樹林帯における固液混相流の抵抗則と土砂堆積に関する研究

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樹林帯は、災害時には土石流、土砂流などの土砂災害対策として、平常時にはゆとりと潤いを与えるソフトなインフラとして注目されている。しかしながら、樹林帯における土石流、土砂流などの国液混相流の抵抗則や土砂堆積の定量的な評価については全く未解明であり、その評価法の確立が急務である。本研究の目的は、まず、樹林帯の抗力係数や土砂堆積の状況を実験的に調べるとともに、一次元の運動方程式および連続式を基に土砂堆積の数値計算法を確立し、樹林帯のスケールに関する知見を得ることである。得られた結果は以下のとおりである。(1)樹林帯の抗力係数は清水流よりも混相流の場合の方が大きく、土砂濃度や樹林帯密度が増加するにつれ増加する傾向がある。(2)樹林帯内の堆砂は時間の経過とともに下流側から上流側へと進行し、堆砂の発生域は樹林帯密度が大きくなるにつれ下流側から上流側へと移動することが分かった。(3)樹林帯内における運動方程式と連続式をMacCormack法を用いて差分化し、掃流砂による1次元河床変動計算を行った。また、抗力係数および樹林帯密度を変化させて堆砂形状への効果を調べた。堆砂形状の計算は必ずしも実験結果を良好に説明するものではないが、樹林帯の特性を良く表している。