報告書番号

N14006

タイトル（和文）

水理構造物付近の洗掘・堆砂を再現できる三次元非平衡流砂モデルの開発－室内排砂実験への適用－

タイトル（英文）

Development of a 3D non-equilibrium sediment transport model to reproduce scour and sediment deposition around a hydraulic structure - Application to a laboratory test of sediment releasing -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

本研究では，水理構造物周辺での土砂巻き上げによる地形変化を評価するための解析モデルを開発する．流れの解析には，レイノルズ平均方程式(RANS方程式)をVOF法およびk-omega SST乱流モデルと組み合わせたモデルを用いる．地形変化の解析には，流砂の非平衡性と土砂巻き上げの効果を考慮するため，掃流から浮遊への確率モデルに基づく非平衡流砂モデルを用いる．精度検証のため，ダムゲートをスリット堰で模擬した室内排砂実験に本モデルを適用した．解析結果はゲート周辺の洗掘地形および排砂量を良好に再現しており，本解析手法の妥当性が示された．

概要 （英文）

This study describes a numerical model developed to simulate flow and bed deformation around river hydraulic structures that entrain bed sediment into suspension. The numerical analysis solves the Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations coupled with the VOF method and k-omega SST turbulence closure model. The temporal change in bed topography is calculated by coupling an analytical model for nonequilibrium sediment transport and a stochastic model for transition from bed load motion to suspension in order to account for sediment entrainment around a hydraulic structure. The numerical model was applied to the scour phenomenon upstream of a slit weir, which physically simulates sediment releasing from a dam gate. A comparison between the numerical results and experimental data indicated that the model can reproduce the scour geometry around the slit weir with sufficient accuracy.

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