| 水制等の河川構造物周辺の流れや土砂輸送およびこれに伴う河床の変化を的確に予測することは河川計画上重要な課題である。一般に、構造物背後の土砂堆積は乱流拡散や2次流の効果により土砂が運搬されることにより生ずる。構造物など流水中の障害物背後の2次元的な(平面2次元または鉛直2次元)乱流拡散現象の研究は古くはPlandtlなどに始まり、最近では柿崎・長谷川による水制背後の流れの構造の研究等へと至っている。これらの研究成果を踏まえ、著者らは水利背後の水深平均流の計算に乱流拡散の影響を組み入れたモデルの開発を行った。これによると、構造物背後のように隣あう場所でReynolds数の横断方向の差が非常に大きい条件下では、乱れによる運動量の拡散効果が平均流速の決定に対して重要な役割を果たすという結論が得られている。しかしながら、構造物等の背後においては水深平均流の他に活発な2次流の発達が見られ、この2次流を適切に計算することが流砂や河床変動の計算にとって不可欠である。本研究はこの構造物背後の2次流を数値計算モデルにより予測する手法について検討を行うものである。清水は、構造物背後のような3次元的な流れを3次元の数値計算モデルで直接計算するモデルの開発を行っている。この方法は3次元流れの運動方程式と連続の式を直接計算する方法で精度も高い手法と考えられるが、計算方法が非常に難しい点及び莫大な計算時間を要する点から実用的なモデルとはなっていない。本研究においては計算時間も2次元数値計算程度および計算方法も簡単でしかも3次元数値計算に近い計算精度が得ることが可能なモデルの開発を行う。 |
