| 研究課題/領域番号 |
09555156
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| 研究機関 | 長岡技術科学大学 |
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研究代表者 |
福嶋 祐介 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (40111661)
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| 研究分担者 |
犬飼 直之 長岡技術科学大学, 工学部, 助手 (80293249)
早川 典生 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (70143815)
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| キーワード | 除・排雪 / 流雪溝 / 開水路流 / 屈曲 / 分流 / 合流 / 水面形 |
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| 研究概要 |
流雪溝ネットワークの設計法には流雪溝の基礎的要素である屈曲、分流、合流部の水理学的特性を十分に把握する必要がある。そこで、実験室内に屈曲、分・合流部を持つ実験装置を製作し、水理実験を行った。実験では流雪溝内の水の流動機構と雪の輸送機構を解明することを試みた。このため、屈曲部や分流、合流部がある場合の流水の流動機構を把握するため、流水の状況を詳細に測定した。また、このような水路での基本的特性として水面形を詳細に測定した。
流雪溝内の流雪機構を把握するため、屈曲部、分・合流部をもつ開水路流れで実雪、模擬雪を用いて投雪実験を行った。実験では流水量を変化させ、雪の投入間隔を変えて実験を行った。その結果、投雪した雪塊が閉塞または流下する機構を詳細に調べた。屈曲部、合流部では投雪間隔によっては雪塊の閉塞があること、分流部ではほとんどの場合雪塊が閉塞することなどを明らかにした。流雪溝ネットワークの設計においてはこれらの結果を十分に考慮する必要があることを示した。
流雪溝内での流水の状況を把握するため、水路側方からの雪の投入がある場合の水面形の解析法を提案した。この解析法では、水路幅が変化し、かつ分流、合流を含む場合も考慮される。通常、この種のモデルでは運動量保存則に基づいた解析法が採用される。今回の定式化では平均流の運動エネルギーの保存則に基づいた定式化を行った。これにより、横流入の効果や屈曲、分流、合流部でのエネルギー損失を見積もることが可能である。
提案した開水路流の解析法に基づき、流雪が無く流水のみの場合の屈曲、分流の水面形を解析し実験結果と比較したところ、エネルギー損失を適切に見積もることでかなりの精度で実験結果を説明できることを示した。また、流雪を伴う場合に対しても解析を行い、流水のみの場合と比較して精度は劣るものの実験結果を説明できることを示した。
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