掃流砂流および土石流に関する力学の統一化

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09450190
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: 江頭 進治 立命館大学, 理工学部, 教授 (00027286)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮本 邦明 鳥取大学, 地域共同研究センター, 助教授 (00263492) ; 金 海生 立命館大学, 理工学部, 助手 ; 中川 博次 立命館大学, 理工学部, 教授 (60027216)
• Keywords: 土石流 / 土砂流 / 泥流 / 掃流砂流 / 浮遊砂流 / 流砂量式 / 構成則

Research Abstract

本研究は、水と砂礫の混合物の流れに関する構成則、土石流・掃流砂流の流速分布と粒子濃度分布および掃流砂量式と浮遊砂基準点濃度の予測法を統一的な視点から議論しようとするものである。
まず、構成則について、代表的ないくつかの研究を比較検討し、新たな知見を用いて静的粒子間応力の表示式を提案した。これを従来の江頭らの構成則に加えることによって、流速分布と粒子濃度分布とを同時に議論できる構成則が準備された。これを検証するため、固定床上の土石流から移動床上の土石流への遷移機構を調べるための水路実験を行い、流速分布と濃度分布に関する詳細なデータを得た。これらのデータは、他の研究では説明できないが、新たに提案した構成則によってかなり適切に評価されることが明らかにされている。
ついで、土石流および土砂流の領域の流れを対象として、上述の構成則を適用し、流速分布と粒子濃度分布を解析した。また、多くの研究者によって行われた実験データを集め、これらと解析結果とを比較検討した。それによれば新しい構成則は、土石流の領域ばかりでなく、土砂流の領域においても流速・粒子濃度分布を極めてよく再現できることが明らかになった。さらに、新しい構成則は土石流や土砂流の抵抗および輸送土砂量(流砂量)もかなり適切に評価できることが分かったので、現在、一般に見られる掃流砂の領域への適用を図っている。なお、この方法によれば、流砂量無次元掃流力の5/2乗に比例し、流砂量は粒径に依存する形になる。そこで、掃流砂量に関する評価実験を行うとともに、多くの研究者の実験データの収集に努めている。

Research Products

• [Publications] 江頭進治 他: "掃流砂量に関する力学的解釈" 水工学論文集. 41. 789-794 (1997)
• [Publications] Egashira,S.et al: "Constitutive equations of debris flow and their applicability" 1-st.Int.Conf.on Debris-Flow Hazards Mitigation,ASCE. 340-349 (1997)
• [Publications] Naomsa,H.et al: "Prediction of debris flow characteristics on mountain torrents" 1-st.Int.Conf.on Debris-Flow Hazards Mitigation,ASCE. 707-716 (1997)
• [Publications] 江頭進治: "流砂および流砂を伴う流れの力学(1.土石流の力学)" 混相流. 11・2. 151-156 (1997)
• [Publications] 江頭進治: "流砂および流砂を伴う流れの力学(2.掃流状集合流動)" 混相流. 11・3. 258-262 (1997)
• [Publications] 江頭進治: "流砂および流砂を伴う流れの力学(3.掃流砂の力学)" 混相流. 11・4. 388-393 (1997)