| 研究分担者 |
辻本 哲郎 金沢大学, 工学部, 助教授 (20115885)
清水 義彦 京都大学, 工学部, 助手 (70178995)
村上 正吾 京都大学, 工学部, 助手 (70166247)
C W Knisely 京都大学, 工学部, 講師 (40197629)
祢津 家久 京都大学, 工学部, 助教授 (30109029)
冨永 晃宏 群馬大学, 工学部, 助手 (60135530)
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| 研究概要 |
本研究は, 移動床現象によって生じる河床境界面特性・形状の流砂に与える影響を明らかにしたものである. 河川における移動床現象は, 河床境界, 流れ及び流砂の3者の相互作用系であり, 個々の系を明らかにすることが重要であり, 本研究では, 先ず境界面特性の流れ構造に及ぼす影響を明らかにし, 次に, こうした流れと粒子運動との関係が検討された.
先ず, 移動床が砂れきより構成されていることを考慮し, 粗面上の流れ構造の検討を行った. この時, 砂れき床河川では, 一般に透水性が高い点をとくに考慮し, 透水層内に誘起される浸透流との関係から, 表面流の構造を論じるといった新しい観点からの研究が行なわれ, roughness snblayerの存在の指摘Reynolds応力分布の特性に関して, 十分な実験データの蓄積が図られるとともに, 平均流速分布式の提案も行った.
こうした流れ構造の解明の結果にもとづき, 流砂機構が粒子レベルの運動状況より検討された. 特に, これまで不明確であった掃流砂と浮遊砂が混在する水理条件下での流砂問題を, 掃流から浮遊への遷移という新しい観点から論じ, 限界遷移条件, 単位時間あたりの遷移確率密度を力学的合理性をもって決定した. これらの量を用いることによって, 移動床に特有の河床波の形成と流れとの関係が明らかにされた. また, 流砂運動を規定するスケールによって, 非平衡流砂モデルと平衡流砂モデルをどのように組み合わせていくべきかを論じ, 境界形状決定機構を明らかにした.
また, 流路の平面形状及び河床形状の流れ構造への影響, さらに河床変動との関係を, 先ず実験的に検討した. こうした実験結果にもとづき, 平面形状, 河床形状がともに正弦波で表わされる流路内の流れの流速分布, 乱れを比較的簡単な実験式で表わし, これを用いて流砂運動の模擬を行い, 良好な一致を見た.
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