感潮河川河口部における流動・拡散現象の予測に関する研究

潮汐河口流量与扩散现象预测研究

基本信息

批准号：
06750551
负责人：
大串浩一郎
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Saga University
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：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06750551/
关键词：
感潮河川密度流拡散・混合

项目摘要

本研究では、感潮河川河口部の潮汐の効果を考慮した塩分遡上を室内実験で再現し、3次元成層密度流の数値シミュレーションを行うための流速、濃度などの時系列データを計測・整理することができた。また、高精度の拡散数値シミュレーションを行うための数値計算法を新たに開発し、上記の成層密度流へ適用する準備が整いつつある。以下に本研究で得られた主な結果及び結論を示す。1.塩分遡上の室内実験河川表流水が定常的に流下する感潮河川を想定し、周期変動に応答する塩水くさびの発生が可能な模型装置を製作した。容量式波高計及びサーボ式水位計により各地点の水位変化、電磁流速計により流速変動を計測し、同時に今回購入した導電率計により塩分濃度の多点計測を行った。データは全てデジタル記録計に収録し、パーソナルコンピュータで解析を行った。実験結果の検討により、今回製作した模型装置によって、周期的に変動する潮汐の影響を考慮した定常的で理想的な条件下で塩水遡上の室内実験が可能になったことを確認できた。着色した塩水の挙動を観察し、潮汐のストロークの大きさと底面粗度の大きさを変えるだけで広範な範囲の混合形態の再現が可能であることも確認できた。2.高精度の拡散数値計算法の開発今回、塩分遡上を室内実験と同時に数値シミュレーションを高精度で行うための計算法を新たに開発した。この計算法は用いる格子点が少なく、境界の取り扱いが容易で、また2次元、3次元への拡張が簡単で計算時間も短いことが分かった。したがって、上記の室内実験の計測データを利用し、この新しい計算法によって塩水の拡散・混合の計算が高精度で可能となった。以上(1)と(2)を組み合わせて利用することにより、今後、鉛直方向の密度効果が顕著な場合の拡散係数、連行係数の信頼できるモデル化が可能になるものと思われる。また、そのモデル化が完了すれば、実際の河川のように他の因子、例えば風や波浪、複雑な地形などの影響を考慮する必要がある場合への適用も容易になると考えられる。

在本研究中，我们将在实验室实验中再现考虑潮汐河口潮汐影响的盐度上升，并测量和组织流速和浓度等时间序列数据来进行数值模拟我能够做到三维分层密度流。此外，我们还开发了一种新的数值计算方法，用于进行高精度数值扩散模拟，并准备将其应用于上述分层密度流。本研究得到的主要结果和结论如下。 1.盐上升的室内实验假设有一条地表水稳定流动的潮汐河，我们构建了一个模型装置，可以响应周期性波动而产生咸水楔。我们使用电容式波高计和伺服水位计测量了各个点的水位变化，使用电磁电流计测量了水流速度波动。同时，我们使用了购买的电导率仪测量了多个点的盐度浓度。时间。所有数据均记录在数字记录仪上并使用个人计算机进行分析。对实验结果的检查证实，新构建的模型装置可以在考虑到周期性变化的潮汐影响的稳定、理想条件下进行咸水上升的室内实验。通过观察彩色盐水的行为，我们能够确认，只需改变潮汐冲程的大小和底部表面粗糙度，就可以再现各种混合形式。 2. 高精度扩散数值计算方法的开发我们开发了一种新的计算方法，可以在室内实验的同时进行盐上升的高精度数值模拟。结果发现，该计算方法使用的网格点较少，易于边界处理，易于扩展到2D和3D，并且计算时间短。因此，利用上述实验室实验的测量数据，这种新的计算方法使得高精度计算盐水的扩散和混合成为可能。通过结合使用上述方法（1）和（2），预计将来当垂直方向的密度效应显着时，可以对扩散系数和夹带系数进行可靠的建模。此外，一旦建模完成，人们认为该方法将更容易应用于实际河流，因为实际河流需要考虑风、波浪和复杂地形等其他因素的影响。