高解像度風上解法を用いた市街地氾濫シミュレーションモデルに関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02J03842
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 重枝 未玲 九州工業大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)
• Keywords: 洪水氾濫 / 市街地構造 / 数値シミュレーション / 高解像度風上解法 / 流束差分離法 / 非構造格子 / 流体力

Research Abstract

近年,局地的集中豪雨による都市域での洪水氾鑑が発生し甚大な被害が生じている.本研究は,市街地でのハザードマップや効果的な避難対策等の危機管理対策を講じる上で不可欠な市街地氾濫シミュレーションモデルの開発を目的としたものである.本年度の研究実績の概要は以下の通りである.
(1)市街地氾濫シミュレーションモデルの開発
昨年度構築した非構造格子を用いた流束差分離法に基づく平面2次元洪水流モデルをベースモデルとし,これに家屋群,樹林帯,流れの状態により水没・非水没状態となる地形起伏などの市街地構成要素の取り扱いを包括した,市街地構造を考慮できる氾濫シミュレーションモデルを開発した.
(2)実験データの収集
市街地氾艦シミュレーションモデルの総合的な検証を目的として,道路網,公園や駐車場などのオープンスペース,構造物,路上設置物,樹林帯,流れの状態により水没/非水没状態になる地形起伏などの市街地構成要素が複雑に配置された市街地での氾艦流の水深,水探方向平均流速ベクトルおよび構造物に働く流体力に関する実験データを収集した.
(3)モデルの検証
上記の実験データに基づきモデルの検証を行った結果,本市街地氾濫シミュレーションモデルが,複雑な構造を有する市街地での氾濫流の挙動と構造物に働く流体力を十分な精度で再現できることが明らかとなった.
(4)実氾濫現象への適用
本市街地氾濫シミュレーションモデルの実氾濫現象への適用性を検討する目的で,2003年7月の九州豪雨災害で大きな被害が生じた福岡県飯塚市を中心とする遠賀川流域を対象に氾濫解析を行った.その結果,同モデルが,湛水域等のハザードマップ作成などに不可欠なダイナミックな氾濫プロセスを十分な精度で再現できることが明らかとなった.

Research Products

• [Publications] 重枝未玲, 秋山壽一郎: "数値シミュレーションに基づく堤防に沿った樹林帯の治水機能の検討"土木学会論文集. No.740/II-64. 19-30 (2003)
• [Publications] Shige-eda, M., Akiyama, J.: "Numerical and experimental study on 2D flood flows with and without structures"Journal of Hydraulic Engineering, ASCE. Vol.129, No.10. 817-821 (2003)
• [Publications] 秋山壽一郎, 重枝未玲: "市街地構造を考慮した氾濫解析モデル"都市水害モデルの総合比較に関するワークショップ. 15-21 (2003)
• [Publications] Shige-eda, M., Akiyama, J., Ura, M., Kobayashi, K.: "Numerical investigation on behavior of 2D flood flows and hvdrodynamic forces exerting on structures"Journal of Hydroscience and Hydraulic Engineering. Vol.21, No.2. 61-73 (2003)
• [Publications] 重枝未玲, 秋山壽一郎: "市街地構造を考慮した氾鑑解析モデルの総合的な検証"水工学論文集. 第48巻. 577-582 (2004)
• [Publications] 重枝未玲, 秋山壽一郎, 野中雅之, 浅野孝典: "定常自由表面流中の水没物体に働く流体力"水工学論文集. 第48巻. 877-882 (2004)