報告書番号

N10031

タイトル（和文）

水理構造物近傍の複雑流況下で生じる洗掘・堆砂に関する文献調査

タイトル（英文）

Literature review of scour and sediment deposition under complex flow fields around river structures

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

水理構造物近傍での複雑流況下で生じる洗掘・堆砂現象に関して文献調査を行った．まず，洗掘・堆砂現象を構造物形状に応じて4つのタイプに分類し，タイプ毎の研究動向を整理した．次いで，移動床模型実験技術に関して，砂粒子の移動床模型実験への適用限界を整理するとともに，砂粒子の代替で用いられる軽量粒子の使用状況を調査した．また，流動や河床波計測のための最新技術を調査した．さらに，河床変動解析技術に関して，複雑流況を対象とした9つの三次元河床変動解析モデルをレビューした．文献調査を通じて以下の3つの課題を抽出した．(1)水力発電に伴う取水・排砂の際，開口部を有する構造物周辺で洗掘・堆砂が生じるが，この種の現象に対する水理特性・河床材料特性・構造物形状の影響に関する情報が不足している．(2)軽量粒子の特性（比重・粒径等）が移動床模型実験の結果に与える影響が不明である．(3)複雑流況下の洗掘・堆砂に3次元河床変動解析を適用する際，底面せん断力と浮遊砂の巻き上げ量の算定法に関して理解が不足している．これらの未解明な課題に取り組むことで，移動床模型実験・河床変動解析の評価技術の向上が期待されるとともに，取水効率・排砂効率の向上に寄与することができると考えられる．

概要 （英文）

This literature review focuses on scour or sediment deposition under complex flow fields around river structures. First of all, we classified river structures into 4 types according to their shape and reviewed the relevant studies on scour or sediment deposition around its structure type. Next, we reviewed the movable bed models of scour and sediment deposition. Especially, we mentioned the limitation of the use of sand particles, and thus surveyed the examples of the use of lightweight particles substituting for sand particles. Also, we reviewed the state of the art technologies of laboratory experiment to measure flow fields and bed deformations. Then, we reviewed 9 three-dimensional numerical simulations for flow and sediment transport. Through whole literature reviews, 3 unresolved issues were abstracted: (1) little is known about the influence of hydraulic conditions, bed material properties, and structure shapes on scour and sediment deposition around structures with opening such as water intake gate or sediment release gate, although this kinds of structure are often used at hydropower facilities; (2) it is not clear to what extent the weight and diameter of lightweight particles influence on the result of the movable bed model; (3) the method to estimate bed shear stress and sediment entrainment rate in three-dimensional numerical simulations under complex flow fields has been poorly understood. Solving these unresolved issues may allow movable bed models and numerical simulations to increase the accuracy and may contribute to the optimization of water intake and sediment releasing.

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