2023 Fiscal Year Annual Research Report
Numerical investigation on stability of gravel bags in flooding as flexible riverbank protection works and a new design method
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19K04623
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
福田 朝生 琉球大学, 工学部, 准教授 (00709694)
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2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 袋詰め玉石 / 屈統性 / 流体力 / 配置 / 構造 / 三次元固液連成数値解析 / 河岸保護 / 複雑な河床河岸地形 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度は，実験水路に袋詰め玉石モデルを設置し，袋詰め玉石周囲の水面形，流速分布，圧力分布を計測し，運動量の収支式に基づき袋詰め玉石モデルに作用する流体力を求め，抗力係数を算出した．数値解析結果でもこの抗力係数を概ね説明できたことから，数値解析結果の妥当性も十分であることがこの検討からも確認された．
本研究は，研究期間全体として，袋詰め玉石と水流の連成数値解析法を構築した．この解析法では，袋詰め玉石の中に入る石は，球を隙間なく配置して構築しており非球形の石の形状模すことができる．袋詰め玉石の網は，球を数珠のように繋げて構築している．流体計算格子は，袋詰め玉石よりも十分小さな格子を用いる．このため，本解析は多くの流体計算格子を用いた大規模な計算が必要となる．複雑な地形の現地河岸に設置した袋詰め玉石の洪水流に対する安定性解析を実現するため，この解析に適した並列計算方法として，領域を任意ブロックで構成し，かつ動的負荷分散も可能な並列計算方法を用いた．
構築した数値解析法を用いて，多摩川の帯工周辺に設置された袋詰め玉石が流出した事例に適用した．解析の結果，数値解析は，袋詰め玉石が流出する条件を良く説明することができた．さらに，数値的に種々の袋詰め玉石の構造と配置を検討し，流出しづらい袋詰め玉石の配置を設定した．これら一連の検討により，実際の複雑な地形の現地河川を対象とした，袋詰め玉石の安定性を評価することができる数値解析ツールを構築することができた．
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