砂州地形の撹乱を維持するための流砂の量的・質的管理と河川構造物の効果的配置

流沙的定量和定性管理以及河流建筑物的有效放置以维持沙洲地形的干扰

基本信息

批准号：
22K04334
负责人：
武藤裕則
金额：
$ 2.66万
依托单位：
The University of Tokushima
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

以下，3種の実験を遂行した．1.聖牛周辺の流れの3次元構造の解明：伝統的河川構造物であり透過型水制の1種である聖牛を対象に，流れに対する水制軸の角度を変化させ，聖牛周辺の流速及び乱れ強度分布を計測した．その結果，聖牛による流れの拡散域と収束域が生じていること，水制軸の角度の増加に伴い水はね効果が増すこと，聖牛後流部に乱れ強度の小さい領域が形成されることなどが明らかとなった．2.透過型水制が周辺河床に与える影響：3種の水制工について，水制周辺の局所的な地形変化とそれに伴う流送土砂量の改変について移動床水路を用いた実験により検討した．その結果，ハイドロバリア水制，杭出し水制のいずれについても，平均年最大規模流量に対しては水制による縮流と後流域形成の影響が大きく，水制近傍に生じる局所洗掘を起因とする水みちの更なる発達により河道の二極化がより進行する傾向が伺えた．これに対して菱牛を砂州上に配置した場合，砂州を適度に変形させることで横断方向の比高を小さくすると共に，流砂と砂州本体の流動性を高めることも明らかとなった．3.水制周辺の流砂・地形変動に寄与する平均流構造と乱れ特性計測：不透過型水制，石かご水制及び杭出し水制を水路に設置し，水没した状態において，構造物周辺の時間平均流速、乱れエネルギー及びレイノルズ応力の分布特性や，縦断・横断水面勾配の変化特性に着目した．その結果，構造物本体の透過性によって，せき上げ・水はね効果，背後渦の規模・位置と流れの混合特性等が異なることが明らかとなった．加えて，研究対象河川である那賀川河口～10.4km区間における横断及びALB河床測量データを入手し河床変動計算の準備を行うと共に，構造物周辺の強い3次元流れを再現しうる数値モデルを構築し，構造物の透過性を考慮するモデルに関する検討を開始した．

下面，我们进行了三种类型的实验。 1.阐明圣牛周围水流的三维结构：针对圣牛这种传统的河流结构和渗透性水系的一种，我们改变了运河轴线相对于水流的角度，测量流速和湍流强度分布。结果发现，由于圣牛而形成了水流的扩散区和汇聚区，溅水效果随着控水轴角度的增大而增大，并且出现了低水流区域。湍流强度是在圣牛身后形成的。 2. 透水坝对周围河床的影响：对于三种类型的坝，通过使用移动河床渠道的实验研究了坝周围的局部地形变化以及相关的输沙量的变化。结果表明，无论是水坝还是桩坝，年平均最大流量受大坝收缩和尾流盆地形成的影响较大，而大坝附近发生的局部冲刷是主要影响因素。河道的进一步开发导致河道两极分化趋势进一步加剧。另一方面，人们发现，当将菱形放置在沙洲上时，它会使沙洲发生适当的变形，降低横向上的相对高度，增加流沙和沙洲本身的流动性。 3.测量导致运河周围流沙和地形变化的平均流动结构和湍流特征：在运河中安装了防渗、石笼和桩式运河，当淹没时，我们重点测量了结构周围的区域。时均流速、湍流能、雷诺应力的分布特征以及纵向和横向水面梯度的变化特征。结果表明，上升流和飞溅效应、后涡的规模和位置以及流动混合特性根据结构本身的渗透性而不同。此外，我们还获得了研究对象河流中川河河口10.4公里断面的断面和ALB河床调查数据，为计算河床变化做好了准备。我们还建立了数值模型，可以计算河床变化。为了再现结构周围的强烈三维流动，我们已经开始研究考虑结构渗透性的模型。