2014 Fiscal Year Annual Research Report
石礫河川における水と河床粒子の運動および河床構造に及ぼす粒度分布と粒子形状の効果
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25889050
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
福田 朝生 中央大学, 公私立大学の部局等, 機構助教 (00709694)
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| Project Period (FY) |
2013-08-30 – 2015-03-31
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| Keywords | 石礫河川 / 数値移動床水路 / 河床波 / 分級 / 粒度分布 / 粒子形状 / 流体力 / 粒子衝突 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
石礫河川の河床材料は，大きな石から，小さな砂まで存在し，粒度分布は広く，河床表層ではしばしば粒子の分級が見られる．また，粒子は平らな面を上に向け，瓦状に並ぶ覆瓦構造をしており，水流中の粒子運動に及ぼす粒子形状の効果は大きい．
本研究では，水と種々の形状と大きさの石礫粒子の三次元運動を解析できる数値移動床水路を用い，混合粒径の数値移動床実験を実施した．数値実験結果の考察から，実験や現地観測からでは計測が困難な，水と石礫の運動とこれらに作用する力を明らかにし，水と粒子の運動と河床構造に及ぼす粒度分布と粒子形状の効果を考察した．
石礫形状の粒子を用いた混合粒径の数値移動床実験において，初期の平坦河床の場合に河床の粒子に作用する流体力と，反砂堆が形成された後の河床の粒子に作用する流体力を計測した結果，反砂堆が形成された後の方が河床に作用する流体力は大きかった．一方，流砂量では，反砂堆が形成された後の方が小さくなった．これより，流砂量を推定するためには，砂堆等の河床構造を適切に評価することが重要であることが確認された．反砂堆の形成前後で個々の粒子の運動状況を把握するため，粒子が移動開始して停止するまでの距離（step length）を計測した結果，砂堆形成後の方がstep lengthは短くなることがわかった．
粒子運動に及ぼす粒子形状の効果を調べるため，球群の混合粒径の数値移動床実験を行い，石礫の数値実験と比較した．球の方が，石礫と比較して流砂量が大きく，球の方が早い段階から反砂堆が形成された．球と石礫の粒径別流砂量の比較より，石礫の方が大きな粒子と小さな粒子の流砂量の差が小さくなることがわかった．さらに，球と石礫の移動開始および停止時の速度を調べると石礫の方が，移動開始において急速に速度が増加し，停止時は急速に減速し，粒子形状によって，運動の様子が大きく異なることが明かとなった．
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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