流木堆積による橋脚周りの大規模局所洗堀を予測する数値解析モデルの構築

建立预测浮木堆积造成桥墩周围大规模局部冲刷的数值分析模型

• 批准号: 21K04284
• 负责人: 長田 健吾
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Anan National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04284/
• 关键词: 水工水理学; 河川工学; 流木災害; 河床洗堀; 数値解析; 流木; 洪水; 防災減災

今年度は，昨年度の検討結果を踏まえて，基礎的な実験とそれによる解析モデルの改善・検証を実施した．Schalko博士の実験は，流れ・流木・土砂の3者の動きと相互干渉が関係する洗掘現象が扱われているが，解析モデルの問題点の把握と改善策の検討に向けて，流木挙動を固定化した洗掘実験を実施した．また，解析モデルに組み込む流砂解析モデルは，実河川への将来的な適用を考え，昨年度利用した粒子追跡型の非平衡流砂モデルに替えて，計算負荷の少ない非平衡流砂モデルについて提案・検証を行った．基礎実験は，0.4m幅の直線水路に珪砂4号を0.1m厚で敷き均し，流木堆積を模擬した横断遮蔽物（網かごの中に流木模型をランダムに投入，流木が占める体積率は40％）を設置した水路を設定した．砂面から横断遮蔽物の底面までの初期高さは0.03mとし，流量は一定値0.008m3/sを供給した．河床洗掘の状況等をビデオカメラで記録するとともに，通水10分後に河道中央の縦断的な水面形と河床形状の測定を行った．新たな非平衡流砂モデルを組み込んだ解析モデルを上述の基礎実験に適用し，検討した結果，洗堀深は実験値に比べて過小評価となり，流木挙動を固定化した中での洗堀現象も解析モデルで捉えられないことが分かった．流れ場の圧力分布を捉えられていないこと（静水圧近似）が要因と考え，簡易に非静水圧分布を解析する手法を流体解析に組み込むことで，流体解析の改善を図った．この非静水圧を考慮した解析モデルを基礎実験データに適用したところ，解析による洗堀深および最大洗掘位置は実験の状況を再現できることが明らかとなった．流体解析および流砂解析について，実用性を考慮した非静水圧モデルと非平衡流砂モデルをそれぞれ提案し，それらを組み合わせた解析モデルにより河床洗掘現象の再現性が向上することを提示した．

今年，根据去年的结果，我们进行了基本的实验以及分析模型的改进和验证。 Schalko博士的实验涉及与流动，浮木和沉积物的运动有关的洗涤现象，并进行了与相互干扰有关的干扰现象。此外，在分析模型中纳入的理想沙子分析模型将提出和验证以低计算负载的非平衡状砂模型，并以去年使用的非平衡 - 类似的砂模型代替，考虑到未来的应用去真正的河。在基本实验中，将一个0.4m宽的直水道用二氧化硅砂4分层，厚度为0.1 m，厚度为0.1 m，并且具有模拟浮木沉积物的交叉衬托物质（随机将浮木模型扔进了网中，并且体积是体积浮木被浮木占据了40％的水道。从砂表面到交叉底部的初始高度为0.03 m，流速为0.008m3/s的恒定值。用摄像机记录了河床洗涤的状态，在经过水后10分钟，对河道和河床形状的河道中心进行了记录。由于检查并检查了一种新的分析模型，该模型融合了一种新的非平衡状砂模型，因此，与实验价值相比，洗涤深度被低估了，并且浮木行为是洪水现象固定。未捕获流动区域的压力分布（与静态水压相似）的事实被认为是因素，并且通过合并一种简单地分析非静态水压分布的方法来改善流体分析流体分析。考虑到基本实验数据，将此分析模型应用于非静态水压，很明显，可以通过分析来复制刷子深度和最大洗涤位置。在液体分析和流体分析的情况下，我们提出了非静态水压模型和非平衡状的砂模型，这些模型将实用性融入实用性，并提出了将它们结合起来的分析模型，可以提高它们的可重复性。

项目成果

横断遮蔽物による河床洗掘現象を表現できる実用的数値解析手法の提案

提出一种表达穿越障碍物引起的河床冲刷现象的实用数值分析方法

• 发表时间: 2023
• 期刊: 河川技術論文集
• 作者: Muneyuki Aoki;Masayuki Nitta;Tomoaki Funakoshi;Taisei Sato;佐藤大誠，中村理希，椎名 慧，新田将之，青木宗之;長田健吾，清水義彦，赤川優太
• 通讯作者: 長田健吾，清水義彦，赤川優太

河道・氾濫原一体型の流木挙動シミュレーションの構築

河道洪泛区浮木行为综合模拟构建

• 发表时间: 2023
• 期刊: 河川技術論文集
• 作者: 原田守博;シュエ・ジン・ミン・アウン;Banno Masayuki;金井昌信・横内基・飯島洋祐;長田健吾，清水義彦，川池健司，重枝未玲，梯翔伍
• 通讯作者: 長田健吾，清水義彦，川池健司，重枝未玲，梯翔伍

平面2 次元－3 次元ハイブリッド洪水流解析モデルの河床変動解析への適用に関する基礎研究

平面2D-3D混合洪水流分析模型在河床变化分析中应用的基础研究

• 发表时间: 2022
• 期刊: 第25回応用力学シンポジウム講演概要集
• 作者: Hosoya Shogo;Matsushima Kakuya;吉井健太・金井昌信;長田健吾，清水義彦，井坂涼楓，星田元気
• 通讯作者: 長田健吾，清水義彦，井坂涼楓，星田元気