良好なワンド環境創出のための水制設置法に関する水理学的研究

渠道安装方法的水力研究创造良好的棒环境

• 批准号: 14750433
• 负责人: 木村 一郎
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Matsue National College of Technology (2003)Yokkaichi University (2002)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750433/
• 关键词: ワンド; 水制; 河川環境; 開水路乱流; 非線形乱流モデル; 三次元数値解析; 数値解析; 乱流モデル; 非線形k-εモデル; 大規模組織渦; 移動一般曲線座標系

本研究は代表的な河川構造物である水制の有するワンド形成機能に着目し,良好なワンド環境を創出するための効果的かつ経済的な水制設計方法について,水理学的観点から検討を行ったものである.水制周辺の流れ構造は渦や非定常水面振動を伴い,特に越流型水制では三次元性の強い複雑な乱流場が形成される.このような乱流場の詳細な検討には信頼できる数値解析モデルによる方法が適している.前年度までに水制周辺の非定常乱流場を再現するための数値解析モデルについて詳細な検討を行い,独自の改良を加えた非線形k-εモデルを乱流モデルとして用いた移動一般曲線座標系における三次元数値解析手法を提案した.このモデルについては実験結果と数値解析結果の詳細な比較を通じてモデルの妥当性を示した.今年度はこれを基礎モデルとし,主に次の2点に関する検討を実施した.1.水制設計上重要となる各種水理パラメータが水刎ね効果,水質交換速度,流砂輸送等に及ぼす影響を整理2.河床変動モデルと流れの数値解析モデルのカップリングによるワンド形成予測モデルの構築(1)については,水制設置角度,水制設置間隔,相対的水制高さ,アスペクト比,水制設置数等を種々変化させた場合の影響について検討した.特に,水制角度は水制周辺の水質交換速度,水制間の土砂堆積等に支配的な影響を及ぼすことが示された.また,水制間隔については流れの非定常特性に深い関わりがあることが示された.(2)については現在も継続して検討中であるが,単純な移動床場に対して非平衡モデルを用いた場合,ほぼ妥当な結果を得ており,ワンド形成予測モデルの基礎をある程度構築することができた.

This study focuses on the design method of water system for representative river structures, and discusses the key points of hydrology. The structure of water regime is vortex and unsteady water surface vibration, especially cross flow type water regime is three-dimensional strong complex potential flow. The detailed analysis of chaotic bit flow in this paper is based on the method of numerical value analysis. In the past year, the numerical analysis method of unsteady turbulent potential flow in the water control circle was proposed. A detailed comparison of the results of numerical analysis shows the appropriateness of the results. This year, the basic conditions are discussed, and the main two points are related to the implementation of the test. 1. The design of the water system is important for various water conditions, such as water effect, water quality exchange rate, sand transport, etc. and the influence of the water system. 2. The numerical analysis of the river bed movement, the flow, and the formation of the prediction system. 1. The water system setting angle, the water system setting interval. The corresponding water system height, loss ratio, water system setting number, etc. are changed to affect the situation. In particular, the water system angle is the water quality exchange rate around the water system, the soil and sand accumulation between the water system and other factors affecting the water quality. The unsteady characteristics of water flow are deeply related to the water control interval. (2)In the case of non-equilibrium problems in the mobile field, the results of the problem are properly obtained and the basis for the prediction is formed.

项目成果

木村一郎, 細田尚, 音田慎一郎, 冨永晃宏: "越流型水制周辺の三次元乱流構造と各種水理パラメータの関係について"第17回数値流体力学シンポジウム講演論文集. (CD-ROM). E8-3 (2003)

Ichiro Kimura、Hisashi Hosoda、Shinichiro Onda、Akihiro Tominaga：“论溢流型水坝周围三维湍流结构与各种水力参数的关系”第十七届计算流体动力学研讨会论文集（CD-ROM）。 3 (2003)

I.Kimura, T.Hosoda, S.Onda, A.Tominaga: "3D Numerical Analysis of Unsteady Flows Structures Around Inclined Spur Dikes by Means of a Non-linear k-ε Model"Proceedings of International Symposium on Shallow Flows, Delft The Netherlands. (印刷中). (2003)

I.Kimura、T.Hosoda、S.Onda、A.Tominaga：“通过非线性 k-ε 模型对倾斜丁坝周围不稳定流结构进行 3D 数值分析”浅流国际研讨会论文集，代尔夫特荷兰（2003 年）。

I.Kimura, T.Hosda, S.Onda, A.Tominaga: "Numerical Studies of Open Channel Flows around Spur Dikes by Means of a Non-linear k-ε Model"Proceedings of Third International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena, Sendai, Japan. Vol.1. 389-394 (2003)

I.Kimura、T.Hosda、S.Onda、A.Tominaga：“利用非线性 k-ε 模型对丁坝周围明渠流的数值研究”第三届国际湍流和剪切流现象研讨会论文集，日本仙台。第 1 卷。389-394 (2003)

木村一郎, 細田尚, 音田慎一郎, 冨永晃宏, 武田誠: "不透過越流型水制周辺の三次元乱流構造に及ぼす水制設置角度の影響"四日市大学環境情報論集. Vol.6No.1. 45-76 (2002)

木村一郎、细田恒、小田真一郎、富永明博、武田诚：“运河安装角度对不透水溢流型运河周围三维湍流结构的影响”四日市大学环境信息杂志第 6 期。 1. 45-76 (2002)

T.Takemoto, I.Kimura: "Research on Environmental Education for Students in Mie Prefecture and in Japan"Proceedings of the Asia-Pacific Conference on Sustainable Energy and Environmental Technologies, Yokkaichi, Mie, Japan. 157-161 (2003)

T.Takemoto, I.Kimura：“三重县和日本学生环境教育研究”亚太可持续能源与环境技术会议论文集，日本三重县四日市。