| 研究概要 |
河川構造物周辺の流れと局所洗掘現象は, 一般に流れの3次元性, 非定常性が強く, 現象が複雑であるため, こうした現象を精度良く予測するには, 用いる流体解析モデルと河床変動モデルの選定が重要である. そこで, これまで開発してきた3次元流れ解析モデルと平衡・非平衡河床変動モデルを適用して水制周辺の局所洗掘に関する数値解析を行い, 結果を比較することで, 予測シミュレータの体系化について検討した. その結果, 砂粒の平均移動距離を表すstep lengthに流れの局所的変化を考慮した非平衡流砂モデルが現象を良好に再現できることを示した. また, 洗掘孔形状に対するモデルパラメータと空間スケールの依存性について考察し, 非平衡流砂モデル中のパラメータであるstep lengthが空間的に一様な場合には, 平衡・非平衡流砂モデルにおいて洗掘孔形状が同じになる可能性を指摘した.
一方, 土砂輸送過程の基礎的な知見を得るために, 小規模河床波の形成, 遷移過程に関する模型実験を実施し, 路床勾配の変化に伴って河床波が遷移することを確認した. さらに,鉛直加速度を考慮した1次元水深積分モデルと非平衡流砂モデルを組み合わせ, 小規模河床波の遷移過程を予測できる数値解析モデルを開発するとともに, 河床波の発達・変形過程を再現するにはstep lengthの取り扱いに注意を要する必要があることがわかった.
以上の結果から, 流れ構造と土砂輸送特性が複雑な河川構造物周辺の地形変化を予測するには, 土砂の輸送過程を詳細に表現した非平衡流砂モデルを適用する必要があると考えられる.
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