| 研究概要 |
河川横断構造物(堰や落差工)は利水と治水の役割のみでなく,曝気効果により河川の自乗作用を側面から支える働きがあるものもある.単純落差工による曝気効果については,現在までに多数の研究が発表され,定量的に評価するモデル式なども多数提案されている.しかしながら,河川に存在する構造物には単純落差工のような単純な構造物のみではなく,複雑な形状のものも多くみられる.本研究では,3カ所の堰と2カ所の粗石付き斜路を選定して,現地観測によりそれらの曝気効果を推定し,過去に提案されている単純落差工のモデル式を援用して,それらのモデル式の適応性をみるとともに,対象構造物が単純落差工と比較して,曝気効果が大きいのか小さいのかを評価した.
すべての対象構造物に対して,観測結果とモデル式による計算結果は正の相関が見られたため,モデル式が大雑把にみると当てはまることが分かった.しかしながら,各対象構造物により,若干の違いが認められた.その違いは主に構造物の構造に起因していると推定された.つまり,対象とした堰は,落差が2段になっており,その間が,水平床あるいは斜路となっている.特に斜路の場合は,曝気効果が単純落差と比べて小さくなるようである.ただ,斜路に自然石などを埋め込み,表面に凹凸をつけると,石直上流部での跳水や水しぶき,そして比表面積の増加により曝気効率が高くなると推定された.その結果を受けて,2カ所の粗石付き斜路を対象に現地観測を行ない,単純落差工以上の曝気能力を持つことを確認した.
さらに,粗石の配置密度と酸素輸送効率の関係を調べるため,酸素溶入に最も大きな影響を及ぼしていると考えられる跳水に注目し,跳水が発生するまでの距離と粗石の間隔との大小を比較することで,酸素輸送効率が異なることを示した.
|
