出水時の流木災害の機構解明とハザードマップおよび減災対策への適用

洪水期间浮木灾害机理的阐明及其在灾害图和减灾措施中的应用

• 批准号: 18F18359
• 负责人: 音田 慎一郎
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-11-09 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18F18359/
• 关键词: 流木; 予測モデル

近年，局地的集中豪雨に伴う水災害によって発生した流木が家屋，橋梁などの構造物に甚大な被害をもたらしている．こうした被害を軽減させるためには，流木が動き始めてから衝突，或いは停止するまでの挙動を明らかにするとともに，流木の挙動をコントロールする方法を考えることが重要である．流木の挙動は，水の流れ，幹・枝・根といった流木の形状，底面摩擦，流れ場を支配する河川地形や河川構造物の有無などによって大きく異なると考えられることから，本研究では，洪水中の流木挙動を精度よく予測できる数値解析モデルの構築を目的としている．流れ場については，水位や水の流速，圧力を平面2次元的に，かつ精度よく求める格子法（Nays2DHモデル）を適用した．また，流木の運動については流木を粒子の結合で表現し，個別要素法によって流木相互の衝突を考慮するとともに，より現実的な形状を有する流木の挙動を予測するため，流木の先端に根の影響を組み込んだ．そして両者をカップリングし，より高速で計算できるように並列計算手法を適用することで，流水中の流木挙動に対して効率的かつ高精度の予測法を構築した．さらに，水理模型実験で確認された流木の挙動から，流木の移動・停止を判定する水深の判定基準を設け，数値モデルの改良を行った．その結果，交互砂州形成場での流木の移動と堆積を再現できることを可能にした．また，上流での流木の供給時間間隔によって対象領域に堆積する流木の数が異なることを示した．次に，対象とするスケールを大きくし，実水域への応用について検討した．流体力によって流木が転倒し，発生するメカニズムについて，簡易モデルを開発するとともに，数値モデルに組み込むことでモデルの妥当性を検証した．

In recent years, local concentration of downpours に with う water disaster に よ っ て 発 raw し た driftwood が houses, Bridges な ど の structure great に な murdered を も た ら し て い る. こ う し た murdered を 軽 minus さ せ る た め に は, driftwood が dynamic き beginning め て か ら conflict, or い は stop す る ま で の 挙 dynamic を Ming ら か に す る と と も に, driftwood の 挙 dynamic を コ ン ト ロ ー ル す る method を exam え る こ と が important で あ る. Driftwood の 挙 は, water flow の れ, stem, branch, root と い っ た driftwood の shape, bottom friction, れ field を dominate す る や river river terrain structure の presence of な ど に よ っ て big き く different な る と exam え ら れ る こ と か ら, this study で は, flooding in wood 挙 の flow dynamic を precision よ く be で き る the numerical analytical モ デ ル の build を purpose と し て い る. れ field に つ い て は, water や の water flow velocity, pressure を plane 2 dimensional に か つ precision よ く o め る grid method (Nays2DH モ デ ル) を applicable し た. Wood の ま た, flow に つ い て は driftwood を particle の し で performance, specific element method に よ っ て driftwood の conflict each other を consider す る と と も に, よ り presently be な shape を す る driftwood の 挙 dynamic を be す る た め, driftwood の root apex に の influence を group み 込 ん だ. そ し て struck the を カ ッ プ リ ン グ し, よ り で high-speed computing で き る よ う に parallel computing technique を applicable す る こ と で, running water in wood 挙 の flow dynamic に し seaborne て sharper rate か つ を high-precision の to method constructs し た. さ ら に, hydraulic model be 験 で confirm さ れ た driftwood の 挙 dynamic か ら, driftwood の mobile, stop を determine す の る depth determine the benchmark set け を, the numerical モ デ ル の improved line を っ た. そ の results, interactive bar form field で の driftwood の mobile と accumulation を reappearance で き る こ と を may に し た. Wood の ま た, high-class で の flowing time interval に よ っ て like field seaborne に accumulation す る driftwood の number が different な る こ と を shown し た. に, like と seaborne す る ス ケ ー ル を big き く し, be waters へ の 応 with に つ い て beg し 検 た. Flow physical に よ っ て driftwood が planning し, born 発 す る メ カ ニ ズ ム に つ い て, simple モ デ ル を open 発 す る と と も に, the numerical モ デ ル に group み 込 む こ と で モ デ ル の justice を 検 card し た.

项目成果

Computational modeling for driftwood collision dynamics in shallow flows considering projection area, root wad and anisotropic bed friction

考虑投影面积、根团和各向异性床摩擦的浅流中浮木碰撞动力学的计算模型

• DOI: 10.3850/38wc092019-0150
• 发表时间: 2019
• 期刊: E-proceedings of the 38th IAHR World Congress
• 作者: Kang;T.;Kimura;I. and. Onda;S.
• 通讯作者: S.

Bed morphology responses with driftwood deposition patterns on an alternating bar through a flume experiment and a computation

通过水槽实验和计算，床形态响应交替杆上的浮木沉积模式

• 发表时间: 2019
• 期刊: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B1 (Hydraulic Engineering)
• 作者: Kang;T.;Kimura;I. and. Onda;S.
• 通讯作者: S.

Study on driftwood deposition patterns and bed morphology on an alternating bar

交替棒上浮木沉积模式和床形态的研究

• 发表时间: 2019
• 作者: Kang;T.;Kimura;I. and. Onda;S.
• 通讯作者: S.