土砂・洪水氾濫による災害を防止・軽減するための汎用シミュレータの開発

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幅広い粒度分布を持つ土砂に対し急勾配領域から緩勾配領域まで適用できる流砂モデルを構築するために、研究代表者が開発してきた慣性土石流の統一モデルをベースとして、研究分担者らが開発してきた土石流中の細粒土砂のフェーズシフトのモデルと、急勾配河川における浮遊砂モデルとを組み入れることにより、土石流から掃流砂・浮遊砂までを対象とする新たな流砂モデルを開発している。新たな流砂モデルの妥当性を検証するために、水路実験を実施してデータを収集した。掃流状集合流動は底面付近の砂礫移動層と表面付近の水流層に分類され、砂礫移動層中には乱流状に移動する細粒土砂と層流状に移動する粗粒土砂が存在し、水流層中には、乱流状に移動する細粒土砂が存在すると考えられるがそれぞれ相互作用・交換については十分に理解されていない。そこで、水路実験を通して、細粒土砂を含む掃流状集合流動の実態を明らかにした。また、勾配変化点における混合砂礫土砂の堆積に関する水路実験を様々な条件下で実施し、従来の数値計算で用いられている堆積速度式の適用性に関して検討した。急こう配の直線水路下流側に緩勾配区間（3度以下）を設けて、勾配変化点周辺の流動況（水流層と土砂移動層の厚さや流速、土砂濃度、境界面および河床面を通じた土砂の移動）を高速度ビデオカメラおよび通常のビデオカメラで記録した。この動画を基に土砂移動過程を追跡し、実験データを得た。実験には粒 0.1mm～3mmの珪砂や粒 5mm～3cmの自然砂礫を使用している。さらに、大型のビーカーと攪拌機を用いた細粒土砂の浮遊、沈降に関する室内実験をあわせて行い、粒径の違いが堆積速度に及ぼす影響や、異なる粒径の粒子同士の河床との交換時の相互作用について調べた。