2013 Fiscal Year Annual Research Report
植生を有する開水路乱流における運動量・物質輸送機構の解明とモデル化
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23360215
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
河原 能久 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70143823)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横嶋 哲 静岡大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80432194)
椿 涼太 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80432566)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 流れ-植生の相互作用 / 乱流 / 抗力 / LES / RANS / 大規模水平渦 / 植生の変形 |
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| Research Abstract |
本年度においては，実験，数値解析，現地調査を行い，河川における洪水と樹木群や沈水植物の相互作用の計測とモデリング，数値解析法の開発を進めた。
2種類の実験を行った。１つ目の実験では，樹林帯模型を配置した直線開水路における乱流を計測した。樹木帯の位置を水路中央と側壁沿いとし，それぞれに対して樹林帯が連続する場合と非連続の場合を対象とした。そして，樹林帯の位置と連続性が大規模な水平渦や流水抵抗に及ぼす影響を測定した。2つ目の実験では，複断面蛇行水路を用いて，高水敷先端に沿って存在する樹木群の位置の影響を計測した。そして，樹林帯は，流水抵抗を増大させ，水深を増加させるものの，流速分布に与える影響は小さいことを見出した。
数値解析では，LESと乱流モデルによる3次元解析を行い，実験結果の再現性を検討した。樹林帯が連続する場合には両方法とも水面・流速変動や平均流速の実験結果を良好に再現した。しかし，不連続の樹林帯に対しては，LESの方が乱流モデルよりも良好な結果を算出するものの，その再現性は低下した。従来の抗力係数と樹木密度を用いた流体抵抗の評価方法に課題があることを指摘した。そして，個々の樹木群要素周りの流れを陽に解像する数値解析手法を開発し，50本の円柱群周辺の流れを解析し，巨視的と微視的な流れの特性を検討した。巨視的な解析手法の基礎を与えるデータベースの構築に向けた準備を完了させた。
礫河川において，洪水が沈水植物であるオオカナダモに及ぼす影響を調査した。そして，柔軟な沈水植物群落の流水抵抗は河床と同程度であること，出水中に群落の外形を流線型とすることで群落全体の流失が抑制されていることを確認した。しかし，沈水植物の流失量とその地点の水理量や河床材料の間には明確な関連は認められず，沈水植物の機械的強度の影響などを検討する課題が残された。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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