C20
植生群を有する開水路流れの詳細平面２次元解析と空間平均解析の比較
Comparison between the Analyses of Open Channel Flows with Vegetation
Using a Detailed 2D Model and a Spatially-averaged Model
柴山慶行・〇音田慎一郎・細田 尚
Yoshiyuki SHIBAYAMA, 〇Shinichiro ONDA, Takashi HOSODA
Flow resistance is increased with vegetation and prediction of resistance is of great importance in river engineering. In this study, numerical simulation of open channel flows with vegetation is carried out using a detailed two-dimensional depth averaged flow model with fine meshes and a spatially-averaged flow model with coarse meshes. Then, comparing the numerical results, the effects of the vortexes due to shear instability and the vegetation density on flow structure is investigated.
１．はじめに 河道内に植生群が繁茂していると、植生群は抵 抗として作用するため、洪水は流れにくくなる。 従って、植生群を有する流れ場の抵抗を予測する ことは河川工学的に重要な課題であると考えられ る。こうした流れ場を数値的に予測するには、植 生の影響を考慮する必要があるが、植生群は計算 格子に対してかなり小さいため、植生を1 本 1 本 評価するのではなく、群として考え、密生度とい う概念を用いて平均化した形で流れのモデルに取 り込む手法が用いられる。本研究では、植生群を 1 本 1 本詳細に表現した場合と空間平均化して表 現した場合の数値解析を行い、両者の結果を比較 することで数値モデルにおける植生群の評価手法 について考察したものである。 ２．数値解析法 流れの基礎式には、平面2 次元モデルを用いる。 微細格子を用いてモデル植生を1 本 1 本詳細に表 現した場合(Run1)と空間平均化し、植生群を密生 度と抵抗係数で表現した場合(Run2)について数値 解析を行い、計算結果を比較した。計算条件を図 -1 に示す。 1.2m 22.0 m 流下方向 Lxm Lym 0.6m 4.0 m 4.0 m モデル植生 (3.0×3.0 cm2) 図-1 計算条件 ３．計算結果と考察 図-2 はRun1 における植生群周辺の流速ベクト ルを示したものである。図をみるとせん断不安定 渦が確認できる。図-3 はy=0.65m における水位の 縦断分布について比較したものである。Run2 にお けるベクトル図は省略するが、Run2 では渦の発生 が再現できなかったため、Run1 に比べて水位が若 干低く計算された。 23.0 23.5 24.0 x (m) 0.4 0.5 0.6 0.7 y ( m ) 0.5 (m/s) 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 Run1 Run2 x (m) zs (m) 図-2 流速ベクトル図 図-3 水位の縦断分布
