B06
小渋ダムにおける土砂バイパス施設の三次元河床変動解析
Three-Dimensional Sediment Transport Simulation on Sediment Bypass Facilities in Koshibu Dam
〇久保田踊児・米山望・角哲也
〇Yoji KUBOTA , Nozomu YONEYAMA and Tetsuya SUMI
Sediment bypass is an excellent reservoir sedimentation countermeasure which can achieve both reduction of sediment flowing into the reservoir and supply of sediment to the downstream of the dam. Knowledge of the flow rate, water-level and riverbed conditions for accelerating the sediment discharge is necessary for the future of efficient bypass operation and maintenance. In this study, we simulated sediment transportation around sediment bypass facilities at the time of bypass operation in Koshibu Dam by three-dimensional sediment transport model. Based on the calculation results, useful information such as sediment transport processes around the bypass gate and bypass sediment flux and the capture rate of water and sediment has been obtained.
１．はじめに 貯水池への土砂流入を抑制するとともに，ダム地 点における土砂移動の連続性を確保できる優れた 土砂管理手法の一つに排砂バイパス工法があり， 国内での実施事例が増えてきている．将来の効果 的なバイパス運用・維持管理の為に，バイパスト ンネル運用時の土砂輸送現象の解明と，出水時に 排砂が促進される流量，水位，堆砂位等の条件の 把握が必要となる．この為，本研究では 3 次元河 床変動モデルを用いて，小渋ダムの排砂バイパス 施設を対象としてバイパス運用時の河床変動解析 を行い，排砂バイパス呑口周辺の河床変動現象に ついて検討を行う． ２．研究手法 本研究では，米山らが開発した3次元の非静水圧 解析モデルに形態別の流砂量式および河床変動過 程を組み込んだ解析モデルを使用する．初めに， （独）土木研究所で行われた土砂バイパス施設分 派堰水理模型実験結果との検証計算を行い，解析 モデルの有効性を確認する．次に，実際の小渋ダ ムの排砂バイパス施設を対象としてバイパス運用 時の河床変動解析を行い，排砂バイパス呑口周辺 の流動および河床変動現象について検討する． ３．研究結果 分派堰水理模型実験の検証計算結果より，解析 モデルの有効性が確認された（図 1 参照）．小渋ダ ムバイパス施設運用時の河床変動解析では，呑口 周辺の流動場の変化に伴う河床高や排砂量の変化 が示された．計算結果より，効率的な排砂運用の 為の方策を検討した（図 2 参照）． 水・土砂分派比の比較 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 土砂の 分派比 流量の分派比 実験値 計算値 切り欠き幅：b=0.07m 切り欠き幅：b=0.17m 実験水路模式図 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 -3.0 -2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 河床高（ m） 分派堰始端からの距離（m） 水位:計算 b=0.17m 分派堰 河床:実験 b=0.07m 河床:計算 b=0.07m 河床:実験 b=0.17m 河床:計算 b=0.17m 河床高縦断の比較 A-A断面 袖部 袖部 切り欠き部 0.015 0.015 B=1.0m 0.1 0.1 0.2 b 袖部 袖部 切り欠き部 0.015 0.015 B=1.0m 0.1 0.1 0.2 b 単位：(m) 袖部 袖部 0. 015 0. 015 B= 1. 0m 0.1 0.2 b 1:0.5 1:0.5 1:0 .5 0.2 水路長3.6m A A i=1/125 0.87m 1/125勾配の河床形状を初期とし、 安定状態になるまで計算 0.2 図 1 検証計算（水理模型実験） 河床高と流速の空間分布 バイパス施設周辺地形 河床高・排砂量の時系列比較 Q3 Q1 Q2 小渋ダム 分派堰 第3貯砂堰 Q1：分派地点流入量 Q2：バイパス分派量 Q3：分派堰越流量 小渋ダム土砂バイパス施設模式図 X Y Z 620 618 616 614 612 610 608 606 604 8 7 6 5 4 3 2 1 0 (TP.m) (m/s) 分派堰 吞口 排砂バイパストンネル 第3貯砂堰 水 土砂 小渋ダム TP614m TP607m TP617m 604 606 608 610 612 614 616 0 5 10 15 20 25 30 河床高 (T P .m ) 継続時間(h) バイパストンネル呑口前面での河床高 分派堰前面での河床高 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20 25 30 累積土砂量 (千 m 3) 土砂量 (m /s ) 継続時間(h) バイパストンネルからの排砂量(m/s) バイパストンネルからの累積排砂量(千m3) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0 50 100 150 200 250 300 350 400 700 690 680 670 660 650 640 630 620 610 600 (TP.m) (m) 第3貯砂堰 呑口ゲート 分派堰 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0 50 100 150 200 250 300 350 400 700 690 680 670 660 650 640 630 620 610 600 (TP.m) (m) 第3貯砂堰 呑口ゲート 分派堰 図 2 小渋ダム土砂バイパス施設の河床変動解析
