漂砂量の数値予測のためのシートフロー漂砂シミュレーターの開発

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10555175
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 酒井 哲郎 京都大学, 工学研究科, 教授 (30026182)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北野 利一 徳島大学, 工学部, 助手 (00284307) ; 浅野 敏之 鹿児島大学, 工学部, 助教授 (40111918) ; 沖 和哉 京都大学, 工学研究科, 助手 (30293880) ; 後藤 仁志 京都大学, 工学研究科, 助教授 (40243068)
• Keywords: シートフロー / 漂砂量 / 数値予測

Research Abstract

様々な漂砂の移動形態の中でシートフロー状態では、短時間に多くの土砂が輸送されることから、海浜変形を論じる上でもシートフロー漂砂の高精度の予測が鍵となる.シ一トフロー漂砂は高濃度に土砂を含んだ流れ場で輸送されるから、清水流を対象として開発されたセンサーがほとんど使用できず、流動特性の実験的把握には、ビデオ画像解析による以外にない.また、画像解析には膨大な時間と労力を必要とすることから、現在でも必ずしも十分なデータが蓄積されてはいない.本研究では、このような研究の現況に鑑み、シートフロー漂砂の物理機構解明のための2つの核となるアプローチ、すなわち砂粒子運動の数値シミュレーターと簡易画像解析手法に関して基礎的技術開発を行い、それらの成果をシ一トフローシミュレーターに集約して、力学モデルと直結した海浜変形予測への道を開くことを目的としている.砂粒子運動の数値シミュレーターは、砂粒子の相互干渉を考慮しつつ個々の砂粒子の運動を数値的に追跡することにより、シ一トフロー漂砂の挙動を模擬しようとするものであり、簡易画像解析手法は、市販のビデオカメラで撮影した画像をフリーウェアとして容易に入手出来る画像処理ソフトウェアを組み合わせてパーソナルコンピュータ上で処理することにより,安価で汎用的な画像処理を実現しようとするものである.初年度である本年は、振動流下のシ一トフロー漂砂の挙動を安定して長時間計測するために、専用の振動流装置を導入して、移動速度分布や濃度分布などシ一トフロー漂砂の特性を理解する上で鍵となる物理量の計測を実施した.実験は、均一粒径と多種混合粒径の両条件で行われ、粒子運動のビデオ画像が上記の簡易画像解析により処理された.さらに、これと平行して、個別要素法に基づく砂粒子運動の数値シミュレーターに関しても、より多くの粒子を対象に高速計算が可能となるよう計算コードの改良を実施した.

Research Products

• [Publications] 後藤 仁志: "saltation粒子の反発機構に関する基礎的実験" 水工学論文集、土木学会. 42. 1050-1056 (1998)
• [Publications] 後藤 仁志: "Accelerating process of surface-sheared-sand layer" J.of Hydroscience and Hydroulic Engrg., JSCE. 16. 109-115 (1998)
• [Publications] 後藤 仁志: "移動床上のsaltation粒子の衝突・反発機構" 水工学論文集、土木学会. 43. 647-652 (1999)