2010 Fiscal Year Annual Research Report
河川の安全度照査のための信頼性・実用性の高い河床変動予測モデルの開発と適用
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21760390
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
内田 龍彦 中央大学, 研究開発機構, 機構准教授 (00379900)
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| Keywords | 底面流速 / 渦度方程式 / 水表面流速 / 水深積分モデル / 局所洗掘 / 河川合流部 / 河川構造物 / 馬蹄形渦 |
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| Research Abstract |
河道湾曲・蛇行部の外岸,河川合流部,河川構造物周辺などの洪水時に大きな河床洗掘が予想される洗掘危険個所において河川構造物や河川堤防の安全度照査を行うための信頼性・実用性の高い河床変動予測モデルが求められている.従来河床変動解析に用いられてきた平面二次元解析法は,流れの鉛直構造が考慮できないため,三次元性の強い流れによって引き起こされる局所洗掘現象を十分に説明することができない.一方,流れの鉛直構造を解く三次元解析モデルは,実河川洪水流に適用するには計算負荷が著しく大きく,実用的でない.本研究では,このような課題を本質的に解決するため,渦度方程式を用いて,流砂運動を引き起こす底面流速を半直接的に解く方法を構築し,検証することを目的としている.本研究で得られた主要な研究成果を以下に示す.
水表面流速方程式と水深積分渦度方程式を用い,水没水制が周囲の渦度分布に与える影響を評価した底面流速解析法は水没水制群前面の逆流,背面の剥離による流速低下など,水没水制群周りの複雑な底面流速場の特徴を再現できることを明らかにした.また,水没水制群を有する水路全体の縦断河床形状と流砂量の時間変化特性,水没水制群周辺の局所的な河床形状の特徴,及び水没水制群の縦断的な最大洗掘深の分布特性を説明できることを明らかにした.また,一般座標系底面流速解析法を構築し,実河川の洪水流による砂州の挙動と河川構造物周辺の局所洗掘の解析を行い,本解析法の妥当性を示した.
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