Sediment transport model considering SGS classification and its application to fine sediment dynamics in a watershed

考虑SGS分类的泥沙输运模型及其在流域细泥沙动力学中的应用

• 批准号: 22H00228
• 负责人: 内田 龍彦
• 金额: $ 27.21万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00228/
• 关键词: 分級; 粒度分布; 空隙率; サブグリッドスケール; 細粒土砂; 土砂堆積; 土砂・洪水氾濫; 蛇行; 樹木; SGSモデル; マルチスケール; 混合粒径; 多重スケール

流体による粒状体の輸送問題は様々な分野で取り扱われるが，河川における土砂輸送では，土砂の粒径分布，掃流力分布が規定する極めて広い多重スケール現象である点に特徴がある．本研究では，申請者らが独自に開発してきた二つの解析法（オイラー型混合粒径土砂輸送モデル，底面流速解析(BVC)法に基づき，サブグリッドスケール(SGS)の分級作用を考慮した土砂輸送モデルを開発する．そしてマルチスケールの流れによる分級作用が土砂輸送や地形変化にどのように影響しているかについて明らかにする．さらに，これらをモデル化し，流域スケールの分級作用を解析できる広域の細粒土砂の動態モデルを構築し，検討する．本年度は開発ステージの基礎的な研究ついて検討した．SGSスケール分級を生み出す三次元流れが底面抵抗と土砂輸送に与える影響を検討するために，水路蛇行による付加的な抵抗と土砂輸送について検討した．二次流による鉛直方向の運動量交換により水路底面のせん断応力は増加し，それは幅水深比が小さく，相対粗度が大きいほど大きいことを示した．移動床では二次流による抵抗増分と河床波の発達の相互作用により，同じ流量，給砂量による河床勾配は水面勾配と比較して変化しないことを示した．また，蛇行水路の細粒土砂輸送を明らかにするために，樹木の抵抗評価法と樹木が二次流に与える影響をBVC法により調べた．BVC法は既往の実験結果を説明できることを示し，内岸樹木と外岸樹木の二次流と抵抗に及ぼす影響の違いを明らかにした．また，BVC法を用いた混合粒径解析法を検討した．併せて従来の混合粒径河床変動解析法における細粒土砂流出解析時の連続式と流砂領域の問題を明らかにし，ＡＰ理論を用いた混合粒径モデルの必要性を示した．

流体输送颗粒物的问题在各个领域都有涉及，但河流泥沙输送的特点是它是一种极其广泛的多尺度现象，由泥沙的粒径分布和河床波及分布决定。力量。本研究采用了申请人自主开发的两种分析方法（欧拉混合粒径泥沙输运模型和基础速度分析（BVC）方法，并采用了考虑亚网格尺度（SGS）分级效应的泥沙输运模型我们将开发一个传输模型并阐明多尺度流的分类效应如何影响沉积物传输和地形变化。今年，我们将构建并检验一个可以分析盆地尺度分类效应的广域细粒沉积物动力学模型。为了研究水道蜿蜒和沉积物输送的影响，我们研究了河道蜿蜒和沉积物造成的附加阻力。由于二次流引起的垂直动量交换而导致沉积物输送。由于二次流阻力增加与底波发展的相互作用，底面剪应力随宽深比减小和相对粗糙度增大而增大，导致相同流量和结果表明，与水面坡度相比，河床坡度不会因含沙量而变化。此外，为了阐明蜿蜒河道中的细泥沙输送，我们研究了树木阻力评估方法以及树木对河道的影响。二次流。采用方法C进行调查，结果表明，BVC方法可以解释以往的实验结果，并且阐明了内岸树木和外岸树木对二次流和阻力影响的差异。对颗粒尺寸分析方法进行了研究，阐明了传统混合颗粒尺寸河床波动分析方法中分析细泥沙径流时的连续性方程和流沙面积问题，并阐明了应用AP理论建立混合颗粒尺寸模型的必要性。显示。

项目成果

河川横断構造物下流の湾曲部における河岸侵食箇所の流れ場の解析

过河结构下游弯曲断面河岸侵蚀点流场分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Jie Luo;Shingo Asamoto;Kohei Nagai;冨山 遼，内田龍彦，井上卓也，鳩野美佐子，小林大祐，永井秀和，松尾大地
• 通讯作者: 冨山 遼，内田龍彦，井上卓也，鳩野美佐子，小林大祐，永井秀和，松尾大地

COMPARISONS OF ADVANCED DEPTH-INTEGRATED MODELS WITH TWO AND THREE-DIMENSIONAL MODELS FOR BEND FLOWS

先进深度积分模型与二维和三维弯曲流动模型的比较

• 发表时间: 2022
• 作者: Fikry Purwa Lugina;Tatsuhiko Uchida
• 通讯作者: Tatsuhiko Uchida