石礫河川の代表粒径の決め方および河床形状、流砂量の評価手法に関する研究

砾石河流代表性粒度确定及河床形态及含沙量评价研究

基本信息

批准号：
20J22413
负责人：
熱海孝寿
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Chuo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は，石礫河川の河床構造の変化過程，粒子運動，掃流層内の流れ構造を明らかにすることを目的に，１オーダー程度の粒度幅を有する球状粒子群を用いて数値移動床実験を実施した．露出および埋没していた大粒径粒子群は，離脱し，表層で堆積が生じ，重心位置が鉛直上方に遷移する．小粒径粒子群は，大粒径や中粒径間の離脱した空隙を埋め，平均河床高の下に堆積し，重心位置が鉛直下方に遷移する．また，中粒径粒子群は，平均河床高付近で堆積が生じ，初期位置によって，重心位置が鉛直上方や下方に遷移する．これによって，鉛直分級が形成される．さらに，鉛直分級の発達過程での離脱・堆積量やpickup rateおよびdeposition rateの鉛直分布の評価を試み，河床構造の変化過程について考察を行った．また，鉛直分級が発達した時間帯で流れ場のデータの抽出を行い，動的平衡状態の掃流層内の流れ構造と粒子運動との関係を調べ，掃流層内の流速分布やレイノルズ応力分布などから，流れ構造と粒子運動の相互作用について明らかにした．並行して，石礫河川の掃流砂に及ぼす粒子形状の効果について検討を行った．既往の検討から，覆瓦構造などの表層の粒子配列による噛み合わせの効果により，移動開始時の運動に形の影響が現れやすい．しかしながら，高掃流力条件のように移動粒子群が存在する場合，粒子形状の効果が卓越するかは不明であり，この点について検討を行った．同一体積で粒子形状のみが異なる粒子群を用いて，粒子が活発に移動する掃流力条件で行い，無次元掃流力0.18,0.30程度の場合は，名目直径を用いて表される無次元の流砂量，流砂体積，粒子速度に与える粒子形状および体積の違いによる差異は小さいことが明らかとなった．これらの検討結果は，一部学会発表を通じて成果を報告した．

今年，我们使用晶粒尺寸约为一个顺序的球形颗粒进行了数值移动床实验，目的是阐明碎石河的河床结构的变化，颗粒运动和擦洗层内的流动结构。裸露和埋葬的大型颗粒分离，沉积在地面上，重心向上垂直向上过渡。小型颗粒填补了在大型和中型颗粒之间分开的间隙，在平均河床高度下积聚，重心转变垂直向下。另外，中型颗粒在平均河床高度附近积累，重力位置的中心根据初始位置垂直向上或向下变化。这会创建垂直分类。此外，我们试图评估垂直分类过程中脱离和沉积量的垂直分布，以及拾取率和沉积速率，并讨论了改变河床结构的过程。此外，研究了在开发垂直分类的时间段内提取流场数据，并研究了在动态平衡状态下的流动结构与粒子运动之间的关系，并从扫描层内的流速分布与雷诺斯应力分布中阐明了流动结构和粒子运动之间的相互作用。同时，我们研究了颗粒形状对擦洗砾石河中砂的影响。先前的研究表明，由于表面颗粒的排列（例如外壳瓷砖结构）的排列效果，使形状很容易在运动开始时影响运动。但是，目前尚不清楚在存在移动颗粒时（例如在高清晰的力条件下）时，粒子形状的影响是否优势，并且研究了这一点。据表明，由于体积相同，粒子形状的差异和粒子形状的差异较小，并且粒子的形状应用于颗粒主动移动的扫描力条件，而无量纲的扫描力的差异约为0.18,0.30，粒子形状和体积的差异差异为降低的快速体积和粒子体积，快速体积和粒子的质量，使用了名义上的直径为小。这些结果是通过一些学术会议的演讲报告的。

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

混合粒径数値移動床水路実験による粒子群の跳躍と鉛直分級に関する研究

混合粒径数值移动床水槽实验研究颗粒群跳跃和垂直分级

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
土木学会論文集B1(水工学)
影响因子：
0
作者：
Fujita;K & Okada;K;熱海孝寿，福田朝生，福岡捷二
通讯作者：
熱海孝寿，福田朝生，福岡捷二

流体中の石礫粒子の移動開始時と跳躍時の運動に及ぼす形状の効果

形状对流体中砾石颗粒在运动开始和跳跃过程中运动的影响

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
土木学会論文集B1(水工学)
影响因子：
0
作者：
熱海　孝寿，福岡　捷二
通讯作者：
熱海　孝寿，福岡　捷二

Effects of irregular particle shapes on the sediment movement and transport rate in gravel-bed channels

不规则颗粒形状对砾石床河道泥沙运动和输移速率的影响

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
River Flow 2020
影响因子：
0
作者：
Takatoshi Atsumi;Shoji Fukuoka
通讯作者：
Shoji Fukuoka

石礫粒子の形状が粒子運動に及ぼす影響

砾石颗粒形状对颗粒运动的影响

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
PAUL Soumyadeep;HSU Wei-Lun;MAGNINI Mirco;MASON Lachlan R.;ITO Yusuke;HO Ya-Lun;MATAR Omar K.;DAIGUJI Hirofumi;桑原佑典;熱海　孝寿
通讯作者：
熱海　孝寿

A study on vertical sorting mechanism in gravel bed rivers with graded sediment using the APM method.

APM法研究级配砂砾石床河流垂直分选机制