Inundation Flow considering Overflow due to Water Level Rise by River Structures

Abstract

橋や水制のような河川構造物は洪水時に水位上昇の原因となり、この影響を考慮した洪水解析は氾濫流の正確な予測のために重要である。本研究では、このような流れ場を計算するための数値モデルを提案し、河川構造物を有する河川水路および河川水路と氾濫原が一体となった領域に適用する。この数値モデルでは非構造格子を用いた有限体積法によって計算を実行しており、乱流モデルには標準k-εモデルを、自由水面のモデル化にはVOF法を用いている。提案された数値モデルは実験結果や既往の数値モデルの解析結果と比較し、検討を行った。その結果、河川構造物の影響と河川水路からの氾濫流の傾向を、妥当な精度を持って表現できることを確認した。

River structures such as bridges and spur dykes cause water level rise during flood situations. Flood analysis considering this effect is very important for an accurate prediction of inundation flow. In this study, a numerical model is proposed and applied to a river channel with river structures and a river channel connected with floodplain. The numerical model is carried out on the unstructured meshes with finite volume method. The standard k-ε turbulence model and the volume of fluid (VOF) method are adopted for the turbulence closure and the free-surface modeling, respectively. The numerical simulations are carried out about the river channel with structures and the river connected with a floodplain. The proposed model is compared with the results of the experiment and another simulation. The results show tendencies of the overflow from the river and effects by the river structures with reasonable accuracy.