流木堆積による橋脚周りの大規模局所洗堀を予測する数値解析モデルの構築

建立预测浮木堆积造成桥墩周围大规模局部冲刷的数值分析模型

• 批准号: 21K04284
• 负责人: 長田 健吾
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Anan National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04284/
• 关键词: 水工水理学; 河川工学; 流木災害; 河床洗堀; 数値解析; 流木; 洪水; 防災減災

今年度は，昨年度の検討結果を踏まえて，基礎的な実験とそれによる解析モデルの改善・検証を実施した．Schalko博士の実験は，流れ・流木・土砂の3者の動きと相互干渉が関係する洗掘現象が扱われているが，解析モデルの問題点の把握と改善策の検討に向けて，流木挙動を固定化した洗掘実験を実施した．また，解析モデルに組み込む流砂解析モデルは，実河川への将来的な適用を考え，昨年度利用した粒子追跡型の非平衡流砂モデルに替えて，計算負荷の少ない非平衡流砂モデルについて提案・検証を行った．基礎実験は，0.4m幅の直線水路に珪砂4号を0.1m厚で敷き均し，流木堆積を模擬した横断遮蔽物（網かごの中に流木模型をランダムに投入，流木が占める体積率は40％）を設置した水路を設定した．砂面から横断遮蔽物の底面までの初期高さは0.03mとし，流量は一定値0.008m3/sを供給した．河床洗掘の状況等をビデオカメラで記録するとともに，通水10分後に河道中央の縦断的な水面形と河床形状の測定を行った．新たな非平衡流砂モデルを組み込んだ解析モデルを上述の基礎実験に適用し，検討した結果，洗堀深は実験値に比べて過小評価となり，流木挙動を固定化した中での洗堀現象も解析モデルで捉えられないことが分かった．流れ場の圧力分布を捉えられていないこと（静水圧近似）が要因と考え，簡易に非静水圧分布を解析する手法を流体解析に組み込むことで，流体解析の改善を図った．この非静水圧を考慮した解析モデルを基礎実験データに適用したところ，解析による洗堀深および最大洗掘位置は実験の状況を再現できることが明らかとなった．流体解析および流砂解析について，実用性を考慮した非静水圧モデルと非平衡流砂モデルをそれぞれ提案し，それらを組み合わせた解析モデルにより河床洗掘現象の再現性が向上することを提示した．

This year, the results of the previous year's study have been reviewed, and the basic analysis and improvement of the model have been implemented. Dr. Schalko's study has been carried out, and the interaction between the flow, flow, and soil has been discussed. In addition, the analysis of the flow sand analysis. The foundation of the foundation is not only 0.4m width of the linear waterway, but also 0.1m thickness of the sand No. 4. The drift wood accumulation is simulated and the cross shielding is put into operation. The drift wood accounts for 40% of the volume. The initial height of the sand surface at the bottom of the cross shield is 0.03m, and the flow rate is 0.008m3/s. River bed excavation conditions, etc., are recorded in the water table after 10 minutes of water flow. The new non-equilibrium flow sand model is composed of the following components: analysis of flow sand, and analysis of flow sand. The pressure distribution of the fluid field is obtained by a simple method for analyzing the non-hydrostatic pressure distribution. The analysis of this non-hydrostatic pressure is based on the application of this method to the analysis of the washing depth and maximum washing position. Fluid analysis and flow sand analysis are useful in considering non-hydrostatic pressure and non-equilibrium flow sand.

项目成果

横断遮蔽物による河床洗掘現象を表現できる実用的数値解析手法の提案

提出一种表达穿越障碍物引起的河床冲刷现象的实用数值分析方法

• 发表时间: 2023
• 期刊: 河川技術論文集
• 作者: Muneyuki Aoki;Masayuki Nitta;Tomoaki Funakoshi;Taisei Sato;佐藤大誠，中村理希，椎名 慧，新田将之，青木宗之;長田健吾，清水義彦，赤川優太
• 通讯作者: 長田健吾，清水義彦，赤川優太

平面2 次元－3 次元ハイブリッド洪水流解析モデルの河床変動解析への適用に関する基礎研究

平面2D-3D混合洪水流分析模型在河床变化分析中应用的基础研究

• 发表时间: 2022
• 期刊: 第25回応用力学シンポジウム講演概要集
• 作者: Hosoya Shogo;Matsushima Kakuya;吉井健太・金井昌信;長田健吾，清水義彦，井坂涼楓，星田元気
• 通讯作者: 長田健吾，清水義彦，井坂涼楓，星田元気

河道・氾濫原一体型の流木挙動シミュレーションの構築

河道洪泛区浮木行为综合模拟构建

• 发表时间: 2023
• 期刊: 河川技術論文集
• 作者: 原田守博;シュエ・ジン・ミン・アウン;Banno Masayuki;金井昌信・横内基・飯島洋祐;長田健吾，清水義彦，川池健司，重枝未玲，梯翔伍
• 通讯作者: 長田健吾，清水義彦，川池健司，重枝未玲，梯翔伍