SOLA-VOF法による潜堤背後の洗掘現象に関する数値解析

SOLA-VOF方法对水下路堤背后冲刷现象的数值分析

• 批准号: 11750463
• 负责人: 南 將人
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Hachinohe National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750463/
• 关键词: SOLA法; 潜堤; 洗掘; 潜提; 砕波; 底面圧力; SOLA-VOF法

潜堤を用いた海浜保全工法は、従来の離岸堤に代わって多用されている。本研究期間中に実施した全国実施例アンケート調査(事業主体として県と国土交通省各事務所を対象)によれば、施工事例は100件程であり、海岸環境整備が主目的として使用されている。しかし、潜堤設置に伴い、その周辺には離岸堤には見られない局所洗掘現象も観測されている。この潜堤周辺の砂移動量を予測する上で、周辺の波浪や流れ、底面圧力の評価は非常に重要である。本研究は、SOLA法を用いて潜堤周辺の流れ場の数値計算を実施し、また、水理実験による波浪場、潜堤背後の底面圧力変動そして地形変化量を測定し、潜堤背後の洗掘位置や深さそして範囲等について検討したものである。まず、2次元N.S.式を数値計算し、全水深に対する底面圧力の大きさを算定した。次に水理実験により底面圧力変動を測定し、変動に高周波成分が見られず砕波による乱れは底面に達する前に分散されてしまう事、入射波の波動成分に対する底面圧力変動幅は10%程度であり、波形勾配が大きい程その値が小さくなる事等の結果を得た。次に地形変化量については、水路幅の1/2長さの潜堤を設置した所、潜堤端部背後で侵食、その岸側で堆積する地形変化が生じていた。入射波と最大侵食位置の関連を整理すると、最大侵食位置は、岸沖方向に0.08波長、沿岸方向に0.15波長の位置で発生する。最大堆積位置は、岸沖方向0.25波長、沿岸方向に0.04波長となる。また、最大堆積深さは、対波長比で0.02〜0.03、対波高比で0.6〜0.8との関係が得られた。地形変化の範囲については、入射波波形勾配が大きい程、侵食および堆積範囲とも狭くなる傾向が見られ地形変化を生じる範囲が集中的となっている。

The method of submarine protection is used in many ways. During the period of this study, there were 100 cases of nationwide implementation (business entities and offices of the Ministry of Land, Infrastructure and Transport), construction and coastal environmental improvement. In addition, the submarine dike is installed in the middle of the sea, and the surrounding area is opposite to the offshore dike. It is very important to predict the sand movement at the periphery of the submerged dike, such as the wave and current at the periphery and the pressure at the bottom. In this study, SOLA method is used to calculate the numerical value of the flow field around the submerged dike, to determine the wave field, the pressure variation of the bottom behind the submerged dike, and the variation of the terrain. Calculation of the numerical value of the two-dimensional N.S. equation and determination of the pressure on the bottom surface of the water at full depth The results of measurement of bottom pressure fluctuation, fluctuation of high frequency wave component, dispersion of bottom pressure fluctuation, fluctuation of bottom pressure fluctuation amplitude of 10% and waveform matching of high frequency wave component and low frequency wave component were obtained. In addition, the amount of terrain changes, the width of the waterway is 1/2 of the length of the submerged levee, the end of the submerged levee is invaded, and the shore side is accumulated. The correlation between the position of maximum eclipse and the incident wave was analyzed. The position of maximum eclipse occurred at 0.08 wavelength in the shoreline direction and 0.15 wavelength in the coastal direction. The maximum accumulation position is 0.25 wavelength in shore direction and 0.04 wavelength in coastal direction. The relationship between the maximum stacking depth and the wavelength ratio is 0.02 ~ 0.03, and the wavelength height ratio is 0.6 ~ 0.8. Topographic variation ranges, incident wave waveform matching ranges, encroachment ranges, and accumulation ranges tend to be observed in the case of topographic variation ranges, and concentration ranges.

项目成果

南將人,真野明: "潜堤・人工リーフの施工事例調査"土木学会東北支部技術研究発表会 講演概要. 116-117 (2001)

Masato Minami、Akira Mano：“水下堤坝和人工鱼礁的施工实例调查”日本土木工程师学会东北分会技术研究演示文稿摘要 116-117（2001 年）。

羽鳥やすこ: "潜提背後底面の圧力測定実験"平成11年度東北支部技術研究発表会講演概要. 152-153 (2000)

Yasuko Hatori：“测量潜水器底部压力的实验”1999 年东北分部技术研究报告摘要 152-153 (2000)。

竹林剛,南將人: "潜堤周辺の流れ場の数値計算"土木学会東北支部技術研究発表会 講演概要. 188-189 (2000)

Tsuyoshi Takebayashi，Masato Minami：“淹没堤坝周围流场的数值计算”日本土木工程师学会东北分会技术研究报告摘要188-189（2000）。

南將人,羽鳥やすこ,上田雄一,竹林剛,田中博通: "潜堤背後の底面圧力変動に関する実験"土木学会海洋開発論文集. 第16巻. 25-30 (2001)

Masato Minami、Yasuko Hatori、Yuichi Ueda、Tsuyoshi Takebayashi 和 Hiromichi Tanaka：“淹没堤坝后面底部表面压力波动的实验”日本土木工程师学会海洋开发会议记录，第 16 卷 25-30 (2001)

竹林剛: "潜提周辺の流れ場の数値計算"平成11年度東北支部技術研究発表会講演概要. 188-189 (2000)

Tsuyoshi Takebayashi：“淹没周围流场的数值计算”1999年东北分部技术研究报告简报188-189（2000）。