非定常流れ場における河床波の変形過程と抵抗予測に関する研究

非定常流场河床波浪变形过程及阻力预测研究

基本信息

批准号：
08750638
负责人：
三輪浩
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Maizuru National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750638/
关键词：
河床波混合砂非定常流れ場分級変形過程抵抗予測

项目摘要

本研究では混合砂河床における河床波の変形過程と砂粒子の分級性状を詳細に調べて河床波の変形に及ぼす砂粒子の効果を明らかにするとともに,非定常流れ場での流量変化に対する河床波の変形過程と水深および流砂量の予測法について検討した.以下に研究の概要と得られた結果を要約する.1)非定常流れ場における河床波の変形を,平坦河床からの発達過程,流量増加による成長過程,流量減少による減衰および崩壊過程の4つの素過程に分け,それぞれの過程に対して河床波の幾何学的スケール(波長,高波と砂粒子の分級の時間的変化を追跡した.その結果,河床波の変形と砂粒子の分級は相互に影響を及ぼし,発達および成長過程では粗粒子が,減衰および崩壊過程では細粒子が主要な役割を担う代表粒径となっていることが明らかになった.2)連続的に変化する流量条件を設定して,混合砂河床における河床波の変形とそれに伴う水深および流砂量の時間的変化を詳細に追跡し,一様砂河床の場合と比較検討した.その結果,波長は流量の減少時に,流量の変化速度が小さいほど時間的な応答遅れが混合砂の場合に顕著に現れること,波高は逆に一様砂の方が顕著であること,また,水深は変形に応じた応答遅れが生じ,流砂量は流量の変化速度が小さいほど応答遅れが大きくなること,等が明らかになった.3)流量変化に対する河床波の波長,波高の変化速度の算定式を提案し,実験結果によってその適合性を検証するとともに,抵抗則式,流砂量式および平衡河床形状式を用いて,流量,勾配および代表粒径を外部条件として水深および流砂量の予測を行った.ここでは,1)の各変形過程における代表粒径を考慮して河床波の変形に及ぼす混合砂の効果を解析に反映させた.本手法による予測結果は2)で行った実験結果の傾向をおおむね説明できるものである.今後,本研究成果を実河川に適用し,予測法の精度向上を目指す予定である.

本研究详细研究了混合砂河床中河床波浪的变形过程和砂粒的分类特性，阐明了砂粒对河床波浪变形过程、水深、和流沙量以下是研究和所得结果的总结： 1）非定常流场中河床波浪的变形可以通过平坦河床的发展过程、由于流速增加而增长的过程以及波浪的变形来评估。由于流速降低而产生的生长过程。衰变和衰变过程的四个基本原理。对于每个过程，我们跟踪了河床波的几何尺度（波长、高波和沙粒分类）的时间变化。结果发现，河床波的变形和沙粒的分类相互影响。其他在发育生长过程中，粗颗粒减少。很明显，细颗粒是在衰减和塌陷过程中起主要作用的代表性颗粒尺寸。2）通过设置连续变化的流速条件，我们研究了混合砂层中床波变形的详细信息。水深和泥沙量的时间变化我们详细跟踪了波长，并将其与均匀砂床的情况进行了比较。结果，我们发现，当流量减小时，在混合砂的情况下，波长响应延迟变得更加明显，因为变化率流速减小，与波高相反，发现水的影响在沙子均匀的情况下更为明显。很明显，根据深度的变形，存在响应延迟，并且随着流量变化率的减小，沙体积的响应延迟变得更大。3）河床波的波长和速率的变化我们提出了波高随流量变化的变化的计算公式，并根据实验结果验证了其适用性。除验证兼容性外，还以流量、坡度、代表粒度为外部条件，利用阻力定律公式、含沙量公式、平衡河床形状公式对水深和含沙量进行了预测。每个变形过程中的尺寸，分析中体现了混砂对底板波浪变形的影响。通过该方法得到的预测结果可以大致解释2）中进行的实验结果的趋势。今后，我们将应用本次研究的结果我们计划致力于提高预测方法的准确性。