研 究 内 容

１．河川流と河床・河道変動に関する数値モデルの高度化とその応用

持続可能な河川計画を考える上で必要となる洪水時の水位予測、水流の挙動の把握、地形変化を予測するための手法の開発を行っています。

(1)　河床波（砂堆・砂州）の形成過程

河床に砂堆が生じると流れの抵抗が増加するため、水位が上昇します。一方、砂州が形成すると流れが蛇行します。平坦河床から砂堆・砂州が発生・発達する過程とそれに伴う流れの変化を予測できる技術の開発を行っています。

(2)　河道湾曲部の流れと地形変化

河道湾曲部では、主流と直交方向に2次流が生じるため、直線水路とは異なる流れ構造を示します。湾曲部での2次流の発生と2次流による主流の流速分布変化を取り扱える数値モデルについて検討しています。

(3)　河岸侵食を伴う流路変動

侵食性の高い河岸では、河岸侵食によって流路が大きく変動します。そこで、河岸侵食を伴う流路変動予測について検討しています。

(4)　橋脚、水制周辺の局所洗掘、河川構造物周辺の地形変化

水制は河岸防御のために設置される河川構造物です。橋脚や水制の前面では、馬蹄形渦に伴って局所洗掘が生じます。一方、水制を設置することで河床の洗掘・堆積を積極的に生じさせることで、河道の多様性を図る機能が期待されています。局所的な流れ構造を示す馬蹄形渦と局所洗掘を予測できる技術の開発を行っています。

また、河川に設置されている落差工の下流側では中州の形成が見られます。落差工は鴨川でもよく見られ、中州は鳥類などの貴重な生息空間として考えられています。中州形成のメカニズムについて検討しています。

(5)　表面流と浸透流の同時解析手法の開発

河床である移動床上の表面流とその下を流れる浸透流を同時に予測できる流れ解析法の構築を行い、土砂輸送モデルと組み合わせ新しい解析手法の構築を行っています。

(6)　河道、水面、河床面に沿った一般座標、移動一般座標系を用いた流れ解析法の開発

河道は蛇行しているため、河道に沿った座標系、水面と河床面に沿った座標系を用いた解析法が有効です。一般座標系、水面と河床面に沿った移動一般座標系を用いた解析手法の開発と実水域への応用について検討しています。

(7)　トランスパレントソイルを使った水理模型実験による侵食過程の可視化

屈折率が同じ溶液と地盤材料を用いて地盤上に溶液を注ぐと、地盤内の飽和度が変化し、土が透けて透明に見えます。画像解析を用い、表面流による侵食過程の可視化について検討しています。

(8)　境界条件が不明確な場合の河川洪水流解析手法の開発

一般的に、河川洪水流解析を行う場合には、上流端に流量、下流端に水位の境界条件を与えなければいけません。しかし、対象領域によっては、十分な境界条件が得られない場合があります。そこで、対象区間内の1地点のデータを用いることで河川洪水流解析を行う手法を開発しています。

２．タンク内のスロッシング、波と流れの共存場の解析手法の構築

タンク内のスロッシング（液面変動）現象の解明と予測、波と流れの共存場を予測できるモデルであるBoussinesq（ブシネスク）方程式の改良とその検証について検討しています。

(1)　タンク内のスロッシング解析

地震時における石油貯留タンクなど、タンク内のスロッシング現象の解明と数値モデルによる予測について検討しています。

(2)　Boussinesq（ブシネスク）方程式の改良

波と流れの共存場を予測できるモデルであるBoussinesq（ブシネスク）方程式の改良とその検証について検討しています。

(3)　洋上風車を想定したモノパイル周辺の流れ解析

河川での流れ解析法を応用し、洋上風車を想定したモノパイル周辺の流れ解析について検討しています。