港湾技研資料

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多層レベルモデルにおける内部せん断応力の評価法に関する検討

港湾技研資料 NO.0820 1996.03

執筆者鶴谷広一,K.P.P.PATHIRANA,中川康之
所属海洋環境部 水理研究室

要旨

 本研究は、既存のシルテーション予測モデルでは再現でき
なかった高濃度浮泥層の流動現象による底泥輸送量の算定を
可能とするモデルの開発を目的として、その基礎となる海水
流動場を計算するための水理モデルの適用性について調べた
ものである。対象とした水理モデルは、これまで港湾技術研
究所において開発されたシルテーション予測プログラムに利
用されている多層レベルモデルである。         
 まず対数分布則にしたがう開水路流を対象として、既存の
モデル中の各種パラメータを変えることにより、計算結果に
おける水平流速の鉛直分布の再現性について調べた。つぎに
、モデル中のせん断応力項の評価式に混合距離理論を導入し
た場合についても同様な検討を行った。また底面摩擦項の評
価法にも検討を加えた。さらに、風応力の影響を受けて吹送
流が存在する場についても、混合距離理論を導入したモデル
により計算し、風洞水槽を用いた実験結果との比較によりそ
の妥当性を検証した。                 
 その結果、以下のことが明らかとなった。       
1) 既存の多層レベルモデルでは、計算結果が内部摩擦係
  数値や分割層数の設定の仕方に強く依存してしまい、し
  かも対象とする流れ場に応じた値を設定する必要がある
  。                        
2) 内部せん断応力の評価式に混合距離理論を導入し、す
  なわち内部摩擦係数を水深の関数とした場合、流れに応
  じたパラメータの設定をすることなく妥当な解が得られ
  る。                       
3) 底面摩擦項の評価に最下層の流速値を用いると、内部
  摩擦係数の与え方に関係なく流速場全体が常に過大評価
  されてしまい、これは断面平均流速を用いることにより
  矯正される。                   
4) 混合距離理論を導入したモデルでは、吹送流が存在す
  る場でも妥当な計算結果が得られる。        


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