清水建設、地下水の流動を高度に解析する新技術! 画像 清水建設、地下水の流動を高度に解析する新技術!

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 清水建設は17日、地下水の流動を高精度に解析する技術を開発したと発表した。逐次取得する地下水の観測データを活用して、数値解析に用いる水理地質構造モデル(解析モデル)を自動修正しながらシミュレーションの予測精度を改善。実現象を精度良く再現する解析モデルを合理的・効率的に構築する。モデル実験の結果、従来手法と比べ解析誤差を約8割低減。実際の地下構造物への適用実験で従来の5分の1程度の労力でモデル化できることを確認した。
 放射性廃棄物地層処分施設やエネルギー地下貯蔵施設など大規模地下構造物の建設では、周辺地域の地下水環境に与える影響や、構造物に流入する地下水量を適切に評価することが必要になる。地下水流動を評価する解析モデルは、情報量が限られる地質調査の結果などを基に作成するため、対象領域の地質構造や地質区分別の透水特性値などの入力パラメーター(設定値や係数など)を適切に設定するのが容易ではない。従来は、解析技術者が予測結果と観測結果が合致するよう解析モデルのパラメーターを修正し、予測精度を確保する方法が取られてきたが、この作業は試行錯誤の繰り返しで大きな労力を要し、修正したモデルの精度も技術者の技量に依存していた。
 同社は、観測結果に応じて複数の解析モデルのパラメーターを修正しながら、実際の地下水流動を再現できる精度の高い解析モデルを構築する技術を開発した。現象の予測が難しい気象分野で発展してきた「データ同化手法」(観測と数値モデルを組み合わせ実際の状態を推定する方法)を応用して解析モデルの精度を高めるのが特徴だ。具体的には、パラメーターの異なる数百個の解析モデルを用いてシミュレーションした後、予測結果が観測データと近似するようデータ同化によって各モデルのパラメーターを更新し、解析モデルを自動修正する。このプロセスを新たな観測データを得るたびに繰り返し、各モデルのパラメーターを適正な値に収束させることで再現性の高い解析モデルを構築する。今後、新技術の実用化に向けた研究に取り組み、地下水流動の評価が不可欠な放射性廃棄物地層処分施設などへの適用を目指す。

清水建設/地下水流動解析技術開発/観測データで水理地質構造モデル高精度化

《日刊建設工業新聞》

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