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本研究は水利構造物下流の河床が低下していて、その河床低下に対応できる護床工法の水理設計の確立を目的として行われた。研究は以下の3項目について水理実験によって行った。実験条件は移動床材料として平均粒径3.85mmの細礫を用い、射流水深2.6cmと3.6cm、水叩き部の射流フル-ド数2〜6の範囲で行われた。
1)移動床面上の波状流の実験。
2)水叩き部下流の洗掘実験。
3)階段型護床工の基本形である段落ち護床工下流の洗掘実験。
1)の実験では、滑面から粗面に変化する粗度急変部での波状流の発生条件と水面特性を明らかにした。水面形状は射流スルード数の変化に関わらず相似形を示し、急段落ち部で発生する波状流とほぼ同一である。
2)の洗掘実験は、水叩き部と移動床部が同一水平面の場合と河床低下のある場合について行った。洗掘流況は下流水位によって、波状流と周期流況に分類することができ、それぞれの流況での洗掘状況、洗掘形状、最大洗掘深、洗掘量と射流フル-ド数、相対河床低下高、下流水位との関係を明らかにした。
3)の実験は、段落ち護床工長50cm〜150cmの範囲で、A跳水、B跳水、波状流の3流況での洗掘特性と洗掘穴内の流速特性を明らかにした。その結果、段落ち型護床工下流の洗掘を防止するためには、跳水表面渦長の3.5〜4倍の護床工長が必要であることを明らかにした。
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