| 研究概要 |
自然豊かな河川環境の創造のための人工わんどの設計に対する水理学的な技術指針を得ることを目的として,わんど形成の手段となる水制周辺の乱流構造の解明と制御法の開発、主流とわんどおよび植生域内流体との混合機構の解明について研究した。非越流型,越流型水制および透過型の水制の実験を行い,越流や透過流の水制背後のはく離流の構造に及ぼす影響を検討した.不透過の場合は固定床では明確な循環流が形成されるが,移動床においては水制先端付近で局所洗掘と下流の峰状の堆積のため,水制背後に流れが入り込み循環流は規模が縮小する.水深が大きい場合は水制背後に縦渦が発生し,これが水制背後の流速の回復を促進する.透過度が大きい場合は洗掘はほとんどなく循環流も縦渦も形成されないため水制のかなり下流まで減速効果が維持される.越流型水制では水制上部の流れが加速され水制背後の循環流域が縮小する.屈折透過型水制の場合は循環流が形成されるが,逆流は小さく乱れも減少し局所洗掘が大幅に減少する.以上より,堤防付近の減速効果のみを期待するならば,透過度の大きな水制または越流型の水制でかなりの効果を発揮し,わんどの形成において熱・物質輸送を期待するなら,屈折透過型の水制が洗堀も少なく有効である.次に,わんど周辺の樹木群の流れに及ぼす影響を検討した.流れの比較的短い区間に樹木群がある場合でも水位変動に与える影響は大きく,低水路の2次流を発達させ樹木群隣接領域の掃流力の増大を招く.樹木群境界では周期的な大規模渦が発生し横断混合に大きな役割を果たす.非定常の2次元平面流計算によってこのような周期的な大規模渦構造がある程度予測された.わんどに求められる水理機能としては,流れの停滞と浮遊土砂の堆積および良好な水質の維持および洪水に対する持続性であり,本研究の研究成果が人工わんどの設計に有用な情報を与えるものと確信する.
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