3次元固気液混相流モデルを用いた堤防破堤に関する高精度安全性評価法の開発と体系化

• 研究課題/領域番号: 15K18122
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 水工学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 音田 慎一郎 京都大学, 工学研究科, 准教授 (50402970)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2017年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2015年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 破堤 / 予測モデル / 越流 / 浸透流

研究成果の概要

近年，局地的集中豪雨において河川堤防の破堤が発生しており，堤防の安全性評価手法の開発は極めて重要な課題であると考えられる．本研究では，水面変動を時間発展的に追跡できる密度関数法と，計算格子において水域・堤体内を容易に表現し，表面流と浸透流場を同時に予測できるポーラスメディア法を適用することで，３次元固気液混相流モデルを開発した．この流れのモデルと土砂輸送モデルを組み合わせ，正面越流による堤防侵食に適用し，モデルの妥当性を検証した．さらに，砂の弾塑性構成式を基本とし，土の大変形解析に有利な粒子法の一種であるGIMP法を連成させ，堤防の浸透破壊を予測できる数値モデルの構築を行った．

研究成果

• [雑誌論文] 階段式魚道型水路における不安定波発生に関する３次元数値解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 音田慎一郎, 村瀬仁士, 細田 尚
  • 雑誌名: 土木学会論文集B1(水工学) 巻: Vol.74, No.4
  • NAID: 130007628337
  • 査読あり
• [雑誌論文] 開水路流れと土の弾塑性変形連成解析の堤防浸透破壊への適用性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 音田慎一郎, 北林資也, 肥後陽介, 細田 尚
  • 雑誌名: 土木学会論文集B1(水工学) 巻: Vol.73, No.4
  • NAID: 130006406335
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Some Considerations of Dike Failures due to Seepage Flows (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Onda, M. Kitabayashi and T. Hosoda
  • 雑誌名: THESIS-2016 巻: 3 ページ: 197-200
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 境界適合座標系での密度関数法を用いた開水路流れ解析法の開発とその検証について (2016)
  • 著者名/発表者名: 音田慎一郎，細田 尚，木村一郎，Jacimovic Nenad
  • 雑誌名: 土木学会論文集B1（水工学） 巻: Vol.72, No.4
  • NAID: 130005311989
  • 査読あり
• [学会発表] Numerical simulation of dike deformation due to seepage flows (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Onda, Y. Higo and T. Hosoda
  • 学会等名: the 37th IAHR World Congress
  • 国際学会
• [学会発表] 密度関数法を用いた階段式魚道型水路における2 次元不安定波発生の数値解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 村瀬仁士, 音田慎一郎, 細田 尚
  • 学会等名: 第31 回数値流体力学シンポジウム
• [学会発表] 開水路流れと土の変形の連成解析を用いた堤防浸透破壊に関する数値シミュレーション (2016)
  • 著者名/発表者名: 音田慎一郎, 北林資也, 肥後陽介, 細田 尚
  • 学会等名: 土木学会第71回年次学術講演会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県・仙台市）
• [学会発表] 一般座標系での３次元開水路流れモデルによる湾曲部流れの数値シミュレーション (2016)
  • 著者名/発表者名: 村瀬仁士, 音田慎一郎, 細田 尚
  • 学会等名: 土木学会第71回年次学術講演会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県・仙台市）