逆解析を用いた地下水流動のモデル化・解析に関する研究(共同研究)

Study on modeling and analysis of groundwater flow with inverse analysis (Joint research)

小橋 昭夫; 尾上 博則 ; 山本 真哉*; 本多 眞*; 櫻井 英行*; 増本 清*

Kohashi, Akio; Onoe, Hironori; Yamamoto, Shinya*; Honda, Makoto*; Sakurai, Hideyuki*; Masumoto, Kiyoshi*

高レベル放射性廃棄物の地層処分事業においては、地表より300m以深の地下深部に数km四方の地下施設が建設される。地層処分の安全性の評価にあたっては、放射性核種の主要な移行媒体となる地下水の流動特性やその不均質性を把握することが重要である。岩盤中には周辺岩盤と比較して数桁に渡り透水性の異なる断層や亀裂といった不連続構造が分布している。それらは空間的な透水不均質性の要因であり、地下水の流動方向や流速に大きな影響を与えている。このような透水不均質を効率的に推定するにあたっては、揚水試験などによる地下水圧変化データを用いた地下水流動の逆解析が有効な手法の1つとして挙げられる。一方で、原位置調査には調査数量や工期といった様々な制約があり、取得される調査データは限られたものとなる。また、調査の量や質に応じて最適な逆解析手法を選定する必要があると考えられる。そこで、本研究では地下水流動評価における逆解析手法の適用方法の検討に資することを目的として、複数の解析手法を用いた数値実験を実施した。さらに、得られた結果に基づき、解析手法の違いが解析結果に及ぼす影響の分析、およびそれぞれの手法の適用性を整理した。比較検討には、変分法による随伴方程式を用いたデータ同化手法であるアジョイント法、および逐次データ同化手法の一種であるアンサンブルカルマンフィルタによる逆解析手法を適用した。

In Japan, high-level radioactive waste (HLW) will be emplaced in a stable host rock formation deeper than 300 meters underground for geological disposal. It is important to understand heterogeneous distribution of hydraulic conductivity from the viewpoints of the safety assessment of geological disposal of HLW and construction of underground facilities. Inverse analysis based on the transient data is an efficient technique for estimating the heterogeneous distribution. In this study, numerical experiments with the adjoint state method and the ensemble Kalman filter were carried out in order to understand effective method for application of these inverse analysis. As a result of this study, the capability of each analysis techniques was shown.