複断面蛇行水路における洪水流の構造と土砂輸送メカニズムに関する基礎的研究

多断面曲流河道洪水流结构及输沙机制基础研究

• 批准号: 06F06395
• 负责人: 河原 能久
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06F06395/
• 关键词: 複断面蛇行河道; 洪水流; 二次流; 運動量交換; 数値解析; 2次元数値解析; 複断面河道; 相対水深

複断面蛇行河道における洪水流は,河道の洪水の流下能力や河床洗掘の発生に大きな影響を与えるため,その特性を解明することは河道設計において極めて重要である。しかし,現象の複雑さや影響因子の多さ,運動量や土砂輸送のモデル化に関する課題に起因する不明な点が数多く残されている。本研究は,実河川での現象を単純化した複断面蛇行水路の定常流、非定常流実験で得られている計測結果を対象として,2次元および3次元数値解析によって流れの構造や土砂輸送のメカニズムを明らかにすることを目的としている。平成20年度では,高水敷の堤防形状が低水路の形状と平行でなく,両者の間に位相差が存在する実験ケースでの計測データに対して,2次元数値解析手法の改良を進めた。乱流エネルギーを偏微分方程式から求めるSmagorinskyモデルを導入し,有効な渦動粘性係数を表現した。基礎方程式中に空隙率を導入するとともに,移流項の離散化にCIP法を用いることによって,デカルト座標系での数値解析を可能とした。計算結果と実験結果にはまだ有意な差異かおり,数値解析手法に改良の余地かおるが,得られている主な結果は以下のようである。・相対水深の小さい流れでは,低水路と高水敷との境界付近で水位が極大や極小をとる現象が観測されるが,本手法はそのような現象を再現する。しかし,本手法は横断方向の水位差を過大に算出する傾向があり,渦動粘性係数モデルの検討が必要である。・相対水深が大きい流れでは,高水敷上に水位が周辺部よりも低下する領域が形成されるようになり,その下流側で逆流域が形成される。本手法はその現象を再現するが,やはり水深を過大評価する。・本手法を実用的なツールとするためには渦動粘性係数モデルのさらなる改良が必要である。一方,現象の解明のためには3次元数値解析が不可欠である。

The flood flow of the meandering river with multiple sections is extremely important for the design of the river course. There are a lot of factors influencing the phenomenon, and there are a lot of unknown factors related to the movement amount and sand transportation. This study aims to clarify the phenomena of river flow, steady flow and unsteady flow in multi-section meandering waterways, and to obtain the measurement results of two-dimensional and three-dimensional numerical analysis, structure and sand transport of river flow. In 2010, the shape of the embankment, the shape of the low water channel, the phase difference between the two channels, and the improvement of the two-dimensional numerical analysis method were improved. Turbulent flow is generated by partial differential equations, which are derived from Smagorinsky equations. In the basic equation, the void fraction is introduced, and the CIP method is used to discretize the flow term. Calculation result: Result: Intentional difference: Numerical value analysis method: There is room for improvement: Result: Result: The following: In contrast to the low water depth, the low water depth and the high water depth, the high water depth and the low water depth, the high water depth and the high water depth and the low water depth, the high water depth and the low water depth and the high water depth and the low water depth and the high water depth and the high water depth and the low water depth and the high water depth and the high water depth and the low water depth, the high water depth and the low water depth and the high water depth and the high This method tends to calculate excessive water level difference in the transverse direction, and it is necessary to discuss the eddy viscosity coefficient. The water depth is relatively high, the water level is high, the water level is low, the area is formed, and the downstream side is formed. This method is not suitable for water depth evaluation. This method is necessary to improve the eddy viscosity coefficient. One side, the phenomenon of the solution to the problem of the three-dimensional numerical analysis can not be owed.

项目成果

Effect of longitudinal slope on flow pattern in a doubly meandering compound channel

纵向坡度对双曲流复合河道流型的影响

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of Applied Mechanics, JSCE 10
• 作者: Islam;G.M. T.;Kawahara;Y. and Tamai;N.
• 通讯作者: N.

SCOUR MITIGATION AT BRIDGE PIERS USING SACRIFICIAL PILES

• 发表时间: 2007
• 作者: Anisul;Haque;Munsur;Rahman;Tarekul;Islam;Asad;Hussain

Primary velocity distribution in a doubly meandering compound channel under steady flow condition

稳定流条件下双曲折复合通道的一次速度分布

• 发表时间: 2007
• 作者: Islam;G.M. T.;Kawahara;Y. and Tamai;N.
• 通讯作者: N.

Velocity distribution under low relative depth in a doubly meandering compound channel

双曲折复合河道低相对深度下的速度分布

• 发表时间: 2007
• 作者: Islam;G.M. T.;Kawahara;Y. and Tamai;N.
• 通讯作者: N.

Attenuation of flood flow in a doubly meandering compound channel

双曲复合河道洪水流量衰减

• 发表时间: 2007
• 作者: Islam;G.M. T.;Kawahara;Y. and Tamai;N.
• 通讯作者: N.