| 研究概要 |
本研究は, 従来ほとんど検討されていなかった浸透層上の流砂機構について検討を行ったものであり, 以下延べるような知見が得られた.
先ず, 流砂運動の駆動力となる流体力の評価を適切かつ正確に行うため, 透水性河床上の流れ構造の検討を行った. 透水性河床境界における圧力変動を介して, 浸透流を誘起し, これと表面流との相互作用により, 底面せん断応力が変動, あるいは付加力が発生し, これが流砂運動に大きな影響を与えることが知られた. 流速分布も従来より用いられている対数則では, とくに河床面付近の流速分布を表わすことができず, この付近での運動量混合を考慮して, 適切な流速分布形を提案した. 一方, 流砂の初期移動に大きな影響をもつ, 底面付近の乱れに関しても, 詳細な実験によりその逓減特性を明らかにした.
浸透流と表面流との相互作用は, 境界を鉛直に横切る流出入流速で代表される. この流出入流速の硬化の流砂運動への影響を, その直接的効果と, 表面流の変化を介した間接的な効果とに分け, それぞれを力学的に表現し, 初期移動については, pick-up rate推定式を, 流送過程については, step lengthの変化式を解析的な形で提案し, 実験的な検討によって, その妥当性の検証を行い, とくに限界掃流力付近で, 流出入流速の直接的な効果が顕著であることが知られた.
こうした一様砂の流砂モデルをもとに, 混合砂の場合のarmor coat形成, 伝播過程について論じた. とくに, 流出入流速の効果は, 個々の砂粒に対して違い, これによって, 混合砂の流砂運動の本質的特徴である非平衡性が助長され, 吸い込みによってarmor coatの形成が促進される場合と, そうでない場合があることが見い出された. これは, 吹き出しの場合にも見られた. これらの結果は実験的にも検証された.
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