| 研究概要 |
浮遊砂濃度の解析においては、移流拡散方程式が基礎式として用いられ、その時、基準点濃度及び拡散係数を与える必要がある。浮遊砂の拡散係数は、漂砂濃度と漂砂輸送速度に関する波動成分及び乱れ成分の相関項と時間平均浮遊砂濃度の空間勾配を用いて表現する場合に定義される係数である。一方、現地における波浪は不規則波であり、規則波と比較すると多くの時間変動成分を有するため、波浪の不規則性の影響は漂砂濃度と輸送速度の相関項に関係する拡散係数に現れると考えられる。従って本研究では、波によって生じる漂砂移動現象を直接モデル化し、規則波と不規則波によって生じる浮遊漂砂の拡散係数について数値的あるいは実験的に検証を行った。得られた結果は、以下の通りである。
(1)単相モデルを用いることにより、種々の移動形態の漂砂移動現象を数値計算で再現できた。(2)砂漣上の流体運動を剥離渦糸モデルにより再現し、その中での砂粒子の軌跡から拡散係数を算定するモデルを開発した。そして、不規則波の拡散係数は、それと同一の有義波諸量を持つ規則波と同程度の拡散係数になることを示した。(3)2次元移動床実験により、不規則波とそれと同一の有義波諸量を持つ規則波によって生じる浮遊漂砂濃度と流体運動の同時計測を行った。その結果、不規則波の実験結果は規則波の実験結果よりも基準点濃度、拡散係数ともに少し小さめの結果を示すことがわかった。また、拡散係数に最も関係する漂砂濃度と流速の相関項は、規則波、不規則波ともに定常成分同志の相関項が大きく、不規則性が寄与する時間変動成分同志の相関項と同じオーダーを示すことがわかった。(4)水位変動、漂砂濃度、鉛直流速について時系列を周波数分析すると、水位変動、鉛直流速ともに規則波の基本周波数,2倍,3倍周波数では規則波の成分の方が大きく、その他の周波数帯では不規則波の成分の方が大きくなっているが、漂砂濃度は定常成分が卓越しており、またほとんどの周波数帯で規則波の方が不規則波の成分よりも大きくなる。このことは、不規則波の漂砂濃度の解析が、各成分波のたし合わせで考えるスペクトル解析では表現できないことを示している。
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