2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of an analysis method for flushing of river mouth gravel bar due to erosion
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20K04711
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
竹村 吉晴 中央大学, 研究開発機構, 機構准教授 (90634684)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 河口礫州 / 河口砂州 / 準三次元解析法 / 非平衡流砂運動 / 側岸崩落 / 自立高さ / サクション / 波流れ共存場 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来の側岸侵食モデルでは，砂礫の安息角に基づいて，側岸からの崩落土砂量および川底への堆積形状が幾何学的に計算される．このため，側岸侵食を説明するために安息角の大きさを調節する等の簡便な手法がとられ，普遍性の高い河岸侵食の解析法となっていない．このため，異なる外力条件に対して，河口礫州がどの程度フラッシュされ，河口部の水位上昇や海域での土砂堆積にどの程度の影響を与えるかについて，工学的に十分な精度で議論できていないのが現状である．
洪水時の側岸侵食は，洪水流により水際が洗掘されることで，不安定化した水面より上方の土砂が崩落し，川底に堆積した崩落土砂が流送されることで，再び崩落が発生するという間欠的なプロセスを経て進行する．このような側岸侵食のプロセスを説明するためには，第一に側岸近傍の三次元流れと非平衡性の高い土砂運動の解析が必要である．その上で，側岸崩落の条件や崩落土砂の流送過程を，側岸の構成材料や層構造に応じてどのように評価するか明らかにすることが，側岸侵食の解析精度向上の筋道と考えている．
令和3年度は2006年に実施された常願寺川現地実験を対象として，令和2年度に開発した非静水圧準三次元解析法と石礫の非平衡運動を計算可能な長田・福岡モデルを組み合わせた洪水流・河床変動解析法と既存の河岸侵食モデルによる解析結果を比較検討することで，本解析法の有効性について確認した．またその成果を論文に取り纏め，学会等で発信した．さらに波浪解析に実績のあるエネルギー平衡モデルを本解析法と組み合わせることで，波と流れの相互作用を考慮して河口部における洪水流と河床変動を解析出来るようにモデルを改良した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初計画で令和3年度までに計画していた研究内容について達成した．さらに当初計画では，水面より高い位置にある石礫の運動についても，川底も石礫の運動と同様に取り扱い側岸侵食を解析することを考えていたが，これでは間欠的な側岸の崩落により進行する，側岸侵食のプロセスを説明できないとの考えに至り，側岸侵食の解析手法の枠組みを見直した．具体的には，自立高さを考慮した側岸崩落の解析法を開発することで，間欠的な側岸侵食のプロセスを解析することにした．これにより，崩落機構や崩落土砂の輸送過程の評価法について検討することで，粘着性材料からなる側岸の侵食問題に対しても，本手法を応用できる可能性が高まった．また当初計画していなかった波浪の影響についても研究を進めることができた．これらのことから，本研究は当初の計画以上に進展していると判断できる．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は，エネルギー平衡モデルと本解析法を組み合わせることで，河口部における波と流れの相互作用を考慮した河床変動解析法を構築した．しかしエネルギー平衡モデルは安定性が高く実用的である一方で，微小振幅波の仮定が根底にあり土砂移動が活発な浅水領域への適用性には課題がある．申請者がこれまで構築してきた非静水圧準三次元解析法（Q3D-FEBS）は，圧力の非静水圧成分を計算することが可能であり，これを波浪の輸送まで解析出来るように拡張することが出来れば，より一般性の高い解析法の構築が可能と考えられる．よって今後は，エネルギー平衡モデルに基づいた検討を進める一方で，Q3D-FEBSを波浪の輸送まで解析出来るように拡張することを試み，これらの成果に基づいて物部川における河口礫州フラシュ機構の解析を行う予定である．
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| Causes of Carryover |
当該年度に購入を予定した高精度計算機の購入を見送ったため，次年度使用額が生じた．次年度使用額は高精度計算機の購入費に充て，翌年度分として請求した助成金は当初の計画通りに執行する予定である．
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Research Products
(3 results)
