河床条件の異なる固定床上の土石流の流れを統一的に扱う流動モデルの構築

统一处理不同河床条件固定床上泥石流流动的流动模型构建

• 批准号: 04J11447
• 负责人: 鈴木 拓郎
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J11447/
• 关键词: 土石流; 河床粗度; 2層モデル; 構成則; 抵抗則; 桟粗度; 底面抗力; 抗力

土石流の流れに及ぼす河床粗度の影響について、これまでの研究では相対水深の小さい流れにおいて底面摩擦の増大に伴う摩擦抵抗係数の増大が見られ、流れ中の土砂濃度が高い場合にこの傾向が顕著であることが明らかとなっていた。そこで流れを上層と粗度層に分割し、上層には既存の構成則を適用し、粗度層における粒子の相互作用を既往の構成則と同様に評価して2層モデルを構築した。これを実験結果と比較したところ、この2層モデルは定性的な粗度の影響は表現できるが、定量的な評価には至らず衝突角などのパラメータの設定が必要であることが明らかとなっていた。本研究では衝突角、反発係数について検討した。まず、衝突角は粒子が粗度間に最も入り込める時の最大衝突角と正の相関にあると考え、最大衝突角の関数として与えることにした。次に、反発係数については、土石流における反発係数は衝突後の水と粒子の摩擦損失を含んだものであるが、粗度は固定されているため、上層よりも摩擦損失は大きいと考えた。そこで、衝突前後の粒子の挙動を理論的に検証したところ、その妥当性が示されたので、反発係数は上層の0.775よりも小さい0.4を適用することにした。このような衝突角、反発係数のパラメータを2層モデルに適用すると、実験結果を定量的にも良好に再現可能となった。以上より、粗度の影響を定量的に評価可能なモデルが構築できたといえる。そこで、構築されたモデルから、土石流の速度やエネルギーを計算したところ、流れ中の粒子に対して粗度が2.5倍程度の大きさだと、速度は0.9倍、エネルギーは0.8倍となった。この違いは砂防計画上非常に大きいものであり、このような違いを定量的に評価することのできるモデルが構築されたことは大きな成果である。

The influence of debris flow on the thickness of river bed is studied in this paper. The results show that the increase of friction resistance coefficient is accompanied by the increase of soil and sand concentration in debris flow. The upper layer and the coarse layer are divided, the upper layer is applied, the coarse layer is applied, the particle interaction is evaluated, and the second layer is constructed. The result of this comparison is that the qualitative and quantitative evaluation of the thickness of the film is necessary. This study focuses on conflict angle and coefficient of reflection. The maximum conflict angle between the two particles is the largest. Second, the coefficient of reflection, debris flow, the coefficient of reflection, the friction loss of water particles after the conflict, including the thickness of the fixed, the upper layer of friction loss The validity of the theory of particle motion before and after the collision is shown by the reflection coefficient of 0.775 in the upper layer and 0.4 in the lower layer. The conflict angle, reflection coefficient, and the two-layer model are applicable, and the results are quantitative and reproducible. The quantitative evaluation of the influence of the above parameters on the thickness of the film is possible. The velocity of debris flow is calculated by the following methods: the particle diameter is 2.5 times larger, the velocity is 0.9 times larger, and the velocity is 0.8 times larger. This violation of the sand prevention plan is very large, and the violation of the quantitative evaluation is very large.