| 研究概要 |
本年度の研究によって得られた成果は次の通りである。
1.空間的に非一様,時間的に非定常な流れ場における掃流砂問題を論じるためには,従来より用いられている砂粒子の移動速度,moving periodを無視した形式の確率モデルでは不十分であることを明らかにするとともに,移動速度を考慮した確率モデルの構成を行った。非定常流れの特性が明らかになると,提案したモデルを用いて,種々のレベルの非平衡掃流砂過程の記述が可能となるものと考えられる。
2.幾つかの流量ハイドログラフに従う非定常開水路流の詳細な流れ計測を行い,乱流構造に及ぼす流れの非定常性を明らかにした。壁面領域には摩擦速度の変化として現れるものの,壁法則は普遍であった。外部領域においては,増水期には速度勾配が等流状態より大きく,減水期においては小さくなることを見い出した。乱れ強度分布は,摩擦速度を用いて無次元表示すると,等流状態との差はほとんど認められなかった。乱れのスペクトルは,増水期で高周波側に移行,逆に減水期で低周波側に移行という傾向が認められた。適切な時間スケ-ルを用いることにより,その普遍表示が可能と考えられる。
3.幾つかの流量ハイドログラフに対して,掃流砂運動を特徴づけるpickーup rate,掃流砂量を実測し,水理量に対する遅れが基底流と流れの非定常強度によって系統的に変化することを見い出した。さらに前述のモデルでこの遅れが説明し得ることがわかり,1.のモデルの妥当性が検証された。
4.振動流・一方向流共存場での掃流過程の確率モデルの枠組みを示すとともに,強い非定常性を有する流れに対するpickーup rate推定式を導き,その適用性を実験によって明らかにした。
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