| 研究概要 |
本研究は、次の三つの分担課題、すなわち、1.階段状河床波上の流れと掃流力分布、2.階段状河床波の発達機構と形状特性値、3.階段状河床波の崩壊機構からなっている。いずれの課題も水路実験と理論解析を通して推進され、これまでに以下のような成果が得られている。
1.階段状河床波上の掃流力は、クレストから再付着点の領域において負の値をとり、再付着点より下流側においてほぼ直線的に増加し、クレストにおいて最大になることが判明した。この結果ならびに平均流のエネルギー収支の構造に関する考察を行い、流れの抵抗の評価法を明らかにした。
2.階段状河床波の発達は、反砂堆の発達後における砂礫の分級・分散現象に依存していることを水路実験によって明らかにした。ついで、階段状河床波上における流砂現象を評価するための支配方程式を提案した。これは、水流の連続式とエネルギー式,砂礫の連続式と流砂量式,河床表面およびその下層の粒度分布の保存則から構成されている。これによれば、階段状河床波の発達過程がシミュレートできるばかりでなく、流砂の量的・質的分布のシミュレーションが可能である。ついで、河床波の発達過程,流砂量分布,流砂と河床の粒度分布などに関するシミュレーションを行った結果、これらは、水路実験の結果をかなりよく説明することが判明した。
3.階段状河床波の破壊は、クレストを構成する礫の移動によって起こることを明らかにし、破壊流量の予測式を提案した。ついで、上述の支配方程式にこの条件式を導入し、破壊直後における流砂の量的・質的分布や河床の粒度分布に関する数値シミュレーションを行った。その結果、ここで提案した支配方程式は、階段状河床波の破壊や破壊時における土砂水理現象をかなり的確に再現することが判明した。
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