河川堤防および貯水池の決壊に伴う洪水・土砂の流下過程

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究では、河川堤防及び貯水池決壊時における直下流の急変非定常の挙動、ならびに土砂流出と地形変化を伴う場合の段波と洪水氾濫の特性に注目して基礎実験と水理解析を行った。まず、河川堤防決壊時の洪水・土砂の流下特性に関して、堤体高・堤体材料及び水理条件を変化させた破堤実験の結果を検討し、決壊口の拡大過程し周辺の地形変化、流出流量と水面形の変化及び流速分布特性を明らかにするとともに、破堤部周辺の平面流況に関する数値解析を試みた。その結果、決壊口の拡大過程と流出流量の関係は、堤体中央で支配断面が現れる条件を仮定してある程度予測できるが、堤内地の地形変化については流速の鉛直分布より平面分布が支配的で、浅水流方程式と有限要素法を改良した解析から、決壊口流出部における急激な流速変化とその下流の拡散過程について実験値に対応する特性が示された。一方、昭和58年の山陰豪雨による三隅川の洪水・土砂氾濫災害を対象として、通常の基本変数モデルと渦度モデルによる数値解析を行い、浮遊砂の堆積の再現性を中心に考察した。つぎに、貯水池の決壊に伴う洪水・土砂の流下過程については、水路部が固定床及び移動床の緩勾配と旧勾配の条件で、貯水池の堆砂高と水深を変化させた瞬間全面決壊実験を行い、各条件下の段波の伝播・変形特性を明らかにするとともに、数値解析法の検討をった。移動床における段波の特性は、緩勾配では固定床水路と同様にフロント部の偏平化と伝播速度の提言が顕著であるが、旧勾配ではピーク水深が流下方向に一定あんまり増幅する場合もあって、伝播速度も加速される傾向にあった。数値解析には、基礎敷きを無次元化したMcCarmack法とと渦動粘性を導入した1次元・2次元の氾濫モデルを用い、段波フロント部の粗度係数と水平粘性項に修正を加えることによって、フロント掲示用と伝播過程が実験値に対応し、閉口フルード数も妥当な値になることが確認された。