3D-3Dカップリングモデルを用いた橋脚による流木捕捉過程の再現性

摘要

流木の橋梁による捕捉過程について，水流，流木挙動の双方の三次元的挙動を直接考慮した3D-3Dモデルを構築した．水流のモデルにはURANS型基礎式を用い，流木は球体を連結して流木形状を表した．流木同士の衝突は個別要素法で評価した．既往の室内水理実験と同条件で数値解析を実施し，実験結果との比較によりモデルの妥当性を検討した．特に，流木動態の三次元性を支配する無次元数として修正流木リチャードソン数（DRI）を提案し，流木堆積の鉛直方向の沈み込みを表す沈下率と，流木の捕捉割合を表す捕捉率の修正DRIに対する依存特性を再現できるか否かに着目して検討を実施した．この結果，本モデルはDRIの増加とともに沈下率は低下し，捕捉率が増加するという既往の知見を定性的には再現できたが，計算結果は流木堆積の三次元性を過大評価する結果となり，モデルの改良の必要性が指摘された．