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平常時の排水路では、流量が少なく沈積物や水溜まりを掃流することは出来ないが、貯留された水を一気に放流されると、掃流力の大きな流れ(急変不定流)をつくりだすことが出来る。本研究では、これを転倒ゲートと重錘とを組み合わせた自動ゲートシステムで自動的に行わせようとするものである。このシステムでは、ゲート転倒のタイミング検出の為の電気的な機構や作動エネルギーは一切必要とせず、もっぱら流れのエネルギーだけで作動して沈積物や悪水を除去する。
当該年度では、さまざまな理論解析を基に、実際の排水路に適用できる自動ゲートの構造・機構を決定し、その作動特性や沈積物、悪水の掃流能力を模型実験で確認した。その概要は次のようである。
1.転倒ゲートシステム作動特性(ゲートの転倒、復起のタイミング)をゲート板に作用する水圧と重錘の重量との釣合から把握する方法を明らかにし、実験で確認した。
2.ゲート転倒によって形成される流れ(急変不定流)を精度良く予測する解析法を開発した。これから得られる結果は、実験水路に発生する急変不定流の性状(段波の波高、伝播速度、流速、下流構造物による反射など)をほぼ説明づけた。
3.その急変不定流が有する掃流能力の概要を把握するために、層状に堆積した土砂の掃砂実験を行い、ゲートシステムによって発生される流れの掃砂効率を把握した。
以上の得られた結果は、本システムの実用可能性を示唆するものであり、実際の現場で平常時の流量や排水路規模が与えられれば、システムの構造が決定され、そこに発生する流れは勿論、沈積物や悪水の掃流能力を予測することが可能となった。
また、沈積物の沈降・浮遊機構については、カオリナイト系の粘土を対象にし、排水の塩濃度によって沈積の機構が異なることを実験的に明らかにし、その理由を物性論的に説明づけた。
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