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

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23360215
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 水工学
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 河原 能久 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70143823)
• 研究分担者: 椿 涼太 広島大学, 大学院・工学研究院, 助教 (80432566) ; 横嶋 哲 静岡大学, 大学院・工学研究科, 助教 (80432194)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 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

研究概要

洪水流と樹木群の相互作用の解明を目的として実験と数値解析を行った。樹林帯模型を配置した直線開水路と複断面蛇行水路を用いて，樹木帯の位置や連続性が流れ場に及ぼす影響を検討した。そして，樹林帯の連続性が大規模な水平渦や流水抵抗に影響を及ぼすことや低水路内の流向は高水敷上の樹林帯には影響されないことを見出した。LESとRANSによる3次元解析は，連続した樹林帯を有する流れに対しては実験結果を良好に再現するが，不連続の樹林帯に対しては再現性が低下することを示した。また，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，各樹木要素周りの流れを解像する数値解析手法の開発を進めた。

研究成果

• [雑誌論文] 円柱群を過ぎる2次元流れの抗力特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 横嶋哲, 野田博, 河原能久
  • 雑誌名: 土木学会論文集B1(水工学) 巻: Vol.70, No.4 ページ: I_829-I_834
  • 査読あり
• [雑誌論文] 開水路乱流実用解析のためのLES法の基礎的検証 (2014)
  • 著者名/発表者名: 久末信幸, 中山昭彦, 横嶋哲
  • 雑誌名: 土木学会論文集B1 巻: Vol.70, No.4 ページ: I_841-I_846
  • 査読あり
• [雑誌論文] フラッシュ放流による沈水植物の流失特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 水口雄介, 椿涼太, 河原能久, 松原功馬
  • 雑誌名: 水工学論文集, 土木学会論文集B1(水工学) 巻: Vol.69, No.4 ページ: I_877-I_882
  • 査読あり
• [雑誌論文] 樹木群を有する直線開水路流れにおける大規模水平渦の特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 横嶋哲, 河原能久, 山本拓也, 松原功馬
  • 雑誌名: 土木学会論文集B1(水工学) 巻: Vol.69, No.4 ページ: I_1351-1356
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高水敷上の樹木群が流れの抵抗や流速分布に及ぼす影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 長谷川史明, 河原能久, Jahra, F., 山本拓也
  • 雑誌名: 土木学会論文集A2(応用力学) 巻: Vol.68, No,2 ページ: I_573-I_581
  • 査読あり
• [雑誌論文] フラッシュ放流における土砂供給が付着藻類の剥離に与える付加効果の推定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中土井佑輔, 椿涼太, 河原能久, 石尾将大
  • 雑誌名: 河川技術論文集 巻: Vol.18 ページ: 173-178
  • 査読あり
• [雑誌論文] 付着藻類の剥離形態の整理と出水に伴う剥離量評価モデルの精緻化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中土井佑輔, 椿涼太, 河原能久
  • 雑誌名: 土木学会論文集B1(水工学) 巻: Vol.68, No.4 ページ: I_751-I_756
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solute transport in a compound open channel with emergent vegetation (2012)
  • 著者名/発表者名: Jahra, F., Kawahara, Y., Hasegawa, F. and Yamamoto, T
  • 雑誌名: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B1 (Hydraulic Engineering) 巻: Vol.68, No.4 ページ: I_73-I_78
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flow-vegetation interaction in a compound open channel with emergent vegetation (2011)
  • 著者名/発表者名: Jahra, F., Kawahara, Y., Yamamoto, H. and Hasegawa, F
  • 雑誌名: Journal of River Basin Management 巻: Vol.9, No.3-4 ページ: 247-256
  • DOI: 10.1080/15715124.2011.642379
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高水敷の植生域幅が流れに及ぼす影響の評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 長谷川史明, Jahra Fatima, 山本拓也, 河原能久
  • 雑誌名: 土木学会論文集A2(応用力学) 巻: Vol. 67, No.2 ページ: I_549-I_557
  • 査読あり
• [雑誌論文] 2次元不定流解析における植生倒伏モデルの改良とフラッシュ放流への適用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉武央気, 河原能久, 椿涼太, 中土井佑輔
  • 雑誌名: 河川技術論文集 巻: Vol.17 ページ: 221-226
  • 査読あり
• [雑誌論文] 数値解析を用いた急流河川における洪水時の流量の予測精度に関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉武央気, 椿涼太, 河原能久
  • 雑誌名: 土木学会論文集A2(応用力学) 巻: Vol. 67, No.2 ページ: I_683-I_691
  • 査読あり
• [学会発表] Primary velocity distribution in open channels with different vegetation layout - experiment and numerical simulation (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawahara, Y
  • 学会等名: 4th Japan-Korea Mini- Symposium on Modeling and Measurement of Hydraulic Flows
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2014-03-28
  • 招待講演
• [学会発表] Large-eddy simulation of turbulent flows through idealized emergent vegetation (2014)
  • 著者名/発表者名: Yokojima, S
  • 学会等名: 4th Japan-Korea Mini- Symposium on Modeling and Measurement of Hydraulic Flows
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2014-03-28
  • 招待講演
• [学会発表] 円柱群を過ぎる流れの空力特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 横嶋哲, 野田博, 河原能久
  • 学会等名: 第27回数値流体力学シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2013-12-17
• [学会発表] Numerical investigation of drag in regular arrays of circular cylinders (2013)
  • 著者名/発表者名: Yokojima, S. and Kawahara, Y
  • 学会等名: 66th Annual Meeting of the Division of Fluid Dynamics
  • 発表場所: APS, Pittsburgh, USA
  • 年月日: 2013-11-25
• [学会発表] Effects of vegetation along floodplain edges on the flow in a compound meandering channel (2013)
  • 著者名/発表者名: Nhavotso, F. S., Kawahara, Y., Tsubaki, R. and Matsuura, T
  • 学会等名: 12th Int. Conf. on Civil and Environmental Engineering- 2013
  • 発表場所: Dalian, China
  • 年月日: 2013-09-24
• [学会発表] Effect of vegetation configuration on turbulent flows in a rectangular open channel (2013)
  • 著者名/発表者名: Yokojima, S., Kawahara, Y. and Yamamoto, T
  • 学会等名: Proc. of 35th IAHR World Congress
  • 発表場所: Chengdu, China
  • 年月日: 2013-09-13
• [学会発表] Experimental study of turbulent flows in an open channel with different vegetation patches (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsubara, K., Kawahara, Y., Yamamoto, T. and Tsubaki, R
  • 学会等名: 35th IAHR World Congress
  • 発表場所: Chengdu, China
  • 年月日: 2013-09-11
• [学会発表] On the spatial distribution of aquatic plant in gravel river (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsubaki, R. and Kawahara, Y
  • 学会等名: 35th IAHR World Congress
  • 発表場所: Chengdu, China
  • 年月日: 2013-09-10
• [学会発表] Estimation of detachment rate of algae due to grinding by sediment transport using spectral image analysis (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishio, S., Tsubaki, R., Kawahara, Y. and Nakasdoi, Y
  • 学会等名: ISRS2013 (12th Int. Symposium on River Sedimentation
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2013-09-08
• [学会発表] フラッシュ放流による沈水植物の流失特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 水口雄介, 椿涼太, 河原能久, 松原功馬
  • 学会等名: 第65回土木学会中国支部研究発表会
  • 発表場所: 鳥取大学工学部
  • 年月日: 2013-05-31
• [学会発表] 高水敷先端部に植生を有する複断面蛇行水路の流れ (2013)
  • 著者名/発表者名: 松浦智哉, 河原能久, 椿涼太
  • 学会等名: 第65回土木学会中国支部研究発表会
  • 発表場所: 鳥取大学工学部
  • 年月日: 2013-05-31
• [学会発表] 樹木群を有する開水路乱流の抵抗軽減のための大規模渦構造の抑制の試み (2013)
  • 著者名/発表者名: 横嶋哲, 河原能久
  • 学会等名: 研究集会「壁乱流における大規模構造の統計法則と動力学に果たす役割」
  • 発表場所: 九州大学応用力学研究所
  • 年月日: 2013-02-23
• [学会発表] 植生帯を過ぎる流れのLES (2012)
  • 著者名/発表者名: 横嶋哲, 河原能久
  • 学会等名: 第26回数値流体力学シンポジウム
  • 発表場所: 国立オリンピック記念青少年総合センター
  • 年月日: 2012-12-19
• [学会発表] Estimation of flood discharge in a vegetated river using multipoint water level hydrographs (2012)
  • 著者名/発表者名: Kawahara, Y., Tsubaki, R. and Yoshitake, H
  • 学会等名: 10th ICHE-2012
  • 発表場所: Orlando, USA
  • 年月日: 2012-11-06
  • 招待講演
• [学会発表] Effects of floodplain vegetation on flow resistance and large horizontal vortices (2012)
  • 著者名/発表者名: Jahra, F., Kawahara, Y., Hasegawa, F. and Yamamoto, T
  • 学会等名: 10th ICHE-2012
  • 発表場所: Orlando, USA
  • 年月日: 2012-11-06
• [学会発表] Turbulent flows in a compound open channel with emergent vegetation (2012)
  • 著者名/発表者名: Kawahara, Y., Jahra, F. and Hasegawa, F
  • 学会等名: River Flow 2012 (Int. Conference on Fluvial Hydraulics)
  • 発表場所: San Jose, Costa Rica
  • 年月日: 2012-09-06
• [学会発表] 低水路と高水敷の境界部の樹木が流れの抵抗に及ぼす影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本拓也, 長谷川史明, 河原能久
  • 学会等名: 第67回土木学会年次学術講演会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2012-09-05
• [学会発表] 2d numerical simulation of flushing floods with a refined model for vegetation (2012)
  • 著者名/発表者名: Kawahara, Y., Tsubaki, R. and Yoshitake, H
  • 学会等名: 18th IAHR-APD
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2012-08-21
• [学会発表] オオカナダモ群落周辺の流速分布の測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松原功馬, 椿涼太, 水口雄介, 河原能久
  • 学会等名: 第64回土木学会中国支部研究発表会発表論文集
  • 発表場所: 呉工業高等専門学校
  • 年月日: 2012-06-09
• [学会発表] Distribution and growth of Egeria Densa in Johge River (2011)
  • 著者名/発表者名: Mizuguchi, Y., Tsubaki, R., Nakadoi, Y. and Kawahara, Y
  • 学会等名: 10th Int. Conf. on Civil and Environmental Engineering-2011
  • 発表場所: Jhongli, Taiwan
  • 年月日: 2011-11-14
• [学会発表] The effects of floodplain vegetation on mass and momentum transfer in a compound channel (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, T., Hasegawa, F., Jahra, F. and Kawahara, Y
  • 学会等名: 10th Int. Conf. on Civil and Environmental Engineering-2011
  • 発表場所: Jhongli, Taiwan
  • 年月日: 2011-11-14
• [学会発表] 河原能久高水敷に植生を有する複断面開水路における物質輸送 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山本拓也, 長谷川史明
  • 学会等名: 第66回土木学会年次学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学城北キャンパス
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] Prediction of momentum and solute transfer in a vegetated compound channel (2011)
  • 著者名/発表者名: Jahra, F., Kawahara, Y., Hasegawa, F., Yamamoto, T
  • 学会等名: 34th IAHR Congress
  • 発表場所: Brisbane, Australia
  • 年月日: 2011-06-30
• [学会発表] 植生を有する複断面開水路における流れと物質輸送に関する実験的研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山本拓也, 長谷川史明, Jahra Fatima, 河原能久, 椿涼太
  • 学会等名: 第63回土木学会中国支部研究発表会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2011-05-21
• [備考]
  • URL: http://www.civil-hu.jp/hyd/