが使用しているソルバーの限界を明確にし、Picard反復法を用いた新たなソルバーの必要性を明らかにした。またPicard反復法を用いたソルバーによる計算可能性を確認するため、必要最低限度の解析機能を有するプロトタイプソルバー

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