実河川での計測に基づく乱流構造に及ぼす粗度形態の影響に関する研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03650418
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 辻本 哲郎 金沢大学, 工学部, 助教授 (20115885)
• Keywords: 野外計測 / 乱流構造 / 粗度 / 乱流モデル / 植生水理 / 礫床流路 / 遷移過程 / レイノルズ応力

Research Abstract

1.水路側岸に沿って植生帯が存在する流れの例として兼六園内水路で流れの計測を行なった.側岸に沿って植生帯が存在すると主流路の速い流れと植生帯の遅い流れとの間の流速差に起因して横断混合が活発となる.横断混合をもたらす水面変動と横断方向流速の変動に着目した研究に基づいて横断方向の流速変動の変動強度と浮遊砂の横断方向フラックスの関係を評価し,主流路の濁度物質の除去機構を考察,とくに細かい浮遊砂では沈降を期待する沈砂池より,植生帯の配置が効果的であることを示した.
2.石川県を流れる一級河川,梯川の河川敷に直接水路を仮設し,実際の植生上に河川水をポンプアップして流し,その流れについて小型電磁流速計による乱流計測を行なった.前年度から継続しての実験室で理想化された植生モデルを用いて行なった実験と比較し,室内実験やそれをもとにした基礎研究の成果が実際の植生を伴う流れにも適用できることが確認された.
3.粗度が急変する流れの遷移過程を表すアプローチとしてこれまでに提案したレイノルズ応力緩和モデルを,粗度層内に形状抵抗を取り込んだ乱流モデルによる数値計算によってその物理的背景を明らかにした.また,粗度変化を繰り返す流れの検討を行ない,空間的均質場の形成を示唆した.
4.植生層に覆われた路床上の流れについて,実験結果をもとに乱流構造の解析的表現を試みる一方,植生層で形状抵抗を考慮したK-ε乱流モデルを用いた数値解析を提案した.これにより植生層に覆われた路床上の乱流構造を記述・予測できるようになった.
5.植生帯を伴う流れについて水面変動・流速変動を同時計測し,これらの相関構造を明らかにして水面変動による維持機構を持つ横断混合現象の機構を明らかにした。

Research Products

• [Publications] Nakagawa,H.,Tsujimoto,T.,Shimizu,Y.: "Sediment transport in vegetated bed channel" Proc.5th Int.Sym.River Sedimentation,Karlsruhe,FRG. 1. 347-355 (1992)
• [Publications] Tsujimoto,T.: "Spectral analysis of velocity and water-surface fluctuations appearing in an open channel with vegetated and non-vegetated regions in a cross-section" Proc.6th Int.Sym.Stochastic Hydraulics,Taipei,R.O.C. 361-368 (1992)
• [Publications] 清水 義彦,辻本 哲郎,中川 博次: "直立性植生層を伴う流れ場の数値計算に関する研究" 土木学会論文集. 447/II-19. 35-44 (1992)
• [Publications] Tsujimoto,T.,Shimizu,Y.,Kitamura,T.,Okada,T.: "Turbulent flow over bed covered by rigid vegetation" Jour.Hydroscience & Hydraulic Eng.,JSCE. 10-2. 13-25 (1992)