斜面土層内のパイプによる選択流のモデル化

Abstract

斜面土層中のパイプによる選択流についての汎用的な3 次元シミュレーションモデルを構築した。モデルにおいて，土層浸透流とパイプ流を個別の系とみなし，各系間の水移動を考慮した上で，それぞれの支配方程式(Richards 式，Manning 式)を用いて計算した。また，パイプ内の水流を開水路流・管路流に分類し，土層からパイプへの浸透だけでなく，パイプから土層への逆流も考慮した。既往の論文に発表されている小規模水路実験を対象にモデルシミュレーションを行なった結果，土層内の間隙水圧分布と下流端からの土層浸透流量・パイプ流量ともに，良好な対応が得られた。特に，これらの値が土層内に配置された粗度係数が大きいパイプの配置に依存することが，モデル計算から確認された。

A general modeling method describing the three-dimensional lateral preferential water flow in ahillslope with soil pipes was developed. Matrix flow and pipe flow were regarded as the separated flow systems，and calculated by their respective governing equations (Richards' and Manning's equations，respectively)considering the interaction between these two flow systems. The model accommodates both partially and filledpipeflow，and seepage into the pipe as well as backflow from the pipe to the surrounding soil matrix. Simulationswere conducted for conditions outlined in an earlier bench-scale experiment. Both groundwater levels andpreferential flow that were influenced by the location of a high roughness element within the soil pipe wereaccurately simulated; other models have not simulated such conditions.