2014 Fiscal Year Annual Research Report
水没する河川構造物周辺の底面流速解法と非平衡流砂運動を考慮した局所洗掘解法の開発
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23560611
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
内田 龍彦 中央大学, 公私立大学の部局等, 准教授 (00379900)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2015-03-31
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| Keywords | 水没大型粗度 / 非平衡粗面抵抗則 / 底面流速解析法 / 渦層 / 粗度層 / 多重スケール性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水没する河川構造物，巨石などの大型粗度の存在する礫床河川では，古くから対数分布則が適用できないことが指摘されており，抵抗評価や流れの解析には特に課題が多い．このため，大きな粗度(LSR)と小さな粗度(SSR)の抵抗は分けて評価されてきた．通常，SSRは表面抵抗として取り扱われる小さな粗度形状，LSRはそれより大きな形状の粗度を指し，河床波や水路形状などの形状も含まれる．小さな粗度(SSR)の影響を底面境界条件として評価するために，底面近傍で平衡状態の流れを仮定した粗面抵抗則により，底面近傍の流速と摩擦速度の関係が与えられる．しかし，巨石や水没するなどLSRが存在する場合，河床近傍の流れはLSRの影響によって乱される．本研究では，粗度の多重スケール性と非平衡粗面抵抗則を取り入れた新しい解析法を開発し，水没した大型粗度が粗面上に点在する流れの水理実験に対して，平面二次元解析法，従来の粗面抵抗則を用いた一般底面流速解析法，及び非平衡粗面抵抗則を用いた一般底面流速解析法を適用し，比較，検証した．この結果，粗面上に点在する巨石は作用流体力による直接的な抵抗増だけでなく，底面近傍の流れを乱すことにより粗面の抵抗を大きくする二次的な抵抗増を引き起こすことを示した．水没構造物を有する流れにおいて河床変動解析のために底面近傍流速を適切に評価するためには，水没粗度の抵抗と合わせてこの二次的な抵抗も評価することが重要であり，非平衡粗面抵抗則とBVC法を用いた本解析手法が有用であることを示した．
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