湾曲部局所洗掘防止工としてのベーンの設計と実用化に関する研究

1988 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 62850095
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 池田 駿介 埼玉大学, 工学部, 教授 (60016590)
• 研究分担者: 福岡 捷二 東京工業大学, 工学部, 助教授 (30016472) ; 山坂 昌成 埼玉大学, 工学部, 助教授 (20174641)
• キーワード: 弯曲部 / 二次流 / ベーン工法 / 移動床 / 河川

研究概要

池田・山坂はベーン工法の水理学的基礎となる弯曲部三次元流れの理論を提案した。本理論は従来無視されて来た二次流による横断方向への運動量輸送を考慮し、更に側壁の境界層の存在をも取り入れたものであり、主流の横断方向速度分布を正確に見積ることができる。本理論により、弯曲部外岸付近で主流速が非常に大きくなることが示され、又曲りによる側壁セン断力の増大を水路幅・曲率半径比、水深・水路幅比および抵抗係数の関数として求めた。これにより、始めて弯曲部側岸に作用するセン断力を見積ることができるようになった。更に、中心曲率半径120cm、水路幅40cmの一様弯曲水路を用いて主流及び二次流の詳細な測定を行い、二次流のオーバー・シューティング現象や横断方向への運動量輸送量を定量的に見積った。以上の結果は、ベーンが横断方向への運動量輸送を抑制し、側岸部のセン断力を減少させること、及び土砂の横断方向輸送を制限させ、局所洗掘を防ぐ作用があることを強く示唆している。
福岡は弯曲部にベーンを置いた場合の横断河床形状を予測する理論式を導き、その結果を検証するために移動床水路実験を行った。その結果ベーン工の長さが鉛直下向きに増加し、前面に円柱を取り付けた構造を持つものが最も優れ、仰角は20°、配列は千鳥状に配列する場合が最も局所洗掘を軽減し、あわせて外岸付近の流速を減少させることが明らかとなった。更にこれらの結果から、弯曲部ベーン工法の設計法を提案した。

研究成果

• [文献書誌] 福岡捷二,渡辺明英: 土木学会第32回水理講演会論文集. 467-472 (1988)
• [文献書誌] 福岡捷二,渡辺明英: 土木技術資料. 30. 127-132 (1988)
• [文献書誌] 酒寄建之,池田駿介,山坂昌成: 土木学会第43回年次講演会概要集第2部. 250-251 (1988)
• [文献書誌] 菊池雅彦,池田駿介,山坂昌成: 土木学会第43回年次講演会概要集第2部. 254-255 (1988)
• [文献書誌] 黒川信敏,福岡捷二,渡辺明英,小田伸太郎: 土木学会第43回年次講演会概要集第2部. 308-309 (1988)
• [文献書誌] 山坂昌成,池田駿介,酒寄建之: 土木学会論文集.