Study on the mechanism of flood inundation disasters involving sediment and driftwood and the development of an integrated numerical model

本研究の目的は，河道及び氾濫原での流れ・土砂・流木の相互作用系を水理実験から捉え，その突合せから新たな解析手法を構築することである．具体的には，個々の流木追跡を個別要素法から行い，これをオイラー的な流れ・流砂の解析に組み込み，河道・氾濫原を一体的とした統合的な流木流動モデルを作成する． R4年度の研究実施計画は，① 橋脚を伴う河道区間の流れ・流木・流砂に関する水理現象の検討及び② 流木・土砂を伴う市街地氾濫の水理現象の検討の2項目であり，①の検討は，本研究の根幹となるもので，橋脚を伴う河道区間の流れ・流木・流砂の相互作用が，過去の被災事例から典型的な力学過程であると判断して，これを基礎的な水路実験より検討した．これより，橋脚での流木集積過程では流下流木量が多くなるほど水深方向の閉塞化が進み，3次元性の高い現象となること，その特徴から生じるバックウォーター効果等を水理実験から評価した．そして，流木が橋脚の水深方向に集積すると流れの遮蔽効果が卓越し，その結果，下降流が生じ局所洗堀が助長されることが予測された．以上の水理実験より得られた水理現象の再現性，すなわち，水位と流況特性，流木群の移動軌跡，集積状況（立体構造）等をレファレンスとして，数値解析モデルを構築した．また，実河道への適用から，一般化座標系のもと，平面2次元・3次元解析をモードスプリット法から構成したハイブリッドモデルに，流木群による水体積の変化を考慮してFAVOR法の組み込みも行っている．②の検討では，河道・市街地氾濫の水理現象を捉える基本的な実験を行い，その現象を再現できる数値解析モデルを構築した．すわわち，橋脚の流木集積より河道からの氾濫過程を再現し，氾濫原での流れ，流木の挙動を追跡する数値解析手法を，氾濫原では非構造格子系のもとに作成し，計算結果は流木の挙動を再現できることを確認した．

本研究の目的は，河道及び氾濫原での流れ・土砂・流木の相互作用系を水理実験から捉え，その突合せから新たな解析手法を構築することである．具体的には，個々の流木追跡を個別要素法から行い，これをオイラー的な流れ・流砂の解析に組み込み，河道・氾濫原を一体的とした統合的な流木流動モデルを作成する． R4年度の研究実施計画は，① 橋脚を伴う河道区間の流れ・流木・流砂に関する水理現象の検討及び② 流木・土砂を伴う市街地氾濫の水理現象の検討の2項目であり，①の検討は，本研究の根幹となるもので，橋脚を伴う河道区間の流れ・流木・流砂の相互作用が，過去の被災事例から典型的な力学過程であると判断して，これを基礎的な水路実験より検討した．これより，橋脚での流木集積過程では流下流木量が多くなるほど水深方向の閉塞化が進み，3次元性の高い現象となること，その特徴から生じるバックウォーター効果等を水理実験から評価した．そして，流木が橋脚の水深方向に集積すると流れの遮蔽効果が卓越し，その結果，下降流が生じ局所洗堀が助長されることが予測された．以上の水理実験より得られた水理現象の再現性，すなわち，水位と流況特性，流木群の移動軌跡，集積状況（立体構造）等をレファレンスとして，数値解析モデルを構築した．また，実河道への適用から，一般化座標系のもと，平面2次元・3次元解析をモードスプリット法から構成したハイブリッドモデルに，流木群による水体積の変化を考慮してFAVOR法の組み込みも行っている．②の検討では，河道・市街地氾濫の水理現象を捉える基本的な実験を行い，その現象を再現できる数値解析モデルを構築した．すわわち，橋脚の流木集積より河道からの氾濫過程を再現し，氾濫原での流れ，流木の挙動を追跡する数値解析手法を，氾濫原では非構造格子系のもとに作成し，計算結果は流木の挙動を再現できることを確認した．