Title 河道横断構造物の護床工周辺部の流れと局所洗掘に関する研究

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河道横断構造物の護床工周辺部の流れと局所洗掘に関す
る研究( Dissertation_全文 )
神田, 佳一
Kyoto University (京都大学)
1995-09-25
https://doi.org/10.11501/3106528
Right
Type
Textversion
Thesis or Dissertation
author
Kyoto University
ム
ノ
河道横断構造物の護床工周辺部
の流れと局所洗掘に関する研究
1995年 5月
神田佳
目次
第 lr;t結，a
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第 2~;ï
河辺横断構造物の被災形態と従来の護床J:.
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2.3.3 n{f;_床工ブロックの長 f
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2.4 i
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第 3~'(
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2.4.2 従来の必!ぶ1' ，此司法の 1: \l UíÜ.'，~ ................................ 2
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3.2.1 実験水路・
3.2.2 庇而
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rとその特性
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3.3.2 造移ノ1<r
3.3.3
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l鍾移水耐Jf~に及ぼすフルード数およびレイノルズ数の;彪手11
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変急変郎の引尖係数と;J(1
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3.4.1 流速分，{fjの必移特性と内 H(
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3.6.3 乱杭モデルによるがi
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第 1三 ' ( 緒論
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第 4市，並凶"r
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送過程と A
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I
軒洗掘に関する研究
4.1
概 ri~
4.2 1夜床 r.
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4.2.1
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被災内 I~i 件数
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5.2 nft.休! ド流 m
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5.2.
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5.2.2 観測鮎~および考咲・・・・・・・・・・・・・・・・
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(
I
jめて ν、る.これは，必 1
;
¥の設計 f
l
i
'
J
有が他の椛 i
i
i物に比べ
)J が大きく ;uJ 迫令 JH~ で 1'，砂 ini送が '1:，じる iit 氷川に w! r.な JQ 包であって，大きな j
先制火が先述
することにより，
1
1
むぷ r
，
が副主j史 .~f.i ~たした{刊は阪めて~ぃ 3)
こうした必 iぷに川辺部の流れは，水即，.(・的には l別 IklfMllI立:~\変 i~t として定持されるが，必
て抗.しく多いことによるものであって，とくに，蜘!込み M .i邑や iLí，J~I~ の大きな '1 1 小川川の A
凶よしの *
llJ主としてのは式化と i
"
t
れの i
器移特性の日j!l
J
i
l
、はうだ悌J
f
;されておらず，まして，
1
.・に被;
i
iが生tJlしている .l命殺災 ;li は，焔脚なとのト，~iS J
.
の被災かその大部分を，';めており，
1
，
1
な材料を川いることによる耐久性の r
t
'
1
j'
1
" および被災の最大1
6
1
鉄筋コンクリートな ζ の強 '
砂と)， JI清流~:f:に|則司る研究山県は少ない.さらに，従米から l甘いられている必 iふ i 法には.
1人!である的側l 川辺の )"j 川 j先制に|則する多くの研究 JJIJ.~ に J，L ついた f~ ，沌1.の『世間により，その
あり，その Jf~ .
r
tと
I
i
1
!
ir
範l
刈は， J}O中学的 I~I味の不十分な Hhgh の約験八-1)やU!{;，没~"~Jú物の・JI
被災件故は~ I
々叫少している.
例を参考・にして i
J
とめられる似合が多く， .
H
l
状では品川島d
J河の河辺条件および司水 1'
1
~，ï-t'l:と併純
i
j
'
"
(])胤のほとちくないものの，
/
j，版 '
W
I
I
'め Iなどの ?
I
t
l道術断 H
i
i
i
i物の被災件数は，必
1963旬以降は縞梁の被災件数を政いてさらに MJ
JI1する傾向
，
にめって， 11だ jU の被災とともに，近年二~，Jfl している河川榔造物被災の巨費 l刈となっている .
i
n
i
a
:
w，1舎て (j，キ(FZコンクリートブロックなと，十世パおよび形状の吋なる純々のものが
ホ 1
一~ûミ r. との適応nの険，..t lこんLづいた nも~I は，ほとんど行われていない . それゆえ，このよう
な"住民仁川辺部において I
B則する，
nをI
り
Jちかにすることは，
C
*
I
U
皇急変流の内市機惜の退移とそれに{
‘
r
ぅ:
1砂の t
d
i
送料
，必
tιρ
ωj休ふ lド.の安 k定
監
i江~f
刑
判j ，昏脅 t;'1、'1
f
仁
l
:
を'
l
凶
刈
χ
;
(
1るために，
LγI"，
f
t震な"緊迫1
であると.ljえられる.
託行 5)， 3)は
， I
'
，
.iiliの観点から，肱・I
よ1
・
め J
:なとの i
1
l
1
.
i
u楠断椛j
t
i物のド流にぬ附され
1
仰木 1
，を対象とし，その介月1
的な仏
，1
こI
R
Iする指針を似ることを 1
1的として，必 l
よ1
'
，
'
，
}j)
)
.
1
る1
被災前市件数:
10・
3
H
却の if，iれと流砂特性およひ1先 M機附!こ|見!する J，l 位実験を(Jい，その i 世J1，l~良についてノ1<.1'11 γ
的J
S棋を加えるとともに，別地向 i
l
1
qによる倹，，1
1
'
から人i
i
n
I川への適
J
I
I
nの検Jを行ってきた.
--1，:品えは，こうし介。Jf究によって何られた山県をまとめたものである. 11命文 σ)~I\~ J
Aは， [
>
(
1
ム
1.3に小すとおりであって，その慨泣はつぎのようである .
i
l
1.
i
uN
l断構造物の桃山と i
，ft
水による門 )
I
I.N.匁および被災形態について慨述す
るとともに， u
f
k
u
ミにのノ1<.JI1l機能と椛 i
i
Eおよひ胞 I範 1
mに￨刻する従米の，没，， 1
法とその1/:1題点に
ついて与察する.まず， i
品)L[のれJ
I
川悦j
i
i物災;
1
;に閉する l制作研究の W，J
Kに
)
，tづく身'京から，
第 2市では，
/rfwwuL11fJtvf
ハ
¥ノ¥'
/LV
-i
¥¥
γ
司
版・ !ふ 11 め r. 本体および，j~~1 ・倣災の L 世な世|刈を抗1111: ・分頬した俺，その初 jUiiit;ii の起人
かf
iU禍悶f楠造物
/0
1950
の世 l
叫がぷ床 r
.fif，ii;iS の 'rJJ恥先制て‘あることそ I~J らかにする . つぎに， .
1
}
lhの，
&
，
:
1
"J
よ幣で定
E -
/960
1970
1980
ι
l床 C笠，，1訟の)jtノド的な与え jjと了辺、および日正，此ι休r.の，"
iじについて
められている従米の
19
.
9
0
内j
怜 (
{
I)
J
u
i
l
iべ，，) JJ 百洗抑!による II~W 1
'
，
の被災の _
k例を弔げてその'よ;態をゆ]らかにするとともに，従米
<
!休 ln
i
t
z
i
i
i
l
;の11¥1
題点を指摘する.
のI
r
;
"，縞業および河辺横断構造物の被災筒所件数の年次変化
附 1.2 虚 J
第 3•.;
'
rては， 1I~1ぷU.~i 辺却の流れ特fj:および i字通砂の械送機構に i則 L て，実験と A<.f1~ 解析
から-0・察する.まず， ~キ稀 n<!c: l，t，;
4れら治 XJ
争i
'
r
うi
n
1辺倒断栴 i
ム物は，
n
i
1
.i庄の安定，ひいては河川の安全を維持する上ての
a
ウ fークポイントとなりやすいことか多くの・ H
例から桁摘されており，このような友定fI"の
{氏卜符避けるために，その卜流部には，村々のコンクリートブロックや拾てれなとによる必
lを流ドする
I
:
.
1述械のエネルギーを減引させ，イ:
t
米i
l
J1ぷの洗掘を~/j 1
1，・粁減して ?
"
J.iUの安定を [
'
:
(
1っている .
しかしなから，，，~JよJ"，の j，，'i
)
)
.
1m
sでは， ;
k
l
ljJきと必!ふ 1，1
1
笠i
ふ1
:と "
1然河床との持続部にお
'
1
¥
1印*
llJ主がh
J
l
f
l
lから l
*l
I
i
l
l
へ，あるいは制l
r
f
t
iから削 1
(
1へと急変するため，急激な水的i
変
いて， 1
ばしか胞t:されるのが市である.すなわ九，こうした点 i
ふ[によって，水叩き
的や g~ が免 '1 : して if.iれ特n が大きく変化する . とくに， 1~!1定休から移動床へとれ'1 はが変化す
1(})モデルとして 3 粁のイポ J~J t
ll
J
良 (6脚ブロック，、!
I
，
球*
I
l
度およひホロースケアブロック)を取り
Lげ，その 1intおよび卜流の脱水 11[1き 1~1~ に市 l(u !lñ Iふ
をu山町した陪々の此 1
(
I
lf
n度急変水路において，流 I
『
;
条{
'
Iを変化させて 1
，コた系統的な '
)
i験に
ついて;&ベる . その私I，~ミから，氏 1(li*ILJ笠急変 ms における Jk 1(II)f~の必勝形態を分傾するととも
に
， *IUQ の )f~状や J，ll(II ，'，':j さ，フルード数およびレイノルバ数が Jkl(lI )r~ に投ぼす;;忠告!~ I りj らか
にする.ついて， *l lJ~急変 ;~iS における乱流出心および ú Jf1 砂の挽送機怖に|刻して，‘1'.1匂 jf，tj卓，
乱れ特性および光令 i?・准状態て' の斤通砂ìt~) 立の 3 次 Jし分 11，0/ 111 細に j11kiiL ，その辺将 f、げt と
I付 ITI~t.:IW肘|付の工ィ、ルキー収立および拡散係数の変化 iti411 について与語~
つぎに，
1: 述の，)~;，技て f!J られた知見に J，l づいて，
9る.
*
I
lW，急変部の前れとが准砂の解析を 1
1う.
，
UA
、!の対)
1~ぷか iりられず，逆に" J所洗~II! が i凶 jミされる i品作がちくはられる . 、二れは、 Mint
きt
*
I
L
I
.Q急変(こ f
lうエオルキー担 i
イ
人
を 1i
t
i
t;
'
fs
のフルート数の開放として 1) え
， {米作Jf~
の
.
i
i
l
i~，}) 1
j
.
f
'
i.r\:を紋fu'尚~J に解いて Jk((II Jf~の ..1 nを，JJ¥みる， '
h，J
点的I
f
l
粉河辿 J
立が *
ll
JQ急変 m
sで
ステ 1 プ4人に変化寸るとの ftx~とから|人.J i~f)UlW)，'fi の発;i)tb f'，'をシミコ. レートする . さらに， i
t
i
-2-
-3-
る，;~1ふドド if.im~では，
*
I
lJ
Qの:;!、企(こ i
'
l
:
っ
てl
氏(
t
l
lせん断応 }
Jが急激に.lf"l大し，本米，機能すべ
すなわち，
，
れのいJ
ma
再定i
に￨渇して，話i
迅i
分(ji，乱れ特性および浮遊砂濃度分布の変化過れを判明するた
第 4 市では，日程叫ミ 1 '.I;~i 辺の動的川所洗脳 ill f'È に関して，第 3 ÿ でJ1 n 、た 3 純のイポ唱の，;~
3
i
l
n
'
U次 jじの k
ι
・
乱i
A
t.
モデルおよひ抑制i
;位/
j
F
AパをJtJ
いた教がi
，
J切手法を構築する .これ
床 1: プ口、ソクによる *ll 前l から均・砂および混合砂の移動床への制度急変部を対象とした JI~ 礎
め
，
内は，それぞれ，代反応jな完敗ケースに適川され，実験結果との比牧からその適 i
T
f
tが検ふI
実験と ~I~ 、ド衡の砂の述続条件をH1いた Mlよ変動の解析を h う.
実験では，まず，ホロースケアぷl
ふ1
・ド流部の均-砂の川 J
好洗抑!に￨剥して，流 !
止
条
C
される .
1
，
i
j
i
_
z
に
，，
1
J
' 1 ・の険。~~t 系人以より，芯ば
r，の.ìJ& J1・- な 1~ さの決定法に|則する指針を述べる .
nに
よって動的洗拘!と飾的洗掘に分け，それぞれについて，水 I(n}f~ や洗剃火の形状とその l昨日目的
変化特件.および約作による洗掛形状の相 1
1
立を l
別ちかにする.ついで，流 i
Aの等しい動的此品1
条件のもとて， /1<叩きを摸した滑由
m休と併科.のよ床 :
1悦叩について実験を行い，必 l
よ!の
様式がド流部の流れ特性と洗制形状にらえる影官を検 l~\Jするとともに，河床が混合 lゆ眼で偶
成される掲 fTの k験結果から，洗蜘!火内の分級作用と，それに伴う洗品llff~状およひ河 lよ :kWJ
の純度特性の変化や
*
l傑による洗蜘!粁減効取について与察する .また，起大洗掘深およびそ
の発生似仰の1
1
与H
目的変化に関する検， i
，
t
から， illJ;且や~~~ 1
・
の条件および流 h
t条件を )
j
'
J
也した
v
1
)
i
J
的洗抑!過粍を 5段附に分け，
各洗捌段附の￨市￨定床，'
.で流速分布，h
えI
f
n
J
L)
Jと庇 l
t
iせん断 J，
t
'
)
)の分布を詳細に A測し，純 l
ふ
、換I
状態におけるi
仏大洗銅深の指定式を抗ぷする .さらに，
!n 2 中-M 道横断柄l rI 物の被災Jf~態と -1
従米 0)地ば 1，
&，
1
I
r
}
、
l
M道横断納品物の被災形態
従来の議床 1
:
設計訟とその問題点
￨
1
:ド流出i
の洗刷機椛を明らかにする .
l
河品、;変動の断析では，実験で f
Gられたホロースケア護休
lド祈W
i
Sにおける洗蜘!穴内の民 I
f
n
t
せん断 J
，
，
)
jの縦断分布をベき関数でモデル化し， fìJf~ 断 1 (11 で近似された洗制穴償断 rfn の l~ 深
第 17
"
泌氏 i 卜流 f
f
t
Sの}lI
j
}
j
r洗制
第:
31
¥
;
¥
II~Jふ 1 :
およびその)，'，j
μ
J却における
此れの過特シ J
)
/
(砂の枕送過f'J.
1
0
n
1
，
1
，
1
i
.
i
:
民
主験
(
1
;Jf~
水1
がL述分イi
l
Aれ特性
'
r
?
.
i
h
H
'
I
T濃度
(刈験と解机)
移動比一
実験
洗姻形状
抗速分布
Ml
ふせん断応))
解析
水1
(
1
1形
t
i
内部境界k
の発注
流速分布
.
)
1
.平衡状態における流砂の l
i
i
i
b
t条件から持かれたれ 1
1
1
よ変動の足踏式を数{肉的に
解いて汎抗I
1
のj
i
i
JjjtMA を予測する .J17 された河床形状と以大洗品I!r~の時間的変化は，実験
結果と比較され，，
j
l
P:法の有効性が検， dされる .
第 5~ では， )
J
1
I.
!
j川水系万願守川に位i
押された護床工ド流部の i
l
t
l休形状およひ・洗抑!火内の
涜れ特什に i
則する別地調子主について述べ，，
j
i
j苧までの考娯に jよづいて凋任結果について}j釈
部において，
H
を加える .洪水時に形成されたと与えられるホロースケア拡 I
ふ l ド流部の局所洗制に￨刻して，
光波~{l 離，， 1' を川いた詳細な地形測ほとが水時の流速分布の測定を行い，洗剥穴の形状と砂般
l
，
しれ特性
のj
昆f
T
効以および流れ特性を明らかにして実験結果との相!似性を検，
Hする .また，第 4，
.
;
tで
作品砂濃度
議床
~Ã}
5:
;
¥
r
.ドj
北部の }
"
j
}
好洗品l
f
￨
(
J
拠地観測)
現地観測
洗掘形私
抗述分布
v
提案される illJ凶変動に関する，~I.t{~l~ を， I14介砂傑河床の財fT に拡~k して用地での汎~1I!N.fJ良へ
の適用を dみ，観測結果との比較からそのイ
i
m件を検nl[する.さらに，それらの検 d，t私以か
ら
， ?吋~勾配や砂杭作および涜 itt 条{'I に対して最大洗剃深を脱'ょする収|を作成するとともに，
nを導き，安定作からみた適 1:な必床 nJ:;:¥の形
局所洗脳にあI
する必床工ブロックの京:A条
状について身保する .Iti後に，捨てれ
r
.
による洗掘の軒減法と安全な必床ての r
i
Q
:
，，1
のための
参考となる指針を述べる .
j:
v'ι-
-4pa - - -
田
・
F
A一四一
J
・
・
F
・
本
一叫一一
一一刻刷一
2-
相対
1.3
J
"、
一
A
- p - il!
;
j !
j
J
τMr
j
1
国'f
U
1
m
ニ
一
一l
一
の
一
G一
-r・
品一一一
一
ij
1:
~
a文の構成
-4-
以上の作市で f
!
;
'られた知見を第 6t~t にまとめ，結論とする.
参考文献
1)mr;!，z1'î inJ 川 J，~
水台統 JL 附和 25 1， r l.主版~干成 2{ff立版，
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H，昭和 2
61，
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1
立版
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[
i
:成 2
"rJ主版， 1952-1991
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:本 γ会￨具l
州支部 :i
l
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4
2
5，1
9
8
7
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4) l
y
j ~! :.l.!!if.i服I2 ド械の洗島I!Ui~~所咲 lメ 1m に対する Bligh公.!\の批判l および乱流煙論によ
るj
k
m
l
J
l
1
1，民米卜本研究， m24
各
， ~d り， p
p.
1
9，1
9
5
6
.
5)神川 i
L ・・村 4
i
d
f
t
i
t
i
・品川村i 郎 :
l
;
i
l水路氏(
l
I
l*lll笠急変 i刊の乱~nt拙 ig ，第331111;k用講泌
会論文ヨ f
，p
p
.
4
9
9
5
0
4， 1
9
8
9
.
6)神川{!; ，
・N4
三u
，
M
i.
i
j
奈川桁・自5.
1 '^川朽印 1
:1
m水路氏 l
f
l*
f
l
度急変部における乱れ特性
限度の )
J
1移
過.f?，，
J
J
t郎大?防災研究所 {
I報，め 3
2I
JB
2，p
p
.
6
1
9
6
3
9，1
9
8
9.
と以北 Nh
7)神 11
{L ・村本点雌・品川桁郎・人作 I~.~ :制度急変流の水両形と遷移 kについて，
p.
5
1
1
5
1
6，1
9
9
0
.
;
j
(I 了126，命文~， ~:r!34巻， p
8)神 Ii
IE ・人N.内・村ふ品雄・肱川桁・郎 :
l
J
Hノk路 *
I
UU:急変青S
I
における浮遊砂の流送
過
.
f
?
， J;~ f
f
l
S
大 γ防災研究所 "
1:
報
， ~!33IJB-2 ， p
p
.
3
6
9
3
8
3，1
9
9
0
.
9)神 1
1
1i
I
:.・村本 Ui
I
d
f.
i
j
長川竹iU
l
5・令川 2
1
1・q，村元郎 u盛時ミ仁ド流部の)， J
)肝洗銅， ;
j
(
rγ"
品文i"k，あ 3
5
岳
， p
p
.
5
0
1
5
0
6，1
9
9
1
.
f• ，
i
品川桁-(
!
s:必床 T
:の紘式によるド流部川所洗樹形状の相違， ;
1
<
1
0
)神川{I ・村本山 M
r
γ
:
e
A文
i
"
k
， ~!36 巻， p
p.
4
3
4
8，1
9
9
2.
{1 一村本ぷ雌・，i長 111 桁白日 11任体]~ド tdiml における洗掘過打の数{ft僻析，水 l 学
1
1)神 11
"白文官、
， m37
巻
， p
p.
6
5
76
6
2，1
9
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3.
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2
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肘
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p
.
A
4
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A
4
5
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I
I
{1 -・村本広雄・Ji品川桁・自S
I:必床仁ド洗部の洗抑l
i
l
l
f
tと流れ特性， J
;
t都大学防災
1
3
)神 I
研究所{J:報， ~361]B-2 ， p
p
.
5
5ト 5
6
9，1
9
9
3
.
第 2章河道横断構造物の被災形態と
従来の護床工設計法に関する考察
2.1 概説
芯床1.に限らず i
u
].iU内に設問される棉 i
i
I
物の被災には，その情造材料と構造物
n体の特性
および作川する外 )
Jの特性によって多織な形態が (
t{
t
:し，また，被災の f
t'l立も粁肢のものか
ら大規艇な{岐岐にヤるものまであって，被災形態は側めて多"
，k
l
こわたる .それら側々の被災
形態の特徴を分析し，それに全る過f\~を将iiii することは，構造物の'ぷ令i'1: を確保するための
J
1
l
従として 1
・学上側めて品ーい忠義を持っている.しかしながら，そのでてを網締するのは l
材
質であり，かえって椛 j
h
物被災の基本的な特性をは火う私以になることも与えられる.この
ため，棉i
i
i
物の構Julの特徴とその水珂1
機能および被災時の条件をト分把保した!で， 1
:世
な被災斐 l
刈とその形態を抽出・分知し，門
J
U外 )Jと問造物の紙-t/L特f
Jとの嶋本的￨則係を r
V
H
・
前
にすることか中安である .
本市では，まず， 11住民仁を合む inJ迫楠断構造物令休の構成と流水による作川N.~良およひ i
世な被災 }f~ 態について概述するとともに，
1
.
木 γ会￨地内支部による河川構造物災 ;
l
;に￨刻する
アンケート調伐のが， l
Hに基づく与狭から， (吋道摘断柿造物の初期災 ;
l
;のι
i大の世 l
刈が護 l
ふl
ド流部の)， J 所洗捌であることを l リ j らかにする . つぎに，現むの I&J 卜 ~~rv でえii められている 11色
体工の水珂1
機能と偶 i
i
iおよびその工法と胞て範附に￨対する従来の護床 If
&
f
l
t法について述べ
る.さらに，結近の"主体 Eの被災事例に )
1
4づいた考察から， 1
，
J
I
荷洗銅によるぷ床1.災 ;
1
;の'丈
態を明らかにするとともに，
1
}
t米の護床r.設計法の 1
/
¥
1題点を
m摘する.
2.2 河辺横・
断構造物の被災形態
1にぷすようない1
.iUを述私的に繊断するれ I
J道揃断杭造物で
ここで対象とするのは，阿 2.
あって， ~.床止め r 本体と水叩きおよひ 11ft.床 r. により椛J& されるものである.服は， ;
j
(
を
取t-.げて大きな水深を 1
Uることを日的とするものであって，兵端白を
i流側 i
l
l
J体行/よりも向
くするのが通例である . .
}
j，床 1
'
，
め r
，はれl]床の洗脳を防 1
1し，川床仏.を保持する r
J
的で位
けられるもので，下流側河床1
1との 1
f
tXのイJ無によって務 X cと，市 r
に分頬される .服およ
びf..k止め 1の下涜には，越流水の位食作 J
I
Iから版本体を保 11並して向述洗を減勢させるために，
H
水口 p
きおよび日程床1:が，没けられる .
1
.
のX
-，流水の加速
これら楠断構造物に作用する水理現象は，落 Xや制度の変化に伴う水1
'
v
や乱れの生成などの h
J
所的な流れの変化および L・ド流問の '
?
t
i
砂の )
t 衡性であって，それ
らに対応した i
高峰作川の結宋として，稿込物への 1
'
1娘衝宇，パイピング，直球 rからの '
l砂
の l吸いlI\しとド械部の河床洗蜘!なとが被災 ~I刈として挙げられる . I
r
'
l
_l長衝撃の J
J
;
t(刈としては，
転イ i
やl.{1訴し流木なとの流卜物の衝突や部疋による流水の笹J需が与えられる .パイピンク
-6
-7-
~im側 tIr~砂
凶 2.2 は，訓伐材，~にJJ:づいて版・休止め 1: 本体と/1< llp きおよび誕 lふ r. の被災件数の内
， J~ をぶしたものである.また，本体被災に関 L て，水1l[Jきおよび 11巴!ふ!の被災を n うものと
下流側流砂
-
てノ
吠楓
洗
/跡
パイピング
本体のみの被災に分け，それぞれについて，枯造材料の内ぷ (
l
紅、防込と (
i杭梢Ju)と本体
1
'せば，阿 2.3のようである.七だし，
の強度不足かみ￨羽となって被災したものの剖合を ;
t
:{
.
本
が
被災の粍度には，粁!立の釘傷から変状，沈ドおよび令地したものまでたまれている. J
被災した 56例のうち， /1<叩きおよひ AM4I:の被災者 f
lうものが 37例 (66%) ，本体のみの
被災が 1
9例 (31%)であった .本体のみが被災
Lた地内には，
~~ふ{本が {i f
l
'
iなどの
造であって，その強度不足がみ￨刈となって異常水いなと"の流水の
l流側州立水叩き
献工
・
同
ト流側河床
云> <
I
n械 f
1;
H!により被災した例
が約、
ド数を (ljめている.また， /
1
<II [Jきおよびぷlふ-の被災を fl ・う ~~íT には，取.~ミ 11 : め， : 本
体の強度が大きく， in[ 水の IÓ~緒的. )11 に充分耐えうる椛iii であっても，九に/1< np きおよび~~Iふ
1
・
がt
l
H
Mを受け，イモ地・流失することによって本体が被災する胤合がちく
，J1
<
I
l
pきおよび，晶
体1.の被災が本体被災の前民となっているものと与えられる .
流I
{
'
)
一.ヨー
提 ~)j
~
本1
1
(
1さ・議床1.
の被災
72
件
.
2.
1 河道横断構活物の構造と什:
川剥象
l
f
暗
記i物 1."
f流の/1<f
，
'
O
:に起闘し，柿ぬ物以礎のド部における砂肘内の動水勾配が.l:¥'I'/大
/
1
1して水みちが形成される現象である .土砂の版い i
iしは，水 n
p
することによって，砂が祈[
き1
:
の}
J
r
r辿流がよ床1:部へ流入する区間において，涜れによる仕}.1低下や乱れによる揚力に
は
，
ふ Iの間隙から砂が p
l
c
k-1伊される現象であって，ノk叩きおよび議床仁の沈下・
よって必 l
Uこ構造物のD!，没 l
こ1
lう上流からの供給 k砂川の
減少によるド流部の全体的なれリ床低下と，必床仁 l
白下流におけるんj
所流に起閃する局所洗抑l
;
1き起こす . また，i
l
J
休の洗制は，
引似を '
に大月 IJできる .さらに，被災の来凶として，構造物の強度不足と低安定性および完成後の経
凶 2.
2 取・床1
:
め
年変化による強度低トなどが挙げられる.陥断構造物の被災の程度には，科部位の磨耗.Hl
c
被災の内訳
似から，沈卜，、 I~ÞJ.! ，令地，流失に恒るまで蛇々の段階があり，構造物自体は倣崩しなくて
jの砂が洗い流されて空洞化したり，取り付け郎の被災によってその機能を失う場
もその卜 !
ぷ f/f
l
き・n
OU
ミJ
.の被災
を{
t
'うもの.17件
合もみられる.
本体のみの被災凶作
近畿地んでは， 1982~r8JJ の台風 10 りと 1983 年 8 月の豪雨により，多大な河川災害を受
けた . Iホ?会￨期同支出;
f
5r
i
n
j川構造物災 ;
l
;晶子t
研究会 J では，これらの洪水による河川構造
*
μ
s
f
A
t
，
物(楠ちた， ~ . 床 l 十め1"_および，~~~)の被災状況に関して，近畿 2 府5 県のけ1 小河川を対象
J
<C様迄
R C告書込
20
f
!
=(5d)
9
1
1(
4
，
7誕}
にしたアンケートによる品代研究 t}，2}をわっている .収集された堰・床止め Eとそれに付
kI[Jきおよび必床1.の被災事例は 9
3件にのぼり，その河追i
法線形状は，，直線，単汚
随する /
i陶および蛇行涜路がそれぞれ 1/3 づっ，構造物本体の純 ~t は，同定程と床止め工がほぼ
主i
英司E
凶
(
J
長側}
強1
f
t+足
9
f
t(17，覧}
1/2づつであった . また，このうち少なくとも 1
1例については，護床工が設問されていな
[
;
>
(
J2.3 被災した取・床 I
r
.
め 1
・
本体の構造と被災の糸同
かったものと考えられる.
-8-
ωい構
-9-
とし，ブライ (
βI
I
g
h
) の λ7)，H
J
U
I
:
の
・¥
J例、制 '
t
J'
)J駿ち;
により検討するものとす
つぎに， -I3 f'1:の必床にの被災事例に!刻して，その・反 l刈による内 lJ~ をぷせば凶 2.4 のよう
である.すでに述ベ t
-ょうよ，被災の主堂な I
l
l
f
f
主的安 l
刈は， ~lIj 休の?先制，衝撃，吸い出しお
よびパイピンクであるが，1:被災件数の 5
7
;
リ
以
る-J
とのぷi
l
i
iのみであって，詳細なぷn
l
f
J
U
;
(
ま心されていない.
1
:
がれ}
I床の洗抑!によるものであることが明ら
湖f
t科i
;
t
sJ:2)ては，構造物近{労の川 1
青洗制とド i
f
.
i
のi
む、 l
メ1
mにおける全体的な河
かである- I
:
物の被災に投ぽす !
!
'
H
表作H
Iという J
むiJ味から同組のものとして qo]
床洗掘」と
川ミ低下を，抗ぷi
芝
l 床 Lの仁流端)の水深との関係から Jつの形態に分類し，それぞれ
n
;1<ぷと水日iJきト流部 (
いう， :抗で統・している . しかしながら，後述するような側々の被災事例に見られるように，
の場代.こついて語体
全体的な Mば侭ドは，
は
，
住民 1
・とそれに続く点米 Mはとの岐続部における川所洗掘を助長する
1
1
ものでめって，そのような川床低ドが1:安川となって被災した例は少ないと 4
・えられる .
・
j
j，後円は，取水腹のド流 4こn笠i
F
fされる h
こ￨均して，服を越える流れを駿足ド端の
(
f
;
_l
よ 1I
rの犠式や粗度係数および長さに関する，没J指針を与えている .以ドで
t
t準にはづいた従米の uむよ lぷ叶法の慨斐を述べる .
1: として1.:地改良事業 Jl 凶 id~UI' )
_
:
の水理機能と構造
2 3.1 護派 1
6
)
!
I
I
I
J
I
I
¥
此汁基準によれば，
'
l地改良J
)~， ;
'
(
V
1<取をぷけることにより，
rll~lふ 1・は， l
j
S
i
l
J
比
日;
f
r洗V
に
)
，
山i
・ずるおそれがある財合に I ?
I
l
ぶの状況および収の
:
I
!の '
J
I
1
態を，!J
怠して必要な範附に設けるものとし I
i
る-J とあり，ぷ休
1-下流に生ずる流れの状
i
iとす
ノ
kに対して'伝令で減勢効果をイ Iする構j
'
V
i
t
1:するために取水地トマ
流の水 UiJきに述続して川町打さ
r
.は河床の洗脳を防 1
;
1に対するはふ的な与えプJとしては，極本体を涜卜し
れる梢造物として定義される .その投 .
た I:'~.i主流のもつエネルギーを p{[._ 床 Lの紙抗によって符次批叫し，必 iよ c のド流部の祈o卑をこ
u
j
L
よ材料
れに続く/t:米 M体1-.での涜速と写しくすることである .このときの流れの条件は， i
J
I:I~ からワえられるものとし，話時;仁の抵抗係数を /1
の平均杭任の移動限界時におけるノ1<.F
*
砂休の砂が移動しない状態て・の起人の J則氏係数と -ß{させる .また 1M 流力が砂の限界 M~i
)
Jを結えた i
れでは，
.
f
i
主体
ふの動的、ド衡が保たれ，かつ， t
lJ
rI
上流部からの涜砂の供給により i
t
L1: の flfVî{~J か汗!加して下流部の 1L 米?IlJ 休の J町九五fl と句しくなることを前提としている . し
の条刊:としては，以下のようにまとめ
ふr.に要求される水即機能および梢JuL
たがって，ぷ l
t
X
l2.4
護床r:.の被災~凶
られる.
α)減勢対j民と"~1 肝洗掘の ~Jj 止:f1Uを越えた I:'~ .ì主流を減併して卜.流 irrJ J11 へ穏やかに~1Í t
y
，
g床 E ド流
l
:に￨却する調合研究において， J
j・
， 4:川 3)• 4)は，頒門r:.の決;1<災 :
'
;
'
;
i
l
・の版本体が被災した多くの
I~IS の J， J
先制によコて必!tcが全地し，さらには水叩きや叫 f
J
I
I
fi
l1
;
lの以人の型[斗であると Jえよう .
'
1
¥
例をがしており，これからもこの同所洗脳が護床1:災 ;
さらに，
せ，必凶，
.
rド部の河床柑料の l
吸い I
Hしなとによるイミ等沈ドや，
位床
u
ドさ
r
.
ド流端における
，} J
所j
先制の先生を防止する構jLとする .
批判: (
h) }
1
I1
沈ド適応性) :将来において，版ト~f.l 側のいiJlみが低下した場合に，河 l永の変
化に J
必できるような制民件をれする同 i
i
iとする .
I
W
砂流に対する制
:
c)切断粍t'
砂の ?
:
1
I
tトがあるので，この i
:
1:洪/1<時には，おひたたしい 1
jを持たせる .
1
f
t粍t'.
2.3 従来のぷl
:
，
ふ1
&
.
.
1法
i
(
d) 1
1
Jが辿絞移動しているので，これを附叫し
:
砂の流過性:自然河 J
1においては， 1
:
ない構造とする .
1(1UI<Jt.~および lよ 11 め 1: ド流部に設 l押される謹床上の .RUI の t& ， d~l咋=は，佳品約河川砂防技
，
術 l，~.
(来)5) および伐林水戸TT; の上地改良 'J~ t
l
h
i，
&
，d
n
.
， dI
JI~ 叩
'
'
，
6)
に定められている . このう
I
i
jれでは，版や l
ら
， '
.
rを位;町付け・，そのr.法および施仁範
の構造の・部として辺 I
ふ1め 1
よ.
J
t
については，
I
I
r ，;~1よしの
rfor は I J
よ 1め
'
l.
ド ~f，i の?uIfふ iJ 配，部 if ，対i)生， ?
j
I
l
休の地質等を勘案し
て巡礼:するものとする .J
r
，
;
仰
木 I(
f
)
胞 1陀 I
J
I
J
は，部正
iなとが用いられてきたが，
山，そだ沈叫ミ，伐て {
I
:
i
x
から科料のコンクリートブロックが多川
(i
や施工の平洋易さおよひ約済件の I
A
4ぬでは，ぺI
1
'
久
'
1
'
8)
されている _ ~2. 5は，~~ミr.として JII~ 、られているコンクリートブロックの代み例を
F
I
e
f
J
i
l
iにより締々に異なるが，それらを
.の形4
人は科プロ y クの，没 i
心したものてある -o
l
f
:
:
.
休r
よしの儲 i
必l
i
i材料としては，山くは本
?~tl1< に付する J底抗特件.から分実抗すれば，イオ、 4人の'欠起をイ i するイポ中車 Il 度(3述ブロ
イボ{、jき卜 γフロック，
T: による流水への j~~ 刊がなくなると fí{'定される花開まで
0一1
，
ック，
度要点の形状が峨
1
1
6脚ブロック，ホロースケ/ブロソクなど)と *
-11-
断ん向にーは: な陪 I~J*lt 凡(アクモンブロック，ビーへイブフロックなと)に分けられる . l
i
i
j
J
{'í-には，イ ;I~ J
l
i
の*
J
U
笠泣ぷが流れに対して 1
'f
戸j桝
f_
Jに配タJ
Iされた l
商交配列のものと江いよ({
I
された千鳥配列のものがあり，イオ、 *
l
l
l
主要素の形状，
いに配合J
m度尚さ，必JQおよび流れん
l
i
，
J
のおE
T
1
2
d
l
i
k
iが，制度の科が￨奈点すれなパラメータとなる . ・I
i
，桟型車t
L
J
立は，粗度高さ‘こ
v;部
，
'
:
:
1t、
.
t
MiTでめって
， (
.
民k
(
こi
l
;大i
i
t
.
i
i
.
虫J
l
iがある.
c) ド流水深が J
t役水深とてり;しい喝行で桜山下端から I
l
'
iちに跳本弁起こし， i
i
t
.
i
l
1
<それ 11
'
ほ:こよってエネルキーを(I
i
'
~f
4る.
c
l
) ド流水深が~民 IZ ド端における水深に対応する jC 役水深より小さい尉合であって， 1話
付する *
U
J立1
1¥1加の比を J(
)t'{l生とすればぷも大きな流水 t~tA をぷし'.高速涜の減勢には有利
1
1
1射流が I
I
I
Nし，M休 l
白!に沿って向速流が刊:じる .n
E瓜
i
l
JIぷ|・の流卜物や M~f，dlゅのえHlh を ISIl'， 1; しやすい *llJ主)f~状であることから，イポ押1
*
n
J
立に l
tして他川頻 j主は少ない.また， I
I
<
Q休に卜.流端で・の抵抗をイ:
f
米i
n
J床と 1
1I]等にするため
に，ほパおよび抵抗特性の 1
5
!なるプロックを事l
I
み介わせて *
n
J
主係数を徐々に変化させている
が生起する ?
1
I
t
れである .
であるが，
11
:
で・跳;1<，あるいは波状 i
i
t
.
i
施 1
:
例9
)もみられる .
"
3
/クモンブ u ック
ピーへイノ
/1/ ツ
ク
~2 _ 5
3辿プ1Iツク
イホ付'-'f:プロック
6脚ゾ1Iック
ホ1Iースケアブロック
コンクリート必床 l~ プロックの形状
d
)のJ
fH
，僅
;
2.3.2 取を越える流れの分類
~2. 6 桜を腫える流れの分類 I1)
-~C:に. l[lU1<~やは 11 めには，その n世間によって n 然河川への影響をうえないように宅地
するよとからモの向さは侭いものであるが，脱出において限界流が生じる完全地流の現れる
ものを対象とすると，取を地える流れは卜流の水位によって凶 2.6に/J¥すような Jつの形
態に分刻される
1
0
)
u) 地~H'lにおける限界水いよりド if.tの水{古が r:'H 、場合であって，いわゆるもぐり越流と
1
'
なる.この切合，似ド抗日告の i
b
:大洗辿!，~は水面近くに (f {f し) .
1
&
{1
(ト流の砧所洗制へ
の :~~~rll は小さしに
，
ゐ) ト
O
i
.
f
u1
<f
l'，_が取引における;1<f
u
:より{尺く，脂足ド端の水深 hに対する J
t役水位ちより
-1
2-
;1< 11 [1き凶i を ~l 1i'l として，桜 rn と I似 I足ド端において tt1尖を無制したべルヌイの J{~ 過川すれ
ば，つぎのようである .
rJ5
1
1
J
)-
h.+ q
2K
h
I
.
.
..
..
.
.
.
.
.
.
.
..
..
..
.
.
.
..
..
..
.
・・・・・
・
・
・
・
・
・ (2
.1)
，
一13-
ここで， Xは i
H)Jの}J
I辿殴，h
"は限界ノk深 (=(q/g)J
I
;)であって，思尚/)と単{ウ削減
:
.
:(/がらえられれば，
，
lブロックの i
f
ilt~ と配州
J :式から似淀川出の //<i~h，か求まる.また， h1こ対する J
U
Q:水深 hは
，
水
、ι
￨民 1
:
のj
l
、
役水深の￨延i
係を J1~、て次パでムされる.
(
川
";
J
凶 2.7 は，
2.3.3 &主体
t
J
)
(
'ρ
'
R _1
w
γ
，
'>一一
主一 A白一一
ト
ド
，
.
f
(ル
........................................
ρ)" H ]g
，
C
ム・線)との関係から流れの領域 I
'
J
J
i.Lを行った
・
例 (/
).
;
_
=
I
I
I
J
I
χ
iより. /
)+h
cの蹴部品
内~'h =I/]5 ο の I4Jf?のて主流ノk ぷ九(よい'人:総)も{)f.，i~ されている.
h
の~ I
t
)
l
C)の p
M
!
札さらに， J)+伐>
h2において h
c
で1
mまれた部分，および ρ+h
，
<
とh
2
hにおいて/)+hとhで [
J
i
jまれた却分か d)の官!
Mとなる .
よりも lïヤI~ か(1 ) の領域， ρ +h> 丸において ρ +h と h ，で (~ij まれた部分が h ) の領域，
ここで，Wはフロック Jn
b
1の If
(
:.
:， AHは JntiJ のブロックに叫する iÆiJ1< が街突する部分の i~i
，
れI
j向の殺し f
nf
U，"は m
i水がフロックに出交するときの杭述，C は抗 )J係蚊，fはプ
点1
(
1
1の l
乍際係数，gは I
F)
)
J
J[
I速 J
Q，月1およひ ρはそれぞれブ、ロックおよひ 11
<の掛 j主で
ロ yクj
ある.
"
も1~l市では，(' -//， f=05，丹/(ρH-ρ)
)~際には， it; も危険 j症の r~ :J い d) の財 fT を危!íl:した設 rd かなされ，その時の，i~ ，:r流 111 は，
W
>
=/-を J1~、て，
35A"乙・・・・・
・
・
・
・
・
・
・・・・・・
・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ (2.
4)
2g
，
，;~Jぷr.ド ?lttlバ 1/\1 の 11< ぷ h、が d ) の領以内にある id 人の流 1 11-( 阿 2 .7 の仇)として 'j. えられ
る.
を満足する、ことが閉ましいとしている . しかしながら，実際に施
cされている必ば1'.ブロッ
1
' M川においては i
"
Jは i
J配によって決められる財介かほとんとであって， 111
l
ぷi
J向が //J
(
)
ο
0
1、
iドの緩 i
n
i
?
I
l
J
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1いられているようである .
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￨には，トー減/1<ぷとして 1住民1".の判!皇係数 JY1h 0038"Ys ，ir~Lよ勾
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ふ l
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'
A
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L
)
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弘・定である条件は， (大_!¥:でぶされる.
m{J1・ ~.î~1Íì. :I~ q ル Ill~ 料水深 h
( 山納税)に対する jJL役ノ1<，~h
必休1.ブ口ックは i
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i
f
本}
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氏j
/
1
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， ~・~している必嵯がある.
つぎに， 11<<.1ふ[の *ILJ立山さ，配列および e町内栴!立の選定においては，人 r.刺J~ の Vft/1<t氏~;L
にi
吋寸る4l¥
1
.
.
の'
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)を1
1
1，" 、る.いま) t
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8にぷすような 1
1
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，
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，
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1
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"
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ここで，
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1を与えれは，その賦f
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L
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lは次式て与えられる .
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5)
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1
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は MαI1Il1l1gの*
llJ!r係数，k
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は *ILI立 fr~' さ，ゐl は
*
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は制度世糸/l
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(
n私であって， t()より 1
'
:交配列ては Arzxx， fu
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) 1.5m
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2.7 取を鍾える ~iれの領域lメ分 I
一14-
1I~íl:するが， ~.'H射 ~hilメ 1m ではÍt~ 1
1¥射流か 1
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1
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i
'
'
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1
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j
.
1
1I主張ぷの 1
1
.
J
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，
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とすれは，式 (2
.5)よりブロヅケの町内，すなわち S
" S が求められる.
1
)
-1
5-
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c
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議1
¥
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'
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‘
、
，
，
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￨
l
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が
，午ト.じる i以
t4; 大の rp
引~.刊
i円イ1仙
Jfjいている.
ー
j
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1
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t
刈流 ;
t
;
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1
1射 i
f
t
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ポ 11
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は
，ん =1
、=8h
、である .
(2) H
I
I
X
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f
{
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狭から，
t
円
‘，，
、
L
、
‘
円
ι
，~~1よ[ h
.さに
，
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a=O
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ここで，L
hは必 i
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"は水 1
1
1
1きの i
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(1) 1
:
地改良'
J
i.
:
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.j1山i
.
&
.，
!
J
よ準による J
j
法
uする民間で;ぷ出射流が持続し， n~lふ
し|で跳J.kか" ~ Lる場合の必 l
よ L長さんは，話出射 m
iの kさ，}と樹lu.k後のi*iJ産分イ'
r
iが下摘の
t~
、
‘
，
，
h l は誠 111 射流ド ifti~ (jfi{!.足ド端)の水深であって，日程
イボ中期 i
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2.3.4 必外:r
.長さの決定法
Ell﹀l1J
J
1
:
消端の水深，
4
••
3
2.8
，
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，白川
，
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一
一
1
3
l
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、
￨掘してっきザの粁験パ今何た .
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・
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.
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、
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，
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口口口口
口口口 .~ì
口口口口
マ
，I
ロロロ
口
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ここで，h は n(~Ûミ r.
，
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34
九
，
' a4Btil、
﹄
'F t p ρ
一
一
l
'
'
'
〈
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2.9に小されるように，水叩きから必床 Tへ移
，んは J.
kII~ きと誕床l.を合めた保必r.の全 jて ( m ) ，
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I
j
'
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"
'
.
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，
:
.(
m-/s) ，九は i
U水 I
地のト i
f
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'
"から桜山ま
I
J
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I
J1
，
)
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Mfiは 15，I~i，山根の財 fT は / である.また，じは
長 2.1;こぶす品位地税によって穴なる βI
t
ghの r
J透路係放である.
(
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I
I
J叫;の i
f
，
i
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1
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メ:
1日1
<
.
1
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進路係数
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2
1
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f
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l
f
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18
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15
*
l砂
。合，砂利 i
u
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1
lしり f
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4
6
h
J
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rおよひ弱洪水によって被災 Lた J
主体 r
.に
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.
1
，<さんと βI
I
g
hの式による η
Ir> f~1 f'Nを比較したものである .たたし，
凶 2.
9 遺体r.の長さと涜れの棋式阿
L
8の I;!'~). (こおいて， i.
f
t:
j
)
・
条
イ'
1
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，
f
:
.
k~f，t : ， :を，後布ては被災時の~f，t : ， ~を川
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， '
I
1必路係数行は， ?吋床材料の料作から封i
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j
iした.また，L
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￨'
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，
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一17-
(
'
;
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12.
1
0
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lより，
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I
χ
11
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(
'
!
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1
:
/'
1
1とんの判!関f'は 1
:
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l
く
，
2-....3 の例を除いて H"IJ.'，~はほほん =1. 8 の線!とにあるこ
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l
i
g
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[
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;
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lt
J5考隠されていないが，その利他
とが 'I'~J る .
L
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(
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)
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@
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み 2.2 .Ifc.床仁の施 I:長さと Hligh の ";I'n~の比較的
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/
'
1
-(m)
1
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1
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'
Yr(タヨロマ川)
16
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'
)1
1
)
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470
692
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利 ~W 1i
n
J
l1
n
l
J (tIJH~J 1)
843
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J1)
275
小火 i~fl 川人恥(小矢部川)
99
~~.J 1飢
えk
路分?
h
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1
.
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( (~引 11 )
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t
J
lI
)
330
)
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+
4
恥 (袋川
j
1
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⑬⑭⑮一
⑫
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40
15
8700
82
86
12
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60
85
15
14000
150
63
15
70
45
15
70
100
5
180
156
18
5500
1300
1300
1800
85
170
15
12000
11
30
48
9
250
332
54
9
7500
44
15
800
80
60
43
40
9
1350
399
120
44
81
15
5700
225
30
48
18
2000
30
'
I?
&
J
I
I
)
1
:
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1:恥(
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J
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，
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⑦⑧⑨⑩
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J.;
〕.;訓.
。
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(
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I(m) 沿逃路係数
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②③④⑤⑥
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1
J
1
1
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'引1れ)
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<
12
.10 i誕.&.Ifc.J友ての l~ さに凶する B!tgh の .. 1 算航と尖際の施 1 ・ iえさの凶係
2.4 洗蜘1
1
による，
道床
c
災;
t
jの・
J
t
例と従米の護床1'
.
.
&.
汁法の問題点
2.4.1 r
l
!
c
床r
.
の被災事例
すでに述べたように，版 .Lふ 1 1.め r. に付随する"住民 1: の 1: な被災 ~I刈は， u<
!
tJ
ふ1:ド流出i
の
m
;
JJ
I有洗蜘!てあると弔えられる.本では，下流部の.
JJ
所洗脳が .
l要附となって被災した必ば
による構造物災 ;
1
;の'_k態を lり
jらかにする.
"
1
.
の'五例を半げ，川}肝洗長n
まず， "
r
i
j.iiliのアンケート調合研究 1)で桜山されたものの q
rから 2，3の例について検 a討す
よ 2.3 被災した護休 I:の施 r. l~ さと B!tgh の .~tn"lの比較
持
i
i
i
j
i
l
J川れ
，
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lLB(m) 沿通路係数
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日
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i
J
i
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1
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6.4
10.
7
6
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川
川
82
11.2
8，3
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~I'f' J
[
I
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5， 0
15 0
6
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竹野川
18
8.0
9.5
9
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町J
(
，
i
l
l
l
80
6.0
5.1
6
360
200
20 7
20.2
4
1480
九l
i
I
I.
'
(
iJI
[
，
1
8
，
2
.1は，九州 f
E川水系治沌川(払¥Jl:M) に，没ii'，:された部 X15mの i
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1め
l
・ドi
n
iの
;
I
I
J道幅 277m，il リ jふ ~.J配 1/ 1<3
の fif 断問 I~( 紛れ IJ 道であって， inJ 床材料の、I~ 1
'
;
.
J粒作は 20mmである.イ i
もらみの治 .
1
"
:'r，こあい、て，
J~ さ 6 1mの￨ぺ I
l
l
jに卜ナ:ブロックによる IIf
!
1
.W 1か施 lされている . 被災 H
与の i
f
i
t:
.
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，
300m‘/、でほぼ .
.
I
"
h
i
i
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[:.:'に勺しい.被災r.~lI jrr は~1I1 .iuのほほ '
1
'火 s
i
lてあって，ト流行1の汎!
k
r
!
必l
ふr
.が被災した状況を蝦影したものである.河辺特性は，
もこよりよ i
本
・・
が沈卜
.
m似したものと与えられる .
ワ f~ 2.2 は，紀の川/J<系火 {λ 川(和;;吹山リ10 における被災例であって，辿þ~ フ口ックに
よる 62m叫/jの辺氏 I (ノ、メチンク部分)が?て i
f
i
t火し，ノJ
<II~ きの折 11 1，休 I1 め 1: 本体の
I
(
I
I
JAi.幅は 10m，i
n
H
よi
J配は 1/30，?
u
J
f
A
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J
l
J
*
'
1
.
1
子は 50
mmである .
tな被災 J
J
;
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I人l
は
， "
l
!
.l
ふ.
1
:
ドi
f
i
t~ilの J， J
p
f
r杭;制と?1
f
tド物による 1
，
'
(
f
，iHh撃であると緋 k
とされている.
'I~ 岐に七っている .
一19-
写f
.
!2.3およひ凶 2.
1
1は，バJ.H川ノk系
u野川(只)，ドり，U における i
よ1
1
・め仁ド流の維床r.
(トドブ F ソク，全 1x5m) の被災後の状況を心したものである .i
l
l
J迫は，相 35m，M床i..
J
配 1/100の掘り込み l
n
J迫である . また，被災 i
時の涜 1
;は 1
¥
3
1m;/
s，水深は 35/11であった.
f
X
l
より，
主体仁民川とそのド u
1
t1刊の洗脳による ?
I
I
J床低トが￨りjらかであり，この上誌のも 1
，
(;所洗
1
1
掘と部l.
Jこ
1
'
:
1う流水の I
r
'
i媛衝撃が J
i
;
!I
刈となって，ぷf.kr
が沈ド .~t~人したものと J5 えられる.
また，，;むよ
c
の流:人後もさらに J
，
J
l
i
f
i
i
先掘がJ1
HI"しており，
1J<1I~ きト端で恨浮きが'1:じている.
つぎに，鈎岡・本川 3)による濃 '
1u
o肖 l:( ，
F
L
M
'
白川￨水系 7
;
f
川J
H
/
J
<) ト流部の川所洗脳に
v
.
O首 1
，
・&
I
，
"
，，
i
i
jと設問後の 1
968q
-10Jj における洪 Ikllt き n~1ふ 1 ド流の
河床の縦断形拡をぷせば， ~ 2.
1
2
のようである .護休 iは
，
j
l
lが 2
mのサイコ白状のブ
ロックと 3純のイホ f
、
lき十'{'ブロックて梢 J
&されており，その令 1
x
'
ま395m (
必i
よ1".は
J99J1r
に改修されており，別(
，(J)全長は 11mである .)であった .I
ヌ￨より明らかなように叫
首J.の先}J
X
l
r
{後 (19611
t
・)からぷはr_ド流部の J
，
J
所洗制か抗しく， 19681
fJOJJでは i
品人洗
掘深が 15mを趣える 4先制穴が '
1
:じている . イj，洗制プ〈のト流では， i
"
J休{かは凶 "
i
，I
.IIQi
n，
}
i
i
関する，制作研究から，
I
と比牧 Lてほとんど変化しておらず，
t 流からの流砂川・の減少による全体的なれ ~Iふ{氏ドは【必
められない .
1112.1
a床仁被災・J
l例
(
)
L
頑屯川水系 t
J
i沌川) 1
)
V312.3
a床仁被災・h例 ( 式1
・
H川広系イI
野川) 1
)
ワ~'~ 2.2 護派r.被災・Ji例(紀の川水系穴伏;
川) '
)
-20-
-21-
A
総浮き
A
ヘ
よ
:
メヱ勺
8
控
訴1
f
t
;
民
， {民的
3
企小川叩
汲ょ益基範倒
後院長同 (
AA)
主
主i
n
/
4 長一一一一
字画面尉
ワ点 2• 4 aJfj_派工被災・J
l例(淀川木系大yリ1)
t~2. 1l 瓜 1
.
'
めr.の被災状況の膜式阿(式庫川水系イi
野川)1
)
0
1
1
ミJ
i
:め 1
.ト端からの流「蹄'擁
{
m
}
50
100
床/
1
:め I
大端から σ
〕
1000
10
，
:
eI;C
(
mノ
。
。
鉛II~ 蹄，離
必tkL
{
m
}
s
書体
.
l/~く隣6m
FO
口頭打工総限的
:
Iま
量償後
頑 a，
1
9
8
8
'
11
0
J
J
i渦宮司l
'/01
1
20
凶2
.
1
3 を村
り縞床 1
1
:
め
I
cド流部の縦断河瓜庁孔え(淀川水系大}リ1)
m
t~ 2.
1
2 業生頭打1:.進派 L 下流の縦断河床J
f
:
孔)
:
:3
)
2.4.2
以降に，淀川 11
<f
{
:大}I川(滋口県)の '
m
:村崎地点において，
"色以 :
1プロヅクの
μ}I
庁洗掘によりヒーへイブ
Y
V
!
部が沈ド .t
t
H
おした例を写点 2.
4に示す .また) t
X
I2.
1
3
は，若布ーらに
よる別地ll!~: ，~ (
I9XN{1 !OJ13011実施)の結果から i
仏大洗鋸が '
l
:l ・た縦断耐における河lふJf~
4
人を '1¥したものである. トi
A
i;~-I$の幼虫11 によって k さ 6m の護防止
1
・.が全体的に沈下している .
汎jl:l! 深はぷ lふ l のド i~t端でぷも大きく， ltl 卜端のブロックは，約 -15 。ド流側に傾斜していた.
υ
1
.
1にみられるように，洗蜘!が顕苫なわ ;
;
u
，足防付近ーにはみお筋が
に洗抗!
t
が進行するものと!ぷわれる .
m成されており，今後さら
従米の遮床仁設"~法の問題点
.
I
I
k. 瓜 11'. め r，を ~iÆt する if，iれの減勢刻j 以と J， J
)肝洗品!
J
のじん 1
'を 1
的として A
s
i
lo
・施J:された護休 i
であるが，'人:管はそのように機能しておらず，洪水川にト
流部の J
，
J
}
i
f
r
i
先制によって沈下・流失した 11主体 lの例が抑めて多い .その・
l
刈としては， I!
J
小
川川における小則似な u~ 床[では，その長さか AJJkl tF よりも対かかったり，たとえ H位lJ I
~4
準に見合った i
之さであっても洗蜘!に対する紙 f
Aや京定f
l
;
が允分でないことが半げられよう.
これまではてきたように，
ここでは，ぷ~ r. J毛さの決定 iL に|見i するU:~の，&，.r)よ叩 6) の 1/\1題J，'，Uこついて述べる .
まず，ぷ床r.1:の以 /
1
¥射 i
，ft
1
，
</
1
そ求める式 (2• 6)は，水平な
保水路の似合の式で
あって，，
'
:i
f
r
fi
u
J川における7l<l1pきから n~~ Iへと j氏l
面相位が急激に変化する流れ以には適川
-22-
-23-
できない.また， I は，跳水後の流れが必床[仁の、I~衡状態 ( ~lj. i~i状態)に達するまでに必
月!拠能およひ構造材料について概必するとともに，その施 r
.長さの決定法に関する従
県な流ド~f!iMf ，あるいは民同粗度の急変に伴う流れの i
器移 [
x
]
I
I
Jと考えられる .このような流
米の f
j
i
Lについて述べた .日
正i
よ!の}
二
な水珂1機能は，服・は 1め
れの辺修 [Á~ I/\J を持制b 4るには、水面形のみでなく消辿分布や乱れ特性なとの流れの内部構造
減勢し，
の選移特 t
tに￨見l
する検li'
t
が必要があるが，設，iI'Ji
t
幣においてはらをド流水深の 8倍とするこ
過性をむする構造であることが型求されている.しかしながら，到来の構造材料とし
との!.kI
l
j1学的な f
U
拠は I
J¥されていない .
ては， J
見山ではイボ叩のコンクリートブロヅクが多川されており，その 4
P5
7は
勺ぎに，
N
.r
Jのぬ，1ぷ準ては，基本的にはぷ床
lをH笠間グるよとて'ド涜部の局所洗掘を生
じさせないとの心':.tMにたっており，護床仁とそれに続くイ1
・
米?
u
H
みでの
m
U
.k低抗を
e
致させれ
r
.
を越える尚速怖を
:
することであって
， l
l
f
!続性，削 1
f
t耗性および 1
:
砂の泊
ド流河床の洗掘を防 1
1
:
に河
J
U
J
j
主情断椛 j
t
i
物，
1
'
，
1
)
l
lの J
.
k
J
l
I
特件は k映されていない.
休勾配によって決定され， ?
3)
ド流却の河床洗掘によるぷ近の必凶"I被災の'人:例手小し， II~休[の同所洗鈎!に対す
ば
， 1
，
I
，
jf
iのi
n
，
)
i産分イl
iがヤ;
，
しくなり，接続部において流れ特什が変化することなく局所洗掘を
る安定性がヒに護床工長さに依存するとの，';JJ~ から，従米の ~~Lよ 1: f
七さの決定法の 1
/
¥
1
~/j 11 で芦るとしている.しかしながら，、1~水時のみならず流砂111動が顕苫な洪水時において，
題点を指摘した .その観点から，新たな f
iJ
l
l
f
的"
l
C
.1
ふ1.投，
1i
ムを促ぷするには，ノ'.k1
1
1
1き
*
I
I
J
Qの!日状や人きさの列なる必床 rとJ
t
J
桁!日体との流水 J
氏v'しや流辿分布を完全に・殺させる
、
こ
片l
よ
イ
、I
I
J
H
tであって， !点 1(1昨Jl度の I克界百~~で miれ料件および mi砂特性が変化することは避け
T
J
床へと氏 I
f
t
i*[LJ立が急変するP(t .t!~における涜れと流砂の巡移
から"住氏r.，そして花来初I
特性およびぷ床仁ド流部における)， J)ifr 洗刷機例を l リj らかにすることが弔~であること
られないよ際:
1
¥
1!dlとして，多くの必床 1
:ド流部において}， J
所洗制が生じており，こうした
をn命述した .
*
I
l
k
i
i
休から将帥 l
みへの此 r
f
u J
立急変部では， ?
I
I
JjQ特性や 7
4
i
i
t
f条件に対応した洗銅穴が形成さ
肋i
h;
るものと考えるんが合即的である .
J
'
.
1l ' の ζ とから，。照的な u芝床 I~ の投ul 法を揃-ι するためには，
l
J)
参与文献
，;{~ Jょにとして川いる人仁粗度の ~~jL特件を杷粧するとともに，水叩きから護休 L ，
l
I
l
f
t
.l
ぷJ
:
か
ら
(
t
:
.
:
Kin1休へと底 I
面制度が急変する領域における流れと流砂の遷移特性を明
y~ なる財 fhr について系統的にその洗制機構を解明するとともに， ?先制の軽減法および
1)M 川構 iii 物災 ;ii 調査研究会:河川構造物の被災形態とその事例~， p
p
.
3
8
4
8，1
9
8
7
.
l
iの別状とその対策， p
p
.
1
4
2
5，1
9
8
7
.
2) I本 γ会関内支部:河川構造物災 ;
3)鈎|刈凶児・本川おう和，粟't頭行 T 芯iよ1.およひ J， J)irr~先制に!却する凋11:，第48例良栄!ホ
学会応部支部研究発表会講演要 n!
l
， p
p
.
1
4
5
1
4
6，1
9
91
.
J
，
J
)
i
J
i仇品1
1
に対する安定な日住民(1:の条件を見い出す .
4)必附武リj-
九かにする.
h) ，辺派 r. ド流 I~IS における川所洗躯!に関して， [
1
f
!
j
_床下線式や M床材料およひ流泣条件が
、ことが慌吃となろう .α) については，第 3市で
， h) については，第 4;
;
tおよび第 5市で
峨泌される.
2.5 私h
，
本市では， ;
j
l水による M辺情断構造物の被災形態を I
i
)
j
らかにするとともに，従来の護床
.
r
"
も
:
t
-i}~ シその 11\1~h'.~ について J7悠した . 以卜に}: 喰な私1Ha命を世約する .
1) 版 .J
ぷ1
.
'
めにとそれらに付随する水 1
1
1
1きおよひ“主体 1
・の洪水災;与に関して，従米の
6
J
I.
J
t
.
結取に J
.
lづく考察から構造物の被災形態を分.kl'
i
し，そのぬ l
刈となる作用力との関
り
jらかにした.その結果，① tな被災形態としては， m
t水の作用によって直接
係を l
Jt.~ .J
年1め l本体が被災する場合と，先に水口1きおよび必休 r
.が射似・流失してその
本日 i 浩和:鈴鹿JiJ水第:頭内 l ぷ I~、 l の被災状況とその応急復1I 1 L: !j ~ につい
て
， ~l47 ド11 出来 1: 本学会京都支部研究発主会 J4 ちli 法行~， p
p
.
1
2
7
1
2
8，1
9
9
0
.
l
l
JJ
lI
J
r
d:建設省河川砂防技術)，t
準(京)1
'
位
，1
制 (1)，IlrwJ~・， p
p.
1
5
3
5，1
9
8
5
.
5)佳品約 i
6)民林水 j者約椛芯改持品 :1 : 地改良・J~ %
;
，i
l
l
l
l
J
i
.
&，
1
;，)Ui
/
" 111 討Jì't:~: ， p
p
.
l
0
4
1
1
4，1
9
7
9
.
7) 1
打勲:組流版 I
足下流の洗制保護所望 I
x
:1]'.]に対する B
li
g
h
公式の批判および乱流即諸によ
F
i
l
H
1
1
7，t
Z業 i
:
木研究， m24
巻
， m 1~J ， p
p.
ト9
，1
9
5
6
.
る
ノk
胞1
:竹郎肢術研究会:仁木版科Jf
i
'のための i本 l乍ーノ']<1:縦一， p.
2
5
0，1
9
8
0
.
8) I
'
'
+
:
O口r
.の水用i丸汁に関する研究(I
l)
，以来￨・本ぷ験財報:へ，第 9~J ， p
p.
l
O卜
9)?
u
J(iシ:Y
1
3
3，1
9
71
.
1
0
)川代少 : 頭市 r
.の水理設計に関する研究 (1)，J;~~I : 本ぷ験場報 h ，第 9 り， p
p
.
3
1
9
71
.
5
4，1
1
1)足立問、ド:人
L制度の実験的研究，
1本学会 J
A文械的 w，ml04~J
拘i
i
Eを尖い，これによって本体椛込物が被災する射台が 4
・えられ，本体構造が強悶な
凶合には i
毛布が f
:
こ
!I
¥
I
J
題となること，および②必広 1
・
災;
t
;の i
d大の要悶は，護床仁と
U
.
f
i
m
sのf
l米7
J
床との崎界における涜れと挽砂機併の変化に起附する局所洗脳で
そのドi
あることを mt
l
砲した .
.
n
2) 1地L.
V
X '
J
il
:
"I
l
w
j
，
;
Q
:111)
J
;'iV¥に以づいて， "霊山1.の H笠Jに対する以本的な与え万と;.1<
-24-
2
5
，
p
p.
3
3
4
4， 1
9
6
4
.
第 3章護床工およびその周辺部における流れの選移と
浮遊砂の流送過程に関する研究
3
.1 概説
恥ノ1<1
1
J
きm
l，
，
;
《U
t
I
ーとそれに続くI1然?uJr
ふとの肢料品i
での流れは， iJ~ 体制度が治的i かち制 1
1
(
1
1へ，あるいは *
l
l向から滑而へと不辿続に変化する制応急変 i
n
tとして定義される .そこでは，
l
*
1
I
1l
J
Qの変化に(lって ?
n
J床のせん断応 }Jが急変する乙とが知 iられている.このせん断 l
l
C
、
}
)
氏(
1
4初に l
リ
jらかにしたのは J
αωhs1)で
， ~J~iII1J 1付での ITT に免述した大気乱祈u，~ 界制
の変化を j
'
J
か刊なる!氏 I
f
l
1*
I
L
J
立'
lに述したとき， )
1
1
;I
U
Iせん断 h
C
'
) よ"
1(ちに新たな制度に対応した、l
.
i換
r
1
1
，
'
t
(こ
よ
:
t4ることが尚'かめられた .その後，制度急変ω
における流れ特性を W
(
U
j
jしようとする品み
J
U
J政なとの J
即売問題に関連して，1950{
I代の後 γから u
こ流体力学の分野て:
hわ
は，人 k
れてきた .
I~II/()II 2)は，
r弱から排出されるイ iAガスが大河の i
.
f
i
れによって r
l
i街地から民村部へと
輸込される則匁を解明するために，事Il位変化 J!，"\ におけるせん断!必 }J のヂ辿続性を(&~したモ
デルキ J
1~、て，
u
ト庁に発達した乱話克
坑t
}
;
1が貨なった此 l
(
u
*
I
U
Q1
を流ドするときに発注する
内自IH{~W~'(j を.f1Hì;命的に解析し，その j'A さが*Il J笠変化 1，1，~からの ifii ト距離の -1 /5 采に比例すると
.
i
l
SI
りjLた .
Hradl
り
，.
3
)は
， t
産地主i
肘の野外観測における数多くのデータから，内部埼界肘の内部にお
ける凪辿分イpと氏 1
(
1
1せん断応 jJの溢移過れについて宅察した .彼は， J
的自l
粗皮が *
1
1
1
而から前
r
(
I
Iへと変化する似のには，滑面から刺L
n'1Iへと変化する似合に i
七牧して風速分布やせん断比、 }
j
がその新しい、 I
i
.
償I
仙に達するまでにより大きなル縦が必吹であると述べている .
A
l
l
l
olIlCI .，
!IIX(OI
I1
) ，5) および M
ulh
ω ，."6)は， ~liifl1J 丈験において車ILJ豆急変流の|人!日15機
桃{y"
l
制
1
1
に検 .
dし
， 1
付
行1
s
t
党界 Mの先述が新たな車I
l
J
立によって 1
'
J
:
止される乱れエネルギーの伝
J
岳山匁であることをぶすとともに，内部山県川の￨付加では，ilL{T~I' 離もが，ら
= K
Z (K:力
f
l
lからの距離)でりえられる、'
l役
f
I
"
'
lよりも人きないを持ち， t
克WJ
o
;
γ
jの外
ルマン定数， : :UI~ I
川i からの.f!しれエネルギーの移流がその '1 :1成および ~ì'í I
放l
こ
￨
見1
'
).
していること， Il.~
r
m近{芳てはエ
a
ネルギーの拡散が巾絶することをぷ唆している。
J~i命的な研究は，内部境界制内の乱れエネルギーの収立に {í I
.
f
l
I
Jしたものが大'1'
.
である.
I
(
)
¥
I
I
ハelld7) は，内部局界肘内の1:ての J11で乱れエネル~ーの生成と逸散が等しいとする
J
.
jl 折、1(. 換I の(;J(~をJfIいて，粗度変化か大きい場のには此 r(li せん断 lぶ }j は， *Il度変化)，:(からの
1・ド流における制度内さの
8
e
l
e
r
.
W
m )，.
%
el
r9) ， Rω ら 10)は，勾配1ftJの拡散取を将
比の￨刻数となることをぶした . P
流ド ~E雌に対して線Jf~ 的に変化し，その変化十は *IU~ 変化 J'，I，O)
，
栄作式を、￨え均 i
.
f
t
の辿仏人， .
c
l
A
I
)
Jhf
'
I
'.
Aとともに数仇的に解いて内部
人 Lた目しれエネルキーの i
l
t
;
)
J分 .
(
t
iの変化クボめている。また，，
]
4
αc
k
s
o
n11)は，人
同伴肘￨付の凪辿分布およびせん断 '
k
f
a
:
1
1
#
k
r
j
M
iれを川敏としたこれらの.E11':治郎，
)
(
0
/
(f
l
JTi
)
、のレヒコ，
ーを 1
Jし
り B
r
a
d
l
e
yの野外観羽1
1
I
私以や A11(0111(( • I
.IIX(OIlの実験れ';*に j
直I
J
I
Iしてそれらのイ i川f
l{Y検 υ、!してし、る .
2
6
-27-
.
J
j，ノ
1
<:
1
学の分野では，こういった *
I
L
瓜急変流に対する取り組みは，従;.k，あまり hわ
れてこなかったが，
l
t
i.
i
L
i
.になって， ?
I
I
J川階以i
!
物の安令ゲ[=の倹 Jに￨渇する
I
T
i唆な課題として，
12)は
，
を水路ド端に鉛 II'f に\'，:て，交 1i に [111 似させることによって水位の IJ~節を fr った。また，いず
れの水路も両側 iRl- にレールが取付けられ，そのしを測定台車が訴i貯Ujfí~ に自由 lこ ..!.:hll\-*
その究明が進んで、、る.
村川ら
泣i
i
"
(し
，ド流制度 i
メI
I
Uで等涜状態が何られるように与慮した .水路 βでは， 8枚のアルミ肢
IJ~J水路の氏 I(IÏ*IU立急変 :~iS においても，粗j主変化点から新たな i底面粗度に対
る綿 j
誌となっている . とくに，水路 Hでは，測定合*を水路上流端のパルスモーターでプー
応した l付日15 凶作肘がプ~.d <tるとの考えから凶弾肘煙論に J
，
l
づいた解析を hった .すなわち，
リー駆動させ，その
内部U'，;'~W lI(1 の外側では 1 ~~t*IlJ主 1: での流れ特性か保ι されるとして内部地舛削|付に運動 fJ/J
l
品川した.これらのパルスモーターは，いずれもパルスモーターコントローラーを介して n
+
.
"
'
.
A.f.泊川し，
測制御用に設問したパーソナルコンビュータ (
N
.
氏、製， PC9
8
01
^イ)によって制御される .
j~l W);11ソの ;~l生過粍と此 IÚI せん断応 )J の if.i ド jjl何分布およひγ1< l
I
'
j
形の計算 h
訟を抗土.
:，
Jるとともに， I，R~人 *111金と滑 níî *
I
lJ
良からなる粕j
支急変部での実験料民と比較してい
t
lJli.，補 d
tち
る. l
JをJ
I
Iいて院￨水路*
U
J
豆急変部の乱流梢
13)は，レーザー・ドメプラ一流速
:に別のパルスモーターによって1.ド .f
t
iれの 2ん向に可動の測定内を
水路の座標系は， *!l度変化点より流ド Jj 向に X 軸，水路 It1 央より陥断 jj 向にお町二に lí~ かつ
てy軸，相度基{白!より鉛 l
向上方 l
こz
輸をとっている.
に測定している。しかしながら，いずれの場合もその適州範開は， ;
j
q而変動が小さ
.
i
u
を J制n
tJ皇ね変にfI'うエネル Tー引火を無制できる財合に限られており，
く
米I
叶
立f
l:に欠ける凶i
があ
llJ主の形状や配，，¥
1条件，水路勾配およひ"流沿条f
!
・を考慮した系統的な検討は hわ
る.また， *
み3
.1 実験広路のJ..
f
f
i
れておらず，それらが流れの泣移特性に投ほす影響については不明な点が多い .
さらに， 11住民J".}r'~辺部における片所洗射や i 砂の吸い 11\ しによる'空洞化，あるいは護床 r.
水路幅有効ノ'l<~長
卜流部での i
l
J休 i
J
iの先述と術岐に関係する制度;急変部における浮遊砂の流送機備については，
水路尚
(
c
m)
(
m)
(
c
m)
起大水路
向水情
勾配
u往時三 i や M;且愉断梢込物本体の安全性を，;'I; {Jlh する上で il~ J
I
い.
γ1"
，非常に市安な，，*題であるに
水間 A
40
12
20
1
/
5
0
0
もかかわら，_!-，これまでほとんど議論されていない .
水路 B
40
13
30
1
/
5
0
動
在
水路 C
40
11
30
1
/
4
0
イ
J
屯而粗度急変郎における洗れ
本市では， 3 持のイボ 'WII~ 品、J".モデルと汁H而路床を附いて， J
i
iの変化と i
'
(
..
i
佐
{
ゅ
の
(
1
I
t
送機構について実験的に行桜するとともに，そこで得られた
の内部情 j
lの(l}f
究成以より，ノ'1<I而 }f~ の~移や l付加崎界肘の先述に関して珂"命的な検討を JJII え
知比と以f
1
3
0
0
る.ついで，乱流モデル伊川いて数舶，jln をぷみ，ーT~ 地対i.i乱乱れ特性および浮遊砂濃度の
よ霊移特性について実験料!足との比較からその迎合性を検Hイする .さらに，流れの遷移長さに
:
1
した J
7寝から，必世な"主体仁の i
去さについて身察する.
行[
550
7
5
0
- - 崎孟
流れ
・
ヨ
ド流組J
支
3.2 χ験の概要 14)-17)
ー/
水位凋飾品t
口
!
n
楠
帰還水路
l
ιl
(
r
I(
;
(
1
、
3.2.1 尖験水路
10
出 ‘
χ 験は， :&3. 1 にぷす 3 本の長 βff~ 悶T 1
M(J) ・様水路を川いて行った .科水路は，それぞ
u
.
i
.
i
l
i
ペ
る 3刊のイボ咋Jの粗度唆みからなる粗曲路はとその上減，あるいは下流に長
れ，次.r で
l
r
f
l
lペイント 1
1
1げの汁'}I fIî ~X 1
ふを e
没許した Iリ変勾配の底向車Ilf:皇急変水路である .凶 3• 1に
，
X
J
1
<路 βの槻法手心す ./
1
<
J
f 恥i
はいずれも
‘
IOc
mであって，ノ1<l
mの側壁は，水路 Aは両側とも
X
Bは水型!
i
f
T肱， 11< 昨~C はガラス似で構成されている . 給水系は全てWì fJ'，'l式であり，
制肱，ノ1<Jf
J
H
/
1
<
は
，
九
;
.
I
<
J
i
行
卜
.
百
:Hこ11位けた (A水的から防水ポンプにより水路 Bの場合は，I'(持 l
こ，水路 Aお
よび仁の則合はぬ水制移辿して水路に給水され，水路上を涜ドした後悔ひ{民水情へ帰還する.
d
-の訓 f
!
I
lは，給水パイプに取り付けたパルプの開聞によって1;い， [I~] 附に氷路下涜端て・ lr'(
流i
一一一
一一一一
帰還水路
飢1
，
1
r
f
nI
.
:
X
l
f
{
J f
{
JJfr~により if.E 川を測定した . 水路バおよび仁のド流端には M・降式の/.1<似品節 m の服肢を
凶3
.1 :Jf験水路の概要(水路 B，単位:cm)
-28-
-29
断I
面以l
ト明哉されている.治 u
'
u
l
m床の点げi
l
{:;さは，つぎに述べるように，それに後続する制 l
同路床
3.2.2 庇 l 而澗u喧とそのネ.~t
の J，~lf1i 尚さに・放させた.
l
i
j
J
;
1で述べたように， N/I:
'
t
，河川には純々のコンクリートプロ
y クや治て行による孟床
I
が投附されており，それら全てについて，その流れ特科.を検dすることはイミ 111能である.こ
こでは， ~(~ば I ・のモデルとして，中村ら
脚プロヅクと只
18)
によってその妖抗特性が明らかにされている 6
l
J川で比 4
w以トの "
史的多くJtJいられているホロースケアブロックおよび
1小i
.
球*
拾て (I 1.をり擬した'j<
l
l
l
Qを対象とした . 凶 3.2に実験に j甘いた 3将官iの必床工模哩1の
ωリをぶす.
=0の{なi
i
・
nは，制度 '
r
t.A-~近傍の流れの m r/!; を検 J して選定するべ
持 j夜曲î*fi度の JI~ [
(
1
1(
=
きであるが，ここては，足 J
Lの刀法 i町、こならって，
l
f
l
l
.
主要点の突起を全て水平にならした
Tの幾何?的 J
(
I
j，~.~さ kι に Jよづいてつぎのように決定した . ~符守事制制
おf
A
I
h耐1 に対して t料粗Jl J瓜度皇宣~ '~担2'd
Il [而
オ来:氏 I而
h
而
1
1
山
付
(
け
ド
'
1
l
I
1
1
川
“
1
p
り
て
である .簡巾
のため，ホロースケアについては，k ミ O として ~llrll を *111室哲みの氏 IflÎ r~'~ さ
a
:し
， 6脚プロソクについては，A
に"をえi
1
1
1
m
) を主L
1
.
r
九 (k‘ ミ 6
曲!とした.また， 1
球制j
立に
}巳状とその円
流
dq
n
u
，
'
h
，
﹄
'EEBE宙・・
l 刻しては，その J， ~ifll は，従来から 'I~ 球のJft点より仲かにド Jj にとられることが多いが，ここ
.
.
B
b 24.6
では，等涜状態での鉛 I
{
i流速の測定鮎架から半球のぷ端jと判断した 20). t
:
x
I3.3は，
B
b 57
述
J
:
の J ，lllu 向さを川いて作車 Illft1 およひ"?{'}I(lI lm 床のてすi~nE状態における鉛 11' i
辿分布の・例を IJ
¥した
7
t
i
t
~
)
(
11
ものである .1
k線は，Nlkllralld'ie の組曲1 および汁JI 自l における、 V~Jini 速分布公式
'Iの '
1
1
J
f
-
r'J
4
1
/
. 52
、
.
，
^
I
b 21
I
b 57
1
1
越
;
:
m
d
f
:弟ゐtDJ;;di:
砂
え
，
，
-
~叫九九品山""'"山内!D!O!A\)i't; ;~--
k 5.4
.
{d寄
細砂
kr 7.2
(
a
) f
i脚ブロック
、球羽交
(
h
) l
' u
k 1.0
(
1叫 B
)
+
川
>
l去
k
(与)+55
.
:
である.ここで， u は H与 II\J 平均 ~f，i~ ， (
1*
=01
，
)
0は等流状態の陪鯨速度， Kはカルマン定数 (
v は 1'h*Ml 係数および k~ は粗 j支 1fJ さである . 流 j車分イI1 は，いずれの制度に対してもほぼ令領
域にわたって対数 W
¥
!
fj
Jが成立しており，持制度の法 I
l"/は妥当なものであると忠われる .ま
r
ni
(
c
) ホロ・スケアブロック
た
，凶 3.4は，ち i
午前実験の結束から各 j
状態で行った 1
喧の制度係数 f1"とf
f
r
i
底面事I
I
I
m
j
R
1
4
Jと
凶 3.2 粗度~:A{の形状と配置( t
j
i
.
位 :mm)
6脚ブロッケは，
・
辺か 15c
mの立 β体を 7側接合したモルタル製のブロックを阿
3.2
(
a
)のように， 3，!.¥立持として則則正しく水路 t
:!こ敷政べたものである .ブロック下部の沿
u
o15cmのー肱な細砂を敷きめめ
l
/
柿
透流を防1
a
)にぷす山さまで、ド均約作
1'9るため， ~ 3.2(
2
.
5
15
u
u -2.
51hz-8.5
{l~o
1
1
。
布
ks
て明隙を i
，
球
半1
品たした . '
1
1I立は，平均 1
1
6cmのガラス球を水路床に h
"
(作 2l術に数技ベ，そ
のト 'I~ 分を( I汗で允治したものである (似1
3.2(b)).ホロースケアプロックは，アルミ
20
10
1
1
'
0z
V
ks
針路休
i
!
1t
出路床
.
f
i
l
~3 .
10
rν
、
1
.
5
102
，
.
10
zιA
，
‘
+f 3
n
u-
z
qAz
e
l
ov -
o
-30-
ζd
Aく附(、では鋼板を 11位 jl~'I\ した.いずれもぷ rfIi はべイン
同
'
としてノ'kVè'ì A および H では l(o'J ，kn 合似，
，
，
'
'
また，これらの車1
-流側，あるいはド流側には，取水叩き部を氾!
l
i
(
行j
ふの 1
l
i
V
k
i
iした滑両路 l
ふ
h
も
O
.1
乙
ド
i
f
.
i
l
l
l
l
Qとして川いる凶行には，約 60%と Lている.
5
7.15
事f
f
/
I
t 1.66
ロふ'fA
い .
.66
.
<
7l' 8
AV
きさや*'l
J
込山さおよび配刈の遺定に関しては，それらの判皮係数がほぼ等しくなるように f
Y
1
1
3し，ぃ r
れも実際iUJ川での多くの胞 1例を参考として， /
1
¥来る限りそれらを悦擬した.科
.
，
卒nltñ~KIよの j 返さ(涜ド JîlÎ Ijの Artal〉〈 112) は，
側に日町内する場作には水路イ i
効長の約 1
0%，
i
f
.
i
(
)(
1'
s
)
晶騎 /1I.
7?
'
'
t
。
脚ブロックのお合と I
I
I
Jはに，その下部の'字削i
には細砂を允出している .作ブロック模型の大
UF8
ニューム裂のブロック純叩か凶 3.2(c)にポすように水路帆万向に 7列 AFfしたもので， 6
p
'
f流速分イI
度路床の貨 }
3 均前1
-31-
10
去 3.3 実験条件 (Hシリーズ)
の関係をぷしたものである. I
刈より :
本実験の範 l
国内では，作純1
度の組度係数は作深に関係な
定{[lÌをとるものと与えられる.併粗度~みの粧l度内さ kSl・ *n度間隔 /ち， kJI
b，流
辿の鉛 1
1
'
1
:分イ1より符'どした+11吋 6
'
]
>舵*IlJ
主k
¥
l!' および A
1
a
n
l
l
l
f
l
gの
京
[
l
1
.
f
r係数 l1bの1
f
tを表 3.2
にまとめてボす.
くほぼ
7
Y
必
ず
A
0.01
夕
滅
n
，
j
(sm?
7ノー
A
Y
6 串﹁点
NS
日
々
，
/
m
od
・
。ロ&
0.05
.
.
.
.
O
.005
/
10
Ro {
c
m
}
凶 3.
4 Manl1l11gの粗度係数
表 3.2 底面制度の特性
自
己
;
} 制度高さ制度間隔
k.
(
c
m
I
h
(
c
m
)
ks
特j'(1 粗 I~
組度係数
k(
c
m)
I
1
b
担
6間l
フロック
R
1.4
5.2
0.26
1.s
0.023
'
1
'J~
ノロック
P
1.2
2.1
0.59
o.
~l
0.020
ホロ
スケア
H
0.9
5.7
0.16
1.4
0.023
制l
自
i
0.010
3.2.3 実験条件および実験 J
j法
実験は，此 1
(
11
*!lJ立が泊 r
mから組面および組曲から滑面へと変化する場合を対象として，
J
主急変
*
1
1
m
sにおける i
"
;
iれおよび浮准砂濃度の選移特性を検，討するものであって，次の 3つに分
けられる .
(1)制度急変節における水 I
f
i
J形の選移に関する実験 (
Hシリーズ)
日正広[*
llJ主の J
H
状
， ;
I
t
lL
ネ勾町およひ祈t
U条件をパラメータとして底的l
粗度急変部における
;
j
q
n
l形の j
器移およびエネルギ t
l
J失について検川、、Iした.実験条件は，表 3.
3に心されると
実験
i
"
J
/
)
.
:
勾
配
担u
主
RUI
1
水路
I
h
~(せ二
HSR 1
HSR2
HSR3
HS/?.
J
HSR.5
HSR，
(
HRS1
HRS2
HSP 1
HSP2
HSPJ
HSP..
J
HSP5
HSP，
(
HPS1
HPS2
HPSJ
HSH 1
HSH 2
HSH 3
HSH.
J
HSH5
HSH，(
HSH'7
HSH.R
HSH 9
H
.
¥
'H 10
HSH 11
HSH 12
HHS 1
HHS2
HHS3
HHS.
J
HHS5
HHS，(
HHS7
HHSR
HHS9
HHS10
HHS11
HHS12
水路 A
実験寄り
、
、
p
、‘
.
、
、
1/500 5コ R
、
、
、
、、
‘
、
、
、
ド‘
、
"
、
、
r
'
1
<f
f
.A
1/500 R コ S
、
"
水路 B
1/500 日コ p
、
1/300
1/200
‘
、
1/100
。
1/50
、
.
、
、
、、
、
、
、
‘
水路 B
、、
"
水路 C
"
、‘
、
.
可
町.
1/500 pコ S
。
1/100
、
、
1/50
1/400 S~H
、
、
、
や
"
、
1/200
、、
、
、‘
、
目
‘
、
1/100
、ぜ
、
"
、
、
、
水路 C
1/40
、
‘
、
‘
、
、
、
、
.
、
、
、
、
"
、
、
・、
、、
1/400 H コ S
、、
、
・
、
、
、、
1/200
.
可
ー・、
、
"
4
、
、
‘
"
、
"
~
~
"
1/100
、、
、
1/40
・、
司
F
‘
‘
司
P
'
.
.
'
参
‘
P
4
酔
f
.
'
;
f
，
1
.
ο
(
1五
)
1
2.18
5.19
6.21
12.6
8.20
1l.3
12.8
14.7
4.02
4.61
5.04
4.26
5.44
6.66
3.75
5.07
6.2 1
3.50
8.12
11.9
3.50
8.12
16.1
3.50
8.12
16.1
3.50
8.12
16.1
3.50
8.12
11.9
3.50
8.12
16.1
3.50
8.12
16.1
3.50
8.12
16.1
おりであって，汁}
I
U
Jから粗 r
i
uおよび粕耐から滑凶!の流れにおいて椅々の遷移水由形が得られ
-32
-3
3-
限界水深
1
7(
ι
.
m)
T
E流水深
1
7
、，(
c
m
)
1.45 3.12
2.58 5.57
2.91 6.21
4.66 9.64
3.50 7.36
4.32 8.99
4.70 5.35
5.16 6.27
2.18 3.77
2.38 3.64
2.53 3.37
2.26 2.57
2.66 2.34
3.05 2.80
2.08 2.55
2.54 1.93
2.9 1 1.85
1.98 3.65
3.48 6.06
4.47 7.60
l.98 2.97
3.48 4.92
5.48 7.4 1
1.98 2.4 1
3.48 4.00
5.48 6.02
1.98 1.83
3.48 3.03
5.48 4.57
1.98 2.22
3.48 3.67
4.47 4.61
1.98 1.80
3.48 2.98
5.48 4.49
1.98 1.46
3.48 2.42
5.48 3.65
1.98 1.11
3.48 1.84
5.48 2.77
市陳述 l
主
{1叫 (
c
m
j
λ
)
2.30
2.92
3.05
3.57
3.25
3.49
2.88
3.06
2.49
3.17
3.76
4.72
6.41
6.94
2.11
4.15
5.76
2.75
3.38
3.67
3.56
4.40
5.15
4.59
5.72
6.74
6.4 1
8.03
9.55
2.2 1
2.76
3.03
2.84
3.56
4.24
3.65
4.60
5.50
5.08
6.42
7.72
r*
l
l
r
(
1Iを同向・
の L流行:
i
5，あるいはド流部に引し， iUJ~勾配ι= 1/500
'
"I/1
0，i
n
t:
I
lQ=
:
:
'
"I(IIhの範 i
刈において，，111J
J
f
lりのものを .
&
i
.
tした.水位およひ ?
'
t
lL
よ
mm
，
)
，
(
じみのポイントゲーシを J1いて得水路"，心線上で測定され，測定間隔は;.1<r
(
l
I
いは， (
)I
金制の大きい f
l
l
J
Q変化，.!，¥の}，'
i
j.
i
l
lf
1
sては:1"'10ι
・
m，その他の区間では 50c
mとした .これらの
%験条件によれば，ドi
.
l
i
+
ll
JQ
，
.
メ1
1
¥
]には市析しめるいは射流の双 jjが刷れた . '
(
i
j!J'で‘は，ドm
i
r
dのノ1
<
，
{i
'.J'd節~J.を川いてこの|メ II\J がほぼ~~: ~ht 状態となるようにした， .後円の場合においても，
るように， 3f
i
T
iの l
辺氏
，
徒.iill~るように +Ii J(r変化点より離れたところでほほ写滅状態が符られた . }~rjl の等流水深
h
(
λは
， F?mi;iS の 7ji jdiK1111 での実測 fのであり，昨掠速度は U.()~ は， ?
u
J1
よ勾配 '
hをm
いて次式
でi，
N
l
l
hした .
3.5および凶 3.6、こぷすような，3mmi子の起小切I プロペラ流速♂(篠.t'~製
作所主i
，人 f
(
)
/
)
J
.
Jsr3)と 2/
;I
I
J~~ II/~ i
.
l
i
述，;1 (
λ
'プローフ， KANO
A
f
A X製， λfOJ
>
F
1
.
121
6-60W) ;
こより，水 E
路
行小
I
￨
ド1
，
心
乙
心
、
線十
￨.
のf
併
今
付
;
江
泊
抑
測
I
刊
則
1
刊
I
1
]
)
点
1
ロ一スケアフロ、ツソクの，よ
ぶ~験ではプ口べウ i泊
λ
d仇tJ.辿卑，'， 1 のみを， '
1
'
球*
ll
JQ
の χ験ではプロペラ i
.
l
t
J
乱l
i
と熱日立 i
t
i
i
J
串
，
，1
を.
I
，
J
I与に川いている. i
.
f
t卜
んj
(
i
Jの j
i
l
t
J
J
A間嗣は， (1) の財 f
Tとほぼ f
n
)じである .
鉛1
肖!ij
r
l
J (;1<深 jj{
I
I])には， *
I
lJ
主
人l
r
i
l
iより 3111m1- 方の}，l.~ を i14 卜 )tl，~、として，水面1 より 5mm 卜
方の !1~1，まで 2"'5mmの!日j 隔で淵11 ，立をとっており， Jr
t
f
r而あた ησ);ll~点数は 8~ 10'，I，~である.
流速J
十からの/!¥)J'a'
I
.
.
.
:
J
t(v)は，AD変撒ボードを介して川波数 10811=，テータ数 1
096側でサ
流速は， ~
人
リ
.
ンプリンクされ，作if.t述 A の検定 1111 記長により ~f.i辿航 (cm/s) に変除された後，統，， 1 処.f1H され
た.
{
/
"
I
.
'
おい・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3.
3)
F
?
.
I
W
I
Sてが流￨メ 1
mにおける作派，gは '
F力加速度である.
1
i
.
l
i
れのレイノルス紋 J
(
.は，R
.
.=8 X 1
0
. 1 I
O.Jの範問であって，i
.
l
i
れは全て完令乱杭
、ニこで，R
(
)
.は
"，
>
(
とみなせる .
o
C
t
n
-ーーー当ー
(2)制度急変部における流速と乱れの遊移特性に凶する実験 (Vシリーズ)
J
!
¥1
(
I
1*
llJ立急変 g
l
5
における流れの内部品:
i
i
iをi
リ
j
らかにするため， (1) の災験の Iいからぷ 3.
l
II
!
¥し
， i
l
r
t
)
車分イIおよび乱れ特件 i
dの流ド }j向変化を
4に 11¥したような代ん的な実験条件を n
J紺￨に測定した.
3
16
.4 実験条件
ぷ3
'~I.験需;;
'だ験
れ'J!ふ勾配
経1
度
R
I
I
I
I
1
)
(尚
I
h
条件
，
/
.
1
<
路A
γRS 1
水!iXA
I:W~
5
'
S
R6
，
11
?S 1
'
S
PI
I
:
¥
'
P2
I
'
S
P 3
l
下S 1
J'
HS 11
伶陳述度
九(cm)
c
m) f
人02(
c
m/
s
)
h02(
1/500 Sコ R 8.20
3.50
7.~I 6
3.25
11.3
4.32
8.99
3，49
1/500 Rコ S 12.8 4.70
5.~I 5
2，88
.
、
、、
5.16
6，~~ 7
3.06
4，02
2.18
3.7
'7
2.49
4.26
2.26
2.
i
e7
4.72
5.44
2.66
2.~I 4
6.41
1/500 Pコ S 3.75
、
2.08
e5
2.i
2.11
5.07
2.54
1.93
4，15
1/400 Sコ H 11，9
4.47
7.60
3.67
、
‘
16.1
5.48
6.02
6.74
/
.
I
<
!
i
XC
. 11.9
1/'
1 00 H コ九
4.47
4.E
i1
3.03
、
、、
16.1 5.48
2.36
5.50
/)(~XB
。
ー
‘
水路 B
当
野
1/500
1/100
1/50
sコ、、 P
、、
1/100
It<~九 C
SH 1
1
I
I
'
HS 3
限界水深呼流水深
14.7
1
1
'
S2
I
'
S
H 3
。
i
k
l
え
(
1
/s
)
~
、.
凶 3.5 プロペラ減速，， 1
のセンサ一部詳細阿 ( 巾純 :mm)
(Vシリーズ)
1/100
1/100
-34-
主主争
J.2
然脱線
J.2
0.06;
紋1
3
.6 熱膜流速，， 1
のセンサ一郎詳細凶 (!州立 :mm)
i
流
五
玩
l
J
.
述
生
乱
，J
j
度芝で 4
が
4
仏
吋
'
づ
J
引
Iし
， i
d
i
j
阜
，
，1
アンプの、F
均I
J
¥
)
)
'
I
H
川と向r
'
lの速度との関係から i
d小 l
i乗法により求め
た .凶 3 . 7 にプロペラ流辿rll の検定帝人~をぷす . I
ヌl
より， ?
f
i
i
.
i
$
'
よ次入て、求められる .
-35-
195E
-25
p+
Hun VSP
.1
Ep三 O
u
・
・
・
・
・
・ (3.4)
f
J - 25
195F
'
乙こで，
1
1は流ド/i
I
I
I
J流辿
Hun VPS.I
100
κ
=
ι 0645.ι
五6
'
凡
f
二F 三 O
100
民
・
凡=O
.0787
ι53
5
，
(
C
I
I
IS
(
c /s)
・
(c
m/s，流ドj
j[
i
uが I
E
) ，};は流速
.
;
1のH
1力屯J1
:
(
v
)である.
'
p
凡=0.197E;34
5
凡ニ0.221ι33
4
u(c・/実}
o ch.1
1
0
0
•
c
h
.
2
•
10
t~ 、 E2 (v)
10
f
Hun VSP.2
100
é~ 、 E2 (v)
10
Hun VPS.2
100
凡
凡
{
c
個/
5}
5
n
v
94
pb
t
z
仇uffιl?+M
nvJ
5
c
h.
2
10
1
ι
「
り
5
o ch.1
{
c
睡/ぉ)
1
0
0
~3 .
凡竺O
.0132/;~ι 03
7 プロペラ流速
，汁の検定 I
l
b線
V
=O
.0218/;;597
C
2成分熱1
I
提
訴i
i
.
ι11-については，流速11(tは tH力出川のベき数!JIJで'j-えられるが，使用組府お
よび jkhhi によって検定定数が変化するため，各'人:験ごとに検定を行った .検定の結果は， ~
3.8に小すとおりであって，いずれも向中速度に (cm/s)
とt
l
¥力 '
，
t
Jl
:
E" E~ (v) との IITII ~.、I
敏夫 '1dこおけるお~}f~件は r.t~(である . これより，検定曲線は，式 ( 3.
5)で去され，また，
i
i
iドj
jI
I
J~it 辿 1I と JOII・( !
Jr
i
u流辿lI' (cm/s，鉛 1
[
I
iIr
I
uきがけ-.)は，式 (3.6，
)
V
=O
.0237E/8'
c
v
c=o
.0328E/58
II
c
h
.1
c
h
.
2
c
h
.1
dl.2
10
E，
•E2 {v}
/
10
10
f
Hun VSP
.3
100
式 (3.7)
で
求められる.
凡
{C
l
l
l
/S}
l
f
?
t
J
，
，
(
-・
(3.
5)
1
"
"
"
2
)
v
cZ0
.
1
5
5
1
3
7
7
0
V
.203E/5
3
c=O
1
1
ttlf
'+t
1
3
}:
?
2
.
h，
，;
"'
0
・・
(3
.6)
o ch.1
.，
h
a}、
・・
(3.7)
ヲ
•
10
/
ここで，
0"
，
α
"
_ hおよび h，
は杭1
3.8にぷす検定定数である .
-36
c
h
.
2
E
，
、 I;~
{
v
}
10
阿 3.
8 熱版流速，i ~の検定曲線
-37-
t.~ 、 E2 {v}
10
(3)澗u
良急変部における浮逝砂浪度の遜移特件に;関する実験 (Cシリーズ)
(
'
(
.J
段砂{j-;守む此 l
(
u
*
ll
J皇急変?f.
t
の特fl字解明するため，
変泌を
f球*It度と;叶 1
(
1
1からなる氏面相lJ立急
100
/
n象として，ノ同行 1~ ~f.i端において.ì!li続的に給{ゆを 1 Jl¥，浮遊￨限界に近い流れ状態にお
ける抗述と汚逝砂 i~! 肢の流ド !jlÎJj変化および横断分布を J制に測定した .実験条例は，ム 3.
5にボされるとおりである . R
l
f
n('S
・
P 1，2，3およひ'品川 (
アS1，2では，
"
e
F(%)
(2)の
'
j
!
.
球
<J型L
A
-の祈iドl
i
r
i
Jjの変化のみを
ι必砂実験を行い，J1
l
f ('SPNおよひ !
?
l
fl1(ア
'
，
¥
'Hでは，ノr/<m
lの科陸f
r
l
白において，涜速および浮准砂
倣った . R
1条件トて
Q夫婦Tと対応させて IIIJじ
ノ
1
<
.
J
1
1
*
I
lJ
l
J
50
山l
立の陥附fんl
iJj分イ11 とその ~f.i 卜ん l旬変化について考察を h い，浮遊砂の沈降によってがiJr..R 1
，
・
に形成される砂地や縦筋と流れ特性との I~ 係についても検 J を加えた .
Oft砂八
f
l砂 B
ム 3.5 実験条件
実験再干:;
れ1
1
ぷ:
i
.
J配
料1
主
I
ゐ
~{午
R
l
f
l
l
~Æi l
i
t
ο
(
11s
)
9
(Cシリーズ)
i
限界水深等杭水深
0.1
}伊保速度
o
Aι
'
.
m) l
'
J'
c
mj
s
} c(
mg/1
)
h(
c
m) h
01(:
"
，
1/500 日コ P 4，02
2.18
3，77
2.49
340
{
、
.
¥
'
/
)]
1/100
4，26
2.26
2，57
4，72
680
(
'
.
¥
'
P3
t、
.
¥
'
/
)N
1/50
5.44
2.66
2，34
6，4 1
1040
10.4
4，08
7，89
3，33
270
C1
'
.
¥
'1
{γ)
，
¥
']
1/500 pコ S 3.75
2.08
2.55
2，11
380
1/100
5.07
2，54
1，93
4.15
580
、/
{)
.
¥
'H
、、
10，4
4.08
4.96
2.79
350
1/500
1/500
.
.
、、
{cm/s}
、
v
必j濃度
(
'
.
¥
'
1
'1
玉
谷
1 ~<;
凶 3.9 浮遊砂の純度分布
夫験に J
1
I
し、たげ j
位。告は， ~ 3.9に沈降分析の紡 * をぷすような 2純類の f
tU'少であって，
R
I
I
I
JCS
・
'
1
' 1，2，3および RII
1 (ア'
S1，2ではfI砂 A(平均沈降速度 ML207c
m/s，密度 ρ、
=261
}
!
./ι'
m'
)を J
1し
、
， RlIl1 (
'SP1
1および RlIl1 CSP8では時砂 β(W'=105c
m/s，ρ、=
2"
'
Ig
/ι'm・)を JIIし1た .なお， J
I砂 A，Hの、:
;
r
均約作はいずれも dm=Olmm
である .水路へ
町
辿絞的 lこ (I'Þ~ 供給 j るために，リ J'!3.1 にぷすようなホッパーのド部にモーター内蔵のド j
mトラムを取り付， tた給砂枝川を水路の1.流端に世間し，
H
ドラムの 1
1
1
1転速度をインバータで
制御lして愉断/jlíJjに・践に Jirr~: I: の給砂が行えるようにした . 水路を消ドした砂は，
下流端
の二 fíJ~ およびM如水路 i で 1 11 1 収された.
hf
.
i
f
l
l
J
QI
・
でi
lJ
l
よ波が形成されず，ほぽ完全 j
字通状態となるように開怠して給
f
;砂川を 1
4
t
i:
，で除した平均浮逝砂濃度 ι
・
mは 3
1
0"-10
1
0(
mg/
I)の範 IJ~ で
砂川を H24した .半
実験では，
あって， ì 字通砂の {r ft:による ~frtれの乱れ tl'ft .ìú.への J~~ 符および湾遊約什111 の相 1 1.(1: 川は無制てA
きるものと考えられる.
?f.i述および浮 j駐紗 ;C~IQ の，; I
測には，それぞれ，
述。 J と光 ";::iC~J良川 I (山 1; t，ìl ' ~I~I~ ，
サーの小心の I~.lj さ々
(2)で川いたのといjじ超小別プロペラ流
M()J)l~L PC-1ο
6
)を川い，凶
:
3.
1
0にぷすように九セン
伐させて ~f.i ドん lí Jjに約 3 mmの Imlli~ で測定内に取り付け，水路断 r(u 内
-3
8
ワ九 3.1 給砂装計(水路 β)
39-
10
の作測点において .
1
J
i
時計測をfJった .作測点におけるサンプル向波数とデータ数は (2) の
3.3 護床仁周辺部における水 r
M形に関する検.H14)
場作と￨司じである.濃度 r
l十の検定曲線は，科実験後に実験と同じ条件下の同・測点において
採水孝行い， [1'(1主 ìJ"~1.監を測定することによって求めた.その結束をぶすと凶 3.11 のとおり
3.3.1 遥移広山形の分類
である.凶より濃度 JのtI¥
)
)
'
.
u
:
f
上 E，
(
ν)と浮遊砂濃度 c(mg/
1)の関係は次式で表される.
粗度:~~変部における ~f，iれの選移fL45良は，
c I
(
j(
)
O九・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・・
・
・・
・
・
・
・
・
・
・
・
・・
・
・
・・・
・
・
・
・
・・・
・
・
・
・・
・・・
・
・
・
・
・
(3.
8)
*
I
U
Q.条件や水路の地何形状
.
i
u
]床勾配なとの水路
特性と訴t
l
.
t.下流水ぷなどの流れfI体の特性により決定される.ここでは，与えられた水路
Aに対して・義的に決定される限界水深と涜れのぷも1'1
然な J
R
4
1である
の幾何形状および流 i
等流水深との関係に J
，
l
づいて，i
.
f
i
れの造移形態をつぎのように分類する .
.12は，涜 lJQ-jnj床勾配 '
1
0の
、I
L面 lにおいて， R， J
>
， H でみした各事t
l面路i
ふと 5で
関3
f
u路床(去 3.
2参照)との組合せによる路U-:*IlJ
をの急変に f
l
.う流れの.ill:符房 11'し
表した治 I
たものであって，市 1
(
1
1の限界勾配 '
c
Sと名刺 1
1
(
1
1の限界勾配 '
c
U
'C
'
J
>およびι
J1
1によって，涜れ
の遷移形態は下記の 3つに分瀕される .
。) .i器移形態 1(
'
"
<'cS) :;
I
I
J休勾配が削げ1の限界勾配より小さい出 f
T，すなわち，治
l
l
i界水深より大きい財介で，流れは前 I
f
t
l，相 r
(
1Iともに;常流となる.
而卜の等流水深が I
事
流れ
13
受:光 r
f
t
i
-一ーーヲー
化 J，i，~は特異点となり，底 I向fl l1主が滑前から刺l 而へと変化する場合には跳水が '1 じる.
~光 l釦
唱...J
3
.
t
i
.4
~
1
1
h) ;.器移形態 I
I(
'
(
5<
'
"<'cR' '
，
1
" '<11) :7
1
1
未勾配が汁J
I
面の限界勾配より大きく， *
[
1
l
耐の￨限界勾配より小さい胤合で，流れは治 r
(
Jj
では射 i
，
i
.
f 粗面では 7
i
t流となる.制度変
ι
c
乙) .
i溢些移形態 I
I
I (九
，
c
炉
，
R ，
c
円
J
，
> 九
，c
1
1
料
粕l
l
向
f
f
如日ともに L
射
ト
H
i
説
洗
d
批
t
となる流れである .
J
'しているか，これから 6脚プロック
同凶には，すべての'_k験条件も I
3.10光学式濁度品センサ一部の形状と
(
R
) を川いた実験
はいずれも溢移形態 Iの流れとなり， P，Hの災験では全ての選移形態が現れていることが
プロペラ流速計の配置(単位 :mm)
判る .
3.3.
2
選移水両形と底的~'lL度の影符
1500
(1)遷移形態 Iの場合
.13は
， 3持の必床仁和l
前i
と前面からなる来日度急変;J
<
mの遷移;1<1
(
1
1Jf~ 状について，選
関3
移形態 Iの掛合の代衣例を心したものである. I
i
<
I
"，の'来線は限界水深， J
.
1
i線は車IlJ
.Q係数から
求めた本l
l
J
笠変化点 1
'
.流の等流水深，般線はそのド流における実測のてりぬ水深である .
ます， f
l
l
l
立が治 I
f
t
lから f
U面に変化する上結合について考える .R
l
I
l
1H
SR6，R
U
I
1H
S
・
l
'I
お
c
(mg1
)
1000
RlIl1 HSH2のいずれの場 f
Tも水深の変化は小さく，ノ1<1
(
1
1形は前 I
f
n1
'
，
での緩やかな取1:
よひ'
R
u
nNo
，
げ背水 1
1
1
1
*
良からド i
.
f
i
*
l
1r
f
uでの等流状態へと滑らかに巡移している .i
f
.
i
れは全て ?
i
1
・
r
，fi
てあり，
o CSp1
ロ CSIそ2
500
，
a
/1<深はト i
f
.
i
粗度によって支配されるので，制度変化による水 i
而形への影押は，
6 CSP.3
。
。
•
•
0
，5
C
P
S
.I
5
.2
CP
t~ (
v
)
凶 3.
1
1光ヤ式濁度 J
I
'
の検定曲線
-40-
むしろ
ド
ポl
部よりも
1i
f
r
E消而 '
1t
こあって，かなり L
流部まて及ぶものと与えられる.村 .
Hら 12)や禰沖ら
，
13)が対後としたのは，この純の流れであり，後に述べるように内部協掠肘の発辻が l
り
j
僻で
/
?
f
.
i
れの遷移を t品品するには i
1
4も級いやすい流れてある . しカか‘しながら，:夫
A
ι
;際州
j
吋
1
d
川に
おける似 '
f
床
Aミ止め L
σ
の〉ド流
j庇水叩き m
部i
の祈流i
れは，射 i
流皮となるのが
あって，
適用を宅引'
)
.
応
0
:，怠'包すると卜分ではない .
-41
-
。o o
f
，.
0
.
0
0
1
100
000 ω 0 0 0 0
0"
0
'0
2
X(.
量}
h(CI
I
/
)
4
d
O
1hv
ι
'
，・
。
。
。
∞
∞
0
0
0
0
0
0
0
o
附
。
I
c
2
-p
t
:
:
.S
A P
t
r
1
01
v
0
.
1
.
1
RUII I
I
I
'
S
.J
e'
1
01
o h02
O
Q(
J
/
，ぉ
)
1(c踊}
。。μ。。
。
。
。
1
0
l
J
(
U
I
II
I
S
P
.J
。
J
.
0
宇
T
y
p
(
.m
~S
I
J
/
)
ト- -
0
.
0
1
合&
1
0
0
I
J
(
'
p
ゐ企
x(
A
揖}
2
0
0
-1
Hun1
1
5
1
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造移形態
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*
1
1
1
而から滑 I
f
lへ変化する協介 (
R
I
I
IH
.
凡'
SJ
)R
I
υIHPS1
およひ RU
f
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) には) f
l
i
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f
t
iでの遅い流れが討，}r
f
l1
こで加速され) ;jく深は減少しながら前 Iftl の τ
減水深 h()~ に府近する.
この財介) h(J~ が lil~ 洲本深久に比べてそれほと大きくないために) *
I
U
良変化 J
1
1ド消では，フ
Ty
{
J
{
'I
ルード数は/に近くなり) i
A
Eれは不安定であって小さなノ1<1
而の波，'，ちが比られる .*
llJ主変化
!
.
.
.
~近{芳での/1< I
f
t
l勾配や水深の変化およひ組度変化れからん.
?'こ漸近するまでに必波な流ド距
0
.
0
0
1
l
10
Q(I s)
1
0
0
離は) i
f
}
1
面から *
I
L
l
f
t
iの財合に比べて人きい .
また，いすれの水 I
f
t
l形にも，ぷ l
ふ lの線式の泣いによる杉腎はほとんど比られない .
凶3
.1
2 流れの遷移形態の分類
4
2-
-4
3-
(2)遷移形態 Hの場合
のと忠われる.本 A験では，便宜的に 1球 *
U
J
Qの弱 f
Tはその I
f
il
f
i
iを，ホロースケアではイボ
*
I
l
l
o
i路 l
ふが l球 f
l
l
J
'lおよびホロースケアフロックの協合について， ).些移形態 I
Iの水由形の
・例をぷせば，凶 3.
1
4
のようである .この l
結合には，粗度変化点に特異点が規れ， m
tれの
安みの庇耐をそれぞれ法前と似定して，そこを?tI1l'j
jr:'~ さに・放させている . しかし，服地:に
は，妓 {4fy:的 ~t面向(組度世，.f~の突起を全て水平に均した場合の I白さ)が籾j主要ぷのH'i而と
状態か q.hfiiから常~f.t，あるいは常減から射流へと変化するため， ~阻度変化点近傍において急
庇 1(11 の中間に存イt: するはずであって 22) ，その~~面{な iげは制度変化 JK において RIII1 HI
f
S6
激な水深の密化が月 iじ，/
kI
f
t
1形は怯雑となる . まず，滑 f H
jから粗面への遷移では，
では1.方へ， R
I
I
I
1 HPS2ではト方へ，それぞれずれることになる .さらに，R
I
I
I
1 HPS1
:で
*
llJ主変化)
.
.
'，~では1f} [(u の等、流水深にほぼ等しく， X
かο
から ωιmの
￨
メI
/¥Jで弱い跳 /
kをf
l'って γ球 *
I
U
立の 1漏水深まで変化している.この間の
ノ
I
j
(1
(
1
1jf~は，十均的には 1'，に 1"1 な滑らかな曲線を摘くが， /
k前i
のl
時間的な変動は遮移形態 Iの
tさが *
llJ立変化 }¥l，¥の水路).:/;'側で、'
1
，球の J
f
u
t
uより約 2mml:-bくなっており，これ
は
， ?付而の I~l
R
I
I
I
IJ
l
SP2にはられるように，水深は，
場介に比べて人きい _ R
I
I
I
I HSH6では，跳ノ1<1
5
(問が Run HSP 2よりも上流側にシフトい
る.また，
1~m ?fj I(1I 1の水 ((11mは，Rln HSP2では*
1
1度変化点に向かつて伸かに減少して
が段上がり対J 宋を凶~Jてさせるがi 果となって，
L述のような粗 j主:変化 /.1，
¥
の1
'(仁流部で急激な水
1
が1
'じたものと考えられる.
位の "1
このような必床 L
*
llJ宣と削 l
面白さの相対的な杭間関係が水 I
(
l
lJf~に及ぼす影枠を評価l するた
めに
，RIIIIHHS(>と
Ir:i]じ水理条 f'l の下で滑雨i 長 IÚ) の向さをイボ~糸の氏 Itn より
3m
m(kj3)およひ・ 6mm(2kj3)I_んに移動させた場介の水 1
(
1
1}f~ を比牧したのが凶 3.1 5で
I
I
I
I HS
・
H 6ではほぼ等杭状態にある.
いるのに対して，R
ある . 上流のホロースケアブロックに対する消 l
曲の相対的な佐川がぬくなるに従って，
f
l
l
J
主
変化 J
Kて、の段 :
1がり効果によって/1<1
立は '
li
t
，する，とくに，治両内さを 6mm1
'げた MfT
(
R
I
II
1 HHS
・6h)には， L
流出i
で明らかな臨 1
げ状態が観察され，RI
I
I
I HPS2の勾合とほぼ
l
，
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，
同じ水面形をぷす .
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I
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2
(3)遜移形態 I
I
Iの場合
~ 3.
1
6は，遷移形態 I
I
Iの ;
1
<1
而形について， '
1
'球草IlJ
笠およひホロースケアブロック'J_;験の
~3
.
1
4 遜移氷山形(選移形態 I
I
)
1'，流 ;百~ ，ド流仰ともに流れは射流となり
伊リをぶしたものである .この場合には，
，/kl(I
1形
は 1
，
f
?i
の応伴条件によって決まる .討'
}
I
陶から相 i
面の場合には，Rl
In HSP3， RI
I
l HS
H 1
2
ともに遷移形態 Iの喝作とよく似た形状をぷすか，11
<l
t
n形の j
器移がえ:(するまでにはより長
•I
j，*
I
l
l
i
l
iから沿 I
i
l
iの剥 f
Tでは，
，;~床 1:*nJ立の形状の違いによる水 l面形状の相違がより明
尚・である .すなわち， RII
1 HPS
，2
において，流れが常流から射流へと遷移する過粍で水深
い法移 l
垣間か必要となっている.選移 l
ベ1
mの kさについては，後で訂しく検，A守る .
また，粗 (
(
uから i
付出の場合，品川 HPS3と RU
I
1 HHS12を比較すれば，
，
n
長休仁粗!阜の形
は*IlJQ 変{し.':，\の hfri 側で・ Il:~l，.t脅し，その後急激に減少しているのに対して， RunHHS6
状や*IlJ立)~I(II のずれによる影秤は， ).器移形態 Hの場介ほど明 (
i
{
(ではなく，ともに制度変化点
て、は制度変化 }'.I~の 1 ?
f
r
tO
t
J
Iで収 '
1
，げははられず，水深はわずかに減少した後，限界状態を経て
近{芳てわずかに水いカ3 上昇した後，
ド抗出曲j の~~; i
f
r
i水深に漸 i
r
rしている.これは，待相 I
I
l
I
路床の )
J
;d
l
iの設定の f
J
:J
jに起附するも
-44-
ドに l
円な{民卜-背ノ1<1
1
1
1線となって滑 (
(
1
)写流水深に漸近する
ことが・阿る .
-4
5-
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I
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J
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I
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I
2
X(
，
.
)
1
均 ~tfi.ì生であって，添え'{:の/および 2 は， x = 1mおよび x=2mの間fI(lIを点す.また，
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，
ムH
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品目ハY1
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h，
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， x=-1mと2mにおけるフルード数である .ここで， hおよび ('mは，水深および断 I
(
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部フルード数 lネ l と水深比 h:jh との I~ 係をぶせば， ~
。
0000 0 0 0 0 0 h 0
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l'球粗皮
3.18
のようである.両[叫より以卜の
ことが削る .
2
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市I
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1
6 遥移水 f
形(選移形態町)
I
i
l
~
3.3.3
。
遜移水 l(ll }f~ に及ぼすフルード数およびレイノルズ数の影符
r
lIから粗而の似合，
r
i
'
rf
i
j
f
uて
豆急変部における水由形状が流れの遷移形態によって分知されることがボさ
は
:
， *
I
U
れたが，つぎに流れのフルード数と;j<o'lÎ Jf~ の j器移特性との関係について述べる.
凶3
.17
は，ホロースケアブロックの χ験において，フルード数のみを変化させた場合の
/mJ .[ih; および ι 三 Um~ μ広は，それぞ
j1叫， (
水(I'IJ Jf~J，i:- JUせしたものである。 [)(1 r
c
掴}
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。、。
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水両形に及ぼすフルード数の彬響
-46-
・
(3.9)
2
，
1'
lIから治的i
の財合には，作 lが大きくなると卜 i
l
1r
1の;1<lJ'lI }f~は低ド fT 水から~，げ
.
f
m:
*
I
W
i
*
行水へと変化する . I'~J <1 の純 IJII ではノk 深比 h2 /h ，は 1'~ /の刑 }
とともに減少するが，水深
J
I
I
j
の変化 idh-h
1
1
) では，汁}l
{
t
から刺l
lはあまり変わらない .1
必移形態 1
l
f
l
lの場介と
n >1 (
0
0
滑I
f
t
i今拠出
2
j
i
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守石弓7
J
II
している .Fんが 15
1
'
At，とくに l'~ 2も/を越える i
l
l移形態
l'~ に比例して刷 }
1
1の期合には) h~jhl はフルート数に関係なく・
r
如
1
i
:となり，その舶は *
I
l凶j (ド消印)と汁}
.
旅
行1
(，
5)の守流水深の t
震に匂しい .
t
h
(
)
)
( すなわち制度係数比の 3/5J
;
fh
を似ちながら
0・@@
0・@@
1
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ー
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海
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1
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訴i
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1
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3
2
.36
6
凶
は
0器移形態 1)では，水深の変化は小さく，水深比h]jh，
は
，凶
ぼ写流状態となり，跳水を伴ってド流車l
I而の写流水深に選移する .このとき， h]
jhJ
3.
1
8
の{波線で‘ぶされる水、ド床 '
lの J
l役ノk深の関係
h
(
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EXPRun，
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'
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1 /1
f~/<1
11
れ'度であって，フルード数に無関係である. !'~，か/を越えると，
h
、
I
3.18 粗度変化点 1
:・下流の水深比とフルード数の凶係
X(
A
橿}
2
， h
こ等しくなる .
1
'
1
H
lに
)
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(
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(
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/は h
ゐ
.19
は，作品移
つぎに，レイノルス数 Re三 l
形との関係について与える .凶 3
I
m
hjvと水凶i
Jf ~tL~ におけるノ'i< 1
(
1(形について，レイノルズ数をパラメータとして幣即したものである
-47-
.似￨
に
=
挙げたレイノルス数のぬ附は R，
. N
700~ 20300であって，その彫容を川価するには必ずし
移長さを知る必要がある . 流れの内部構造とその~移特性に関しては次郎で述べるので，こ
も卜分とは I1えな」ゆ，いずれの喝介も，レイノルス数か変化しでも水面形状はほとんど変
こでは，粗度が計画からよ休 L粗由に変化する領内において，水深の変化から *
1
1
度急変に伴
.
i
Jじi
器移形態の範川内ではレイノルズ数の影響は小さいと考えられる .
化しておらず， l
:のJ1a移 t(fl¥jである水面形の退移 kさに
うエネルギ-lt}尖係数を評価するとともに，見かけ l
ついて検討する .
h(c
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滑由から粗 lñl への *IU立急変に伴うエネルキ一括l~ は，凶 3 . 20 に示すように*Jlf立変化点の
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(1) JlL度急変部の H
l失係数
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での比エネルキ一線を延長して，その Ã~ を制度急変による釘尖ノ'1< vn h，と定義する . エネル
ギー補 II. 係数 α を/と (fx定すると， /)ω'り~Welsbaιh の表小を用いればh は次式で長される .
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ここに，(はエネルギ ID尖係数， [!，は x=2mでの平均流辿である.持}失ノ1<1員と、ド均流
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。
。
，
，
h(c
圃}
0
ι円
TypeD
。
，
.
，
0000 0
。。
∞
8
0000
1，
2
X(
J
橿〉
州
0
M
勺み
1
••・・
、
-.
.
いA Q
X(
J
圃}
2
4
v
-
J
・
H
μ
v 9 山﹁
0
0
本深
J
:
J
:.7 };ル γー
，a
O
(
コ
000 0 0
。
・
LH
• •。
。
^ 0 () 0 0
rr
q
み
o
•
1(cm)
8
I
O
I
S4 8700
/
(
1
1
5
.5 20300
.
.
.
・cJ.丸山・...
O
-1
o
6
v
0
0
0
•
。
1VRunN0・ん
ゆ
，
‘
，
-
・
・
0
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0
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・
・
o
8
r d'
fXP I
l
unNu
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1
f
.
¥
1
I4 8700
/
(
S
I
I5 20300
o
・
，∞
込
6
・
・
・・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・・
・・・
・・
・
・
・
・・
・
・
・・・・・・・・・・・(3.
1
0
)
2g
0
I
X (.)
2
Typem
3.19 本 I
(
I
I形に及ぼすレイノルズ数の影響
j
生から C
を求め，下流部
(
X=2m) のフルード数
ι，との関係房!局対数でみがすれば，
関
3.21のようである .l
x
lより， I
J
I
，
j
対数点ぶされた rrJと5
はほぼ線形関係にあって，次八で R
.Nできょう .
ζ=061
I
75
...........・・・・・…・・…・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・… (
3.11)
3.3.4 澗1
度急企部の担 i
失係数と水向形の選移長さ
(2)澗i
度急変部における水面形の遜移長さ
l
氏I
f
l
i*IU主の急変にfI~うエネルギー抗 i 尖は，粗 lJrの不述紙面に '1 . じる渦とそれに伴う跳水に
よる引火が!なものである .日程床 1
.
の t吹な機能である減勢効果を定 l
d的に『;干価するには 3
*
I
l
J
主急企部，とくに胤エプロンからぷ床 Iに至る T
<
.聞のエネルギー損火 i
dとそれに要する退
48-
.19において， *1 lJ.笠変化以から水深がド流部の写 iÆt水深に~移するまでの流ド ~f' 離を
凶3
水面形に 1
揺するJ!;移 f
<さんとする .令ての溢移水 1
(
0形に対してんを求め，
(
J
]、
て熊次.n:化して，f~] て・幣用したものを阿 3.22にふす .
深h
4
9-
ド械部の t流水
3.4 護床仁J
，官辺部における流れの内部構造に凶する検討 L5). 16)
/
ζ
3.4.1 涜述分布の遷移特性と内部焼界肘の発述
¥
C
=
0
.
6
i
F
:
;
(1)遷移形態 Iの場合
0.1
凶 3.23 は，~移形態 I の喝合について，
、
1
;
'均流速の鉛
3H の II~Jよ I~ 刺1 面と前向の *IU支急変部における
時I
I
¥
J
1
'
"分布の流下方向への変化を IJ¥したものである. ~~t 辿 1I およひ， sn l ， ' (WI' 離 z
は，それぞれド流ち流部の際機辿 I
U
:
_{/.。、およひ'
主体I.t
如の粗 1
1
1
1
f
aさk、で無次ノじみボされて
U
r
n
o TypeI
いる .
d
. Type0
口 Typem
0.01
0.1
まず，滑 I
而から *
i
，X=0ι
:m
I
II/ ~ '
S
R 5において，制度変化)，l.
f
r
tへの流れについて示す .R
I
lr
での流速分布は，民 l而から水前i にヤるすそての領域で l ' 流 if，}面" ，の ~~i れ特性が保持されており，
I
10
Fr2
(
1
1は次式でぶされるような滑 r
流速分 .
u
j路床上の i
リ分布(凶1
創立勾配を持つ対数I
k線)に
'1の'
従っている .
耐『組両
市l
1
1
J
4
'
'
'
Y
・
，
、
‘
s
，
，
，
，、・
.
2
1 網1
度急変捕のエネルギー似失係数
~3
:~(ぇ)+
A
30
/~()d (f ")2 は上流出5 (消由)とド械部(車1面)の斥撚速度の比，ペは制度変
ここで，m={
，
化や抗日条件によって異なる定数である .i
骨両から *
:
mでは，氏
I
l
l
n
lに変化したが l後の x=5c
L
・.
h
02
;0~
円
企
10t
。
。
-••
•
円
.-
。•
••
/
d
.
口
2
領域は，内部n，完持制と定義される.内部境界肘は，さらに下流制 r
l
u1を流下するに従って，
J
ー _
F
，
.
2
(
二
)
+8'1
7
f
f〉
に従う領域が刷れる.ここで， B(~ l は流ド距離 X の|剥数である . この新たな粗皮に対 j必した
滑〉有1'
1)治
*
1
Typc/
TypcD
TypcID
7
jにおいて，対i
r
(
u.
J
主力主減少するとともにより大きな速度勾配を持つ車1
刷対数日 1
)
1
i
u
.f
3
;(
I~に発達する . その内部では，
(
1
1}
M内の流速を減少させながら水 1
伝慌による乱れエネルギーの鉛 I~( 拡散が市越し，乱れの)1:、p:換I 料が強い .
-jj ，内部 t~H早川の外側 (外部 j 舟料肘と呼ばれる)は，
~~i特性が保持されている領域であって，流速分布は式(
凶3
.
2
2 水面形の遷移 1
之
さ
_
(
で生成される渦の
I
11
*
1
l1
上流部から移流してきた汁l
l
f
l
lの乱
H
U
1
2
)に従う .このため，巡移￨メ.
3.
の流辿分布は 2つのあI
数則が .
，
!
t
l
iし
~:(jH
I
I
I
I
に円の折れ線で表される . RU
f
1 ~ 'SP J
および R
1
:
3においても I
れが組 1
f
t
! I を~f，t ドするとき，新たな制度に対比、した
での ?
f
.
i
"
J憾に，滑曲l
い
Jf部出界射が形成され，その領域かト流にいくに従って鉛 1 ，!Uj(í~ に拡大しながら水 1(11 まで述
1
フルード数の大きな小'~~な流れ財における水深 iHlJ :
.
E
の J
r
tLの制限から，データはかな
りばらついてはいるか，必
I
*
'
に選移した期合の選移 kが短いとはいえず，
から *
rしも前 rI
l
i
1
1凶i
は，。ぇ 1
W
J
J
I
1
9
-る傾向にある .その 1
t
f
1
Lh/h
'
r.'もこ比例して.l
l
J は J
'
;
"
2く 3において慨ね 10から
)
<r
1の長さは，ド流部の水深の
20のぬ 1
I
1
1にあって， J
f
l
ln~ の法移|メ 1m から判断すれば， u主体 :
約 2O
Q必慢であると持えられる .
f
i
'
i
f
'
，
'I
-5
0-
することによって， ~~Lì卓分イli が *lll(lI M 数則へ選移する仏子が認められる . ただし，流 i ， l が他
の 2 ケースに比べて小さく，ト~i~t 日;H ヤ;i 治水深に対する tlU主変化 (Jíj 後での水位の変化が相対的
に大きくなる R
:~'P J では，外部時界肘の減速は，討れ而での述JQιJ~c を維持したまま7f.i
I
I
I
11
ドするに従って水深の用加 l こ J， c~ じて{やかに減少している.
っきに，執1
および RunVHS 3のい
踊の弘令を考える .RunVRS 1，RunVPS I
1
l
f
l
lから約 i
-51-
1
.
'
i
KU
f
I V
SK..
I
)
20
KUf
I V
R
S
.1
ダ
u
I
I
刊才
QU
Ea
M
・
何回門・ん
〆・
0
2
10
口
・Aua
J
・
0
，
A
F
，
/
1"
0
2
l
Z
.
t
戸
RI1I1
k1であって，肘内の乱れエネルキーの 1
'成 !
Jは相対的に減少し，乱れの j
怠
配される内部底抗t
.
5
口
10
.
20
d 40
‘
10
0
.1
1
0
f
ks
I
.
'
i
芝勾配の小さな領域が刷れてくる.これが，滑凶I，'.の乱流特性によって支
加辿され，より辿 j
V
S
P
.J
z
ks
1
0
'
"
.β
1
5
主・ロ
A
/
Z
話
/ 5
•
o
0
10
20
d 40
A 100
10
0
_1
1
0
I
で去されることをぶしているが，ここでも，両行はI
'
.
'
J
対数点ぷで前線関係にあって，次式が
適川できる .
三=
α
(
号
)
10
Z
ks
ks
I
.
'
i
X(
c
.)
は，滑 l古l から粕曲!の場 fTの風洞実験による結束から内部出界肘のJr)さは祈t ド~I' 離のベき l則数
口
5
0
.
1
L
5
10
20
40
100
•d
度急変流においても，i
f
r
i
速分布の遷移には内部出界 ^
V
;
の発達i
l
lf
t
'
，
がr
l
f
jらかであった .たたし，
I
:
X
I3.23の流速分イlí の折れ点から内 mst~w肘のがさ δ をふみ取り，その涜ト!j[í~ の変化を
23)
トi
.
f
i
部の等 M
i水深h
j
(
:
:
で無次 j
C化して，J
.
j対数表 '
1
'したものが阿 3
.2
4である .船梨 .81
(1
D
'
1
0ト
El
l
i
ot
t2) が大気の流れにおいて初めて用いたものであるが，本研究で対象としたlJ~j /
1
<1
m*
i
J
1
<{
u
'変動の影悼を受けるものと与えられる .
面およひ， /
l
I
*02
。
このように，ある軒lJ史上で十分に発注した乱流崎県肘が異なる制度1:を流卜するときに刷
開水路流れでは相対水深の小さな流れの場合に似おであったように，内部崎県肘の発辻は水
u
(
J
*
I
J
2
則に従う内部頃界府と組面対数日1でムされる外部地味岡が H
Irし，流j
生分布はれこ oの折れ
線となる .
t部で形成される内部崎県婦の発注によって品目月される .内部局界制の概念は，
変化点の下 M
Run VPS.J
20
H度変化J
Kよりド流では泳速分布が治的l対数
散が顕円である . したがって，この掲合には， '
れる涜辿分イ1の遷移現象は，滑耐から組曲，相 I
I
I
Jから滑 r
O
Jのいずれの場介においても，制度
100
5
O
.1
f
r
iれが沿由 I!こ修行すると，討J
，
(
Uから粗 I
白!の胤合とは逆に底的i
付近の流速は
則分布をぷす .i
8
l
ポ
ノ02
15
ずれのケースについても， *ll度変化 J.~~X =Oc
mでは，流 j
虫7
t{
r
iは令ての領域で組 1
m'
.
の対数
R
U
I
IV
5
i
l
.
.
1
20
K
u
nV
J
'
l
:
す'
.
3
/
U
U
U*0
2
重
彦
1
0ト
I
~•
X(
c
m)
口
•d
企
•
~5
/
o VSR.5
d '
I
S
P
.1
o 'ISI
I
./
1
5
口 10
•
10
20
40
100
~
f
0
2
20
I
I 40
A 100
1
0
0.1
5
Z
Rl1n No
.
x(
c
.
).
I
I~
R
企
.ロ
O
.I
uf。。
s
hO~
1
0
/
z
竺仇
v
凶3
.23 流速分布の流ド方向変化 (遷移形態 1)
.
"1
1
2
0
.1
10
/
1
0
x
h02
1
:
X
13.
2
4 内郎境界肘の発述
υ
内〆ゐ
P内
53-
'
I
RS
.2
'
I
PS
.1
'
I
I
I
S
./1
1 (h~~..)
ks
ks
‘
・
O
.71
100
ただし，係数αおよびべき波 bは，市，f
l
jから f
l
l
l
f
l
iと粗凶i
から滑 r
u
iの掲のでは呉なり，それ
ぞれつぎのようである .
市I
f
l
Iから本I
I
I
而:
α (
)2，h
0，56
*
I
l
l
t
f
jから ?
1
'
}I
f
l
I:
α Ol，h 071
これらの 1
，
(
'
をJ
I
Iいれば，相対的な内部出舛肘)'/の発達の割合d
(δ九J
)
/
d
(
xh
(
)
Jは，相対
距離'(/h
(
んか司 6よりも小さな領域では，汁l
l
l
t
iから制I
古i
の場合の方がその逆の場合よりも大
HUII
1
.
5
V
ミp I
u
U
*
邑
2
，
20
正
要r
口
10
J
5
d ・
10
100
A
5
O
.1
10
z
/
10
z
/
O
.1
ks
H
'
t
!
(
nと'1'-球制度の実験において，
J
護移形態
I
Iおよび I
I
Iの流れについて，流 i
車
分{
r
iの流ド f
jI
"
J変化を心したものである .比較のため，遷移形態 Iの場合 (RlIn~'SP 1，
20
まず，.Jlli移形態 Hの%介についてみてみる.治的l
から粗曲の洗れ
(R
I
I
1 VSP.
2)では，
/
1
"
'
0
2
汁}1
(
[
1'
lの涜れは射流であり，制度変化後に跳;1<によって常流に遷移することは，すでに述べ
たが，水深の急激な変化と IIIJ織に，断 I~i いj の~.nLì阜のイ'~l は組面上で急激に減辿する .
唱
方
， J
点
20
o2
~肺
門.
ー面
οム
d
U
10
.
・
•
d d
品‘
(
1
1は，それぞれ討，}I
(
l
i
およひ哨 I
而に対応した・はな対数則分布をぶしており，この区間におけ
・
る辿位勾配の変化は 1
り
jらかである . R
U
I
IVPS2 (組由から滑耐)の泌作も [
.
i
]f茶に，内部境
100
必められるものの， ~f.t.ì車分 (Ii の折れ点は，~]倣でない.ただし， X :=Ocmと IOOc
mでの流速分
枯える範凶では， m.ì卑分布の形状から内 ffin~lW~YI を定義することは凶難である .
巡移形態 1
1
10)同 0
-(
R
I
I
I
I1'SP 3) は，R
I
I
I
11
'
S
P 2よりもさらに水深が小さくフルード数が
大きいために， h
J
I
(
[
11
.の i
.
f
t
辿分布 (x=Oc
:
m) は水深の約手分の尚さまで水面の影響を強く
20
u
(
.
ぉ02
球*
I
U
笠および‘ n
;
R
*
"
J
良から汁I
l
i
uへの京I
L
J弘治変 r
mにおける乱れの i
器移特刊について 4
7察する .
-54-
0.1
0
O
.1
/
o
o
0
口
/0
d
10
A
/00
5
20
z
10
k
s
凶 3.25
X(
(
'
0
1
)
0
・
口
5
1
0
d 40
A
i
t
i
f
述分布の疏ド jj向変化
-55-
100
・
圃h
/
z
ks
・
・
1
:
で述べたように， *Il応急変加における流れの i
器移過粍を特徴付けるものは，内部I
克界肘
の itLì生変動が I..JII与にìIIq~できる熱版流辿 ..1 を川いた流速測定の結~に J.lづいて，滑面から、I~
10
X(c
担}
3.4.2 乱れ特性の造移過程
なJド、l~ 換I な乱治則であって，乱れの内部椛iiiはぬ雑である . ここでは，流・ド }j 向と鉛直方向
z
a
時
二
10
oo
。
R
l
l
nV
S
P
.
3
A
の;
免辻であり，その内部は，新たな粕肢による i
仙の先牛と消散および乱れの鉛 [
r
t
拡散が顕符
40
ks
1
1
4大 i
.
f
t
.i阜の仲間は水前!よりかなり下 hにある . i
1
i
.
i
生
分
イ;
1の遷移過程は，
R
I川 r
'
s
P 2 とほぼ IliJ じであって，内部 t~IW~YI の先述は明確でなし'\ .
l
口一品P
Ov
.'..ocP
20
‘
O
.1
・
・
川笹
20
d
0
H/Jn V
P
S
.
2
。
5
10
口
に，治的 r" ，では流れが小'ム:~じであって，ノrJ< I
I
I
IのH
与I
:
U的変動が大きく，これが流れを減速させ
る幼米となって水 1
(
1
1為的の j
創立勾配がはかけ "
.小さくなっている .このため，xが 20c
mを
10
X(
c
種}
0
o
1
(
1[からは，R
I
I
I
1~ '
S
}
)1
にはられるような辿 j
主勾配の急な領域が水由ん I
I
'
Jに発達する過有.
が
界~Yi の先述による辿JQ 変化よりも，水深の急激な減少に伴う流速の mJJl1 が顕符である . さら
l
/
本02
d
d
10
k
s
Hun V
S
P
.
2
u
R
l
l
nJ
'
PS 1)の粘取も {
j
M
dした .
受けており，
会
1
.
5
20
h
ωの 1
5
'
"20f
;
'
，
;
' *
1
l1
(
I
Iから前 r
f
nの場合は h(Jlの 20'"25倍程度であって，水山形に関する選移
~3 .
2
5
は
，
o
X (co)
0
・
<1
(
11
に注するまてに必世な流下距離は， i
l
'
t1
雨から刺1
凶i
では等流水深
また， 1付 î~iU'l 卯肘が A
(2)遊移形態 I
Iおよび m
の場合
d
S
G
i
F
l
‘
l
I
*02
・
radl
県や村 i
Eら 12}の実験i
f
'
/
;史とも・・放している .
きくなる .このことは， H
e
y3)の観測がi
1;(_lI\Jl~とほぼ放する.
u
必
10
H
u
nV
P
.
c
，
.1
10
RUII
(1)乱れ強度の遁移ネ押主
V
S
P
.J
RUIJ
4
4
悌断 1(11 にお J る U~J水路等流の乱れ強度の分.(fJ特件に|均しては，これまで多くの実験的研
究がなされ，その行必￨財政長ぷ 24)が提案されている . とくに， J
氏l
面制度やレイノルス数，
u
i
t25)の普遍関数が
フルード般をパラメータとして系統的な多くの火験払架から何られた禰 i
1*02
u
z
白
色e
検~If.によく JII いられる.凶 3.26および凶 3.27には，それぞれ治れ }j 向の乱れ強度 u' ，鉛 l白
/
おり， 1女1 1 いの ')~線はつぎに心す禰 ilt の['ff.ì品開数式である.
d句
'
'
t
J
，
、
r
，
t r
I
J
、
J
i
y
‘
，
，
.
H'
02温 o
~針。凪
l/~()よ
H
8
1
8
:
ui
s
J
j
l
i
l
Jの乱れ強 J
!
.
rw'の鉛[1'(分布の流ド Jj[句変化を禰 i
1のお /
J
'~l~ にならって示している . 粗j支
)1~1([jからの }nl"l~1!雌は}， Jp{r水深h で，乱れ強度はト: ?lft等 ~im5の Yf.陳述度 U'OJ で無次 !c化して
同(*
)
O
.1
0
0.5
/
o
~泊'"-A 0 占
.
0
.
'
i
・
口
10
d
・
1
0
20
100
O
.1
0
J
Z
A ~... ・ 0むム門
U
X(c.J.
•
23
V
P
.
怠/
z
0.5
h
/
川
(
す
)
RUlI V
P
S
.
2
Run VSP.2
イ
ず
/
郎防法j
立の l
Lm=(
I
O
(
)
JI
{
IW;
!で除したものに等しい .流れが刺 1
白1
:(X=10cm) に入ると，
民l
iJI近{方の乱れ強胞は急激に増加し，流速の減速'P
!
U
戎に対応した内郎境界屑が形成される .
'
l;
1
5では， J
底而に比べて乱れの ud
番が迎れるので，内部臨界肘内では乱れ強度
，
'
I
)J
配は納入する.このため，内部局界肘がノ1<l
fIiに述しても (
x=40c
m) その発達は
の鉛 I
0
￨付加同県制の
/
・
ロ
o~ ~ ~
O
.1
0.1
0
l
l
l
f
l
i1
.
'
の干衡状態(式 (3.15)，
ト分でなく，目しれ!強度はその後も水面近{芳で変化しており， f
0.5
RUII
4
a
96
Au
$nl，'(jníù の巡紛が抑制l されるために，鉛 I~!h líJJ の乱れ強度 w' の (~l は，底面に近づくほど禰
i
1の￨則数1tJ'1よりも小さくなり，水深の 1
1
4
f
t
.
)
阜の向さまでは鉛 I
"
(J
jr
r
l
Jに・織な分布を示す .
1
24
多形態 I
Iおよび 1
1の場作をみる . RUI1 1'
S
P 2および RlIl1 VSP.
3では，粗度急
つぎに， i
'
ぞ
う
;
.
1
<i
京およひ断 I
(
T
I流速の変化が大きいものの，，) J
r
i
{
r
ノk
i
3
R
hを川いた鉛前距離の無次元
変に f
ψ
:
¥
'
1
' 1と頬似の乱れ構 i
i
lの j
器移が dめちれ，流 j
車分布の遷移過秤ーでは明
化によれば， R/l1I 1
/
h
・
・
U
e
F
，
I
，
a
q
E面の存在によって
z
0.5
X(cm)
o
0
口
10
5
20
d 40
•
J
L
i
:
す
る .乙のとき，乱れ強度分布は， J
氏凶 l
近{芳の治げi
ll.の乱れ分布に従う領域と，内部
に滞1
f
t
].
，
ー
の、ド衡偵に漸近する.ただし， J
在r
m近傍では，
もに全制凶でほぼ治 1
0
/
VS
P
.3
1
1叩の分印象なす .さらに X が地加すると，乱れ l
強度は底 1
(
1
1近傍から順に滑面上の平衡備
つ1
t~ 枠制の 1: ~Ylm5 分てa 乱れの遷移が進行 "1 である遺移肘および外部涜界肘の 3 つの領域が混夜
するnL:W: な分 (Ii}t~ をぷす . この乱れ強度の 3 肘構iLは，先の前凶!から料l 曲i の場合にも明確で
あって， ?tfLi卓分<Iiの~移と itA も異なる J11である .X か 100cm を雌えると， u'
および w'
はと
z
h
式(
3.16)) に泌するには，さらに距離が必要である .
h，*
l
l
l
(
1
I
から消 1
(
1 (R
/
l1
1V
PS 1
) の喝代には， R
u
t
l~古'P . 1 とは逆に，粗面上の強い乱
れ特刊をイ i9る1
f
1
t
れか汁}
[
i
u'
lを流下するに従って，氏 l
i
Uからの内部 t
t
t
W
W
iの発達とともに乱
U
よ減少し， x=
5""_J
Ocmでは，u'
および w'
はともに内部境界府のよ縁でピークを持
れ強 H
ロ
-
下涜部の
05MM
.。
人0'で i
E脱化された涜速の乱れ強度分命は， u'
および w
'ともに禰津の普遍関数
すなわち， 1
w
a
，
/
l柑 2
0ιmて‘は，話t
J
卓分布の財合と 1
'
1
]慌に，全領域にわたって計・，}r
f
l
l.
lの乱れ強度分布特件.を示す.
mとほぼ、I!..hであって，その絶対値は，式 (3.15)，式(3.16) を '~rr度変化点の上・
U
'
U
.
，
，
，
まず，~持 )f~ 態 I の液れについて考える.市山から *n I
f
t
l (Ru
l
1V
SP 1
) における x=
/
h
ふ
100
ゆ(;)
=2.30
/
。
ロ
。
O
.イ
0.5
Z
f
h
関 3.26 涜れ J
n
I
uの乱れ強度のV;tドJ
j向変化
︽h u
phu
-57-
RUII
V
:
す/そ/
制:
でなかった内部埼界肘の存 I
fが明らかである . RIIJI I'SJ> 2では I X=20""'./Ocmの;Jq而近
RU
f
1 V
P
S
.I
2
4
X(C
I
1
I
)
0
・
o
・
5
口
/
10
'が粕 r
(
I
I1 : の、I L 律Ì~人込よりもかなり大きな ((1 を IJ\ している.こ
くにおいて乱れ強度，とくに u
0
れは，凶 3.14 (
R
I
I
I
IH
.
S
'
P2) で 1
司るように，この￨メ I
t
lにt
'じていた跳水によって漏れが不
5
10
ロ
1*02
20
d 40
，
WU
A
X(
CI
1
1
)
・
・
o
w
d
100
f
n変動か k映したものである. ー方，fH曲lから討す
安定な状態となり，それに伴う時間的な水 r
，
'
は，ともに R
!
t
n(
R
I
I
I
I1
'
J
>
S2
) の場台でも，乱れ強位 u'
I )
1
.
I
I
I
II
'
P
S 1とほぼ同じ遷移過杵;
20
40
100
A
?
f
.
i
れの i
l
i移形態にはあまり依存せず，制lJ芝変化
，
}1
.
¥の :
1・ド消印の相度条件がそれらを支配する 1
:ぜな i
刈子となると与えられる.
叩
v-
，
f
'
'
e
をボしており，乱れの{三指特性に￨則しては 1
/
(2)流速のパワースペルクトルとその遷移特性
。
O
.2
z
O
..
'
i
0
~
。
O
.イ
/
z
0.5
o
0
口
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u斗 t
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0
0
0
w
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・
・
1
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州 2
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，
-
・
・
X(C
I
1
J
)
，
ji
l
Jj流速の時間変動心鋭から乱れのパワースベクトル S
'
I
Iを求め，その流ド/j
における流ド }
3
.
2
9に小す.
'
1
，
1
波数分布とその変化特性について与える .l
i
(1
1
(
'
!近傍のスベクトル波形につ
まず，，¥の，
I
1r
'
S
P1(
滑而から f
l
l
!
I
ll
) では Xが
.
t
1
JJ
J
I
Iするに従って /=05""'IH=の範
いてみると，RU
1
mでスベクトルにピークが現れ，逆に Ru
nr
'
P
S 1(
刺l
!
n
Iから治的I
i)では，滑前J:(こおいて
i波紋
そのピークが徐々に消滅していくのが認められる.このピークを平球組面 tの市地 M
f
i:度であって，事Il
んとみなせば，これに対応する渦のストローハル数人，
ん k‘《は，10→
イ
w
R
I
I
I
Ir
'
S
P 2およひ'
R
I
I
IT
'
P
S 2について，此 1
(
1
1J
l
i1
労 (z=O3cm) と;j
q
f
n近傍
l
i
l
J変化をぶしたものである.同級に I ~nll'Uj fÍIJ~ftt;阜の乱れIJ.x. 分のパワースペクトル.
.
)wを凶
RU
f
I V
PS.2
l
I
ulI VSI
そ2
I
h
h
2
f
3.28
は
1 主泣みの，I r 後か l?カルマン渦のような}，'，j則的な侭}，'，j 波の ilJ 離~，，~が発生していることをぷ唆し
ており， }
I
(l
h
j近{芳の乱流構造を特徴づけるものと与えられる.しかしながら，水面近くの
S
I
Iの分布には，いずれの実験でも流ド }j向の変化はほとんど必められず
色。
I
J
r'11波数分布は/が
1Hz 以上の領域で l~白性領域を示す Kolmog()f(~[r の 5/3 采 WJ に従っている .
0.2
0
0.4
z
O
..
'
;
0
/
0.5
，
，5111 に近い分布 Jf~となるのに対して， RunVPS 1では，
i
1
'
tr
(
l
11
.
'
で・逆に尚J
，'，j波成分が明大している .このことは，水 I
(
n近くの同波数分布についてもいl
憾であって，キILJ立急変による鉛 Ir-Uj[í1_) ~Æi辿のスベクトルの変化は，内部t完界肘の発達ととも
27
﹄
(3) レイノルズ応 )Jの遥移ネ押主
山一
~
A
ua
05Mmmω
u
X4l
0
門MO
口
・
・
uu¥
-
l
. C u
。
ロ
ふ
りゆ(;
)
a
•
に水 I
f
u付近まで及んでいくものと抑察される.
ロ
・
.
・
.
。
川町
a
v創
‘ . ロ負 U
e
W
，
，
，
‘
，
，
O
.2
0
•J
j
，鉛1
I
'(
j
j
[i
u
i
高速のパワースペクトル久の変化に￨則しても，つぎのような興味深い料
以が何られた.すなわち，RU
I
1 にc
:
;
p 1では，流れが制度変化以から組両 1
.を流ドするに
fえって，丸は r~'~ J
.
j
t
l波領域で減少し
1
1
1
1
" VS
f
'
.
:
I
。
色
/
l
h
h
2
z
は
，
3.30
は，レイノルズ応力 -l
I'~i "
ト iÆi7r ?市部の j宇隙 j創立 (1. 02 を問いた山合のよく知られた線 Jf~ 分布
z
h
Z
=
・
(3.17)
一寸ーー=1-
1
I
ら
:
!
O
..
'
)
の鉛 Ir~ [分布の消ド j
j
[
i
u変化をぶしている .f
x
l~Il の実線
h
/
である.また， ~ 3.
3
1は，異なる鉛 p
u
l
iさにおける
'
i}
j
l
何の乱れ強度のiA
tドj
j
l
付変化
凶3
.27 鉛 p
-58
小
Lたものである .
-59-
1
1'w
'の i
f
t
iドj
jl
i
uへの変化を限式的に
。
Su
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.
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1
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1
1
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)
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1
m
b
，
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/
I
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10
X
，
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〆O
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n VPS.2
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I
校 2
，
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l
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)
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9 鉛，rUi 向 ~t辿のエネルギースベクトルの流ド Jjfíd 変化
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I
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X
t { c ) a H ZLi Z C 1 M
2
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N 4{
lz ) y r . m w h M
初/
1~州r3，.，(1 ~r)
~----
I
r. . . . . _ - W h
ご
。
X
x0
X
x
凶 3.
3
1 路体付近のせん断応 )J分布の般式凶
.
。
・• 。
ロ.
。
。
r
0
.
.
'
) u'w・1
。
。
l
l
l
f
I
Iの場{¥- (
R
I
I
I
1~'
S
P J，R
I
II1 t
'
S
P 2およひ'Rul1 ~ 'S・P 3
) ，X =Oc
mでのレイ
治由から *
J分布は，
ノルズ応 }
.
.
.
.
0.5
i
1.涜滑面の陪陳述 I
Qで制定される線形分布を I
Jーしているが， f
i
U
立急変部
から流ドするとともに，
2
u
'
w'1.5
-F
子がJ
底的l
から次第に下流部の*lL1
(
1
1に対応した分布に遷移する .
.
f
acohsI)は， ~li制'人:験において，叩 1(11 から少し離れたところでのせん断応力は， *
I
U
Q変化
点で、ド ~ft昨日j主に対J，Î:'した怜!Î111'i (τ=ρ山・ =ρU4~):!) に急激に変化した後は流卜必 lí'J にそ
U92
0
2
i
i
J
o
z
れほど変化しない阿 3.
31
(b)
のようなステップ状の変化を I
Jイ逃彬特什を得ている .
RUf
I V
S
P
..
1
o
•
滑耐と球状 *
l
l
l
(
1Iからなる開水路制度急変部を対象とした補 i
I~ ら 13) の'~験では，レーサー
0
5
ドノプラ一流速，;1によって，庇曲j (球状制度の込凶i
は，球 r
u
i
f
l
Iより 1
"
1作の 1
/
，
/だけトんに
・
口 J
O
A
h，
X(
C
I
I
/
)
とっている)の傾く近傍の涜速が測定されている .彼らは，測定U
I架から制度変化 1
1
1におけ
20
/
:
;
. 10
uw -
/00
，-
U2'
*02
d
。
。
0(
純度変化点)
r
、
0
0
O
..
5
内府1
J
l
f
J
!
H
‘戸
(
r
)
(
r
.
)
x
h
。
h
/
.
1
r
>
I勺
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，
5
1
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;
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•
1
0
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み
h "
‘)
，
，
.
，
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'
J
2
X(C
I
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‘戸
j
•
。。
•ロ
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O
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c
)
(
b
)
..
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_
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.， .
内i勿JQ;句 fIl~ザ
〉
~)
.
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.
.
.
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u'w・1
..
5
z
/0
一
X
Run VPS.2
n:
2
口
O
..
'
J
0
，
.
1.
i
i
;
9
6
i
i
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9
2
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5
2
口.
2~
て
す
ωitllOJ￨
……ふ……
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I
I
l
l
m
00.
ロ
d
0
x
z-h
X(C
国}
20
/
:
;
. 40
O
..
?~
z
z
h
11
る喰而せん断 '，t')) カ"*11 而での、v 検r{，(t を~えて急激に明大する，いわゆるオーバーシュート
(
凶 3.3
1
(a)) がみられることをボした.本実験では，いずれの山代においても， 1
1
4も
l
I
，t1
(
1
]
に近い測 J
J
iの鉛 "
1(
h
'
l'
離は z=3-5mmであって，そこでの，
，
'w"よ
， .
f
aι
:
o
h
sI)の私t，~ と 1"J+l
にステップ払のj器移特性を示しているものと J号えられるが，厳:~;な必 l沫での』空前i せん断J，Î:'-)J
は評価されていない .このような此 (
(
1
1の拘く近傍におけるせん断応 )
Jの定日的i
r
'
f
f
f
l
lJは，とく
に組度急変部でのも;
1
派砂の逆動と i
l
t
l
u
ミ変動の 1
m
:
認を扱う場合 l
こJ
I・7
行に中世てあって，第 4(
1
1
において説"命される .
0.5u.w-i
，
凶3
.
3
1
(
c
)て I
J されるように，内部同伴
肘の'-，紘がその山さに述したときから~移か始まり，レイノルスJ，ê.\))
の変化は氏 I
l
l
l
{
、
J
J
l
i
よ
り
I
*~:!
~
1
"央 i1iS分では，
J
j，水深の
も緩やかである .このため， *
l度変化後の
3.3
0 レイノルズ泌 )J分布の流下 β 山変化
-62-
JFの鉛I
'
C
{
分
イf
l
は，内部I
完界崩の1.緑で折れ
な1
1
1
1線となる .
曲った下に，11，
-63-
つぎに， f
l
l而から泊 r
f
l
iの流れ (RII1 ~ '
P
S j，RlIn~ 1
>
.
'
)2
) について，ある高さにおける
/
Run V
5
'
P
.1
/
R
U
f
l Vp
，
c
，
'
. 1
レイノルズ応))の遷移過将;を般式的にぷせは，凶 3.
3
1
(
d
)
(
f
)のようである .底面せん断
応})は，
*
1
1
1
笠変化 J
.
'
.
lで .fl.急激に減少し，その後徐々に l
u
J位してド流滑面上の平衡値に漕近
師の少し離れたところ(内部境界制内で対数Ul
J
が成り、包つド限の高さと考えられ
する .氏 1
る)では，凡掛け 1
h ~ t
:
. ..
1
'
"
'がx=
oι・
mで階段私に減少すると与えてよい .また，内部境界屑
の仁川ではレイノルズ応 )
jの応答が遅れるために，選移民間での -u
'
w
'の鉛直分布は，乱れ
玖
(
4
)渦動粘性係数の遜移ネ.
t
f
:
J
乱れによるせん断l
J
e
.
;
)
)は，Bou
s
s
t
n
e
s
qの導入した渦動 f
M
'
I
:
係数円を月]いれば，次式で>>される .
r
凶3
.25
の
円
竺
a
z
pl'
w'=p
•
4
h
ít1;~・なお~ (I' ( 2欠
:
< lじ乱流財における乱れエネルギーの似イ正式は，
o
.5
o
.05
V(
。
。
o
.j
A
。
。
.
"
口
。
.
E・
t
:
.ロ・
t
:
.
t
:
.
0.0
，
5
O
.1
ここで，k
=
(1I 、+v'
!+w'!)/2 は乱れのエネルギー，パま yβIr~ (水路幅方向 )の流速の
乱れ強位およひ εはエネルギー逸散卒である .yh
r
i
t
lの乱れ強度に関しては，禰津 25)の実
=(
1・
2 +M ・
!
)
/
2と仮定する . RI
I
I
I1
'
S
P jおよひi.R
獣私以序参照して v・
:
!
川
T
'
PSjについて，
mの仙を比較したものが図 3.33で
X= I，
jOおよび 70:
c
mの各断面において式(3.
1
9
)の科
ある .ただし，冶 i
放れは他項の総和より求めた .科
杓成
j
或
む
う
分
}
(
は
まu
人.
ム仏〉
符り
i
Jはエネルギ一の 1
午
'
i
ド:成を示す .
I
I
I
I~ 古'P Iにおける乱れエネルギー収支の変化について考察する .組度変化点の
まず， R
(X=-Icm ) では，粗面 J~ で内部tQWM が形成され，レイノルズ応力および速度勾
配がともに別人するため，氏出近傍において大きな乱れエネルギーが生成されており，その
-64-
x
h
o
..
5
A
0.2
0
.1
5
0.5
O.j
4
団
。
。
。
。。
•
•d
c
O
.0
.
5
O
./
5
•
Y(
X(cm)
・
・
口
0
5
JO
20
40
‘
d
a
a
/00
・
。
0.15
hU
*
o
z
o
θ
gコ&口
.
d
.A
0.05 Y. O
./
h"
*
o
z
凶 3.
3
2 渦動車自作係数分布のi1:tド
ノ
)
，i
t
l変化
-65-
3
x(c.)
口
口~
。
20
d 40
•
/
0
0
・・。。・
d
ロ α=
企
•
・。
Run V
S
P
..
1
AQ
t
三(，"'2'
‘
t
:
.
Yt
5
-口 /0
t
:
. ~・
t
:
.c
A
h
・
O.05
噌a-u
・
(
3
.
1
9
)
z
h
・
0
そ5
Jt
:
.
V(
x(c
・}
叫 2
hl
J
hU
*
o
z
七
")J変動による拡散を無視
(
1
m)
._π・竺-ε
・
・IA
。。
ち
。•
ロ
8・
Run V/~お.2
/
0
すれば， 1
'J.ドのように去される .
，'
( (ト流部
ロ
Q)
-0 0
(5)乱れのエネルギー収支
t
z
A
.
c
i
1
‘
・
. 0 ムロ
0・
5
‘
.
t
:
.
1
:
いるものと身えられる .
(
"
"
"
"
c
A
必コ
。
t
:
.
ロ -E
o
ロ
l
うの鉛 (
1
'
1.分布は，粗度変化点での
m
i
*
ll
J
Q(
こ.
MJ
，
_
e
，した版物線分布から下流粗度に対する放物線分布へと底面から徐々に選移して
~1
亡也
&
む
ロ・
‘
色
A t
:
.
竃JA
RU
I
1V
SP.2
しかし，これまでの与察から概略的に判断すれ
ば，汁}
f
(
l
iから*1l1
(
U，組而から滑面のいずれの泌合も，
_
&
t
:
.
。
•
'
4
A
u bhu
AQ
qa 色
i
Lうの I~'I~制li~，'i肢は，必ずしも卜分ではない .
+¥i
&・
oÂ~
。
。
………・…… … … … … … … … …・・(3.18)
では， 'lI.t .i生の ill~ i
t
1
1
¥
1陥が組いうえに水面の影轡により速度勾配がねとなる場合もあって，
1
1
h
o
..
5
t
:
.
ロ
ー
~
し，ノjく i~ h とド ~~i匂流部の斥擦速度 U' 02 で無次兄夫ぶしたものが; 凶 3.32である . 水面近傍
(
1
k
o.
‘t
J
;
l
h"
ポo
z
m
i
i
.
産分布から対所的な速度勾配を求め，レイノルス j
必)Jとの関係から円を評価
(
1
k
ロ
~
5l
強J~ 分 1fi の場代と IIIH:kな 3 肘構造をなす .
&
Z
JO
20
40
1
0
0
0.2
zh
zh
度変化I.
U
L
'1ド洗剤i
の此面近傍に限られ，その後は S
i
l
l
1
1
7
拡散♂(五戸)/んによるエネルギーの
vi
X =4c
m
a
イcm
，
，
X
1
:流i1i5
からの符 i
A
E(11:
e
k/(
!
x+1
It
k/凸)によって打
r
iされることになる . しかしながら，組 1
M1での符流に伴う乱れエネルギーの移動は) *
1
1
ちi
ほとんどが治両 i
・の札れ特性をむする
r
r
:
8
。
20
企
d
.
20
J{
i
lll
1
F
-40
ロ
つぎに) Rl川 1
'
P
S/についてみてみる，*
J
lJ
立変化 J
1
1の I
f
f下消印 (X="/cm) では) l
!
'
(f
r
l
I
近
-0
0
/
οss
40
O
I
I
'lJi向の D
L
，散
.
r
(
ji
"
l (お-::)/んが 0 となる内さは，流i車分イti の .J1rれ}.'，~の f~'
:
，
さ
，
ている . また )i
すなわち内却崎県肘の
+
4
夫、
+
+
+
+
+
20
g
;
1
11
1
。
/oss
かつて
40
。
galn
/
oss
l
'
j
Y
;か
m人するjJli~ìi~. の分イri を示すが，内庁IH.:'l界肘|付では逆に減少する傾向にある，
x=
/OCtJ1 になると，目しれの 'I~ /J.I(において支配的であった移流布i
が急激に減少している .
J
U
J
放瓜
は) RU
I
11
'
S
P /とIIIJ拡に j
点1
(
1
1
近傍でその絶対仙が小さくなるが) =/
1>05では涜ドん i
l
l
tに
あまり変化しておらず) 'I~ 成.f.(J よりも大きながl をぷす .また，内部 t~WhYi の |ι止がほぼノk 凶l
'
-0
20
J
(
(
I
(
U近傍ではエネルギー
/
j， 1
1
;
l
J
I
I
民F
す門戸u
/
んは，水 1
(
1
1から j
氏I
(
I
I
に It
_
I
らド肘へと t札れエネルキーが輸送される . ・
+
σ。。
+
ロ+
9
I1
+
+
t絃とほぼ政している， t
'(hi・)/とは，
，fi
心部ではエネルギーの附加に大きく市"jしており，この乱流拡散によって
の減少， i
ト
ヲ
4
ど
+
めている . これは) i
.
l
i
れが車
J
lI
U
J
から?1'Jl
u
j
に移れするところで‘l!
¥
I
(
n近伐'の乱れエネルギーの '
1
:
h
t
l
Jが苛しく減少するためであって) tにエネルギーの午成世￨刈の抗卜方向の変化に起 i
刈し
Fi
l
魚川 (1
1?
k/tx+1It
k/t
z)が乱れエ I
不ルキー供給 i
dのぷも人きな ;
1
河合を， r
j
傍において，移 i
zh
rL
m
a
AU
X
，
，
x 10cm h
J
U
J
技I
貞は此 I
f
I近くでは減少しているもの
I
加傾向にあって，すでに述べたように，この払 1
7<による鉛 (
f
f!
J向への
の泊心部ではむしろJlY
m) においても，
る.さらにそのト流部 (X="Oc
乱れの伝掃が内部比.~W桝の 8Uti構造を支配するものと考えられる
gl:J1
1
1
一
Z
}
をI
J
iめていた A
t
i
.
f
i
項が逆に急措 4こ減少してい
に対して) l!tr釦近{方てエネルギ -ltl~人の大 ì;ii ;
+
d
.
d
.
いJ
揺が中地する .唱なわち) x=
/
.'
"/
0cmの I
x
_
I
H
Jでは拡散による乱れの生成が急刷するの
十
[
J
40
に到辻する X=70ι
'mでは， R
I
II
11
'
.
¥
'
1
'，
/ Rl
I
nT
'
P
S/ともに，氏曲近傍において平均 i
l
i
iによ
I:
.
J
J
k1
1
'
:
U
o
子(
.
1
1/D
zとj
創設ネ sが釣り合う f
，
O
f
折半衡の状態が別れている .
るt札れの '
Z
Z
x 70cm h
。
20
gaJ/J
Run
X ζ7
0Cl(O
++
+
+
+
。
+
/0
:
可
.
可
20
40
v
.
，
.
;
p
，I
。
d
.
3.5 護凶;仁周辺郎における汗-遊砂の流送ネ，'tt'
E
に凶する検l
I
t
.16)，17)
4
町
十
。
1h
g<11n
+
*
+
ロ
，
r
.
7A
dJ
.， h
(ur: ~ tIV'~= )
、 (1:
(
1
I
l~
珂1~
+
o(わν)
，h
(
1
z U岬32
h
L
'-ー
一
υ2
坤
制j
{
予の i
?
・
.
J
1
LJQ象は，通常 /
k
i
t
iの乱れによる拡散現象であるとみなされており，その角僻4
平
!
析i
法
去
+
。
Run V
PS.l
(
1
U h
u'
u
"
ぺ
、 l
耐
，e
J
3.5.1 浮遊紗浪度の遜移特性
"
¥
/
oss
は，拡散F
珂
即
)
1品
.命
に主込t
づく取り t
抜位いが
40
えると，
i
?』&砂の i
出!立分布に￨則する拡散 }
jf
l
:
J
¥は，次 J
¥
:で去される .
…
v
ニ +¥
1ι・
=()
“d
z
}
、二こで) cは浮必砂濃度)
・
・
・
・
・
・・
・
・
・
・・・
・
・・
・・
・
・・
・・
・・
・・
・
・・
・・
・・
・・・
・
・
・・
・・
・・
・
・
(3.
2
0
)
v
付制拡散係数，
dは i
散係数 Vdは )i
品動 *
/
1件係放円に比例すると (
f
.
.
(
i
，
Eする .その比例定数f;yβとし，鉛1
I
'
(i
l
i
t
i
.
車分
J
を川いれば) l
く
Iは次式で')えられる .
布に付数t!l
似1
3
.
3
3 乱れエネルギーの収支
-66-
外
、はI
手段約 fの沈降速度である，~(i~ 動拡
-67-
JU-N
ん
や
わ
九=内
JI~ 押i dI さ z=zu での浪!立をらとして，
0.01
状態における鉛直濃度分:t
i
f式
式を積分すると半後I
1
:
R
U
I
I(
・
'
S
P
.1
0.01
。• \ ~
Zh-z，'J
f) (
1
'
.
"
;
.I
Ru
zhza
亡
'
.色
E
E
E且.. . .
uuF
M
b~I(IÌ* Il JQ 急変 ~iS における乱流特件は，
。。
•
•
X(c
温}
，
，
u
unk
‘
、
ヲ
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lll﹀EIEJ
rzE' 1
四“
dM
仏
、h
、
rzItJ
，
，
.
.
z、
z
‘
111
，
cc
﹄
、
・
・、‘.，，，問、、...，，
O.1 ~
O
.1
ロ
5
0
ロ /
20
l
2
6
)の分イ式である.
l
i
f
!
i
j Jで明らかにされたように，
t
'
Ji
立変化点における
*
[
U
おいて内日|けfi 界肘内の乱 if.i 構造は強い J ド、 I':~J 性をぷす.したがって，そ ζ での浮遊砂輸送も，
~'(なる 2 勺の、Ji.衡状態の 1 1\1の非、F税j な巡移現象であると J5 えられる . このような観点から，
、
2
2
) の泊川
阜の i
到して， JI~ 1 i.~JlJ な流れ;場における式( 3.
以卜では， '
佐砂泌 j
h
J変化に￨
i
r
.
i
.
f
i卜}jl
•
.
1
i
i
.
k河内さには，その選定の良育によって浮遊砂日の封1
t~ 3.35のようである .ι
・“をうえる )
さとする喝合が多いが，
の境界の F
J
J主を人きくん:イ 1する.
予滋砂肘と M流砂炉j
b
般に Zuは
， i
，
*I
刻'~Iこはげ必砂とも 17がtflゆを lメ分するのは凶難であって，河川ミ砂の浮上機構や財流砂から浮遊
砂へのよ制客機構なと"O) ll r市 11 な議論に JI~ づいて，掃話i 砂肘の 1'/ さの評価はなされなければなら
，
.
.
_
_
j
iに決めることは難しい . ここでは，従来から似山・的に用いられている水深の j
ず
， i
f
1
!I
I
[
'
J
<
.
I
I
mrn)とした. 1
I
Z
u=3
ぷとして， JI~司11Ji の位 iFf を i止も此凶i に近い詰 IIJJ，，(の，';~ (~ (
1
(
)
%
*
1
1
'
ょη，ì 字通 (I 合濃}皇の i器移辻H'i について~.察する .
.
.
.
.3のいず
1C
SP/
1Iへ移る場合について与える .粗度変化点では， RIII
まず，消 IlIから*Ilr
(
i
¥
jl.遊砂濃度 c
槻化された.
/c
。は， ROllse式に閃述した無次 Jじ向さ
れの弘行も，基地浪!芝で 1
0.0/
C"
0.01
Z
nhχ
Zh-z
a
。
コ
。。。‘
・
•
•
5
在分 (
1
1は氏而近{芳で・ほ化する傾 1
"
)にあり，さらに涜ドするに従って，そ
る.このため，浪I
のPñ H はノk 凶 I .ili: f芳まで1li、大する . このとき，底面i 近傍の乱れ強度は，京llJ~ 変化後直ちに制 11而
の
、j
i
.
，
よ味濃度の変化はこれに比牧して緩やかであって，粗度変化後から
t
'(こ辻するか， J
1
:
保r
f
l
.
.
.
.
.
.
.100cmの
1/1で卜:i
10
t
i
E半
u面上の1"l(こ~移する . X
=lOOcmにおける濃
R
U
I
I(
1
'
.
'
)
.2
hχ
•
又I
I
i
E
J
[O
Zh ZaJ
d
o1
。。
•
X (C
邑)
X(
C・}
0
0
口 /
ロ 10
20
0
1
込 1
• 1
0
0
20
d 10
企 1
0
0
l
O
./
ぞ
l
0.1
c
Co
0.01
C"
RUf
Ir
:
C
;
P
.3
z
Z
ahZhzal
O.1 ~
。。
•
•
X{C
l
I
/
}
r
恥
o-n
t
;
r
i
J
5
0
ロ /
しかしながら，その勾配は ~Iql の
、V
.換I分布を示しているものと考えられる.
而 kの
破忠良よりも緩やかであって， U.の小さい汁J
r
点r
t
r
j付近の浮遊粒 fは上方に拡散され
二
の強い乱れによって l
向i
*
I
U
Q変化九よりト流では， *
1
1
1
f
、
O
.1
. 口.
jl
1j変化を示せば
ト}
I
.
L咋濃度 Caの流・
E規化した J
したものである .また，断面、ド均濃度 C川で I
-6
8-
E
、
R
U
I
Ir
:
C
;
P
.2
Jj変化
(1)浮通砂濃度分布と人間L浪度の滅下 J
n
I
'
1(
分
'
S
P1，2，3，およひ'RunC
PS1，2において，浮逸砂濃度 cの鉛 1
阿 3.
は，R
'
3
4
I
I
I
I(
)
(
Iql
尚対数紙￨にプロットしたものである .[
イ
1
Iの r
I
s
eの表示法にならって I
.
f
tドん I!l変化を RοI
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20
1
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0
0
('"
O
./ ~
:
;)
/=(
h Z，，)( こ対して対数料i 形関係にある .
/
0
0
O
.1
技係数の変化について号察する .
l
i
J
悦と j山地濃度および J
1，s=2としたときの ROllse分布をボ
ト iii 写 itii~1S の}乍際速度( '.(1)を川い， K=O-
合
X (C
f
I
)!
0
d 1
の
、l
_
Q1
状態からド涜粗皮に対比、する苧衡状態へと選移していて，その選移民間に
喰I
1
:
i
.
f
I
lJ
:
i
f
次おに減少し， X
c
・
5
・
-(3.
2
2
)
ここで， β =1とすれば， It~J 知の ROlIse
z-=，
(
1
7
，
o
¥ 雇コ
d
仁o
て.
も。
o
。。 ¥
.4
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週
日
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がれ;られる.
の
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よ;
およは，
口
20
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c
/
C"
!
)
(
I3.
3
4 浮遊紗温度分布の~ドJi líd 変化
-6
9-
{
ら
hZ
)
じん)
Zh-z
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2
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CSPJ
A
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0.2
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J
a
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h
2
口 -・
庇由ih~準温度の流ド !í 向変化
0.7
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，
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cr.
O
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。
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I
•
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'
J
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I
I
0
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2
(2)鉛 I
'
I
Ujl
付の汗.
逝砂輸送と拡散係数の涜ド !
i
l
何変化
凶 3.
3
6は，乱流布J
放による鉛 1
，
'
U7-遊砂材送 h
t
c'
子を断r
t
o平均濃度ら，および浮遊砂の沈降
辿皮切九で J
!
!
t
<
欠Jし化し，その鉛 I
，
J
(分イl
iの流ト点 i
r
1]変化をぶしたものである . [
r
i
]I
吋からど w
'の
変化は， ~nll'l h，
i
l]の乱れ強 JQw'の % 台 (凶 3.27
) とほぼ同じ特性をぷしていることが判る.
すなわち， c
;
'\1"のイ'1~1 は、組j主変化 u' (後にほ '0' 近171 で・ :à.l\_~ (前面から粗前，) ，または急減
(
'
.，
W、
，'
.
字遊粒子の挙動が涜れの乱れ
る.
ι¥1
dc
:
V，
- ・
・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・
・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ピ3
.
2
3
、
f
"d
:
:
.6
X(cm)
m
i卜するに従ってそれが I方へ伝婚している.このl
底面から発達する遷移
勾配中の !Û\I~ 式では，浮地 {I世輸送 : It "
(11"は渦動拡散係数 Vdを附いてつぎのように長され
色
ロdロ
。。 Q
(
*
1
1
椛 iみと点践に I~ 係している、二とが l リ j らかである .
‘
ーコ
♂
企
0
I
t
l
lから沿 I
(
r
i
) L，
飢域は，粗J
Q変化後の内部 J
，
:
'
lW
肘の発達とほぼ対応しており
・
.
.
ロ.
。 •
‘ EF~
c
件ム
('W
•
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5
1
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2
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口
O
.I
0.07
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... •
O
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一70ー
l
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43.36
0
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ム~
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h02
RU
I
1 に，
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;
P
.J
0.7
0
口
d
.
z
分布の q
む)
1
月l
人jにあるといえる .
l
ゐA6. 6 6 6
O
.02
血
0
6
0
5
1
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2
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4
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0
0
a
ロ
X (cm)
•
0
0.07
0
。。
5
0
0
急変日S
Iにおける 4
1
:、
ド
伊I
状態の浪度分布は，概ね車I
U
Q変化 J
J
.
1の上・下涜部における 2つの平衡
O
.1
Run (Iヲ
'S.2
。。
• 10
。
0.1ト
ロ
ロ
ロ0 •• 1240000
•
ー
t
f • -EZ
・ロ
e•
• •
・企
。
・
JQ の減以にf'I'う料.子の沈降によって illJW近傍のJrk'fllí濃度は地大し，相対的に".肘の ?J~~庄が滅
• • • •
z
O
..
'
J
/
X{r
・}
6
0
0
れによってほほ・棋な濃度分布をボすが，制面 '
Jを流下するに従い，内部境界肘内の乱れ強
φするため浪 J
Q勾配は大きくなる .~~度分布がほぼ、F衡状態に述する x =
JOOcmの濃度分布
は，別1
(
11
から *
I
L
t
耐の切合と [
I
J綴に， β=2としたときの式 (3.
2
2)
とほぼ・致しており，粗度
0.2
•
*
r
・
j
J， 1
(
1
1から前 1
(
1
1の財什 (R
ul
I CPS1
および CPS.
2) ， X=Ocmでは t
t
L
I
向上の強い乱
t
h
0
2
aDFZ
品企へ企
布に践している.
6
A
A
6
I
i
6
口
・Aua o
・
・
ロ
J
Q分イJ
tは，RIIII CS
・
'
PJの/1<1(11 近傍を除いてほぼ~ 3. 34 rjl の実料!で示される車IL 而上の、I~ 衡分
。
δ
ー
•••
d
.
J
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U
f
J (
'
S
P
.2
崎創~
8
d
.
h0
2
凶 3.35
。
言
ロ
6
r
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、
I
Z
。
ピザの鉛前分イ
'
，
i
の流ド J
j向変化
-71-
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Hl1n (
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S
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•
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d
‘
コ‘
ロ
.
• 。‘
.
0
口
担
。
0.1
V"
0.2
的な変化は見られず，その干均舶はがJ2である .これは，ド治制度 l
'の平衡浮遊砂分布に式
(3.
2
2
)を適川してねられた伯と・致しており， ~I 、ji.衡乱 ini喝においてもほぼレイノルスの
3
一
β
0
。。。
•ロ
c
量
•d
.
・
d
。.
X(
t
:
随}
0.2
V"
O
.3
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d
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P
.
2
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s
p
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1
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P
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l
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X(
m
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1
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0
2
C
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1
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o
.
o CSP.I
1
0
20
1
0
企 1
0
0
1
1
0.1
2
5
色
ん
らo
z
HUfl
つぎに，水深!j[í~ に、ド均された β の舶は，いずれの実験ケースにおいても流ド Jj 向に系統
(&~見がJ)k 勺屯つものと JE えられる .
.~。
。
。
波である.
ロ
r
;
口
Vd は，各 χi検ケースとも粗 j主変化 J.I，~X =
()ι，'m および、I~~I状態となる X =
100cmにおいて，
'
.流*
I
U
支およびト洗車J
l
J
在
}
て
の
$
!
Il
f
'
i
hlí~ の乱れ強さに対応した純物線に近い庁布}ドを
それぞれ 1
なしているが，その I
¥
Jの逃砂過打はかなりヂ刷W
lであって， 1珂備な則I
J
I
l件は比 H
¥せない.今
後さらに，テータの締結およびか遊砂浪度の測定粘j症の川|を町まえたより J細な検.~\t が必
f
.ロ
0
.
.
'
>
O
.4
0.3
と凶
そ
•
t
0.5l
Vd
20
4
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1
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0
2
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Run，
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0.1
hI
J
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S
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P
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2
5
• ，口 10
& 喧与
.~
O
.I
04
l
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&笠3
0
X(
C
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D
)
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~ .
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g
G
‘
コ
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コ
・
・
.
d
・
。
i
。
G
.口
O
.5
1:式から JI ' りされるりの JlitI' l 汁布の流ドjjlí~ 変化を心したものである . また，
Vd
3.32の品動判iM:係数円との比β を)1< I~ 方向に、l~jりした納 βの杭ド!J ri~ の変化を示せ
は凶 3.38
のようである .1
，
1
'
1[
'
;
(
1より，以ドのことが T
リ
る.
凶 3.37
は
，
。。
•
•d
.
凶 3.
3
8 βのAc深βrrdの、l
ε
均 jl
β の流下Jir
i
d変化
X(
c
m)
5
O
.5 ~
。 •金
・
.
・
o ~・
・
c
.
•
1
0
20
4
0
企 1
0
0
口
0
口、
浮遊砂流の 3次元分イドネW主と浮逝砂 l
止に関する検，
訂
これまでの考察においては， tiljZ43 変部の ~niれを 2 次八;的に取り抜い，水路断 11'1111 1* にお
-.
1
'
)
.
ける流辿分布，，~しれ特性および浮足立砂泌J立の ~ni
FJ
jlí~ 変化についておけしてきた . しかしな
がら，底的i
の形状か摘断j
j向に変化するようなイボ中のぷ休
0
ι*
I
ll
t
uでは，
相対水深か小さな
掲 fY においても，底 1(11 せん断I，~;)J の不均ーに起l刈する 2 次 i/'i の刻~~によって怖断); r"~ に ilttれ
特性が変化することか予知される .また，側附近傍においても， t:，~ L
t
r
l近くで隅 I
{
jm~ から水町
0
0
3.5.2
O
.I v， 0.2
中央に lí~ かう 2 次流が ~~j' することが知られており 27) ， 28) ，その構 jii は，崎県料WUこよっ
hl
J
.o
:
!
ても異なるものと与えられる .村本ら 29)は，相対制度の大きな*Ili
而 !の流れにおいて，怖
断ん向に水深則般の 2次 i
kか卓起し，水深の不.
)
2的の問似て縦筋 (
l
i
:の間刷で旅路ノ7
向に
凶3
.
3
7 渦動指よ散係数分布の流下 j
j向変化
-72-
辿なる仰状のM
i
d
i砂 ) が発 '
1
'
，して，これによって流砂 f
dが大きく彬脅されることをボしてい
-73-
る.ここでは) R
I
川仁，
¥
'
P ~および RUI1
の;下制な m~;ど配，~~から)
(・
'
P
S ~における流述および浮遊砂濃度の 3
。
t
l
U
支念、変部における 2次流と縦沼j
の発 '
1
:状況とその流下方向の変化
およひ~Ø{llll，f{，の刻j 県について検 g刀し，浮遊砂流の柿断 JnÎ'J の変化者 LJj らかにする.
X=
O
r
;
m(Y
=
7
_3
)
X -Oc
m('
1
=
.
5
.3)
次元分布
f 1
Z
1
y/h
o
2
1
2 y/h :
1
z
"
¥
.
h
(1
)~t法の偵断 [(11分イl' ネm.
t~ 3
.39
は) R
I
I
I
I('SP8および RlIl1 CPS8について) x=
0，1
0，20および 100cmの繊
(
1
1におけるぬ述 1
1のちがl
線似l
を示したものである .yは水路断胸中央より右岸方向にとっ
断(
た附，
'
:
+
-1
， hは恥¥
J
ji
l
，
jに、￨え均した水深であって， yはアスペクト比を点す .凶より，流速の 3
O
.:
5
"
1 '
¥
.
.
ノ
。
。
J
欠J己分イ'
lの特徴をXsべると以ドのようである .
。
制I
I
U
，'rの阪神か水路tI'央近くまで及ぶものと忠われる .*
I
l
l
f
l
l1では，xの地加に伴って底面か
らぬ辿が減少しているが，y(
h=0および 2付近でてら流 i
車線は
lHに突き出したような形状
となっており，この部分で氏雨から A<rhi Jj I何に lí~ かう 2 次流が '1:. じているものと考えられる.
その1/
1
¥
刷は水深のがL
!的てあって，村本ら 29)の'よ験ではられた縦筋の間隔とー致している .
11
~ni
'
1
となるほほ水深411位のスケールをもつ JJ< ~I~II まわりの縦渦が先生していることを示唆す
るものである . しかしながら，このような波状に変化する流辿の横断分布特件は，
。
10" ，J
5
y(c
m
.
ノ.
35
20
。
。
5
10 ， .
1.
5
y(c
m
.
ノ
1
y/h
2
z
。
。
3 y/h 1
¥
5
20
10 " ，1
y(
c
m
.
ノ5
。
。
5
10
R
I
I
I
I('SPXおよひ RII1 CPS8で用いた実験砂 (
J
I砂 B) には，沈降速度 w、
=3cm/s粍
!皇の j
l
l色の砂か約/似合まれていた .実験では，
1- 洗車11I主 l で完.全浮遊状態に近い状態が~!f
1
:i
t
i
端{こ没t
nした給砂装 j
nからの給砂川・をぷ￨節した . しかし，これらの
引い紗杭成分は i
l
J休に!i
'
f
f
t
'
iしやすく，ワ f
!3.2および "
lu3.3に比られるように，粗而で
られるように，水路
は縦旬j
が
，
B
ム
l
u
。
。
。
て代¥
3
10 " 、1
，
5
y(cm)
u
20
。
。
~
3
x=
0'
"10cm の範 p~ で
Run C
S
P
.8
t
X
J3
.39
、
1
.
5
y(cm)- u
，
(0
1
/
s
)
Run CPS.8
r
u
速の横断1
(
1
1分布の ?
t
:
iドJil
付変化
は) jjtU~1~ で!日JJX された砂槌がそのままド流へ移動したような状態であって，平球のかなり
74-
10 .
(
c
0
1
/
s
)
("f山 3.2(
a
))が次第に免述して;Jく路 q
，央部まで注し，制度変化 1
1
1では写真 3.2(
b
)のよ
うにほぼ削 1
M令同が波山約 1mm ，波 l~ 数 cmの?nJ 1よ波て、地われ 1た .
20
3 y/h "
・
J
j計I
I
(
Uでは砂泌が観察された.以ドにそれらの状討を概述する.
i
{
'
}r
(
I
Iから*Ill
i
l
iの山内 (
1
<
1
1
1
1 CSPx
) では，給砂{
3
7
i
F
tの 1
'(卜・流で側岐近{芳に発生した砂泌
、1
5
，
y(cm)
ぬf
しされる削 I~にある . これは，氏而せん断f，Ci)J の楠断 Jj[ítl の不均ーが滑面よりも組度要
(2)対比波の特性と浮遊砂温度の横断分布
2
0
X"
"
"
2
0cm('
1=
.
'
i
.1
)
R
I
I
I
I(
'
S
J
>8の喝のとは逆に，制度変化後消 I
I
I
I1
:
で流れが加速されるに従って次第に減点し，
点の人きな*Ill
f
l
i1
:
でl
;
iA!&することによるものと与えられる .
2
0
3
10 " .
y
(
c
m
.
ノ15
目
o
断J
j
l
i
リに次切に t
A
Tになっている .
匂 ~nt.ì車線は仙断 h lí~ に波状の Jf~状を 11 している . このことは，内述域でド降流，低速域で1:
5
y/h
4
t
.
i 40
。
。
また， Olll';，~心的においても，流速は車n而 t を itfi 下するに従って減少しており，等訴i速線は摘
ん) *
l
l
l
(
I
Iから計れU
lの協合 (RlI/I (、
'
P
S8) には， *
I
l
度変化f
l
lにおいて 2次涜 ( 縦渦 ) に
A
c
_l
刈するものと出われる等流速線の歪みがより顕抗に刷れている .すなわち，水路中央から
f
J
!
l
I
u
，
'
r.iti.併にかけて，ほぽ水深に等しい約 5
c
mの 1
m加で、山述域と低迷域が交 I
Lに現れており，
0
phd
.
i
:
J
l
)，1，~は，ご /h =0~付近にあって， J
点l
f
O机 J
立が大きくてもアスペクト比が 5粍度の流れでは，
1
/
z h n仏
辿がみ搬に州辿されており，で手流速料!は側 IR に rÎ'j かつて突き /1\ た Jlf~状をぷす .また，最大流
0
X=lOcm(
'
1=5
.
ノ
.
J
r
.
'
}
(
r
1Iから車Ilr
(
rr
の財i^i (
尺UI
1(
'SP.
8) )*IU立変化).'.~ (x=0c
m)の底面付近の涜速は，側
u
，
r
.
i
l
.
I
.fチí~ 除けば袖断 }j r
I
'
jにほぼー織であって 2次流はあまり則符ではない .水面付近では流
20
10 " .
5
y(c
m
.
ノ1.
ワ
，
一75-
20
2Fとき匂一
(ω)
ゐ一官民営 ω一
-czkAV
wG歪宍り
こ濡G W心詳述S誕送定
')パギμ
}
a
-
{﹄)
(﹄)
f
め . 的﹂一
﹁
・
﹃・
ミhll h
つ
N . 的判hhp
さ lJM
HHV.
1
H
-ah'}
句
e
-
ミ一t
。H H
a 1
1
'
・
な
〆
'
y
e
y
s
A
〆
e
"
・
ta
a
.
e
p'
-w'
，
一 ' ・ ....，
•
ゐ害実) 手側、S塁
、 1¥L混S W心詳述G誕送定
'AU
一
ω
ミ民一一喧一足蛍
、
円
。
町、J
hhh
(4W)
(dw)
-7
77
6-
J)
( 廷に 'J
(υ)
1
EhJ m.HH
.
ミhJ 内一
HH
H
•
。
の部分が妙によってJf
H
もれている .X=IO-20ι
・
m(
こかけて水路中央部 (y=Oc
m) と側吹
c
m) にi
r
J
I
かつて備断 j
j
l川に砂が述ばれ，そのト流部には，
近傍 (y一寸 15:
X=O("m(i .
'
i
.
.
1
)
f
!
'
!3.2(c)にぶ
'
l
Zょした ;
k
i
宋制般の
持つ ι
対の縦渦が ~/I ・しており，これによって細砂の縦節J が水深の 2f日
の1
1
¥
1隔で生じていたものと舵定できる .
*
l
l
t
(
l
iから消 l
(
J
i
の場合 (
RIII C
P
.
S
'N
)， 1
:
流部粗曲i
tでは写真 :
3.
3(
a
)に見られるように，
，
。
。
X=IOrm(y~.'i. 3)
jf
L3.3(c)l
こはられるように， (，少辿の存イE
範[刑はノK
路全幅にわたるようになってい
ると， t
I
.
.
J
I
'
;
(
Iに凶
ばする.
l
ま9
'，H
'
}1
(
1からfIll
f
lの尉代 (
Ru
l
I(
'
S
・
'
PR) について与える .*
且度変イじ点から x=JOc
mま
よって縦協が形成される
ん，低迷域における t昇流に捕挺された砂が縦筋
J
:で巻き L
:げら
5
20
10 ，_ .
1
5
y(cm
ノ
ν
つぎに， *
l
l
I
l
I
J
から出 1
(
1の勾 f
i(RlIlI ('PS8) をみる .米u
度変化点では，等濃度線が，波
状 Jf~状ル心 -q. *
I
l
而'
1
.
の愉断特朴が町jらかであって，ここでも，尚流速部と侭濃度部， f
.
民
流i
車
部と l
f
b
;
t
l
J
a
i
Wが・致するような対応関係が !
f
l
られている .y(h>3の水面1
付近で濃度が大き
な怖を心すのは，間内部より側壁に沿って
1
:対する 2次i
.
l
i
に起肉するものと宅-えられるか，
l
'
では，乱れの減ゆによって杭 fが沈降し，側壁から水路Lj1
央にかけて
砂iì1lが Jf~/J~ されるようになる . このとき， tq; 濃度線の [1111111 の 11\1 陥は知くなっていて， *
1
1r
(
I
11
:
5
，
x=20cm(，広 1
)
1
y/h
x=20cm(
1
00
。
。
5
20
10 ，_ .
1，
5
y(c
，
l
Tノ
。
。
x=
1
0
0
(
"
m(r ，
5
.!
)
o
J
/
x
20
8.9)
5
3y
/
h，
/
20
10 . .1，
5
Y(
C
，
l
T
Iノ
X=100c
m (，双 9)
y/h
2
O 1
3y
/
h/
2
x
h
O
..
5
。
。
5
1
0 / 、/
.
5
20
y(c
m)
。
。
5
，/
/
"
i
y(
C
，
l
T
Iノ
10 •
C
Run CSP.8
s
.
Run，
(P 8
t
J
<
l3.
4
O 浮逝妙浪度の横断 1
(
1
1
分布の流ド J
n
t
l
t
変化
-79-
c
(
1
1
1
1
:
/1)
{属卑/
1)
I~J らかでない . 泊 IfIÎ
一78-
/
1 0 . ，1
.
'
i
y(cm.
ノ
0 1 2
ク
れることによる . 縦節』がJf~J)たされない ítrt地では，底面付近の濃度は涜下}j rr~ にやや減少する
傾向にある.
2 y/h 3
150
。
'
r
lに沿って低速域に向かう 2次流に
迷械や縦協の免快村山とも対応している .これは，底 r
0 1
h
字通紗浪段は，水路1
'央から側慨に l
i
l
Jかつてほぼ・織に減少しているが， X=20ι
・
mで
での j
が人きな f
l
i
lをぶしている .この向濃度の飢域は，関 3.
41
からも明らかなように，涜速の低
8.3)
100
。
。
1
1= ο および I. R付近で濃度のて5・f~i線が上に突き出した形状をなし，底面近傍の濃度
は
， l/
20
10 ，_ ，IS
y(cm
ノ
5
I
，
田町M
3.
3
9
の等流 i
車線闘を市ね，さらに縦筋および砂漣の発生{古田を 2
3き加えた
ものを ~3 .
41
にぷす .1
1
1
'
1
1
ヌ￨に基づいて， *
l
l
度急変に伴う浮遊砂濃度の繊断分布について検
また
つ
.
x=IOcm(
2
vhhd
~3AOは， ~ 3.
3
9とIIIJじ憤断面における浮遊砂濃度 cの等伯線制をぷしたものである.
。
。
x
z h A仏
:
1の縦筋は， (1) で述べたように，縦渦の湧昇位置に先生している .また，
(
l
iにおける側 I
t近傍の砂漣は， ß[ljl:.t の影響で浮遊砂lfii送能力が低下したためにi1H~i
ド流部川 1
した砂1
(
(
1l
'
(こ Jf~J，えされ，砂詰1!による有効Mil.t)J の減少で聞は J: の砂の堆積 l耐績が増加するに
つれて，ノ'
k
t
mi
'
:而に先述するものと考えられる .
た . b~t，~iS*Il I(1Í
y
/
h
and
lげられて縦筋は削減するが (
r
'lu3.3{b))，Xが20cm を越える
流れドよって砂がどをき '
と 111.i~lIl t:，7 から 5......7cm のぬ IJtI に 1 1}び砂が1'1(" _
s
'
iして砂泌が形成されていき，さらに下涜部にな
J
m，
h h n仏
の縦協が刷れる場合もはられた .制度変化ム，'，d
tド涜の水深か急激に減少する民間では， [
，
'
.
い
20
10 ，_ .15
y(cm.
ノ
。
1
，
I
.
jf
J
l
.
I
J
I
:
.
7からがJ
lOc
mJ
人
1
'
s
!
l
l(y=土10cm) の辺りを中心に恥i
l.
.
.5c
mの縦筋力ワ本発生しており，
:
i
r
fの1
" トから制度変化 J
l
lまで続いている .ただし， Run(
'
S
P.
8と比較する
これらが奇心{，州 u
と，縦fOJ の崎県はあまり IUJ舵ではなく，対i ト H 向にも変化していて，水路 "1 央付近に 3~11
00
、
300
rJ
(
1'
1
.
においては，流ド方向に輸を
変肋することはほとんとなかった .以上のことからも，組 1
vhhd
F円d
1
I
1
.
1
に持制している.また，この縦筋は J
ト怖に安定なものであって，.その怖や仲間が時間的に
2 y
/
h.
1
1
/
一
:
に突き t
1
¥している代前と対比、しており，この縦節j
:1
:では，砂は制涜状態て涜ド J
j
涜辿線が 1
X=O
(
"
m('=7
.3
)
o
:
1
v
hh d
されるような帖約 2ιmの 3本の明瞭な縦筋が現れている.その位置は， ~ 3
.39においててら
y
/
h
1
O
c
m('
1=
:
7.1)
O /
X
y/h
の縦渦によるものよりも小さなスケールの変動となっている.これは砂漣 1
:の涜れの機構に
竺
2 y/h 3
よるものと忠われる.
It
z
(3) 浮遊砂 l
dの横断分布と全断凶I
r
字通妙 i
dの流下方向変化
h
図3
.犯は，
tjt怖いj りの浮遊砂品。IIdz の憤断分布の涜ド jil(IJ~ 化を符断両についてぶ
したものであって，
。
︼
y(cm)
。
AU
AU
ヌ
υ
AW
20
10 / 、1
.
'
)
ヲ
.
20
x 10cm(y .
5
.:
J
)
1
y/h
j
〉
1
久
C111は給砂 i
M
J
t
t
カか当ら求めた全断面、干
F均の i
浮字遊砂濃度，qは単位幅減 i
t
tである.いずれの場介にお
j
〉
M
d
z
/
ω は/よりも小さな{I!'tとなっているが，これは，いは縦筋や砂池 1
:
の
掃流砂も冷まれているのに対して，子ω で叩いた基準向さよりもド肘の流砂はの外川t(こ
いても，
は，それが反映されていないためであ勺て，つぎに示す全浮 i
位1
?
1
>{
tの
.
，.
'
l
i
{
1
曲についても [
1
M
るで
ある.
まず，RlIl1 (
'
S
P8では，X =Ocm における浮遊砂誌は，水貯~"l* から側壁に jfr づくほど
減少する辿;惜の分{fJをぶしているが， f
lL
l
f
u'
lでは縦筋の発述に
-
n
u
υ
n
j
;
u
d
zは機断方向に波払の分布をぷすようになっていくことが明らかである
砂泣が刷大し，
5
5
20
/ρ15
y(cm)
I
一
一
一
』
A
Z
z
0.5
ワ晶司
10 /
:
)
、1
5
ハU
o-2
n
vυ
U
A
，
.
.
y(cm)
。
。
5
10 ;
。
。
20
，1
5
y(cm
ノ
-80-
X(
cm)
0
•
5
口 10
•
20
d
. 10
o
‘
100
5
10 / 、15
y(cm)
Run CPS.8
~t辿および浮遊砂の横断分布と縦筋および砂漣の発生作間
20
UAU
砂漣
'MX
sM
ki
U
一一一一回>/s)
口
白岡
縦鈴
111II!III
(
m
g
/
I
)
・門岡u
-
一一一一
Muh
ハ
a
Run CおP.8
~3.41
C
一
一
一
一
一 (CI11 S)
。
。
10 / ，15
y{c
m
.
ノ
o
--E
c
一一一一(叫 '
1
)
20
10 ; 、l
.
t
i
y(
c
m
)
u
5
n
oa
5
Q 0
。
。
0
5
10
・
•
A 100
Run CPS.8
企
ど
1
d
z
o
20
d
. 10
・
.
h
A
UV
自
C
mq
X(
c
m
)
a日以
ι
竺
1
h
口︿岡
'7r
Run CSP.8
3 y/h 4
企八岡0
x=20cm(y二段 9)
o 1
2
l
'
20
，1
5
ノ
y
(
c
m
.
10 ;
・0ロ
1
0
0
nってその領主主における浮遊
関 3.
4
2 t~.位制浮遊砂iA の棋断分布
8
1
20
•J
j
， RunCPS8の財 f
Tは，流ド Jjr
i
l
Jに全体的に汗滋砂 i
e
f
が低下しているが，とくに，
I
f
j1
:
で縦筋が生していた y=O"'5
ι
o
mと)'=10"'15ι
'mの範附では，この傾向は明確で
粗r
あって，ノi
c!m全 f
r
lIに砂i)!が発注する X
=I()()cmでは，
のために開発された 1
¥!o‘V
化'
j
J1
.
a
x
W
e
n
d
r
o
f
f~1~ 31)を}
I
H、て，相出急変部におけるノi
cr
t
l
lJf~
の解析を hう.
(字必{ゆ i
t
t
は帖i
方向にほぼー綾な分布を
(1)基礎 l
i
f
E式
ぶしてしる.
4
3
は，併測点での ι
.
'
uを全涜水断 I
(
Oについて積分し，ら
c
mQでで.無次ノ応じ化した全断面の浮
関 3.
h
i
川
遊
肪
加
削
跡
{
l
ゆ
，
似
妙
少
釧
似
川
州
イ
l
A
l
，
</
jJf~断耐水路の.)I!定常話i に l刻して， 1次 λ の辿来日'じのよt
およびJ
i
l
l1
，
)
jJj 杵式を保 ιJf~で sU述
すれば次式のようである.
:
乱れのJ刷~判官可刊
l山
加11 によつて i仁:説消if部郁lかカか益ら i抗
b
d武i送されてきた粒子はほとんどi沈克降することなく浮遊してい
i
'
h t
(
l
l
h
)
るために， *判利
山lJ皮立変化 J点
11
江
日
II，~の l' .ド械部で全 i
"
f
.
逝砂!止はほとんと変化しないか，やや増加する傾
向にある . よれに対して
る.これは，
よって，
- 4
t
1
，
t
x
=0
・
・
・
・・
・
・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3.
2
4
)
，RlltパアS8では *
I
U
立の急変後に令浮遊砂 i
d
-が急激に減少してい
*
J
lI白から汁I1(
11
への掛合では，目しれが逆に底的l
から急。激に減少していくことに
戸(
l劫 )
ρ fP (Uhf1
g
h
(
i
‘
)
1
h
i
'
.
x 1ρ
h I
。
一一 +
ー(
ー+¥
l/
:
'
J~
171Ít{~15 からの 17・必{ゅの尚濃度部分が側喰近くほど人 1 .1に沈降し，砂泌を形成しなが
tl
，
… ・ … … … ー … ・ … ・・・・・ (3.
25
)
ら
も1
}流状態で派送される鮎民である.
砂
山
~3
.
l
A
W
JをJllいる.
'
n
J床勾配である.エネルギ -A]配 '
1には，つぎの Manf1lngの奴
hは ?
_
_
5
Qo
hGLcm
94 -
8門
川
刷
一
O
ここで，Uは平均流速， ρは
*
，
;
}
主
， hは水深，Pは水深方向に f
i
i分した水仕 ( =pgh'/2) ，
1
I= 1f
f
¥
"
. ・
・
・
・・
・
・
・
・
・・・
・
・
・・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・・
・・
・
・
・
・
・
・
・
・
・・
(3.
2
6
)
nh
喝l:g~ ~ ~
I
。
ここで，
Run #
0
.
o CSP.8
•
CPS.8
I x(m)
1
1
"は M
αtllllflgの末f
l
l
.Q係数
，Rはs
'深である .式(3.24)および式(3.25)の離散
i
c
h
l
m
y
e
rによる 1
'
wo-S
I
e
p1
.
αx-Wel1dn~[f スキーム 3 1) を過JII した.これは， 2
化には， R
，
*
欠I
J
I
立の 2段階似的江分法であって，近似結度を 1
f
bめるために時間ステップを 1/2にして近
j
2
F
l
r
s
l，
)
'
I
e
p
) ，それらの私宋を H
fいて.11
1
時間後の点知 i
，
i
をJ算する (
S
e
c
o
n
d
似解を求め (
.
¥
'
1
ψ) /
j法である .作ステップにおける足分 h
f
l式は以ドのようである .
.
4
3 全断向浮遊砂量の流下 J
jl
i
d変化
コ
ψ
:
σ :
;
(
σ
:
y，
) 2.1X¥IE
品川I.
¥
'
1
.
1l (
'
"
'
-n
:
.n¥ .
1
1~
I~' I
f一(
1
+
1
IJ 2 1+1/2
・・・・・(3.
2
7
)
3.6 J
f
l
.
瓜
1
:
同辺部における流れと浮遊砂滋度に関する解析 14)'-17)
_n+1
S
e
c
o
l
1
dS
l
e
p:U
_.n
(
!
1
3.6.1 水凶i
形の解析
.
1
1(:-.n+I/，1
一
一I
E
L
1
X¥.同 1/2
，
.
.n+I!
2
，
¥
I~'
_
.
n
t
l
/
2
I
+.
1
1
(
'
1-1/2)
・
・
・
・・ (3.
2
8
)
1
ここで，
l品];J<W計千~~; ?
1
I
t
の水 1
(
1
1Jf~の，il.n(こは，水路 1人!の旅れを常流!ズ 1m と l討流区間に分け，特異点解
析を 1
1"って支配断 r
r
lにおけるそれぞれの問料条件を与えて，
。
.
1n
を進める /
j法がー般に J
i
Jい
JR￨
=P
(
+
;
)
2
られている.しかしながら，本研究で対匁とする底両制度急変部の流れでは，粗皮条件が民
i
i
I流と射流がi
l
U
.
，する陽台があり，その選移{古川が不明確であるため，
骨量の }
j
j
よでは的r
"
，
:に水由形を予測 fることは凶対である .このような涜れの遷移を f
l'う不等流に対
なるしに，
ρ h
ベ切ケ)
t
h
しては， i段違 30) がボしたような leapfl()g ~l、を応用した似!-k， J符によって定常派の基礎式を
F
解くん仏や，保存Jf~で IIG述した ~I・~rtï~ の辿私式および述肋 JjfÊ.li.. から漸近断を得る万法なと
であり，.
1，L
1
1
Xは時I/
J
Iおよび ?
1
1
1
1
1分1/1
s
M，添え'{'n，Iは時間および明
1
が提案くされている .ここでは，後荷の
i
Jをムす.
師で，衝撃波などの特民点をもっヂ述絞現象の断析
-82-
-83-
t
mJ.'分栴 fのfB:
Ax
(2)境界条件と計算 )i法
計算の
m界条件および制度条件は，凶 3.44を参照して以下のように与える .
問必
.
.
.
.
.
.
.
.
(
3
.
3
1
)
(
u+J
i
h
)
を満足するように L
1
t=O.02sとし，3000[
n
]の繰返し計算を行った .このとき，解の変化ニ
ド
は忌大で 1
01以ドであって，
十分収束しているものと考えられる.
E
写
会
合
M
会
一
￨
日
付
(3) 計算例および考察
一一←一一一一一一一ーーイー一-d
.
t=
0
.02s--'
r寸
/1チ 1
/2
I
J
5m
.
_
ζ
Iおよび I
I
Iの喝合における計算結果と実験結果を比較したものである. *
J
L
度急変部
形態 1，I
j=JOO
5m
.
.
:
;
.
.
.
l
‘
・
凶 3.
4
5
は，ホロースケア護床工と滑面による粗度急変部の水面形について， Lから選移
ひく)--x
ひ~
， 1=50
んX=IOcm (x
=O)
-0-令毛
ーー主F
h{c田}
!
J(C/
1
J
)
s
阿3
.44 計算耕子
8
CAL fXP Nυn N
(
)
--0 1
m
:
主I
f
i
水路 hfrU'~ およびド流端の岐界では，ーさ角スキームである Lαx-'Wendroff 法は適用できな
O
.
2
4
)を足分式で点すと
すなわち，式(3
-J
I
I
I
I
S2
CAL fXP 宮unN
o
.
一
一- O IlSII.1
一
一 . 11.511.2
2
い.そこで，両端の崎界条件としてはボックススキームを用い，連続式のみを満足させた.
一
一・
L
ー
0
/
X{
I
踊}
2
-1
0
0
I
X{
I
田}
2
Type1
n+1
n+1
h '
-h h -h
(Uh) 一(
ω
1
)
"
(
Uh) -(Uh)
ー」ーーよ+ 川 1 1+l+
t
+1
!_+一一」丘一一_ _
1 =0 ・
・
・
(3.
2
9
)
L
1f
L
1
t
L
1
x
L1
x
h(Cl
D
)
8
I~流端では流泣 a定の条件 (Uf+lhfl=Qo/B ， Q。 : 設定流量，
8
-・
CAL EXP kunNo
.
o
6
のようであって，
h{c睡}
CAL EXP kun N
o
.
ー
ー
ー
ー
I
I
S
I
I
.I
B :水路
o
一
一・
ー
一
一
一
6
}
1
.
5
1
1
.
5
I
I
I
1
S."
/U
IS.5
恥D，ド流端では等流条件 (
h
，
Cl==hfl
) をそれぞれ与えた .
の実験伯を
J
学隊員j尖!
!
1は，粗!立変イじ点の上・下流でそれぞれマニングの粗度係数 n
b2
b
l，n
2
6
)から評価されるが，nhl< nT2の場合(滑酷から粕面)には，粗度急変に伴
川いて式(3.
うエネルギー引火を~.J.唱しなければならない . 3.3の考察より，粗度の急変によるエネル
0
O
-1
0
I
x{
I
田}
h(
C
聞)
8
れる.
<
0
}
X{
I
田}
2
2gL
h
h{c田}
8
CAL fX
P kunNo
.
一一一一-0
一
一.
6
=出型:+061仏 l
ム
ノ … … … … … … … … … … … … (3.
3
0
)
h '1~ 刀
}
TypeU
ギ-n1尖係数は式 (3.11)でうえられるので， )遷移区間内のエネルギー勾配 i
eは次式で・去さ
I
2
I
I
S
I
I
.10
I
I
S
I
I
.11
6
CAL U P輯unNo
-・
一
一
-0
I
I
I
I
S.IO
1
1
1
1
5
.11
4
ここで， {，O~ およひソネJ は，それぞれ卜流等流部の平均流速およびフルード数である . ま
た，1-h は水而 }f~ に関する選移区間の長さであって，
併特~[-点における初期i 条件 ( 1
=
O
s
)には，
Lh二
10h
02とした.
一定涜 h
tおよびそれに対応する各組度上の等
O
-1
0
1
X{
I
匝)
2
-1
0
0
Typem
流水深をHlいたが，それらは全て実験条件に対応させている .計算断面は，等間隔 L1X=
10ι
・
mで、和lJ支変化 J
1
1から l
て，下流組J
Iにそれぞれ 50
断面づっ設定した .また，時間ステップ L
1
t
t
>
<
13.
4
5 水面形の計算結果と実験結果の比較
においてつぎの(子工条件
は，全断面i
phu
︽
XU
-84-
I
x{
I
酷}
2
でのエネルギ-tl)尖を )
]
i
j
なした滑凶i
から *
l
l
l
I
f
i
の協合では， I
日J
I
:
;
(
[J(:側のように計算結果は，選
彬
Z
d
x
m態 Iのみならず)
1
<{
'
i変化の大きな法移形態 I
Iおよび!日の流れにおいても，実験結果とよ
く践しており，式 (3.11)の使用は実問 '
lI
・
分t
:吋であると IIえる .
a
}
j，*
1
1
1
(
1
1からよi'J
1
(
1)の場合，常流退移(造移形態 1)の， .
H
1鮎架は，実験で得られた水面
Jf~ とよく
・践して ν、
る . しかしながら，流れが常・流から射誠に遷移する選移形態 I
I，および
1
:涜において水位が上昇し，そ
.
の後急激に{民ドするのに対して， r~I'~ 紙民ではそれらが 1'1Elされていない . これには， 3
射杭i器移の~符形態 111 の場合には，実験ては事IH宣変化 JJiの l'~f
、
、
x=O(
粗i
主変化点)
2で述べた'人:験における f
l
lJ立法面の A
K
i
z
j
j法が大きく;必押していると忠われ，こうした不述
あげl ルイ'1'った~}í"ìの flLJ良二!、変の効果と J氏抗特科を ~'ffllh したさらなる改良が必要である .
関3
.46 内部続抗!
A
'1と(、
ol
1
l
r
o
l1
'
o
l
l
l
m
e
3.6.2 内m
s
瓜持肘の発達過程の解析
f
J
L米， *
llJ立急変;刊における内部指界肘の発注とその内部の流辿分布の算定については，い
くつかのJlIl;-.命的な研究 2)•
7
)• 8)• 9). 10)が 11われている
.これらは大気の涜れを対象した
、ここで，pはJt:
)
J， v，は ~f，~ !fi)J粘t'1: 係数，仏"，，()は~1I11ふ勾配である. 式( 3.
3
3
)をご =0から
i
人J
~iH.:l W^Vi の l 出品の r~~ さ δ まで払分すると
ものであって， IJ~j)1<m流れに見られる I1111 水耐の.(f
.
(
1
:とその変化による影響は考慮されてい
なしに
C
M
Z
d
z
J
4
3
h
r
M
θ
;にわに(任)比
・
/
j，村 i
Eら12)は， r
渇水路涜れにおいて，内部出界肘内の CO
J
1
l
r
o
lVolumeに対する
え
l
H
h!;~ /
jf
'
i，
1
'
¥
.
を
将
き，iñi速分布に関する幾つかの (fx.~むのもとでそれを僻くことによって，内
一
-
・
・
(3.
3
5
)
部出 W);-riJ'，~ さの兜述過紅と j底而せん断応 )J の算定を 11 っている.しかしながら，同じ境界肘
内の流辿分 (
t
iに対して対数日I
1とべき乗日J
IをH
i
.
(
tさせて川いており，JiニノJ勾配の与え方にも 1
m
となる .式(3.
3
2
)の凶係を用いると '
1
，式の J
.辺は，次式のようである .
地があって，必ずしもの即的であるとはえない.そこで，以ドでは，実験的事実および前項
ぺ
(
t勾
ご
[
日
:
:=~"xJ
r
川
1
1
け
ぬ+
出
品
位
J
(
)
"c
<
x-+
，J
o
"
e
zd
-?
o
.
.
¥
.
.
，d
xJ
o
の)1< I(IIJr~ ，nnの粘~に J.Lづき，上述の問題点を改良した運動 1tt断'析法を l展開して閲水路流れ
(
j
.
.I"'~
・・……・・・…(3.
3
6
)
における内 m5J ，:HV.^ViJ'; さの発達の~定を r式みた.
(1)札鎚J
jれ式の j
誘導
阿 3.
4
6に小すように，dxT(問の内部境界肘を COnlrolVol1lmeと与え，つぎの仮定を設
はご =δ における流速である.外部崎ザf
ここで，Us
^
'1の対i
;
車分イf
iは，関 3.
4
7
の悦式￨
χ
lに
ぶされるように，
n
l
，
l
(均i
l
i
l
Jの加速度は市 )
Jのそれに比べて卜分小さく， 1
t力は静水l
E分布と
ける.すなわち， $
みなせる，
J
.流粗皮に対!必した対数分布に従うものとすると，次式で表される .
u 1. Z
一
一
一
一
一仏
一
一
l
l
.
r
i
n
i体に作 J
I
Iする物体 )Jは市 )
Jのみを宅・え， i
4
n
主変化に￨却する B
o
u
s
s
i
nesqの近似
)
J
K
・
・
・
・
・・
・
・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・
・・
・・・
・
・
・・
(3.
3
7
)
ZOJ
人j
部局抗l
h
v
jの発達の割合に比べて卜分
が)Jl(.りなつものとする.また，流ド方向の水深変化は l
t
i
i速は流ド J
ji
r
J]に変化しないものとする.これらの仮定のもとで述
小さく，外部出界肘内の i
続式，
1
:i
t
i
i
J
iI付および鉛 I~Uj 向の運動 !i fLii.は以ドのように 3 ける.
i
"
l
i
'
¥l
+
i
:
x ♂z
ここで， (!.(JJは L流組度に対する昨僻辿 J
主
， zr
J
lは制度 1
1
.
bのパラメータであって， l
'
i
n
i部
I
l
f
t
l
iの場介にはらIニ ks
e
/30，治的l
ではらl=v/9l
f
w
Iである， 1式より内部f
亮界肘の外絃
が*
?
f
.
i
辿 Us
は
0 ・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・・
・・
・
・・・
・
・
・
・・
・
・
・・・
・
・
・・
・・
・
・
・・
・
・
・・
・・・
・
・
・・・
(3.
3
2
)
(
!.
h
I.
.
q
d
，
，
‘
、
qJ
q
o
、
，
，
‘
.
1111﹄ /
M
.
WHMM
r'ttEtt
+
、
、
f 一己
生命
lρ
βv
.
帥
r
自
‘け-九・
t 7
+
川内
K
δ
一
"t
'
i =.
.
:
.
.
:
.
.
.
!
.
立L
(
"
"
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・・・
・
・
・・
・・
・
・
・・
・
・
・
・
・
・
・・
・
・
・・
・・
・
・
・
・
(3.
3
8
)
_(
)
/
となる .
。r
伽
θ Ii
1
' … … … … … … … … … … ……………(3.
3
4
)
ρc
.
=
J
j，I
付加出界肘内での i
f
i
i速は，ド流 *
I
U
主に対 1
ぶした対数lJI
J
，すなわちド流等流出iとr
l
Jじ
・
傾きを持つ対数分イ1に従うものと{反応すれば，そ ζ ての
る.
-86-
8
7
w陳述j立{/HJ2をJ
nいて次式で長され
(
=
ρ1
I
ふ )に漸近するが，実験結果にはられるように，その他かに鉛 l
向上方のせん断 h
.
c
¥
}
J
は，ほぼρl
/
んに等しい .ここでは簡単のため， J
氏面せん断応 }
Jは，車1
t
度変化点でρU
;
I
J
/
p
U
U
u
h
u
h
J
;
Z
Z02 δ
=0で T=〆/ふ， z=δで τ=らとなる線形分布を仮定すると，式(3.
3
5
)のお辺第 3羽は
つぎのように書ける.
!
と(
4
)
ゐ
=
ろ
主 =υふ
{(
J
-1
)
m
'J
}
ゐZ
h
••
、‘.，，
qFU
aせ
h
ZOI
ご
qd
，，.‘、
。
パ
らρ(Jんへステップ状に変化するものとし，さらに内部境界肘内では凶 3.
4
7(
こぶすような，
また，圧力分布は，式(3.
3
4
)を積分すると
Z
z=h
p=pg(h-ご)ωθ
~凶
となり，式(3.
3
3
)の
1
L
:
ノJ項は次式で、与えられる .
ノ
川明
qJ
、・
S21﹄1﹃，
〆
、
、7
円
λU
'
n
戸一
位
‘
，
f'
Ilttll
助
ハ
σ
=
1Z
o， 8
oj
"，
(
r
i
i
i
I
d
z1
I
仏一一一￨仏一一一弘一一一 I
~ +一|仏一一 II V t"， ~zl
ご
I(lX IωZOl l z
z
o
l
o
ll
Z
O
l j l dxl z
ん l
~.? I ~
ーニιI~
3
9
)
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3.
1Z ，
8 ， 8"-
=g M H M d-g
(
h-仰
ド iÆi *llJ主に対する粗度 f~.S のパラメータ Z02 は δ の関数として
ω
1
;
δ1-111
l l﹀llノ
2
)および式(3.
式(3.
3
6
)
'
"式(3.
4
4
4
)を式(3.
3
5
)に代人すると次式を得る.ただし，，fu
分範開は，Z Z
(
}
2から δまでである .
3
8
))に等しくなるから，m=U
z=δのとき， L
r
¥の Uは Ud" (式(3.
*
o
/
U
*
o
.
?と
ご
。
。
、
おけば，
ト
ー
ぽ
一
一必
ここで，
H
1. Z
以
z 寸
内ム
u
・
T
三
-.
.
.
.
4
~3 .
7 粗度変化点上・下流部の流速分布およびせん断応力分布の模式図
一一=..:..，
"
tー
(
/
H
J
] K z
l
)
]
一
位
τ0
240:02
4
ムH
‘
.
A
τ
8
1=
PULI
x
{ωl
粗度変化点〉
x=o(
d
入.""""""，:"""""""""""""、~，'，\.，"'Vぷミ~、
助肋
，J
I
gg
paEEEE
;︽内
τ014U831¥¥rL
t
E
度 2 .....で ¥
、j
叫がめ
I
¥
¥ ¥ 内/
J
s
!
f
t
.
s
(
，
f
q
。一位
AOno
'-.
l一
ρ
_----
勾
訂
ー二Lミf一一ー一一丁一
z=
δ
，
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3.
4
3
)
••••••••••••••••••••••••••••••••.
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・ (3.40)
d，
(
8
"
1Z ，
o，8
J
}
0
2+
!
m
'
吋(J-)
l~ 式の積分を実行して整理すると，内部焼界層の発達率 d8/dx に関するつぎの)~礎式が得
られる .
とぶされる .般に， I
完界肘内の流速分布は，次式となる .
付
行I
H
1
I
8
"
-1
守
"
"
.
立
二
t"，一一二
u- ".
K
Z
A
)
41
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・・
・・
・
・
・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3.
)
m
2}
I
ピ(な (~() - CMI ぐ) +( !
ぬ一
)子伽山川 t
+2
{
(
m
'
-m
m
ヌ
)
〈
+
(
山m
b
θ
j
J-
d
δ
j分布のモテソレ化を考える .実験結果で I
J
Rらかなように，上流粗度上の
つぎに，せん断応 )
u‘
せん断 I
d
:
.
¥
))
は，向(
で τ=ρ(Jふ
1 水面で
'
・
・
・
・
(3.
4
6
)
τ=0の線形分布に従う .粗度変化点では，底面の
傾く近傍でせん断}，e_;)
Jは急激に変化し，その後涜ドするに従って，下流等流部での偵
n
w
d
nE
-88-
(2)fi~針転，民と実験鮎*の比較
3.6.3 乱i
t
i
iモデルによる流れと浮遊砂涜度の数...，解析
x=oにおいて 6
σ
の〉
式 (3.
4
6
)を断ノ(:
-，よ I~ ， /
)
'
<
}
:
.
こ
よ
る ./
，:辺を /次の，j
i
j進差分で近似し，
9い
初
初
削
j
日
朋
朋
!
引
均
矧仰
附
H
1
I
{
仙
'
I
{
{
Iδ
=
.
i
!.
n条件として， zol'
K=Olとした .水深 hおよひ(
d
h
/d
:
xは，各実験条件
村'中
Fら 1幻
2)にならつて 1
刺I
l
l
f
l
iのごらο k“
s
，
)30にて咋守しくおいた.ただし，
I
I
W
J
' mおよひ θは '
)
i
!
検条件から与え，
に片して前川のノ'KI(li}f~M 析のが， li: を l人i 挿したものを川いた.苧 1/\] 足分 IIU 陥 L1X は，試行鈴 uR
の結以から L
l
x-
ο]cm とし，内部局抗!);γjが /
1
<I
f
i
iに述するまで b
f
iド方向に..1t
1を繰り返し
f
rった .
，
近{
j・にみる片しい数 1
1
0J
I'
r
;
rJ.: Wの進出によって，乱流財の i~tれ解析における多ん f't' .rt.~Uf.i
モデルのイi 川ドl' が険d され，乱れの数11(' モデルは乱mi輸送J1，l~去を IIG述する不 IIJ 欠な Ti}、とし
て仇 j
t"t{、l'けられている . とくに，肋
Ho
川1
、
1
ハ¥.
、
刈
X
九
'
.
i
V
川
I
l
I
式カか主ち?泌貞符符;される札れエネルキ一 kとj
逸
血
創i
散
枚'
t
十ε
の軒斡t
送1
β
j
杭
'
f
t
E
心
!
〉A
式t
を
与
拘
7人した k εモデルは，Rodl
骨
ら 32)，33)か初めて￨羽水路流れの解析に川いて以来，多くの百JfJ'r.円・によって 2次 Jじおよび 3
次 Iじの尚々の流れに過 J
Hされ，改良か市ねられてきた .例えば，禰 i
t
I・"
1
1
1
134)は，
t
x
l
3.
4
8
は
， R
I
I
I
I
''
S
R 5， 'RS 2，~:\'P Jおよひ r
'
PS.Jについて，内部局界制作の J
I
弥紡
lぷと実験料 *~Jt 牧 l たものである . 実測の内部 j完w.肘の pt さは，流 j産分布から円視によっ
て
I
!f
f
l
l
l
，したものであるので，そのパラツキを考泌すればいずれの場介も， 1I 1~i'結果は')f~!IJ 1
r
t
pよく長則しているものと考えられる .
r
1
1
1
1水
Ik-eモデル (NNモデル)を段部ち部の流れに過)1
1
面による乱れの減良効宋を考慮した修 1
J
1
4
2
1
こ*
"
i
J
主の良いシミュレーシヨンをわっている .また，k Sモデルと出分や i
'
r.i位妙浪
度の拡散}jf
'
，'パを述。:させて， i
l
JII~，高潮 Mや貯水池のfJj、 1&1日j胞を断くぷみも福山・お.1111 35 )
によってれわれてきている . k-ε
モデルの i
仏大の利点は，他の，'
I
'
:
J(欠の乱流モデル，例えば代
し
，
“
(
A川ヂ)やレイノルヌ，'t
，
)
)モデル (RSA
ィ)と比較して，モデル定数か少な
く，比較的知1
1
，
1
1
1
¥
]
のH
1
1
7
Uて、平均流辿切のみならずレイノルスル }Jや渦動車内性係数を乱消防
.
e
.
'
)
Jモデル
数J
RUfl
I
V
S
R
..
'
i
Run VRS.2
造かち J制liできる)，I，~にある . ここでは，氏 Ifll*1l度急変部における流れ均に対して， k-1
.
:
モ
デ
I
z
z
.
f
i
肱
;
校
ん
f
'
I
'λを述、止させた J
I.
山市解析を hい，i
f
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iと・
峨
ルと移 i
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領域への i
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4
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N，さらに浮遊砂政 IQ分 (
1
1の変化過れを I
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j
Jらかにするとともに，実験料以との
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J¥す連続式， ì:涜 lîltIjと鉛 lrUjl~a の運動 h f'i.r\，乱れエネルキ -k ， .
i
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散本 ε
の輸送J
jf't': .rt および浮遊砂討~~I立の移流拡散工if'r.式である.
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・ (3.
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:
係数 V およひ品川b
鉱散係数 VJの式
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G
， C ζ .. … ・ … … … … … … … … … … … … … … … (3.53)
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V
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J
"
，
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1
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n+! 1
はそれぞれモデル定数
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， C
2
ε
￨
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V.
.
.
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である .
5
3
)
) 式(3.
5
4
)の関係を J
T
Jいて式(3.
4
7
)
.
.
.
.
.
.式(3.
5
2
)をf
解くには，数イ'
l
(
t.1十算によら
式 (3.
，
，
t
J
.
:
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、
n+3
n+3 ¥
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，•
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1
川
，
I
1
1
•
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J
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・
・
・
・
・
・
・
・
・
(3.
5
8
)
I.}
1
ねばならない.ここ Cは) ~ 3.
4
9に小すスタガード栴 fよでぶ知数を定義し，ドナー・セ
ル辺、 36)をJ
1し、て J1lぬ八の灘 i
放化をわった .式(3.
4
9
)からねられる節水 }
f分布を式(3.
4
8
)
n+I
(
'
に代人し，式(3.
4
7
)および式(3.
5
0
)
.
.
.
.
.
.式(3.
5
2
)とともに， L
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l
l
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川 )r'Hl(n:Jγ
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1.) ¥
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n+1
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一
一
一
一
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一
一
2，
11
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l
x
について九
も分すればつぎのようになる .
川
n
+
.
l
-1
1
I
I
t
J1領域とスタガード足分餅 f
93-
弓=Imm
J7
r一h
，
、，
.3
.3
=
i
t
il
U
jの流速の符りにより Oまたは iの怖をとる . 例えば，式(3.
56)の αはつ
cおよび dは，
一
一L
n
ε
ここで，添え "(nは時間ステップである .移流項の各変数のド付き添え字に現れる α， b，
-・
(3.
6
4)
ぎのように定義される .
l+J
nt
t
1
﹀
一
υ
ハ
聞
幽
・
一
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一2
開
町
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t
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什 +t-
，
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一
一
一
'
'
l- a
N
n+
。
面を通過する浮遊砂の戸僚が 0であることからつぎのよう
を用いた.濃度の水面条件は，ノ:KI
になる .
2
6
0
)
・
-(3.
α=
t
セ:
1
二C +v
dて
十ご
! h=0
M
65)
・
(3.
n+l
十1
1
n+l
1
1
n+1
白
/
汗
t+
I，
}
三
ぺ/
L <0
I・
2
j
底面での埼界条件は j
事陳述度{/.を川いて喰法則を適用する .すなわち，閃 3.
4
の第
9
h
.
t
i
Z
I(
30三ごlUl/l
ノ
三 1
00)で
4
桝
また， Fは J
欠.r¥で・与えられる.
，
刊号)
ハ
υ
w
一
一
幽
6
1
)
・
(3.
・
(3.
6
6
)
J=
戸ご
SM
F-
，J・
12
，J
••
'
J
・'I ，
22
・三
n I
w一
+ =J
ー
，
‘
，s
w
U/
n，
/
・・
(3.
6
7
)
(2)モデル定数と焼界条件
3
1拡散と粒子拡散とを関係づけるパラメータ
乱れによる迎動 1
(}
c
(=β-1) は，
3.4で考
j
察したように，平衡状態における浮遊砂濃度分布および渦動粘性係数と渦動拡散係数の実演r
結以から判断して σ=
0.
5を採用した .その他のモデル定数については，表 3.6にノ示す
1
)を
J
:
Spalding の棋~~{I(l 3I
Iいた.
k
ご
1
=
=
=
i
j
t
・
(3.
6
8
)
ε
￨ご
・
(3.
6
9
)
=z=
ご
表 3.6 モデル定数
となる . ここで，Vは水の動車内性係数である .底 l
面近傍の摩陳述度は， l
i
i
j
項の解析と川岐に，
相度変化後 11可ちにステップ状にド流制度 t~
の平衡状態に変化するとして，流制度
1
:
σA
σ，
σc
(
て
，
I
I
1.
0
1.3
0.5
0.09
1.4 4
度急変点のっ
た測流速分イ1から得られる U
.r
)
/をリ-え，
される庁‘陳述度的 Jを用いる .
ド流京11 度 L ではド ~fit~i5 等流水深から， l'I(1Il1i
u
1.99
I
~では制
mいて次式て、 V-えられる .
制度 l布のパラメータ Zoは，究j:栴子 J
.
1
Lの流速 U，
を
Jが Oであることから
凶作条f'I:はつぎのようにうえる .まず，水面においてレイノルズ応 )
ん=吋与)
7
0
)
-・
(3.
6
2
)
・
(3.
とする . ゾj，，~L れエネルギーと逸散ギのノk 而条件については多くの議論があるが，rJ間水
Ifu による乱れエネルギーの低減を ~-l曜、した Celik .Rodi33)の経験式
浮遊砂の j
点I
而条例:については完全坪遊状態を仮定し， J
点l
而への砂の I
世相はないものとして
水面と同線の条件をいる.
m
('
C
;1
wc+ν
d
τ一1
=0
‘
('
ZI
ご
=
ごF
・
(3.
71
)
6
3
)
・
・
(3.
l' 流端およびド流端については，いずれも全てのノ:K..fl~
-9
4-
-95-
{
，
::に対しててす;流条件を用いている .
15
(
3
).
.
1fT方法
1
1
1n
は
， t
I
l
J
E
2
、
変m
sにおける水深変化が比1
1
史的小さい Rl
Inに)
'
P1
およひ R
ZI
I
1r
p
s1 (汗
遊砂濃度 Lこ!刻しては J
o
州 (
'SP 1およひ RunCPS1
) についてわい， d
i
i
d，ド流部のてヰ涜水
深およひ*IlJ
U:条件なとの人 )
Jァータは，令て'よ験と対応させている.まず，凶 3.
4
9
にぷす
1
;'
nN匁領域 (ーIm<x<2m)の令ての I ，Jに対して u，w，.k，&および Cの初期条件を
，
t
jえ
， 1・述の t'~l W.条件のもとて式(3.55)-式(3.
5
9
)を解き，全ての解が収点する
U/
(
'
1
:
:
:())まで絞り返し，H 'Pを~ Jう.約{I/
U
制は，流れ )
jI
[
J
J
'
よL1X=lcm ，鉛 l町 βlí~ は以
1
(
l
jからの I
f
1さの o
1
的
(
.
.
1
ご =01
ご)とし，第/桝 fJ11l~ の{\'; i
nは zJ=lmmである .また，時
[
20
R
U
f
I V
:
す
'
f
'
.J
u
Run VPSJ
U
l
f
吋 2
{
'
時2
15
10
E
X
I
' X
(
(.1
0
一一ーー一・ 5
一ーー -0 10
ーーーーー
ー・'
:
0
C
A1
o
1
1
1
1
J
F分1/¥)加は1.11=
)
(005.'、である.
ーーーーー - 6 ω
ー一覧ー- . 1ω
5
0.1
(4) 1 ， 1~1配， J41 および 4考察
z
I
10
O
.1
10
/
ks
(
(
) ~t速分布・乱れエネルギーの湿移と内部民界肘の発達
凶 3.50は，数1ul l l1 1 りから 1~;' られた、ド均 im辿 u の i器移泊料を尖験結果と比較して /1' したも
のである・
け 1n*i;~は， RU
I
1 ~:)'p 1
およひ・
RlIl1 VPS 1 のいずれの場合も'_k験料~ミとよく
~
イ
」
1
0
k‘
3.50 減速分イドの抗下方 lí~ 変化(実験航と ..1' ~1W't の比較)
・
l
'
話i
*
llJ立に川氏、した制度変化点での流速分布が， f
l
l度変化後に底的1近傍で形成
:~~1~1 WJ
t
.
l
yの先述に1'1
とって，次第にド i
n
t
*
I
L
J
玄'
l
のj
苧陳述j
立に制定される対数分布に溢
される￨人J
り
l
らかである .内部埼 w
肘の外側では1.流制度 1
:の流速分布が保存されており，
移するは fか1
泣彬 I
メ
1
.
1
¥
1
での流速分布は，実験結!Rと川線に内部境界層の1.:縁を，境界として，その .
t
，
J
t
.
'
1
と
ド
殺しており，
4
4
Run v
S
P
.J
Run V
I
攻/
、
k
~k
{
'
*
C
J
2
{
'
*
0
2
l
/
肘で勾配が変化する折れ線でムされる .
~ 3.51は，乱れエネルギ -kの減ドん r
I
1j変化に!却して，計n
結果と尖験結果を比牧した
ものである .ここでも 1
山l
行の対応 l
剥係は良好であり，本 η
￨算法は，車I
U
虚急変部における乱れ
エネルギーの~移泊料についても，た験結果を IIJ現しうるものと与えられる .
つぎに，Run~ 'SP 1についての乱れエネルキーの J算配，果より
=
，kの*
f
l
J.喧変化点からの↑:
=
， /L
1
kを相対水深ご /h
5，025，
変化:
:
，.1k にふI する衿{立山での変化;~ &，の比 mk &
02 01
)
(5，(
)7
5および()9について求め，それらの泌 Fh[tl] の変化を心すと ~ 3.52のようである .
。
0.1
z
h
0
.
.
5
併1
1
1
1線とも計らかな S
'
{
'，~，のカーブを描いているが，底的l 近傍では制度変化後に急激に立ち
， . がっており，、v 伸r1~~に述するまでに必嘘な ~Il 離も知くなっている . 二 /h02 が大きくなるに
F
fは制度変化以からド涜側ヘシフトしており，、I
i
.
衡
イ
自
に
従って，kのがlが変化しはじめる村 i
必するまでの~移|メ.問も k くなる . h
j
]1
)
(
1より，名ご/h02に対して，kの変化比 mk=002に述
するまでの if.t ド lfl l 離を内部凶作肘 1・ μ1引~IJの開始距離 L，，; ，さらに mt=09となる xの似を選移
メ
￨I
I
U
l
</1 と 4る.このよ‘およひ，
L
/
(をそれぞれの実験航とともに凶ぷしたのものが凶 3.53で
ある . IIIJIχ| には，んに|則する J~/l川11
2
)の解析解および式(3.
4
6
)による解析結束も心されて
いる . 、ニれらを lL III'~ すれば， k-E;モデルによるんの l，
r
n結梨は， l
i
i
j項の解析結果や実験結
践しており， IVihl せん断応 )J や ~nE~ 分イlî に|期する似定が妥吋であるといえる .
民ともほぼ
において夫験伯よりも・慌に人きな債をぷしている .これ
!
j， 1
.
.の，
1n:私!民は，持ご /
h
02
1
付姉によってんを評価したことによる
は，実験における流述の測定的!有数が￨分でなく，I
*，'，度の侭さに起 l
刈するものであろう.また，
.
1n:品取によれば，乱れエネルギーの~移が完
0.1
0
/
r
-96-
z
h
凶3
.51 乱れエネルギー分布の流ド J
j
J
何変化(実験値と.
.J
'
)
'
W
'
t
の比較)
I
mk
O
.5
。
。
Run VSP.I
10
20
fするには， r
J
)，~iH.:l引~^'1が水 Ifll に述するまでの距離の約 2 倍の遷移 Iメ問 kが必要であること
が判り， 3 . 4 での実験・H実と '~L ている .
0
.
.
5
30
40
x/h
02
凶3
.52 乱れエネルギーの遍移
97-
50
l
l
/
デ
/ぷ
.
•
b
J
，
•
。
。
。obsrvd
/
/
c
>
/
/
/
/
h02 J
日
。
L
o
/
/
•
10
/
/
/
20
ら
f
'
byk εmod
f
'I
by刊 . (3.46)
byE
J
Ii
o
l
l2)
一ー -
一-
•
o
b
s
c
r
vf'd
一一一 - b
yk E m
o
d
e
l
c
) レイノルズ応力と渦動私件係数
附3
.55に，RUI1 l
'
S
P 1およひ 1
'
P
S Iについて数配!計符および実験から得られたレイノル
ス Jjt~J] - /1・
w・
のi
器移)J;j打.をぷす ..
J
a
c
o
h
.
¥1
)が指摘するように，- /1'l
i・は，粗度変化 l
i
i
jのJ
乍限
，
f
速度 ('HIJに制定される1
1t
線分 I
i
から新しい*Il度に対応した1
1
t
線庁布へと，底的1
より順次変化
f
i
様に数 1
[
l
lt
，
j~ r;rからもよ;包められる.
する様 fが'_k験結保と[，J
凶3
.56
は
， (品長jバM1:係数 v の II~ 釘1rl と 'k 験11(1 移比較したものである .η十好結~によれば，
R/l11 r
:
)
P 1，l
p，
)
'1
ともに，x=Oおよひ 100c
mではご /h=O5付近でぷ大 1
r
tをとる旅物線
30
X
40
e
(
1
I
近と
eではやや位維な特fI.をぷすが，流心部ではほぼ t
i
f
分布となり，その1/¥1の選移過料は氏 r
50
訓に増加 (Ru
l
1J
'
S
・
1'1)，あるいは減少(品川 J
'
P
S 1) しており，ぷ験結束とも水由J.
i
丘
{
芳
h02
を除いてほぼ
l
'
X
I3.
5
3 乱れエネルギーに凶する内部境界肘の発述と選移長
s
政している.
/
Run V
S
P
.I
h) 乱れの遷移民
n
関3
.53において，ご /h
"
.=Iにおけるんのが1を乱れの j
器移長 Lk
:
，とすると，，
1 結束およ
A験紀以より求めた Lbをド流部句流氷深 hO}で、無次 ;C化し， 1
.
'・下流の粗度係数比
び'
0，
/，
;地x
¥
、
戸一、
o
.，
5l~ '
i
t
¥
A
-~
可
砂
、
。。
nrX (r.J
ー - - -.
ーー・ー一一口
ーーー一一一 .
-ー骨骨骨- 6
一 -)
(- .
5
1
0
:
!
O
4
0
/0
0
O
..
'
i
，
1
3.
5
4に小す .同院￨には践間隔の異なる 3純の銭制度を用いた抗
)
_
i験料取もぷされている. 1
ヌ￨より，"1
>
1>
n
l
>
;
!，すなわち刺 l
J
面から治山の場合には
何ら 37)の'
1
1
" 1
1
".で叩即したものを凶
III> J< II" ，の ~.á fì よりも長いill!移民|口j が必安であり，また，いずれの財介も I1b ，l 111>1 が j に近づ
くほとん、 /h
，
，
:
!(よ減少していることが'1'リる .さらに，計
n
粘果では実験結果に比較して乱れ
の造移 kλι、は~人に u'Ff[Ujされているが，この傾向はとくに円J< 円1 (滑面から組両)の場
。
。
O
.
.
? -u'
w' 1
のにより洲町であって，これには実験と，汁算における選移長決定の判断基準の恋怠性が・い!
。
。
O
..
'
i
2
u
'w・1.5
J
，
，2
IJ~
通
事
。
ー一
~.02
となっていると忠われる .
~
Lks
h02
/
/
Run VP
S
.I
6
0
.
4
3
作
毛
3.55 レイノルズ応力分布の流ド j
j
l
I
d変化 (尖験抗と，Hn
:
i
'
l
の比較)
•
0
37)
俗調L
/
[
V
"，
ロ 6l1liノロック
z
z
h
h
O
..
'
i
O
..
'
i
αL
EXP L
弘、
r
L
R
純度
・
、
+.1、・スケア
司一一一一一
ιO
l
」“.&.J
&
.
.
.
.
.
.
.
L
.
.
0
.
1
nhJ
10
nb2
阿 3.
5
4 網1
皮係数比と乱れの遷移長との凶係
-98
(r J
o
0
一
一
一.
1
1
rAL
・
up，X
。
。
.~
一一一口/()
四ーーーー巴 . 20
'ーー--- 6 40
_ _)
(_
0
.
0
.
5
V1
O
.J
0
0
O
.0
.
'
)
h{
.
o
.
凶3
.56 渦動粘性係数分布の
O
.1
VI
. 100
O
.J5
hl
l
o
;
l
'
2
r
u下jjl
I
d変化(実験抗と J
l
r
r
i'，の比較)
-9
9-
O
.2
xイc
m
yJ
x-1cm
Fi
1
Y
<
13.
5
7
は
， '(・2 洗{ゆ J:~JQ の 30 凶分イli のがt 卜 }j 向変化について，計算 1lrl と実験{白を比較した
zh
zh
d) 浮逝砂滋度分イ1
I
ものである . 市 lìiJ から~Il l
(
j
への流れ (RU
I
1 (・
SPJ) では，粗E度芝変化 J点
.I.~ より流下する従い，
J
s
r
乱れ強}位皇カか‘ M
拘
E
可
刊
}
附
b
加
l
日
l
することによつて浮
7手流砂がど巻き上げられ，鉛白i
ん
β
e向に
に
，
*
I
l(
(
11
から市 1
(
1
1(
R
l
l
nげ行 1
) の協合には水面付近と l
氏而付近の濃度ズは大きくなって
いる.ほとんとの断 1
(
11
で水 J
(
1f付近では.
.
1
T
I
1
1
(
1の J
jが小さくなっているものの， tH-算{直は実験
{
t
(1とほほ
，
政しており，ここで}刊し、た hi
lによって J
I、ド衡な流れ場における浮遊砂の造移特
科をあるれリ笠 f，測で~る .
20
gaJI/
Joss 20
R
I
I
l
1(
'
1
'
，
"
"
， I
。
4
一
一
一
/
。
/
X(C留j
2
gaJI
1
。
Joss
20
2
0
galn
Z
-
。
。
.
1
'
20
10ss
Z
x7
0cm h
x=
7
0cm h
1T
3
。
2
0
0
c
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
圃圃畠
l
、
+
:
+
(
/
D
g/
1
)
、
¥
+
+
阿3
.57 7
字通妙の漉度分布の i
A
iドβ 向変化 (実験値と計算偵の比較)
。
e)乱れのエネルギーl
収支
l
Y
<
13.
5
8および凶 3.
5
9は，それぞれ RIlf1 VSP Jおよひ RlIn~'PS Jにおける乱れエネル
式(3.
1
9)
および式(3.
5
0
)
)の符項のがlの変化を計算と実験で比較したもの
キーの愉送 λ (
である .いずれの財 f
Tも
，
十
C
A
L
ミ
2
0
2
20
E
X
P
Y
--クヲ〆
ト、
20
loss
yJ
C他'
K
/1
)
p
、聞同晶圃園田島
m
。2003
a
2
gaJn
AU
X(CID)
20
x
/
OJ
ニ
，
，
2
+
+
「
司
+
+
。
;
fi
。
0
m
x
AU
‘
，
，
a
，
，
官 L
f
2
EL臼
o一
冶ロ
00OQ
"
-
.
.
.
.
.
.
， '
t
込
zh
R
l
ll/ (
SP
，I
/
h(
(
'
1
1
1
)
b
.
zh
ん(rm)
。
.
1n
f
l
白は，定 i
t
i
的には必ずしも実験結果と対応していないが， *
I
l
1
立変化以の (
1
'
1 ド流 (x=1ι
:
1
7
1
) では，氏I
f
t
l.ilI傍において符流およひ・拡散によるエネルギーの
輸送か似片であって， I付 ;\i51克明l 射の形成と~述に霊堂な役;別を担うこと， x=JOcmおよび
20
galn
+工
+
。
。
~
Joおお
20
U
20
口 ρ(
k
w
'
)
一
h
'
w
'(
7U h
一
一
ー
t
7
ZU
よ
岬
J
¥、
よ
ト
2
々 U
4
2
h
(d
k ，
7
k) h
，
ν
()2 + cU
‘
岬2
δX 十
t
7
Z
U
企
，
20
Joss
gaJn
η(ZfA2 一一
一一 ( 河川I+dMl)h ーーー
(
7
x
々
t
4
2
d
ぐヘ
h
U
ゐ
t
a σ h侭
CAL
EXP
-Ocm ては，持流項が .~~~t故に減少するのに対して涜心部の拡散Jtl は増加する傾向にあってレ
v
イノルス此，)J による '1 :， I}~ .r(! よりも t ド峰すること，また， x = Ocmの底的1
.
i
l
I(芳は局所、衡状
岬
l
Y
<
13.
5
8 乱れエネルギー収支(実験航と1I ~f)~~の比較， R
I
I
"V
S
・
'
P J)
態にあるなと，定什的には実験結果をよく I
I
J射しており，この乱涜モデルによって内部岐界
n
t情 i
t
iの変化が，従 l
リ
jされることが判る.
肘内の札 i
-100-
-1
0
1-
h
c
!
.
e
2
岬
，
zh
，J
X イ('m
J
う
xイ('m
I
D
+
o
+
ロ
l
:O
Aロ0
0ロ
O l:l口
む
をP
40
主体 J:の適 1
1.長さに凶 fる4
考察
1
これまでの考察から，制度急変部における流れと浮逝砂の.il主将過打が l
り
jらかにされ，それ
に札ついてぷ休
水叩き L の 1fb述~friのエネルキーを減勢し， lI~vtc Lのド流端においてそれに続く.(，米同 l
ふと 1
1
1
]
ロ
の施・CI~ さを底面1*11肢の急変に fT う涜れの法移 k さよりも人きくする必 f裂がある.ここでは，
?
1
'
Irfli から *lll(1Iへの此 r(1I制度急変流の選移公さに|則する検.;-t~人以から， 11担比r:の過 1
1
.J
之さに関
ロ
108ヌ
40
40
gelJn
40
1
0
.
'
守
.
守
Z ムμ
m
n
v
、
，
，
es
，
z
，i
x
Z ムH
m
する指針を述べる.
*
1
1
1
立変化 J
iの水深かド'itii
*
f
i而 1
，
の
て手
話i
水深に漸近するまでに必
叫な流ド WII 雌を選移|メ， II~ 長として定義できる . i
f
r
i
.
車分布に￨則しては，新たな j
点I
f
l制限に対比、
まず，11
<1
(
1
1形については，
<I(U に達するまでの洗ト ~rJ 離が j器移 Þ( 1l¥J長となる .また，乱れ強度やレイ
した内部崎県肘が 11
ず
i
，
，
A
U
E
，，，
X
T +
+B
+末、十++
ノルズ応 }J および i字通砂の~移民 I/\J は，その鉛(I'i 分イri がト.洗車Il r
f
lにふI
する等流状態での、ド傾I
分布に i器移するまでに必要な WII 離である.待選移|メ 11\1の長さに|則する丈験および解析鮎~とを
まとめると，
/
1
<0
'
1
1
}f~の選移 k さ: (
10"-'20)九2 (h0
l
l
I
I
T
I1
ての句流水深)
2:ド流 *
ロロ
40
rの適正な長さを決定することができる.すなわち，泌 i
ふ[の以人の日的は，
じ特性をれする流れを }
1
tt
Hさせることであって，その機能力t卜分に発押されるには，ぷ l
ふl
O
0
gain
3.7
Z
流速分 {
r
iの選彬 kさ:(
15
"
'20)
九
loss 40
gain
40
。
gain
乱れ特件および浮准砂の~移長さ: (
2
0
"
'I
0)h
.
ω
のようである .
Joss 4
0
zh
，i
m
c
ク'
n
u
f
i
一
一
X
zh
，
m
z
A
u
z
qf
x
*
1
1
1
立の形状や流水紙l
Aおよびm
tれの選移形態によってばらつきはあるも
f
l
i形と i
.
l
i
速分布の i
器移長さは等しく， ~しれ特件および沖逝妙の場合はその約 2
のの，概ねノ1<I
似の距離が必要であると言える.しかしながら，すでに述べたように，必 j
ぷての kさをいく
いずれの%合も，
ら大きくとっても，流れ特科を簸何形払の列なる.(，米河床のそれと完今に
a
殺させることは
￨村雌である .また， I人j 部境 W~;1 が水 rfll に述するところでは，乱れ特科および浮逝砂の濃 j皇分
布についても，水防l
J
l
iI
労を除いて下流車I
l
l
f
l
l'-，の、ド依H
分布に j
単勝しているものと身えられる.
H
T
+
+
u
T
40
o
loss
galll
40
40
，
2 h
o 17<ル}ケ
一一一
川
(
]
1
.
)
u
l
o
;
f
1
Z l
品2
/(7
U
h
ぺ U岬2
I
I'
U" ♂u
r
1
J
.
(
1J
.，
，-
司旬
h
t
h(
U3τ+H'
d
.)七7
、仏O~
+
c h.
L
仏2
loss 40
(IX
QZ
i
JIV(u
k¥
、
u
:
o
ある . とくに，被災した護休1.
(
e，" . )についてはんはん・の 1/5以ドであって，被災
1
時には， 11起床 Lの kさがイミ￨分であったものと巧・えられる .
f
_h
ι
一τ
u~
CAl
r
h
一一-1Z¥ャ '
Z
)u
/
o
:
，iJ(
I
I
/
.
.
) β(
w
k
) h
ーーーーーーヤーでー+一て_;_J
'
.一ー一一
万X
P
~
。
gai
n
1
'
.
1
.Lのことから，ぷ l
よ1:の適 1kさのド￨出納としては，水 I
f
l]f~ および減速分イli の巡移特性か
ら判断して， II~W 1
.1の等 i
f
r
i
l
1
<深 h0
;
，将度の j
てさとするのが妥、i
'であろう .
2の 20{i
6
0は， J
<2.2およびぷ 2.3でぶした 21
例の既設および被災したぷ休 iに閲して，
凶 3.
過 l卜長さのト・限f~1 1
20h'J< と実際の胞I. l~ さんとの関係手 IJ' したものである.手IJ 般J 1i
r
J
1=
I
IJ[託(，
5 )および ψ川 j
炭水路分流桜 (8 )の財介を除いて，揃点は今て {
'
I・<1
1，の領域に
3.5
9 乱れエネルギー収支 (実験官lと，
汁 i
'
l
の比較， RIIII~'P5，' 1
)
3.
8 私h
，
本市では，氏 [
(
1*
I
U
Qが治0'1]から t
J
ll
f
l，mI
(
nから治 (
r
1Iへと急変する場での流れの水 1
(
1形と l
付
;
1
1
1
m
i
Lおよび浮逝{，少濃度の巡将特性にはl
して，車I
U
皇盟主， I
d
ll
e
i
および i
n
JJ，.l-:勾配を変化させた
-102
1
0
3-
さにほぼ等しい.
:
.
!
(
}
(
}
3) 乱れの内部出 i
t
iの変化も内部地坪肘の先述と!均述づけて説明できる.すなわち， I~L
⑦
れ強位およびレイノルス j
心、力は， J
氏曲l
近併において制度変化後"
1(ちに新たな制度に対
ん
(
m
)
応した手街舶に述するルψ 状の変化を示し，その変化が内部凶弾肘内の乱れの拡散に
①
よって順次t:hへ伝達されることによって，
Lr;=L
v
ド流組 1
立
.
1
:
の平衡分(fJに遷移するものと
考えられる . これに関辿して，内部局界肘内では移流およひ'~}l"'.拡散による乱れエネ
@
n射性をボすことを乱れエネルギーの輸送ん粍式の九
ルギーの移動が申越し，強い非、
!
O
O
項を比較した与・咲から明らかにした .
o
o
J
Z
ふ二三校
①
。
。
4)浮遊砂濃度の j
器移特件は，粗j
支急変部の乱流構造と治拡に関係しており，市由から
粗耐の場合ては，浮遊村 fは狗a
L
よ
.
i
l
d芳から l
ブjへ拡散されるのに対して， *
1
l1
面から討す
面の U~ イラには I 1
上:周の i
浮字滋粒子は汁治J
l
山
n
u1:.での乱れの減良とともにト.プj
β
iへ移 d
肋
由
1
bする .i
泌
民
U
1
度勾配から日‘1
判!
定数βは約 2てあり，
*
t
U
主:急変部のような J
I
.、V
.衡な流れ場においてもレイノルスの似
J
Xり也つものと考えられる .
説がJ
1
0
0
L
v
{
m
)
5) 、ド均7Iri速と i
ri
，
佐砂濃度の償断分布特性に￨対する考察から，車n
凶i1では仏辿で{氏、浪 j
立
の領域と低迷で内濃度の飢域が柿能r
r
Ji向に交 Id
こ現れており，水:rnq
l央と側 I
R近傍の
200
低迷N
tには 3本の安定した細砂の縦節Jがこれに対応していることをぶした . この縦節J
関
3.60
流速分布の遜移長さから求めた既ぷ虚床仁の適正長さ
.
0と実際の施仁長さの凶係
(ド限.
J
，
:{
I対称な水深規・般の縦渦による 2次 ?
n
iが発達して
の間制は水深の約 2佑であって
I
'
jI
いるものと持察される . ゾ
f
t
'
}
r
(
u1
'
.では，流速および浮遊砂泌肢は，愉間r
}
jr
r
'
J
j
に
ほ
床には水路全恥i
にわたって砂漣が形成されており，この砂漣に対
ぼ・織であって 1M
応、した粗面よりも小さな濃度変動か I~i 越するものと考えられる .
系統的な'よ;験ならびに f
解析に)，1-づいて検 dを 1
r
った . 主法な成果を1!<約すればつぎのようで
柿断l
踊で N
t分された浮遊砂 !
Aは，治面から車l
Ir
面の流れでは，対tドj
j向には変化せず
4の述続性が保たれているが，粗由から滑面の期合には，乱れの減点によって
浮遊砂1
ある .
1)市 1
(
1
1および *
I
t
l削 i
二の杭れの状態から粗良急変部の水面形を遊移形態 1 (組曲，前 i
而
沈降した砂が砂泌を形成して財流状態で涜送されるために I i
字通砂 f
止は m
iトfj向に減
討
すr
f
lでは射流，粗而では常涜 ) および選移形態 I
I
I (とも
ともに常流 ) ，選移Jf~態 II (
などの Mf..tミ波の影特は，実際
少する . こうした浮遊砂の濃度分布に対する縦筋，砂訟h
盆移水 r
I
f
i
Jf~の特徴を llJJ らかにするとともに，粗度の形状
に射出 ) の 3つに分担'(L，符 i
iロj 川の浮遊砂川を評価する場合にも 'fi~ であろう .
n
やJ
)
<
U
f
'
li
、
j配および流 !
l
t
3
ミが;)<1(11 の遷移 }f~状に及ぼす;影響について考察した.すなわ
.
s
6) 制度の急変 lこイ'I~ うエネルギーの tt1尖係数をフルード数の関数としてうえ I 1
'
wo- 何?
*
1
1位急変部のノ1<.1
面形状は，主に流れ
E部の水深比はフルード数と粗
のフルート故によって制定され，制度変化点の上・ドm
度が市l
而から
IQ 係数比によって決まる . 術的l から粗 IfIi の消れでは，事n度急変によるエネルギ-tll~た
(
r
i形と良好に・践し，そのイj)lJ性が (
{
(
rかめられた .
れた水I
が¥1(1計であって，持 g
人係数 C
はド流部のフルード数の￨対数として式 (3.11)
で与えられ
には，とくに旅れが常i
れから射洗に巡移する溢移形態 Hにおいて，粗度変化点での急
る. *
I
t
r
主急変郎における水曲
l
}現されず，今後の問題点として残された .
激な水位変動が I
ち、制度急変点て・の J
l
l
jJ前的なノ，
)
<1
(
1
1
変動を除けば，
1
mの i器移 kさは，槻ねド流水深の 10-20{円程度である.
2) *
"
I
Q急、企部における i
"
i
i
.
患の測定払宋に札づいて I I
氏!面 *
l
i皮 '
lで十分に発達した流れ
か~~なる jJ\: I
(
I
I~1l 1立 1 . 々 i"t ドするときには， I
氏耐よりド流粕度に対応した涜れ特件をイi
r る l付 tm 凶 W1.vi が Jf~J& され，
i
"
t卜するに従って J
i
)I
'(
j
j向にその領域が発注しているこ
1
16
1
t
dした . 内部凶弾肘内の流速は，
とを 1
従うが，その外側では
下流制度の}事擁辿 j
立に規定される対数lJI
J
に
l流事Jtl
t
rに対する i
n
iれ特性が似 ιされるので
I
).器移広間におけ
るぬ辿分イIdよ 2 つの対紋 WJ が共存する折れ線でぶされる .内部t~ 界肘の J'/ さ δ は，流
La
x-WeI1dro.ff
法を用いて保存形の巡!同~jj ，f?式を解いた不等流.;1~1 の私以 lよ，底的1#1l
*
I
LI
f
1
Iに変化する場合には，水仙変化の人きな流れについても 1
・験で何ら
7)選移民間における流辿分イr
i
と氏 1
1
(1
せん断h
.
:
i
;
)
Jに関する実験引実に革づいた似定から，
内部局持層内の支配 jj f'，'.r\ を導き，数伯 I~IP によってその発辻沿符をシミュレートし
た . 水位変動力E小さく的水ハi
分イf
iか似定できる流れに対して，
u
l
・
r>:結束は，'よ測の減
速分イi
rの変化から評価した内部出界制作さの実験 M
lとほぼ ' 践し，適合刊のよいこと
が知られた .
8
)*
l
U
主急変部における I
J、!喰!な流れと浮遊砂濃度の器移過程を予測するため k-c，
C
L
I
ド ~II 誠 x のべ ðl ll.J 故で止され，ぷがノ1<. (
1
1)に述するまでの流下距離は， ;
j
<l面形の溢路長
-1
0
4
.
j
jI 粕面から汁t
I
(
J
I
の財什
-105-
?
f
.
i
モデルと拡散 j
J.
f
'
/
，
パd
p
i
d
i
J
I
;させた数値解析を行った .その結果，消 r
f
l
iから粗面， *
I
l
l
f
l
J
から削 '
(
1
1のし、ずれの場介についても，実験結果と [
n
J
Uに，内部t
(
l抗
t
}
¥
v
lの発達にっ
n
て消速や乱れエネルキーが庇 l自1 より新たな粗度に対比、した)jï.衡分布に~移することを
心した .また，レイノルズ応 )J や渦 1'U~i件係数および汗逝砂濃度の変化過程に関して
も'):
:
験制民とよくN
}
.
ぶしており， *
I
U
主急変部における桜維な乱れの内部構造および i
字
通{ゅの ?
f
.
i
1
(
ゆ機拙をある.f't'.J
支線擬で・きることを明らかにした.
9) 1
'
.
11.の'た験およひ解析結果に以づいて，ノk叩き討'
}
I
(
lIから護床工事U
f
!
i
l
へ全る底面制度
;;!、変 i~H における ?f.iれの~移長さを lりj らかにするとともに，説床工の適 l ト.長さに関する
指針そ示した .水 r
f
r
I
mと流速分 I
Pの遷移長さは，ともに粗度の特性や流れの遷移形態
1
l
l
(
I
1Iの匂流水深九2の 1
0
"
"
'
2
0倍および 1
5-..， 2
0倍粍度
によって変化し，それぞれド流1
であると与えられる. ・
/
j，乱れ村市iおよび浮遊砂濃度の逝移に I
到しては，さらに長
い1
主将￨メ1I¥lが必虫となるが，内部時抗!
h
v
lが氷面に述するところでは，ノk面近傍を除い
t
*
1r
(
I
11- の、{i-術分イ"に遷移しているものと考えれば，ぷ床 l~ の適 IL!~ さをうえる
てドポ l
j
よ叩(トド;
J
H
i
l
)
を川いることがで
として，流速分イI
1の巡移 l
ベ1
m長の l
t
i大1
1
i
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02
きる .
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) 村明宏・松烈史自5
1.古川秀入::*
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2・鈴木康弘 :
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) 禰沖家久・r!1川防次・瀬谷和 1
せん断応 )j の}，ê;、符特性，水1" 7・ A 文集，穿l34 ど~， p
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4)桝l川住・・村本応雄・説 m
付i ål5 ・大作品:制度急変流の Aq而Jf~と溢移長について，
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kr.学論文1.k， ~j34巻， p
p
.
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) 神川{毛・村本出雄・藤間付i U
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:耳目水路底的， *
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笠急変部の乱流構造， ~331nl水即必演
会論文集， p
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)神田使・・大作尚・村本 u，
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U水路粗度急変 m
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) 中村俊六・'"村勝男・旧小ハ治 :3次 JC人 r
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主の *
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刻する実験的研究，第 2
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k理講泌会品文集， p
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) 足立昭平 : I}HJk 路における伐中人 1 :制度の実験的研究，京都人γ 防災研究所町村~， ~~3
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l1'_の u護休 c のJf~状に関する'ノむ験的身候， t'， ..+:~主制'Irt料， W25谷， p
p
.
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.
4
0，1
2
2
) 足立問、J
L:人 1
・
*
I
U
支の実験的研究， J
:本 γ会論文搬:句集，第 1
0
4
:
)，p
p.
3
3
4
4， 1
9
6
4.
i川秀夫:内部崎県伊j
の発達機構に￨則する研究， 1
本学会;:n3
8
[
n
l{I~ 次学科j説
2
3
)給梨史郎 -J
らii 会講演概'~~， ~j 2部
， p
p
.
4
6ト4
6
2， 1
9
8
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11余I
M
i
:閲水路i
A
iれにおける目しれ村件 i
d
の汗)!JI
則数求心について， J
;
t(
i
巨
大
2
4)今本博他 .1
?防災研究所作幸bi ，第 20~ ， p
p
.
2
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1
2
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jIJする研究， 1 木学会 i論文報 ~I; u..， ;
:
n2
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p
.
6
77
6，
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) 補法家久 :[却水路の乱れ強度に I
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;永見宏 .r
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j - 博 :14 ん }f~断面 l湖水路誠の : 次/乙乱涜構造に閃する実験的研究，土木
γ 会高文搬出~， ~"j357:J I
I
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川同次 :
￨
j
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l水路流れの次 J
じ乱 i
n
i
構造(縦渦)とそれに及ぼす1'1
[
h水面の影
2
8
) 禰沖家久・Ijl
特に閲する研究， )
i
rfflS 人 γ 防災研究所 1， 1 : 縦，第 28~]B-2 ， p
p
.
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) 村本 j
;
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J
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，.(
I
I
J[
1!ぷ附・イJ
l村明，%砂傑河川の川流砂に関する基礎的研究， Ji~ 都大学防災
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究所匂報，知 2
0りB
2，p
p
.
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) 波法成主 ;
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t.射挽MA 財での不^~' m
t
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:
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本 γ会第 4
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例年次γ術講演会講演概要
~，苛12 部， p
p
.
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1本機械γ会制:流れの数[
1
f1シミュレーシヨン，コロナ社， p
p，.
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3
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) 楠内家久・川伸次 : I'I ltl 水面を考慮したj;~J水路乱流の数偵J 野手法一修正 k-e 乱涜モ
テルによるwf'il~ ー， l
;
tfflS 大 γ防災研究所 "1 ・搬，第 29~]'B-2 ， p
p
.1
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6.
35) 制山材i 介・ tÌlilll~f( I
，IJ
':1.1.流モデルによる j
l
.、
'
;
1術浮遊砂涜の解析， m32ll1 1 ノrJ<.EI~，講演会論文
i~ ， p
p
.
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.
1掠 :i
3
6
) ~'i 仏義印 J .)
11恥i
也・ 1
1
11
1
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J
r1
感滞j
域の泌れと拡散の数仙シミュレーション，以
都大学防災研究所年制，第 2
5号
， p
p
.
5
8
5
5
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5，1
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.
3
7
) 例制作・ .P4Uい仏:I~J水路における粗皮急変による流れの遷移機構，昭和62年度上水
γ会中部支部 {
I欠
(γ訓j
:泌演会品演概要集， p
p.
3
7
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1，1
9
8
7.
f
四
1
"
第 4章
護床工下流部における掃流動、の流送過程と
局所洗掘に関する研究
4.1 概説
取
， ;
k
I]，I
ふ1
1め
J
l
cなどの取水胞ぬの i
:
な被災安 r
，qには，それらに付随する水叩きおよび
J
1
辺のみで河休の符制限
o
l!.床工ド消却の川所洗剥がある.この). 川洗脳は，fu}流 )
Jが梢造物).'，
ふl
・
1
1
1
iド流付近の砂だけが移動する静的洗脳と耐流 }
jか大きく全体的な流 l
d
)を
界を越え，ぷ i
fl~ う動的i先制に分けられ，いずれの洗抑!Jtln にも底曲制度の急変が強く影秤している . 洪水
時において|川辺となるのは後持の動的洗制であって，その抗;nll!4，~fl 字解明することが，，\~lふ
I~ をもためた ~IIJ 迫陥断構造物の玄'令刊を検 J する1:て。 i品も 'H 史なよ j訟の，つである.洪水|時
における i
l
l
J;.u陥断椛 jii 物 1;<;1 辺の流れ特t'1 : および ~"t砂機構に|則する研究は， J
.
J
所汎拘!の防 1
1
:・
幸子減における J
，
l
能的なぷ題の "
つとしてた験的，珂論的にも行われてきている.しかしなが
や*
1
"
，
11
ふ1
1
め
ら，地i
r
.を流ドする流れの形態は多棋であって，防 i
t
i物の形状，川氏材料や
f
n
J道特件およひ流 1
;条件により大きく y
(なる.以ドに，従米の1:.控な f
i
}
f
'
先を概観し，本 6
J
f
'
先
のな脚点を l
リ
jらかにする.
まず，水￨“J~'~nU刊のもぐり噴流による汎M に|期しては，
i
n
J休砂の述t
/
t:式を用いておおまか
v
な担由。白流に埼 W^
'
1
.
E
1
p
.
必
を
適m
して初期の洗掛!1Af
Y
l
な与狭を f
Jった，
/al
l
1
・
sel
1 )の研'先，水、
i
を解析したれ 1
1
1ら 2
)の研究，訂.細な洗品I!'人・験から洗掘穴内の i
d人材l.i生と洗剃の発注辿 JQ者関
の
， '
a
l
1
an3)，Ch
αl
e
e
りee.Ghosh4)の研究およひ )
1
:平衡状態の砂符肋
連づけた H
a
¥
¥
a
l
l.Nar
を取り入れたれ11 川、変動の基礎式から洗抑i:~ft:の解析を h った蔚l 峰 5) の研究が代表的なものと
して挙げられる.
i
n
J床変動沿が小さく 0
(
1
/
1
¥
流がほぼ '
f
I(江主する初期洗掘，タ~ [
H
I"
(
j~1Ít の Ilj 岐触流によって深さ}J lí~ の洗制が ~l躍する "1 J
O
J汎
O
I汎蜘!の 3過粍に人目J
Iし
， "
1
細，およびほぽ相似な洗脳形状を保ちながら乱射が進行する後 J
期および後 J
U
J洗制に対して流れの剥離と j
先制穴ド涜側斜凶l
の
I
I
¥
J
欠的 h
i
i治のモデル移川いた A
L
i
d
-的な J
先制深のよH
I
世l
をhっている.しかしながら，内速旅の O
O
I
I
¥によるiUJ床洗脳とみ;研究で
I
U
Q急変場における洗抑!とで
対象とする主体 Lによって減勢された流れが移動床に移れする *
とくに，崩 11会は，ノk 、ド目白涜によるおU1ul~れをその洗腕機構から，
1
1
は，その流れ特件や洗脳機構はかなり見なるものと考えられる.
つぎに，
;
k
n
pきをイ fする構造物のド流行1
5における洗捌に￨却する{J)
f
究は，水叩きド流端;ィ、J.
i
l
i
で竺じた跳ノk に fl う ilt~ による洗加が t戸地する財介を対象としたものと， Jk 川1 き J: で fHif，t か~\}
続するか，あるいは限界流に近い状態にあって，過大な M?
l
.
i
}
jの f
1J
I
Jによる洗似を対匁とす
るものに分けられる .前荷に!到するものとしては， Farholldl'Smllh6)および阿部ら 7)の
研究かある .f
'
a
r
h
o
l
l
d
l・Smllhは，取手結える m
i
れについて，水 I
I
l
jきの卜流端で跳水か起こ
る条件てJd
も北側か j
並行するとのな捌から実験的な考察手行うとともに，A
(
.
i
京矧棋の H
.
dによ
る砂の移動をモテル化して，形V~{? メ)(rlll 帝京で近似した洗脳火の iil 人洗脳 i宋の時間的変化 ~n
定している. ~IIJ ~iS らは，比較的侭い部バ I に続く水叩きドポumの}， J肝洗似 l
こ対して，ノ1<I(
J
き
-1
0
8
-109-
の i之さと il; 入札制 i 宋との WJ 係者~験的に求めている.
，
/
j，鈴木ら 8)，9)は
，
卜?
A
i;
J
<深が小さく/1<
I
I
jJきド端において限界流に近い流れを対象と
¥
して， 1
ぷ1
: め l ~ の水 1111 きド話il1i~ の動的な J， J所洗脳過科について詳細な実験的検口J とその結*
1
1
Iドら 1
0
)は，急流河川の床 l
tめ仁近傍の
i
l
l
l
W変動砕/次 JじMα
ι:
('ormuk?l、をJtl~ 、て解析し，
f
'
'~\I~)II の'Ji測データと比較している.し
かしながら，いずれの似什も流砂に関して動的条什にあるにもかかわらず，
ヤ
F
l
o
wRC'KI()11
c，
.
，
，
F
，
、
d
にはづいか iilWミ変動の，;l~干狩 h っている . また，
T
r
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l
l
si
<
'
1
1
1
~ "'. I
，
1
・消防からの給
砂は弔'Wdれていないので，動的手衡状態を取り扱ったものではないと解釈される .さらに，
R
(
'
(
'i
rcu1
a1i
011
4.2.2で辿へるように，イホ恨の車I
L
J
笠'担みで偶成される u主体 1
・の下涜部では，イポ要来日l]
h
.
.
d
r
;
J
/
J1
ic
.
<
.
1fUCtUrl'
の述」、 (ht れが卜:?庇移動休 1 : で拡散されるという 3 次元的な ~I.i れ特性をぷすために，河床形状
Mixi
l
l
gl
.
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Jr
J
XOf
1
l
'
'
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>w I
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は1
1
BoundaryI冶 I
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は
、'
1
，
討
?
な
ノJ
<I
I
Jきのド i
i
t
m
iとは列なり，陥断 }
;
I
付に l
i
]凸のある版雑なものとなる .こうしたこ
'
)
i
l
僚
の
，
，(
u
よ!の卜流出1
1
における以大札制深およびその発生位田を即命的に予測する
ことは J
￨:
j
i
t
l
こ￨村灘となっている.
このような必 i
よ rドi
d
t
i
t
i
iの J
，
J
r
i
f
i洗制に￨見i
しては，松ド 1
1
)， BreJls
e
r
.
¥1
2)の実験的研究お
よび H
o
f
f
m
l
l
lハら.t-1
'1
)
ど
/
斤 q
:
:
1人γのグループによる J
I
I
I
"
I
l
i
的研究 1
3)，1
4
)がみられ
心とする /
4
・えておらず，般にはられるような何日￨構 i
i
i物の .
1
'
涜に移動 l
Ki
1
1
J
.iJjが続く出合には過大な
J
l
'
l
l
" r の iJt ノk 川および 1 : 砂 111: のド流に l肖 Jj 体ブロックおよび y~ 押J ブロックによ
る.松卜は) !
;先制 i d を子~HlJ することになる .
凶 4.1 ，遊休t:下流部の ~tれの領域þ(分 1 3)
とから，
る"担保 1 . を H世相した似合について洗!1tr~実験を 11 い，護休 1・下流部の洗脳特ド1. について与察し
ているが) ，~{~lぷ r による札品'rl ~;\の低減効出とポiれの条{'I:について定性的な関係を示すにとど
、
J
'
J
.:
1のように，従来の(JJf'先では， 11むよl"，および汎抑i 火 l付の ~I.ii，~ の J巴似が|・分でなく，誕 iふ
l". の Jf~~k ゃinJ l
.
t
ミ
{
ゅ
のa
fl
，およひ流砂の辿続料を与!なした動的洗抑!のれ統的な検口、I
はなされて
まっている . H
reus
t
!r 12)は，多くの'点検から議床仁のド i
.
l
i
における起大洗抑!深の時間的変
いない .本市では，必 i
ぷ仁川辺の M，
が
:
)
)
， J 所洗蜘lillfl~ に!均して， 3杯のイボ叩の，
;
f
t
.保
¥を似た .
化に￨則してつぎの鮮験 J
J
.
x
される*Ill
(
n
l
メH
¥
Jに，均
ケで柿 }
~
変 m~ を対象として系統的な夫験を 11 い，初j めに illJ 川、の変動特件を l リj らかにする .この赤山県を
，
:
(r
参jm'L 験とした I't~ 的 ;先制の掲 fT および必I).: 1~ を胞 1: しない J1< 叩きのみの場合の需品以と lt'l'~
，
y
.，，，
-111
.
検I
}
tし，認休I:ド話W
i
5の動的洗抑!
i
t
j
F
fの特徴を I
リ
H
融・にする.ついで，
ここで) "mは i
t
t大汎抑!深， h
)
(
は誕床1.'
lの初I
J
W
lノ
k深， 1は約過時間，
'
1は z
川が h
oに等しく
なるときの軒)tl1l~Ilm および y は係数である， 1
yのイ
I
i
'
lは，流れおよび砂純
Iおよび
fの特件に
f
(
"
<
(
fするが，その後地つかのよ;験式が従来されている.
また， l
I
o!lmw
ハ .H
o
o
l
/1
:
3
)
，
1
:
ブ口ツ
・{ゆまたは i
H
f
T砂を 1
泣き均した符到
l
J
l
ふ
￨
メ，
I
/¥Jを後続した *
I
U
宣
;
急
t
k
蜘!の進 f
t
i
t
i
f
tにおけ
る洗蜘!穴内の流辿分布，氏出 J' : )1 と此 1i1 1 せん断此，~)J の分イli および~I.t l
j
'
tの迎動特f
l歩J制I
(
こ.
J
~lllJ し， u
位W ro トポtì11~ の洗捌特n と il.tれ特性の関係について身察替る.以後に，その 4・??4 私I，').!:
に jよづいて洗i
J
l
f
l略的。モデル化し， .)1 ，、 I~ 衡状態における流砂の辿軌条 f'l から )，q. かれた illl1~ 変
動の J
A位式を故t
れ
がjに解いて洗n
:
l
lの足Ur過粍を予測 4る.
1
4
)は， Rhll昭和j
のi
口
HH
こe
?
1
・
I
I
l
jされた護休 1
・をイ i
する河川昭
卜話iMの仇蜘j: ， ;を Í，~IIJ するため，取背後およひ洗脳穴内の点i 雌域において湘の先 '1: に伴う乱
れの (1 川に {ì' ll した即品的 W( 析法を f23起している.すなわち，必床 1~ ド流の洗抑!穴 1 -0の流れ
をその .~L れ陥 ii!i の追いから似14
• 1に IJ¥すように Jつの領域に分別し，それぞれの領域に対
して乱れヱネルギーおよび渦動粘性係数の冷 Ili をモデル化して流れ場の解析を h~ \ ，拡散 Ji
f
l
'.Aと ¥'{l// U"1fの泊I
(
'
t
:
.
:
λ およひ流砂の述紙条円から洗蜘!の発注過粍を予測している .この
モデルは，モれまで慢 1
はにされていた洗品1
1
火 '
1流斜面 0
'
1の1
(
歩約子の p
lc
k-/
ψr
a
l
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およびぷ
Iぷl"下端の H~ 人れ深さに|則辿 4 る事JU立変化以での洗掘!えを， Ml
.
'
ang Layer で午成され~J 官官
m
t
;こょって RどCI
r
c
.
，
，/aIIOJI 701ft!にもたらされる乱れエネルキーと!渇速させて定 ;
1
:的{こ評価 l
ている I'.~ て人変調! I
はぷいものである.しかしながら，領域の埼伴が不明確・てあり，
，
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J
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1!出 }\I.~ も HHI布できる.さらに，
mするなとの
1
:
でぶした令ての研究と I
C
i
J様に '
l消印からの流砂を
4.2 護床r.ド~i[$の洗脳逃れに l到する実験 1 5) -19)
4.2.1 χ験の概要
ス!投に m いたノJ<VK は，関 4.2 に IJミす恥\2 3ι:m ，深さ 20cm および l~ さ -1m のアクリル製 k
/
jJf~ 陸rrlfli 水路であって， t~流 ì~B 15m を必 W T
.I
メI
/
¥
Jとした .このぷ l
よ1
I
メ
I
I
¥
j
の kさは，令て
[
1
<さの卜目H!(
I(
必 W rL
σ
)~~. ?
I
.
i
水深
のχ験条件に対して， 3.7で従来された護休 Iの泊 1
分大きな f
，
(
!
て'
ある.対象とした必 i
ぷc
の掠式{よ，め 3j戸でJl
H、たものと Ij
の]()日)よりも 1・
tJ
u:の 3純の
*
t1
(
1
J (
凶 3.2)であり，さらに，水 1
1
1
1考のみの場介手校 tて7f
t
耐から移助氏に
f;~有じする財介も JJII えた . ，，~Lよ1".のト流出 25m の|メ 11\1 は，砂およひ僚をぷ床 r-，の J，ll(lj :
，
j
:
'さま
で敬き，aA めた移肋 J~、である . ;
1
1
1
1
ふ材料としては，、'
l均約作 d がそれぞれ 15，]./および
"，
-110-
1
1
1-
30mmのほぼ・
伎な 3陪の砂(細砂， j
J1砂および制砂) および細砂と組際 (dm=72mm)
100
1
/
)
0
調節板
位i
2
/
)
0
実験条件は，長 4
.1および表 4.2にぶすとおりである .ホロースケアブロック必床
流
量
検
定
糟
流れ
砂押I
床
議派 r~ 純明
を混合した混合砂傑を用いた.これらの砂および判僚の杭 l
立分 f
!
i
を凶 4.3に IJ¥す .
r
.
と
細砂河床の組み合わせによる動的洗制の'
_k験 RlIl1 B
1'H1をはみ;ケースとして， i
n
E:
，
:
'
条
件
，
砂純任および議床1".の依式を変化させ，さらに混合砂防乙を}][Iえた，1I1
6ケースについて実験
を行った .i
H介砂床の実験では，それぞれについて移動床[>(問の等流状態における陪陳述度
M還水路
U
.
0%粒任に対する限界序陳述度に等しくなるように流 l
A
-を t没'よしている.
OJが河床材料の 9
、
￨
λ
l
[
l
I
以
￨
通水時には，水面形，砂純子の移動および河床の変形過れを側 rfñ および I ~ }jからビデオカメ
23
水位調節版
/
.
.
c
ラによって追跡した .さらに，河山形状の時間的変化は，測定しようとした所定の時刻まで
.
>
¥
H
述続通水した後に水を止め，ポイントゲージによって河床仇を詳細に，・測し，ついで路はを
~
I2r
I
1
0
1
¥川
_
I~V
i
敷き均して再度所定の測定時刻まで、述続通水して J
I測することを繰り返して求めた.いずれ
の喝台も， ;]<路床勾配は Ih=11
1
0
0に[6"
1
定し，移動はのド流￨メ 1
mでて手流状態が何られるよう
に
ノk
路ド流端でソk位の i
調節を行っている .このとき，流れは滑￨
自;1:およひ明lJ.立変化 1
1の [
L
'
(ド
流を除いて常流状態で、あって， 3.3でぶした流れの分知に従えば， RlIl1 B
e
.
;Jは選移形態
断 1而 ~l
I
I，その他のケースは選移形態 Iとなる .
帰還水路
側面凶
表 4.1 実験条件 (均・
砂の'夫験)
凶 4.2 実験水路の概要(単位 :c
m)
実験需~}
L流粗度
sFH.l
BFH.
2
ーく〉ー綿砂 F
-frーや砂 I
F
(
)
指
)
βIHJ
-[子I
!
J
I
i
!
TC
BIH.2
-・←一級撲 G
BIH.
3
B1H;
.
50
RCHJ
sCH.
2
0
0.1
l
10
d(mm)
~ 4.
1
'00
H
、.
、
。
1.5
。
3.08
2.4
、
、
4.35
、、
‘
、
、、
、
4
予
、、
、
、
、
や
3.0
。
BCH3
BぐH.
;
.
‘
許
‘
、、
、、
BFl{l
R
BドP
.
l
p
RR";I
限界陪限速度
~ntlrl
陪擦速度
l
f
‘
(
)
2
1.5
、
"
5.04
"
、
会
3.08
、
、
、
1.78
1.83
2.30
4.18
1.36
0.48
0.76
0.95
2.89
0.94
6.07
4.14
4.70
5.69
1.31
3.50
2.87
3.40
5.14
1.18
2.56
2.33
2.85
4.69
1.09
0.90
1.16
1.60
3.72
0.86
7.10
4.57
5.45
6.49
1.29
6.03
4.12
4.70
5.69
1.13
3.40
2.8 1
3.40
5.14
1.02
2.56
2.33
3.00
4.83
0.96
1.78
'
.
1.83
、
.
2.30
，、
4.18
、、
1.36
、
、、
、
•、
、
.
3 実験砂の舵度分布
-1
1
2-
限界水深湾流水深
c
m) {
人 01(
c
mjs
) 1
c
(
c
mj
s
) Q(
Jm
(
mm) V'
1
/s
) h
c
(
c
m) h
I
.
，
0
2(
RlIn
100
、l' 均純 1~
一1
1
3-
、、
み 4.
2 実験条例- (混合砂の実験)
をI
Lめて砂災前i
をニスで l
判定し，
i
d大i
先制が 1
':
じた縦断 I
{
!Iにおいて洗蜘1
穴I
^
Jの鉛 l
"
i
流速竹 (
r
i，
i
J
f)j および氏 1Mせん断応)]の if1i ド /j 向変化を;1!q~ Lた.さらに， RUI1 BfH，
/ HIRI
庇前i
実験高二;; 砂と般の
RlIt1
‘líjl'Jt，'t 作
1;1~ 界 f守陣辿)~
c
mj
s
)
1
l
i
什 ;511fTdm(mm) (I"(
，
i
子機速度
限界水深咋流水深
i
k
'
'
，
{
f
的2
h
(
c
m)
(
J'
O
J
(
c
m/
s
) UC
(
1/s
) h
c
(c
m
O
J
ο
亀
HMH/ 7:3
2.4
4.41
2.79
2.47
3.i
E2
5.87
1.33
6:
4
3.3
5.17
5.58
3.92
4.73
6.81
1.31
5:5
4.3
5.90
8.28
5.09
6.~~ 8
7.9 1
1.34
HMH:
1
HMH3
=0111111) および洗蜘!後
および BI.P/の併ケースについては，洗制 l
i
i
J(
1
=
(
1 601
1
1
1
1
1
)の
川休)f~状を [1"[ :.tして i
A
i
)
.
患の 3次 JC'
;
}{
!
IをJ細に測定した .if1i辿の ~itlJ~ には，プロペラ if，t辿.n
(篠塚記 1
()昨日， Model SV-3) 移 I
1
1しり l
氏出 I
L}
jは
， ~1.
5に小す 1
"
(
(
子Rmmの:
安感怖
L)
Jl
d (S
・
r
研究所製，M
odel J
>
'
v
I6)を洗銅穴内{こJt
H
め込んで測定した .また，f
i
企
をもっ I
画に働くせん断此、 j
)の測定に川いたせん断比、 J
u
t
.(東京 n
h
l
1
q製， Al
o
d
e
l S10W) は，セン
サ一部が ~4. 6もこぷすような椛 i
t
iであって， rjl 央部の I~U子 /0111111 のせん断プレートに働く
せ
ん
断
/
.
i
:
.
、}
j務 1
，
'
.
1I
J
t
lの倣パネの ;
E
みから 1
"(版測定することができるようになっている .せん断
卜 TdtitSidif怖のYf.持~.ìillJQ (
J
.
，I
.
'が砂の平均約作に対する移動限界 U
'C を地える動的洗掘の場合
には，開 l~ 全M~.. て: ~tft，(r
l
)か{
f
l
lし
， l
i
也l
よ
v
u
メ I'
.Jからの ω
の供給が無ければ移動派 I
;
>
(
I
I
Uでは全体
j
広沢ドが午.して、術状態が得られない . このため， f
，
め1
3
6
i
;
i実験を 1
rって水路下流端
的な?lI
与
1
1
¥1的変化を J測しておくとともに，
における流砂!止の H
を泊'(1'ブロック
4
i
'
夫験では水路ト l
m.端で何収した砂
プレートの[~ I
f
r
I
に
はI
'
X
I
に
ノJ¥したように 11101I
J
t
I
と1
[
J
iじ細砂を術に張り{、lけ，細砂 l
而の[.端i
を洗品!
I
穴l
付の i
l
l
JJ
ふ1
(
1
1と到するように砂 1
['
に H立I
'
'
!
して， ìllJ床砂 Ifr，に門• 1
1
1.~るせん断応 JJ:
fIi
'
[
i(
r
!
hlた.
水路の N~t'" は，
*
1
l1
立変化点から i
，ftトん i
l!
l
に x軸，イ i
側引から)， O
(
I
'
Ir
;J
j1
I
1
j
(
こ y制
1，*
ll
JQJt~ I
U
I
から鉛 1
"
(I
:
!
J
'
こZt怖をとった.
U，fi
端から患の砂することで動的、!と衡状態を棋擬した . ~4 . 4は，各動的洗
，fU
日;消砂 :
1
:C
J
"
oの時!日}的変化をそれぞれの実験に対する、.
V換I流砂 fJq"
l
I
t
似'丈験におけるド i
8
(
.
I
U
1J
K開始から 2
1
1
与
l
I
¥
lf
をの卜消端流砂川で，それ以!日初日が経過しても変化しないと考えら
れる流砂川の、I~ 簡11'(1 )で 1
1.制化してノJ¥したものである .C
J
"
oは
， j重
ノk初 J
U
I(
t=Imm) には
J
)
，
叫よりも大きな軌をぷすが， {が 3m mを越えるとほぼ C
J
"
o
eに・致してお
いずれの'ぶ験でも l
り
，
，fi
端i
m
.砂川に￨見l
しては，比較的知時1
1
¥1で平衡状態に述するものと 4
・えられる.
トi
10
10
q
b
O
q
b
」山静
•
f
J
t
.
2
8
i
8
i
H刊自制
/
I
仁E二
凶 4.
5 JI : )J III センサ一部詳細閃 (f~~\'i :mm)
oBFII.1
d BFK.1
ロ BFP.1
・
‘
sC
f
I
.
l
8
1
1
1
/
.1
(
)
./
/
~4 .4
/0 l (
min
)
/00
下 ~f端 ~t妙 l，tの時間的変化
4.2.2 ォ、ロースケア，護床J:下流部の洗制本押主
，
J
J荷札制は， n症は 1
:とそれに娘絞した移動ば妙 I
(
I
Iと
すでに述べたように，ぷ床r.ド械部の J
{
lWにおける *
"
1
変色、変{こf1:う氏 l
(
r
Iせん断応 )
Jの用加 .
こ起￨刈ずるものであって，，/i
.
'J
L
1
?
"
Jばに
のt
作閉するも!?流 JJ と illj床材料の限界~，hf，tJ Jとの関係から，令{本 f
ド
j
な7
f
i
i
妙を
i
1
d
:
l
!
t
火1
)
、
!
のi
，ft
れ特科とその H
剖l
j的変化を￨りj
らかにするために，R
III1 BFH/と1
，
.
]
じ条 {
'
I ドでそれぞれJtll水徒 I=0) 5，/0，30および 60m mの科fI"f~lJ まて:~単純通水した後水
っさに，
一114-
nう動的洗抑!と injW
t: の .rmの妙だけか移動する抑的批~If!に分 ffi される . この!日l:m~ 取り扱う id初としてこ己で
は，ホロースケアブロック認は
r
.にJ
勾砂l
よか彼続した財介のゾ・ l
輸出人以から，イホ J
.
r
'
Jのみ l
ふ
-1
1
5-
10
・
~4J-' .<<...<.t .(4.J~，L-!_
22
0
V(crn)
F
ザ (c向》
4 血多
Apb
，
a
，
，
a
円
l
Cc
"
"
.
1
0
¥
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‘
< <""，.c<<<<<，.".
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.
.
L
J'" < < < < <
e
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'
V(C
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-
Z
1
1
V (c
;"，)
HU /I R/
.
i
l'
.
t
>
44.6
せん断応 J
J
.
;
I
‘
センサ一部詳細阿(単純 :mm)
r. ド itiU~IS における助的および怖がj な洗品iリfZ状について母娘し， 1
山，
j
".の洗刷機構の泣いを i
リ
jら
かにする .
(1)必瓜 1
・lの滅れと洗蝋穴の横断j
例え
~4. 7は，制1砂川 i
ふの動的汎蜘I (R
/
l
1
IB
I'H1)および静的洗制 (
R/l1I BfH 2) につい
て) ;
I
I
JIふJf~~人の 11与 I/\J的変化の 14 峨|ヌl を IJ ，したものである . また) RI
I
1B
I.H1 における，t~lふ
1
:，
.
の x=-2~cm の楠附r I
(
Oについて) J1
<{tl，流~の鉛 11'1.分布および底 1(11 流速から，;'l~ 価した
V(ι""
ほ
(
(
l
I
の!?.際辿 I
Qの陥断 .
h1
t'1jの変化を凶 4.8に I
J
'す .イポ咋Jの *
I
U
Q世糸が ll'j角桝
f状に，l(;ぷ
ホロースケア，;<~Iふ r では， 1
点(
f
l
l付近の ?
t
i
tれは阿 4.8に見られるようにイポ要来日J
I(配列さ
れていないぬI
J
H
) に f.
L
1
j1lて，氏 U
1
I流辿が大きくなり，流速の鉛 [
1
1分布も・様化している .
I
主
的 r
:
仲辿!立もイボ安全の 1
日では，イボ・担来中心線 tにおける伯の 3"
"
'5的にも述し
また) I
・
Z(cm
w
ている .このため，汎 V
I
I
山i
J
J
W
Iのブロック 1
'1ド流の洗掘形状は，イボ哩ぷ問の延長 .
1で深蜘!れ
Lし) I先制された砂の・ ~i5 かがlれのJlJJ投とともに憤方向へ運ばれ，イボ世点のド流中心線
がJ
1
:
(こ月f:航して柿断 /
j
l
，
'
t
jに1
1
I1
'
r
1のある 3次 l
じ
がjな形状となる .
先制が進行してイポ:盟主1/
1
¥
のj
先制深が人きくなると，側 J
jの斜 l
耐ι
J配が砂料:のノjく11
さらに i
日
、(
1・
(
1をMkえ，料 I
n
i1
.
の砂が洗制穴内に討議してイポ望みの F流心線 l
二においても川広低
ドが'1:しる . したがって，この段附になると， i
先制穴はほぼ相似な形状を似ちながら発述し
1
"
-1
1
6
‘
'
、c"，'
γ(crn)
H
U
I
If
J
NI
.
2
凶 4.7 虚床 I
:ト流部の洗脳汗舛えの時I
目的変化
(動的洗剃 :Run 81
H 1と治的洗蝋 :RZIII 81
・
H 2)
-117-
。
。
y/Bb
2
/
4
3
Ir X
.
1r
7
.
(
r
.
J
2ト
1
/ト
、
O ~
3.
，
7
.
(
r
.
J
2ト
1
/ト
OL
爪爪パ~ ~
語旨 p
J
p
E
jl
FES﹄EEEPEEL
e
，
，
.
ωJκH7dAU
，
.
，
t
白
，
，
r
。。
。
2
3
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r
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-
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J
2
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2
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1
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2
Jr X 51'.
o
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l
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_
7
. 01
1r X Sr.
1
I
・
1
、ー
{r J I
HunB
F
I
I
.I
2
2
1rx。
r
・
t~ 4.8 護休1.1のA<位，説法分イ'Jiおよび庇 I
面Jf.際速度の横断 j
j
l
何変化
7
.
01
7
.
，町
{ JI
(r.)
2
ていく . ・ jj ，洗脳穴の ~fit
Fjjr
何変化は，械れの拡散とともに消砂註が隙断 J
j
I
付に手均化さ
れるので，あるれ}症の ~I' 雌)1t むと illJ床の 1"11"1 も涜ド!i 1Î1.J に減以していく . このような洗制穴
v
の特徴は，R
I
I
I
IHf.HIおよひ RF
H 2の
、術状態 (
tニ 60m
l
l
l
) における河床陥断形状の流
下 JJÏ(~ 企化在 1J\ した ~4.
Ir X
9からも i
リ
jらかである . r
r
i
]以￨から， i
品大洗腕深およひ・洗掘領域の
i
之さは，ともに動的、v
術状態 (R
I
I
1 BFH1
)の場合のんが，
r
f
t的平衡状態 (Rlln BFH2)
7
.
f
7
. (
).
.
状が， ~ 4.10に限式的に 1)ミLたような 1
1
4深部の氏面制兵，斜 (
f
l
If
有料の台形断 (
f
i
iで近似され
火のいすれの附 r
(
(
11
でもほぼ
'よであって， *'1I主要ぷの純間州民の約 1/3 (
:
;Icm) となっ
ている .
jirí~ 変化の H剖I'tj的指移今 1 )ミせば，凶 4.11 のようである . ただし，流下 ~ll 離 x は，ぷ床r.ド
ifit端から洗島I! 火の i4i末日15 までの ~I' 雌 Lm で jl!日欠 lじ去ぶされている .機断 [fn の斜 (tl( の角度科は，
x/
1
.
川か ο
から IO)I
I
¥
J， '4なわち，洗抑!穴の￨流側の斜 (
(
1
1
では，伯尚および1
時間に無関係に
ほぼ
A
i
fとなり，その仰は動的洗脳の RIII1 Rl'HIで 2
5
-，，
'
(
f
t的;先制の BFH]の場合は 30で
q
J
(のいは I
r
'
j線的に減少し，
楠断j
i
l
(
'
Jに
、1
.
1j1l なれuJふ }f~状へと将行していくが，ここでも，動的洗銅に比I蝕して!神的洗脳の
-118-
・
X 10
1
'
1ペト
.
.
.
r
{
;
'v1
7
.
2
~
、..;'"
ノ
ヘ
'v"
/
"
.
. J
"-'
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
"
.
冒
~ ~ニニー~一一 --~
2
Jr X
1
" 01
/1(.
z 0f
(
r
.'
2
1
J.
2'
y(r.)
o
2
.
1
Y(
r
.'
Hun /
J
f
1
I
.2
Hun /JFl
I
.J
あって，それぞれ，久 i{20) カらjミした流れの乱れた水"，における'ム・忠、角のト ~IH(! および際、呼.
f
l
(
'にほぼ匂しい .x/
1附か /房雄える j
先制火のド i
，fi
側斜而では，
ω; ~
1
" 01
。
1
'¥.J '
¥
.
ノ
.
2
・
12r
Ir X Ur.
そこで，洗制穴内の科愉断((1}について愉断 jn
付の斜面i
勾配 f
{
Jの平均 f
i
lψ
tを求め，その涜ド
1
ゆ~ k.ハハr..
2
Ir X I
(
)
r
.
Ir X
ることが1M!向できる .さらに，凶 4.9によれば庇出相馬は，動的，静的洗制を問わず洗抑!
ノ
"v
JrX 8r
.
1
2
2
~k ，ヘー一
2
・
81'
01
の羽合よりも人きな {1ft を小していて，より危険側にあることが判る . また，洗制プ〈の憤断 Jf~
・
X 6r
1
凶 4.9 乎衡状態における護休
1
:ドi
A
i
部のがH
.
+
:の横断庁外夫
I
I
I
IBl.H1と抑的洗似 :R
I
I
I
IHl.H2)
(動的洗蜘!:R
一119-
23
掲合に(/)，は大きなが 1を小している. (/)，のこのような傾向は，RlIt1 BFH2では制度変化点
く深カS
*
1l位:担率の山さにほぼ労しく
でのノj
z
(
c
m
)
，i
.
f
i
れがより粗皮望み 1
1¥1に集中しているためである
と忠われる.
、ー---・
幽
-
a
FJow
一
-
'
s
7
一
一
一
ー
-L
t
;
;
-
縦断的i
l
;
:
4
凶4
.10 洗蜘!形状の模式凶
z
(
c
m
)
10
伊 (
・
)
1D
th型〈f
:i90• 2.
・
20
10
ロロ
No
8，
.
1
1
.
2
。
0
l{
m
j
n
}
10 30 60
・
‘
・
8
F
I
I
.1 0
0‘
，
口
・
t.
rJn)
員UII
RunI
J
f
l
l2
5
t
:
.0
I
X
2
L
m
x
(
c
m
)
凶4
.11 洗蝋穴の横断 J
il
付斜 I
面勾配の流ド J
j向変化
凶4
.12 洗蝋 i
止深部のA<由形と河床罪対夫の時 1目的変化(動的洗剃と静的洗制)
(2) h
i人洗蜘!が '
1
:
じた縦断的l
での水山形と洲成形状に関する 4
・
察
n
c
i
d大洗脳深が '
1
:じた縦断 r
f
i
l(
y=8.
7cm)
変化 J
l
i
H
A
I
:下流の/1<r
u
lA) が.
t
r
l
大し， /
1
<
イu
:)aも大きくなって跳水による /
1
<H
:
t
の[
n
l彼も片.しくな
における水 IfllJf~ と川広 Jf~状の i昨日目的変化を小したものである.そのうちの河体形状を最大洗
るが，制度変化 }I~.( の1.?Iriおよひ跳;1<後の水陶形はほとんと変化していない . また，跳水が完
脳深ご川で J!l~次元来ぶして ~4 .
1
3に示している.洗銅初期 (
1=5mm) における水深の流下
fして水面形か滑らかになる村山は， 1
先制探が i
d人となる地点とほぼ殺している .~ 4.12
凶 4.
12
は RU
I
1 BFH1
およひ R
I
'H2について，
j
j向の変化は，i
l
i
t
れが担lJn.変化点の l
f
{ドi
f
r
iで￨限界旅状態から射怖に遷移し，その後弱い跳水
を作って(，'
T
I
(
I
Il
'
の等流状態へと巡移していることを心している.洗臓の進行に
-120-
nって，粗j立
のように洗制火は時間的に拡大しているが，凶 4.
1
3では，洗剃初 J
U
Jにおける無次 jし洗掛1形
状は，いずれもの場介も洗制深の l
昨日¥j的な用加 1
l
lf
Tが洗脳長のそれを
-121
u叶っているために，
1
:
，洗制範 r
mが減少するような変化を小している . しかし，Iが
301
1
1
1
1
1を，越えるとほぼ相似な形状となり， i
d
終時点までこの相似刊は保持されている . .
}
;
'
，
時1
mの軒沿とともにはかけ
n
{
J先:~II!í'( の卜: .
r
V
I
I
I斜 1
Mの f
{
JJ
皇伊)よ1
1
与問的にほぼ
定に似たれており，その偵は約 1
5であって，
W
l断 }jI
(
I
Jの斜 l
i
n~J 配的の 1 /
2f
.
n良て、ある .
1
'
J
.1をまとめると， ;;({~ 1.ド洗剤i
における初期の洗抑!は，粗 j
主急変に作って J
1
Y
IJ
J
I
Iする対流
'
.
:ずるが，初I
J
W
h
先制が進fJすると (
t>IOml
J
/) ，!
'
H
力が卜流等涜部のそれを越えるためにJ
流の発 'I~ による Mifr[ )J の増人と ~llJ主要糸背後の後流およひ'fjË;J< i#~ による水洗の乱れによって
L砂の i
，fi
送能)
Jが 1
:
fl~ して洗似火が発注するようになる . そして，洗~II!穴ド~lri斜 1Mの長さは
起入札制法ご
m とド流側斜面の f
{
J度 (
/
J
c
l (~ 1
5 ) によって決まるようになり，洗制Jf~~λ の担1 似
x
0
0
20
1
0
性が似たれているものと忠われる . このとき，ぷ人 i
先制派
=
m
'
ま，制度変化 1
1
iから ζ"の 3似
の8
1雌にあって，洗脳の長さは zmの約 10的である . また，
ド流て~.，
Jが限界M流
f
?i
刊の帰流 )
l
1
z
.
30
I
I
Jっている R
力をド I
I
IJ/ BFH 1では，洗品1された砂が汎拘!穴のト祈t
に
!
1
(
:
，
f
t
'
iしてマウンドを
m
成しているのに対して，R
I
IJ/ 81H 1における洗掘穴ト抗日昔の i
，';・は，洗脳，'
，
i
jの初期状態
n
J
l
ふi
とほぼ写しく，日!
f
J片な砂の対:
，ft'~ははられない .
.
1
4
は
，
t~4.13 における動的および抑的洗制の得、1':術状態の illj 体形状を，
給砂かない鈴木ら 8)
~4
流からの
l
'
による休 1め1:下流の1
1
所洗射の '
k戯私果と 1
1牧したものである .本実
J
験てはいi
jに繰り返すJtl
Zめられなかった洗抑!とJiH
め反しを交 l
I
I
J
L
村正卜を
f
Eを粁て，令体的な ?
]
F
I
I
.1
Run /
i
O
./
じた鈴木らの S
'
J
:
s
i
l
kとは，とくに i
，!派のド涜での汎捌形状および洗捌 kさに人きな泣
b
i大洗品
mi
n
}
t{
z
z
a
5
1
0
30
60
いがら
包められる .また，鈴木らの '
主変化 J
k験私!足では，粗I
l
iの
l
aト.械の?lIj床がほとんど{民卜
していないのに対して，本実験ては，R
I
;
I
J，Rll11 8FH 1 で 5 ;~IJ
J/ 8
I
I
1
，
H 1で i
d人洗脳深の 3'
立のいj
f
M
氏低下がはられる .この i
1
lは1
l
J床侭ド1
.の*
I
l
f
j
_
床r
立要みの l
f
bさにほぼ匂 Lく
，
I
U
において必体
c1
の8
:
1..れ強度と閃辿づけて"見附される .
)
(
)
./
O
./i
。
一
一
一
Run81
"
1
1
.2
mi
n
}
f{
Z ト¥¥¥¥
5
1
0
30
60
1
~4 .
1
3 洗蝋 hl 深部の無次ノじ河 iふ Jf~状の時 1m 的変化(動的洗掘と静的洗蝋)
-1
2
2-
事
f
l
J
主
8
7
要糸の 1
後で発刊する渦によって砂粒子が j
c
k 1ψ されることによるものと解釈され，次 Jr~
Jl
Z
A
~4
R
U
f
lN
o
.
一一
一一一一一
I
J
F
l
I
.I
おf
o
i
l
.2
鈴ふ (~H，
主
役1状態における洗脳 h
.
1
4 、
l
ふ形状(動的洗制と静的洗脳)
l深部の無次ノじ州l
-1
2
3-
dx/
dl(1D111/lIIifl)
(3) 洲休の1
時間的変化本に凶する検討
凶4
.
1
5は， l
先制火付近の刈瓜の時間的変化ヰ d
z/
d
tの
1
m
tドJ
J
I
付変化を，
2測線について i
川
1の白丸は，洗脳が顕著な
氏形払か測'どされた時刻ごとに I
J'したものである.すなわち，凶，t
n
:
¥
l
"央(;ニ /(7ι1
粕度安井
心線
I
'
1
1)
の縦断耐のの /
d
tであり，
1
1丸は，水路中央の粗度要素の中
.。
o
/ト
・
L----'"'. . 0
0
1"¥
O~--------------
Y(c
圃}‘
.
0
まず， 1
<
1
1
1
1 HFH1
についてみると，洗抑l
初期I(
l=O-5m m)のゐ /d
tの1
1
f
lは
， x=O-
o
10
y= 87
ι:mの縦断向のんか片しいが， 1
1
，
j
縦
断l
加とも x=3cm付近にピーク
，
l.I支払の伐のがI
t-小し，xが JOcm付近を越えると.}= 87cmの縦断耐では d
z/dtが
をもっ IHY
1
1.
?
•
2
20 X(.
.30
cm)
d
z
/d
t(../j
即時}
40
'
に拡大するとともに， I
両者の 1
l
t
lのぷが小さくなって I
r
i
)程度の河床
おり， ~先制ぬ[Jtl が柿下ん IÎJ
1
7
が生じていて，
侭ド 1
(1) で述べた'^Eの愉断形状を保ちながら洗掘穴が拡大することと
J
る .1が J
(
)/11111を結えると d
:
:/d
lの絶対 1
1
1
'
1は急激に減少しており，通
対応していることが'j'J
水後
ωmll1以 1:粁過すれば，ほほ令 T(IIUにわたって河床が変動しない動的平衡状態となるも
のと判断できる.
において， r
J
:
:/dl がねとなる洗~Iil 領域は Run BFH 1の場介よりも小さい.また，
t= 5 -
JOml
l
1ては，北側速度が j
t
i人となる位向はド流側にシフトするものの，洗銅領域の長さは
:
u
1
央延 1
IOcmf'n であってあまり弘人しておらず，その下涜では制度安糸問の l
t
，
<:(こおいても
r
坑述のように初期川床よりも尚いマウンドが形成される .
(4) 洲休砂の靴作.
による洗剃形状の制!迫
凶4
.
1
6は，砂の粒任が列なる 3つの動的洗制実験 (RlIt1 RI.HJ，BIH Jおよび BCH 1
)
について
0
，'
(
i
.
術状態における洗掘形状を比較したものである .表 4.3にまとめたように，
10
20
X{c
・}
これらの 3ケースは，てり:洗状態における}学陳述皮 (}'02と河休材料の平均粒仔に対する限界序
立(J刊の比が 1
I
，o
_
'
/
(1
.
，ミ 13と慨ねて庁しい羽合である .I~I のように， 3ケースとも最大洗
撚辿J
，，]じ航となっているが，このことは，洗掛深が
蜘!深ごm はほぼ 1
唆するものである. ・方，洗脳穴の長さは，
れることをぷ I
Lに (/'0:/(/" によって規定さ
[
I
I
JじU
.
o
:
/U.
，
のが1
に対して粘任
が大きくなるほと，すなわち，水深が大きいほど長くなる傾向にあって，洗脚。火の縦断勾配
は緩やかになる .
6脚ブロック，半球制度)および滑
o
d
z
/
d
l(1II111/'町
Y{
C
.
)
・
o
・
11 5
10
20
X(c・}
.
1
0
40
，10
n)
、:
J
OmJn
/
R7
115
10
20
X{C
I
1
I
)
d
z
/
d
l(_/.JfI)
.
1
0
20
X{C田}
d
z
/
d
l他./.IfI)
I.
1
0、60mln
/
10
イO
.
1
0
40
t.
1
0、60mw
/
。
Y(
C
I
I
I
)
・
/
11..
?
2
10
20
X{C
・}
d
z
/
d
t(ml1l/lIlIn)
.
1
0
o
o
10
・.10
20
‘
X(C3
d
z
/
d
t(1DI11/I11Jn)
。
Y(CI
1
1
)
H7
11 .
?
2
10
l=60"
'1
80min
/
・
/
o R.7
40
l6
・
0、180mw
。
Y{c.J
R7
・
/
o
1
1.
'
j
10
20
X{C
圃}
.
1
0
10
RunBf
1
1
.1
1
I.
'
i、1
0
1
Dl
n
。
2
o
凶 4.
1
7
は
， 3純の u芝i
よ 1*
I
lr
f
i
l (ホロースケアブック
40
。
2
4.2.3 必床 f.
の桜式による洗掘斤対えの相 l
逃
.
1
0
40
Y(cm)
0
.
.
.
.
1
0
m
w
.
11
/
o
..
1
0
X
(
C
I
I
I
)
2
dz/
dI(1D1II/1II111)
o
20
o R7
2
/
R
U
I
IH
I
'
I
I2についても I
I，
J
峨な傾向をは 1
1
¥すことができるが，洗銅初期 (
t=0
"
"
-5min)
M~I . 引がはられ，
0
l
l
lでは， r
両縦断 I
t
nとも洗掘速度のピークはよりド流側に移動して
も・
践する .I=5-JOm
10
，
，
，
‘r官7 5
Il
YF
J1
こに堆航することをぷすものであって，ヒテオカメラによる通水前後の砂移動の観察結果と
!
?8
8
8
8
・
。
・
砂の多くが，陥断}j rí~ のがiれによって洗脳プ〈ド洗の粗度安糸のド流延長上へと述ばれて，そ
o
Y(
c
.J
o H.7
11.5
/
0
•
•
dx
/d
L(_匂 i
n
)
I.
7~ 1
0mJ n
O
。
2
0に近い舶をぷすのに対して，止 =1J5c
mの縦断[而仁の d
z
/
d
tはほぼ・篠な i
l
:
の伯となって
.
1
1
'
1 ド流部の制度 '
J
!
<糸 1
mで洗銅された砂および上流から供給された
いる.このことは，ぷ休1"
.
/
:
;
0、
t
.
i
m
l
n
/
/
o H.7
00
l
'(y~ 1/5ι
:
m
) のそれをぶしている.
IOcm の p(l!~て:(.t，
1.
b.
，
・
・・.
/
o ~血
dzう1
1(
1
I
I
1
1
1/I11InJ
I 0、
.
'
i
mln
10
20
X
{
C
I
I
I
)
RunB
F
I
.
I2
凶4
.
1
5 軒l度~ぷ IIU および制度~糸Ij l 心線延長 1-- における
I(Ii について， 1 しい ifrtl l :~ミ fl トの必床 1・卜 ifri Î)15 における細{~州1J ばの動部~i先制形状の時間的変
河床の附 IIU的変化本の~i ド )ilíd変化の推移
-124-
-125-
30
10
化を心したものである.また，それぞれについて、!喰I~人定 (1 =60111111) での楠断MI..f-.Jf~ 状
を比牧すると ~4 .
1
8
のようである.凶 4.18
'
"の縦の制1
1
い'よ線は，
8123
/
/
/
/
/
/
/
/
R
I
I
I
1H
トf{ I
•••
Z(cm)
f
l
L
J
主世ぷの".心線の{なi
"
e
を点し，倣結!は粗I
皇型み問の"，.c.、線を小す.
以初に， ul!..防止にの拡..r\が~~なる場合について， i先制火Jf~状の十般的特徴を述べる.成 jふ 1 .
下流却の inJlふの隙断 Jf~状は，ォ、ロースケアの凶作と [11]はに?をプロヅクの制度 22411日に泊れが
朱I
!
.するために，その l
W
J線￨で;京刷れが汚しくなった l
"
I
If1，のある状況を心すが，
1
"
1rr~ の 11\1 悩
および尚低 X は，相応吃みの形状と配列および陥断Jj la'~の問削によって決定される.すなわ
ち
，
*
I
lJ主要みが下 1
3配列であって粕 J
Q1
1¥1陥が以も小さく，しかも相度の形状が i
dも滑らかで
J
J
ある 1
)はほとんとみられず，ほほ、 V
'
1
.球制 j
立のド流却では，陥断方 l
i
l
Jの [
U
l
r
f
f
!な愉断形状を Ij'
す. 6脚ブロックの喝行は，ホロースケアブロックと半球制度の
断 Jjla'IJ の rIII~ 1，は認められるがその附加は短く，
1
"
間であって，洗細穴に柿
I
J1
の形状は i
1
4深川に制をもたない 3I
{
JJf~とな
る.また， l'先制火中央部の縦断形状に￨則しては，粗度変化 J
:
_
(での汎細川を除けば，プロヅケ
による断片:なバは別れていない.
(
1
1トj
d
i却の北掘形払は，これらの勾合とは買なり， *'l1.支変化後 X=5('11/まで h
官断
ん，滑 1
方l
i
t
lにほぼ・紘に i
n
J/.ふが侭ドした後，側明近{労ではさらに洗>
>
1
1
1が進行 Lているにもかかわら
=7 ..._125cmのい i
百
j
では水路".*部の Ml
よは lMしている.しかし，Xが 15cm々越
ず，x
えると逆に水問中央 ;
1
$か大きく?先制されていて，そこに j
d大洗蜘!深が刷れており，
ん，側
l笠.i!.r傍の j吋 I~、は初 JYI状態よりも f~ '.Jくなっている.これは，滑 Ifolt1Hよ l の ~niれが射純であって，
自
Y(cm)
-1
-2
-3
I
U
f
l
l
RぐH
Z(cm)
I
ド流砂I
而1
:
(こ*1l1立変化 J，I.~の側 tすから水路 "1* に ra'~かう éJiIザ波手 fl った波状跳水か '1: じている
ことに起附している .このため水路ぺ
l
小
i
ド
l
'
火
A
た
と
点
日
郎
官
で
は
/
水
，
}
<1
小
位
立
1
I
の変 f
化
じ
と
t
l
l
l
仏
j
大i
洗
先
抑
制!
i
深宋および洗制ぬ附は，ともに II!
t
:
I
ふc
のある場合よりも大きくなっている.このように，
水口fJきで射流が持続する場介には，
ド流Y'fIIjの射流状態と衝撃波を除くために来1
位の大きい1If!t.
WJの必要f
lが指摘できる .
l
I
1s
I'H1，RI
呪 /および BFP1
) について， z
m
つぎに，これら 3つの科ぷば1.実験 (Rz
で1
:
A
!l化した i
l
A大札 n
:
I
!
{
¥
<
.
iii"c のれ~I..kの縦断形状の時間的変化を小せば凶 4. 19のようである .
;先制火の畑、次ノじ縦断形状の H
与1
1
]的変化は，RUI1 81'R 1 およひ Rl~P Iにおいても r
j
i
jJ
Hの
(2)で述べた RlIl1 Rl.H1の似合と I
'
I
J械であって，洗制初期i
では流ト J
il
句の洗脳範 I
J
t
I
に対
.(cm)
して t宋さ方向の洗助j: ll が小さく，無次ノL洗制 j廷の大きな Jf~状を小すが， 1時間の粁~とともに
深さん i
lJjの洗 n
l
l
lが近fJし，洗似火の卜.
~f，i1
'
P
I
J
斜1
(
0は/戸の }
jヘシフトする.
t
X
l1.16 州民俗、の純作による、l
喰 I洗制形状の比較
は，凶 4.14と同級に動的、l
喰I
状態に庄したと与えられる t=60m
/
l
lでの照次 F
し縦
凶 4.20
断}f~状を比牧したものである.また， ~ 4
.10で定義される J
b
i人t
先制漁:Zmとそれが '
J
.しる仏
A4.3 庁.
際辿}主・限抗!
1
学陳述 J
!r比のほぼ等しい実験の Jl
，
t
7
庇側斜 I
f
uの角度仇およひド流側斜 I
自
j
のf
{
jJ
立
間
'
"
，，組J主変化!}.~ての川 LAJRNttz ，洗脳穴 1 .
ψd の、I i. 衡fl(' を :&4.4 にまとめている.、!喰1 状態での洗脳穴の縦断 }f~~人は， (
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1
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わずかに大きいか 1
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j深部を;wる鉛 1
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'(記長に対してほぼ対利、
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.
，
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ι
'
m，
'
1
1
1の絶対舶についてみると，
り
， 3行とも慨ね何 ! 似てあるとはなしうる . ごm および /
2.3
23
R
I
II
1R
I.H1と 8FR1の場介に比べて， Rl
I
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・
'
f
>Iではいずれも小さないとなっている . こ
1.:
11
つニ
2I
i
i
j ては i
i
i入札制深か別れる
れは， r
1.
こ 9
2.3
30
喝f
Tには *
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皇官みの川陥が女¥
lく，l
j
11
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j
'恥i
ポi
I
1
7の袖断 j
j
l
付変化か小さいためであると忠われる .
i
r
*
l
I/fr唆み 1
mの縦断 1
Mに流れが集中するに対して，後 f
iの
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‘4・~通...晶品占~ι...~~~らιJ
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14.17(a) 必体 1の犠式による洗蜘!形状の相違
凶 4.17(b) 必休 lの様式による汎蜘!形状の，f
H泣
(ホロースケア:R
I
I
I
IRFH Iと6脚ブロック:ん1
1
1 β介、
RJ
)
{平球純度 :1
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1
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J
1RI・
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(1:1
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44.
1
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(
a
) 必瓜 c綴式による平衡河瓜の償断形状の相逃
(ホロースケア:R
I
I
I
I1
3
1
.H 1と6脚プロック:R
I
I
I
Isf1?1
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u
1
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、
ド衡例外;
の横断形状の相l
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ミ
球澗立:R
I
I
I
IBFPIと7
t
t
l
(
n:RunBFSJ)
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ド
， 1
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.20 平衡状態における洗脳 h
i
深部の無次ノ己iD1成形状(護床
r
.
の械式による比較)
J
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l
終川床形状の特性
R
u
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H
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m)
(
c
:
m)
(
cm)
(
c
m)
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日!
.
R1 6脚フロック
2.3
8.0
0.6
23
15
17
2.3
8.0
1.4
25
15
15
日FP
.
J
2.0
7.7
0.4
23
13
17
RU
I
1
、 I~I;R 府 l 度
(
d
e
g) (
d
e
g)
30
つぎに，必床 L の似式によって洗脳特件の相迫が起も切符に周れた *111皇変化 J.I.~て・の?u1体低
ド沿 z
、について与える .z
sのイ
'
(
I
'l
は
，
6脚ブロック (RUJ1 sFR1
) の以 f
Tがh
l
:も大きく， i
b
i
大洗剃 i
i
kの 7別にもよ主している . これは， *IU立安来がその背後に以も渦を午じ幼い Jf~~人であ
ること， *
l
l1支要みの配列が千鳥状であって砂 1
(
1
1との暁界 l
I
ll
が不整であることに起￨刈 4るもの
Hun B
.
ド'
P
.J
O
..
'
)
i{
min}
z
5
1
0
30
60
z
•
~ 4.
1
9 洗似i
此深部の熊次川和j
床形状の時間的変化(護床
1
32-
cの様式による比較)
と考えられる .そこで， ~守護休 r. について制度安点背後の jfitれ万|付祈t~の乱れ強位以をパラ
メータとして Zsとの関係を調べた .凶 4
.21は，プロペラ
m
t
速品で測定した流辿の1
在I
l
l
j変動
記録から狩定した 1I~ と z との関係守的i 対数て 11\ したものであって，それぞれ，
*
I
1
創立 {/'Cおよひ 11住休仁の相、i
' J
主k，
eでIf鋭化されている .凶より，
限界 j
?
u
Jtふ砂の移動
zJk
sと 1
I
i
，
/(
/
，cは
，
l
!
l両対数点ぷでほぼ11' (ゑ~関係にあり，つぎの川内;式がれ}られる .
ム
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8
r_l~í， 1
k
~ (J旬)
・…・・………… ……・……………… (4.2)
s
e
-133
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z
、
k"
・
;=o 刈~ ) 82
R
'
J[J N
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(crn)
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，
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'，
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“
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1
0
凶4
.
2
1 制度変化点の洗制深と庇1
(
1
1
の乱れ強度の凶係
、
"CC"')
1.2.4
凶 4.
2
2
は
，
YCc"')
出合妙傑洲凶;
の汎蜘!特性
N
I
I
I
II
J
F
l
.
IJ
;
i
l
l
1
ぷが i
i
t合砂時で椛l
戊される喝のについて，ホロースケアぷ床 lド流用i
の洗
似If~~人の 11与!日J (r.J
変化の・
例 (
R
I
II1 BMH 2
) をぶしたものである .比較のため，綱砂?l1
J
床の
場
o(J?I RFlI1)の私以もOf.
ιしている .ホロースケアぷ床1.の下涜部では，出合砂牒
I
1
illJ休においても J~J
妙の.t
M0と.
1
叫
:
J
Jこ
，
f
ll
JQ変化点 1
f
tド械のイボ望み 1
mの延 i
乏しで深細れが
Z(cm)
'
1
:じて，陥断ん I
(IJ に 1IIII n1 のある 3 次元的なれ'11ふJf~状となる . しかしながら，世代砂傑の場介
には， ì凡VII! 火の JI~?京 gjS より卜洗ではれ IJ床の怖附I形状はほぼ、I~ tf!であり，また，洗~lll ì京に対す
る/Jdlll!l"，喜の ltは J~J I
{
ゅの勾 f
Tよりも人きくなっている . さらに，平衡状態における M大洗
抑!深二川についてみれば，て~: i"l~人態での庁防速度{んfJ.' と ìl:t合砂傑の、V~J 純伐に対する限界rf
，
同
、
f
<c
V(cm)
際辿 J
Q1
'
.
，との l
tl
l
州、/(/"は R
I
I
I
IBFH 1
の尉イ、?とほぼ匂しいものの，Ru
1
'
1s
MII2のごm の
I .
1
U
m
JI
i
f
l
t
'1 ( - ] 1
ι
'
m) は，R
I
I
I
IBF11 1のそれ (=23cm) に比して小さい . このぬ i
刈は，洗張I
l
火
の1
4
t
宋.
mおよびド内科 l
(
Uで i
n
l
l
ふのアーマリンクが生じていることによる .すなわち，、F
換J
:v
.
:
.
懲 (1-(
j(
)m l
l
1)ドおける i
l
JI
よム I
I
I
Iの状態を心した '
1
1f
.
!
:4.1からも判るように， ~I1J 床近{労
l<C
'
，
.
.
)
の制約分がl
吸い I
Hされて車L
I
料化 L，i
吋休 kl
(
1
I
が礁のみで出われることによって，イポ寝糸11¥]
での深さん l
付の;先制か抑制されたためであると与えちれる . したがって，本尖験ケースのよ
うに，
t
t
f杭状態における M
i
n
i))が時の限界M
i
f
t
i)J以トの喝のには，傑の作ft=.によって洗鈎!穴
における制1
砂の流込を低減させる効果がJ
U
I向できょう .
1
l砂を x方向に 5cm ピッ
f
nの '
=(j()mm)の汎品Il穴長 I
っさに，阿 4.
2
3は，文脈終((を (1
{
J
tiこ勺たる的 2ι'm の 1'/ さでは取し，その平均紡作 d"" の流ドん I(~ 分布を IJ ¥
チで i
i
i人時{干の 2
ι
(
したものである . ん
，
仰
1
.
1
1
れ
川
司
これは i
J
I
比.C，、))のピ一クとも
せんI
断
U
仙r
J
.
l
t
休t
L
j
していることを
事
糾
料
占
弘
同
化
が
進f
行t
政
世
文 L
ていて，ニニで i
以
制
机
i
ι
;も車
1
-134-
， _iii""' ，;，; _'LL-"'~~
23
1
)
v(c伺》
V(ern)
，.
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鳩U
I
o
'I
JI/ 1
.
凶4
.22 I 進派 r. ト. 話tì部の洗~!Jf~ 状の Ih1fl /U的変化
，
<
1
/1
1H
MI
I 2)
調
(1紗'夫験 :NI//I 81
H 1と出作砂俊夫験 :1
-135-
}
j
， i
先制火の下流
心している .この傾向は，制i
料分の別れが大きい場合ほと諒i
おである.
では，
4.2.5 最大洗脳深およびその発刊イ也前に関する検，討
d，の ?
A
tドJ
j
l
i
uへの変化は小さいのに対し， *
1lJ.立変化}，
l
"の l
月下流部 (x=5ι
:
1
1
1
) でd
p
j
m
l
1
H
かi
d小となっているのは，洗品I
火の
I
(
1
]t
離に伴う渦に細粒分が捕捉され，
斜[
械の点l
b
A
t
での k
J
.k門およひー休止め
lド流部の)， J
所洗制に￨唱しては，従来より i
l
l
J川構泌物の安定性という1:
っと的要ロi
Jから i
d大J
先制深を指定するための多くの鮮験式か提案されている.起大洗脳深の時
~IIJlぷに tft -fl'(したためである .
I
¥
J的変化に￨刻するi:喋な経験式をまとめると表 4.5のようである.これらの式は，洗抑!別
匁を支配する要閃の "
L
i
s
i
1から，次 Jじ解析と実験結果にはづいて則包をとくに支配する無次 F
r
'
(ド械の常的1
を科研究".か抽出して(!jたものであるが，水門 [
日目流を対包とした斎鵡の式を除
けば，いずれの評{lI
h
.1"¥も水深，あるいは砂粒作に対するぷ人洗制深の比が時間のべき乗に比
例するとしたベき采lJI
に帰ぶされている.ここでは，まず，その過J
J
i
j
がl
り
J
r:であって，
I
lぬl
1
M
流路およひ'
i
n
J
W砂なとの実験条什が比較的本実験と飯似している鈴木ち的の'_k験式を取り
げ
，
1
:
d床 l ド流部の汎制穴の発注過れに対する過 J
について検 Jする .
l
l
f
l
.
.
-
E11'
1t
，
ノ
v
'
(
m
m
)
にi
この争!
1
1
m
!水深
品
<叩き先制における i
町 :11
人流速
dJ(
):
斎必 (1979)
dms
l
lき，あるいは謎ば
h
}
(.水 n
BBE﹄
) における通水後の河床必而の状況
R
u
l
lBMH.2
'
だ験 (
"/u4.1 出作砂J
J'SBBEEE
ら一J
m
;
I
'
Iら(1
97
9)
t
:
、v
l'/、
九
'一
α
、
、
ーん
、
Breu
¥
e
r¥ (
1966)
仙々
一
研究内:f，
/0
一f
式
、
、
験で
- Ilk
.
.
&
4
.
5 1
位大洗似深の l
時:
目的変化に関する従来の'夫験式
1
z
.
.
.
(U/. 1
I
"IY
I
.
!
.
!
!
.
.
.
.
.
=
α
1--")
B
(
)
¥
.¥
μ"
(
)
50 B
U
(
):11
<門からの噴出流速
J
Iき
B
(
):11
<門の I
'
i
oRun8#11.I
I
.2
ロ RU 8#1
鈴ボら (
19R2)
{l
#
1
1
..
U
I
18
1
6R
通水前の、1
:
'
均粒経
そ
俳
)
'
砂の ql~ 純作
1比
.砂の水 1
'
m
h
c:限界水深
.
:
1
.3DlDl(Run BMJ
.
I3)
dm.
5
f2)
dm-3
.3DlDl(Run B賠.
~4
。
。
)
H
.1
dm-2
.1mm(Run BM
.
2
4
は，動的および静的洗掘におけるM:入札制深 Zmの時間的変化を，鈴木らの J
i
?
Lに
ならって限界水深 h
で1
1:規化し，両対数みぶしたものであって， [
:
x1 'の倣線は鈴木ちの'ぷ験
，
式
10
20
x
(
c
m
)
30
"
40
i
.
肘砂の
2
3 通水後 t=601
1
1
1
1
1における河床 J
~4 .
長
)
'
?=α(
、|え陶和i~干の流ド Jilíü 分布
α =0である (
1
5) .
1
3
6
137-
験では hか人き 4、ほと αの舶は如何に小さくなっている.この傾向は， 1・[線の傾きが動脈j洗
ん
/
[T
，
1
/3
掘{こ比べてわ;やかで i
先制深の時間的変化が小さい静的洗掘の均 f
Tにも l
り
jちかである.
~ リ
"
したかつて，以 1
の考察から判るように W
<は L ト-杭部の i
弘人 i
先制派ご削を支配するi:な流
/'
しんノ~..-""
れの条件は (f1
0)(
!
.
，であって，Zmのスケーリング
，〆
m際として次深を川いることはj歯切でな
く，その定 i
A
-的ながF
u
U!にはむしろ必休 1ot
与件をぷす長さスクールによる無次 j
u
i
dを川いる
j
jが的を似ている .そこで，全ての j句・紗の実験に対して，手術状態における起人汎剃深
口
GA
内︾h
/伺
/
/0. 口
f.
.
.
"
"
∞
.
.
"
"
会J
げL
/νロ
h帽仇 151
/む
d r口
h II f - - / ' J
lphnv.
リ
︼
/勺/
/ ac
/芹/
m/
10
d
h，
伽伽航船飢加
Zm
Aロ
砂妙紗
細小制
O@
・
10
ごm をぷ広I.の相吋判11支 k，~ を用いて 1E 脱化し， l
l
w
:
)["cとの関係を小せば凶 4.
2
5のようで
ある . ホロースケア ~lt.床工以外のデータが少なく， ~長!止条{'I・のぬ'ょぬ l'~ も|ノ〉とはいえない
が
， Zm /
k"と{"
o
.
J(
1
.
，は，静的 (
1
I
4
(
)
)1
I.
，<1)および動的洗抑! (
l
Il"y
/U.
) 手/
1
'
.
1
わ
c>1
ど
ず線形関係にあって， {欠式で、表現できる .
U.
"
，
52
丘一 10
5 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・
・・
・
・
・・
・・
・
・
・・
・
・・
・
・
・
・
・
・
・
(4.4)
~
10 3
10
-mt
4
10
5
動的汎品:
f
10
g
¥hc
t
6
k
10
10
(J
.
c
1
.5
RunN
o
.
0 8Ht2
A βf
I
I
.1
細砂
ZI1I
'
(
1砂
h.
拘l
砂
口
〆，. 、1
/3
J
70 4しjtj
'J
.~ //'
k
.
w
k
"
/
Br
H
.1
Z E
USGZ
Z
m
l
'
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/'/
‘lJ.，
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l
"
/'
10
//}ogQ220O
λ.
.
Ju
，〆宇
".-dーロロロ
/合
rC(ロロ
-ーし.r/ロロ ]
〆
.
.
.
.
-
，
.r
u:砂
0.5
1
/1
砂
1
'
'
j
t [ J ・ λ ケア
細砂
6脚
4
10
，
③絢砂
0
飾的乱品:
1
10
O
.5
6
~ t 10
、hc
I
手抜朝1
1
.
皇
1.5
l
I
.
02
u
.
v
凶4
.25 、衡状態における h
l
大洗掘深とJ'1!陳述度の凶係
L
J大洗制深のl
時1目的変化
5
I
I
(線的変化となっていて， Zm/九の{直は
弁除けは， :ょ~ ;l!~ í~l はいずれの潟 fT もl..r\と、 l'・~ Jな I
o
，・
!
こ比例して納入 4 ることを '
/
5よ
1
'しているが，比例定数 αは鈴木らがボした .
刈 K h1
がて干しい細砂
りも小さく， 1主体 Itb\.. ゃ i IlJJ~ミ砂の粒作によって刊なるものと判断される . h
ι
(
ぶ川いた 3ケースイ子 l
'
]
>1の J
白で大きくな
"U吃すると， αのl
l
i
lは
， R
I
I
I
IRI.R1，RFH1， BI
がほぼ一致
主人，に比例する傾向にある.また， z
I
よ Lの相吋 *
川および u
l
t
.L
.
cのがl
I
U
ω /l
ふ砂の料;任が大きし刈まと，すなわち本実
した R
l
l
nβFH1， R
I
I
I 1，RCH1に閃 Lては， i
l
JI
，
つぎに， U人j
]
i織にその H
先制深が生じる佐川までの V
2
4とf
与
L
mとζ"の比を求め， ~4 .
'
I削i
1
m的変化を 'J¥せは似14.26のようである .4.2.2で述べたように，洗脳初期では，
鋸深 zmの時II¥
的な.If'I加率が L
J
mのそれよりも人きいために，
に減少するが，
.
f
o
0
/
.を縫えると判 l
s1
f
i
仇
/h1t
~の 11(1 となる . その
j
t
i入品;
イ
(
1
'1は時 1
l
lととも
L
m
/
zの
mの粁 i
"
，
J
砂，細砂の j
般に時間的に変化しないほぽ
'
f
=
定舶は，細砂の '
Jfであって，
t験ではいずれもん，
/
2
m 30flJ
粒作か大きくなるほと附加する傾向にある .
n
-138-
JfJ ヅク
c
まず， 1
'
}
J(l"J?先制について宅える.汎蜘!初期j
および平衡状態となる記h
，1>2x1
0の領域
り
，
O
-
I
凶4
.24
細紗
白羽l
砂
/
10
10
:
t
u
.r
:
.
0
-139-
9
i
l
J似の
4.3 護床仁下流部の流れ特性に関する検討 t5
)，t
6
)，I
8
)，1
9
)
2
10
R
u
nN
o
.
4.3.1 洗掘穴内の涜速の 3次元分布
oB
F
I
I
.J
LI11
編砂
ZI11
中砂
事
f
ts
J
;
(
)8
F
R
.I
• B
F
P
.I
6
.B
I
H
.J
口 B
C
1
1
.J
(1)
、I
:
!
J
i
l
河床上(初期状態) の流速分布
附4
.27
は，Run BF
H.
lについて，ホロースケア護床工下流部の手間河床
1
:
の流速分布
をぶしたものである .粗度変化点の白下流部 (x=
1，
.
，
_3c
m )での分布形状は，護床 L 1
:
の
10
涜れ (関 4.8)とほぼ同織であって，粗度要点問の延長上では，制度の間隙に流れが集IjJ
目白ム作品吋∞
。
10 3
10
4
10
5
動的洗制
10
g
/
Y/
Bb
2
n LI¥ IT¥
6
t 10
3
IT¥
4
n
〈hc
寸野昌見開1
2
10
R
U
I
1N
o
.
L
{
l
J
ZI11
細砂
o 8FI.
I2
τ
1
'砂
d
. B11
1
.4
組砂
ロ BCH.4
4 軒高富)w ~
/
10
5
民も九事房付会∞
10 3
10
1
10
5
静的洗掘
10
6
r
g
¥
lhc
阿 4.2
6h
立大洗掘位罰の時間的変化
ν
10
命令
~r 自自首~ ~
4B 厚 W~W~~ ~
L
_
_
_
1
_
_
_
_
j
_
_
_
_
___
l 1 1 1 1 1 I I 1 1
0
Y(
CI
l
1
)
R
u
nB
F
H
.I
・
・
・
・
・
・
・
・
・
23
L!
l
u{c
m/s)
関4
.27 初期状態 (平間河床)におけるホロースケア護床工ド流部の流速分布
-1
4
0-
一141-
。
ハ /T司¥
して ~HlrUj[íIJ にほぼ .f，Rな流速分布をぶす.方，粗度要素の下涜延長上では，後流領域と
/
なるために ?
1
I
J
休近伐の i
f
i
i辿が小さくなって，速度勾配が大きくなる .このような制度要素聞
Y
/8b
2
3
r
田園田・
g
で速く制度 t些みのド流延長|てで遅い ~I~床近(芳における流速の横断分布の波状変化は，流下距
離の用加とともに徐々に緩和され，x二 10"
'20c
mで、
横断j
j向に-様な 2次元流れに遷移し
l
ている.
圃
¥ fT¥
/T
。
4
X JCID
z0
.
7c
m) について， l
IW2で正規化された鉛直流速分
さらに， *IU笠笠糸 1m の延 l~*泉 1'， (y=8
(
CI
1
I
)
ーl
ji
l
1]変化を示せば凶 4.28のようである .r
司闘では，護床工の下流端におけるイボ
布の流下 J
ー2
怯糸I/j
¥の速い流速分イl
iが，砂而 Lを流下するに従って涜速が底面から次第に減少することに
X 3c
I
D
I
よって，砂 1
(
1
1L
の対数分布に遷移する特徴がみられ，これは，滑而から来1
面への底面粗皮急
z0
n
iの特性と類似している .
変i
(
CI
D
)
J
-2
20
X 5c
I
D
/
z0
Run B
"
'
I
.1
t=0min
y= 8
.7
r
m
(C
錨}
一/
-2
i~~e。。。
•ロ
•
z
J
X(
c
m
)
A
。
l
A
10
Z
(C
I
D
)
-2
5
1
0
20
40
7
0
z
(C
I
D
)_J
2
100
a1 1
0
dm
・
・
・
・
・
量
且
・
・
・
・・
・
・
・
・
・
・
・
・
23
y(CI
1
I
)
に
ふo
a
Run8
F
I
I
.I
u{
cm/s
}
t~ 4.28 初期状態(、V
J
.
H河床)における流速分布の流下万向分布
凶 4.29 平衡状態におけるホロースケア護床 L 下流部の流速分布
(2) 平衡状態における流速分布
~4 .
2
9は
， R
I
II1 RI
'
H 1の平衡状態 (
1=
60
m
l
l
l
) における護床仁下流部の洗脳火内の
流辿分イt
Iをぶしたものである .まず，*
1
度盟系 r
mの延長仁の流れについてみる .洗掘穴の
t
i
n
i
斜l
(
u
l'(
x<5c
m) では， i
吋休の{足ドとともに洗脳穴内の流速は減少し，底出付近におい
て・株な小さな i
f
i
i辿を持った領域が別れる .ここでの流速は 10cm/sf
i度であって， x=
1
(
)c
mの洗>>:(!の以深部までは流ト h
i
i
l
jにもほとんど変化しない .;]((面近 1
7
1では，，依然 L流部
の辿い ifii辿が f~Î与されていて，流速の inll・{力i [
I
I
J
分イt
i
は，水而近くの起大流速から河床に l
i
j
I
かつて急激に減少する指数関数 J~J の分布をぷす .
m
i
ド斜面r. (
x >I
Oc
m)では，h
A深部{、
"
J
近でト }
jに将帥した主流木脈が料 r
(
r
iにi
のって流れるので，水面i
近傍の流速は流ド β 向に減少
し，逆に M W
近(労の流速は徐々に加速されてド流等流部の粗而夕、I
数則へと漸近する .
-1
4
2-
ー方，粗j
立要望長 r
[
'
{下流の?
1
I
J
床付近の流れは，段部ち部ではられるような表的i
n
白流に似た分
布特性をぷし， x<3c
mて、は，流れの剥離に伴う逆流域が比られる.このことから，洗剃火
の十.流側斜 r
(
I
i
のi
l
U床近傍では， j
'
)
(
j4.3
0
の娘式 [
;
(
1にぶされるように，車I
lJ立安ぷの背後に '
1
:じ
る後流とともに，中flJ主要素の rjl 心線上ではド流部から 1 '.流部へ，制l度安井~r.\]の延長 1'. て・は逆
のJ
ji
ru
へi
l
l
J
民凶i
に沿って流れる平向的な侃f
郎氏が1
'
:
じているものと推察される .次釘1
では
，
:
i
[
I
し，これによるはかけの河床せん断応 )
Jについて身察する .
h
i大J
先制が '
1
:
.じる制度安-A{n
¥Jの延長 L (
y=87c
m) の鉛 I
r
'
t流辿分イ
t
Iについて，
この、ド凶i ~#~ に~
つぎに，
さらに詳しくみてみる .洗捌火内においても最大流速が /
1
<而近{
芳にあることにおけして，
-1
43-
開 4.31 には鉛 l有距離に対するべき乗員IJ の適合件を検g討している . 流速 u および鉛 I~í 距離ご
は，それぞれ，各流卜距離 xにおける忌大流速 Umおよひ(
Jr~JiJT水深h で・無次 JC 化され IlflÎ 対数表
示されている .凶のように，いずれの xにおいても
，u/umは i
l
J[...k近傍の流速カs-定となる
内線 L
(
こあり，次式で、
表現できょう.
領域を除いて l
粗度要素背後
の後流
、
「
‘
河床面に沿う
循環流
L
n
t
関 4.31 の阿帰 l町線の勾配からベき数 αu を求め，無次 I己流ド ~r雌 x /
h
こ対してプロット
02'
すれば閃 4
.32のようである .閃には， [
l
i
J織にして求めた RU
I
1 B
FR.
1
および βFP
.
l
の結果
、
も併記している .洗脳領域における αuの怖は，護床
言
r
.
ド流端では Iを結える伯をぷすが，x
の培加とともに線形的に減少する .洗掘穴の下流部では， α =
=0
.
2で-定となり，これは，
4〆
l
/
¥
Z
U
r
而乱流に対して経験的に知られた 1/
5乗!!IJ
に従うことをノJ¥している .以上より，
涜速分布が *
m
‘
a は次式で、近似される.
l
/
↓
、
-026L+j
.
3
5
凶4
.30 洗脳穴内の事1
度要素背後の後流と
α
河床耐に治う循環流の模式凶
。くと三1.
5
h
o
:
:
h
o
:
:
・
(4.6)
l
/ -
0
.
1
8
1.
5豆 L
h
0
2
I
2
U
u
m
αu
Run N
o
.
α=-026Y+/35OBHIl
u
_.- - h0
2' ，. ~~
d BFR.1
口 B
F
P
.1
l
・
・
X(
c
m)
o 1.5
6
。
。
3
.0
5.0
A
. 7.5
口 10.0
20
.0
0.1
0.1
z
h
5
x
h02
10
1
凶4
.32 αu の~ド jj 向変化
凶4
.
3
1 洗脳内における流速分布の両対数表示
また，語大流速 Um をトー流 [
x
=聞の等流状態での値 Umoで正規化し，その流ド J
il
臼の変化をノjミ
せば関 4
.33
のようである .u m の分布は，ノjく p~ ド流部の洗掘穴に沿って流ドする符曲噴流に
一144-
-1
4
5-
l
則して高峰 2t)が I
J¥したように， o
(
l
l
J
'
，r
1(
必l
よ1
・ド流端) 1，1，1 辺の等速i或，タ~IIII した洗剃穴内
での減速ほおよび洗蜘!穴ド ?
n
tのτ
;辿域の 3つの領岐が liAし，それぞれ次式て柿ぶされる .
r
・J
Z(c
1
1
"(c.J
O.In
3
~(þO-O心一心
。
e.
，、
，
、j J
肌
。
t
可
、‘.，，
A苛
，
，.‘、
••
•
0
10
20
λ
肌
九2
︿
J
Z(
で
，.
J
X(c
.)
30
40
1
1
"(c・}
3
て3 一-o-~- や
3Ln
3
-3
0
2
Um
20
Umo
開会¥
l
Um
Umn
。
O'
o
.
RunN
1
.7
Um
1.0
UIT/()
5
X(c
・}
30
000 0-ー
ー
.
1
0
.
1
20
X(c.J
30
9
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.~1
D
. '!!:!~
10
~4
10
20
X(
c
・j
h"(c.)
t 180
1
1
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1
1
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っ
『o
，
，
，o
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-V
一一ひ _
.
.
.
.
:
.
.
:
℃
0
.
1
20
10
X(
c
.J
30
-R A Q
l
jにおいて，水深よりもかなり大きくなっており，切らかに涜線
配の急な洗似穴 i流側の料U
.i
n
)
I(
o
0
5
•
O 10
0
1
.
. .
o
冷、2
口
~
1
/
.
0
2
10
20
X(cm)
30
l
'
i加速度は J
の1
じ科'を受けていてお I
!
t制できないものと与えられる .
1
1
1がりのi
i
j向分布を洗品t
泊料の科段階
I
Q(んの消ド !
I
l
i
J憾に，せん断此、))，，1によ勺て測定した昨際辿 J
のようである .(
んは，卜 ini てtidiRfi の序掠速度 (/W.' で:m~ 次元化され
についてぶせば) ~ 4.35
60
ごー一 ??
-z
.
.~..
一一-u一口
一r
r
戸・
一
一一一一一一一一一一一一一
一'
u
~制
ー
0.71
ロ
ロo
。
。
~4
。
3
40
な
1
.
)
)水頑は勾
1
11
1
1
) )1
1>101
は "f~ 1
1
<1 分布であるとみなせる . しかし，洗剥が.iithすると (
40
3
Ru
n BF
H.I
u a
n
Q A
U
函の (=0，5， 10，30，
1
.
:じた縦断 l
品大汎蜘!深が )
~ 4.34は，RlIl1 HFH 1について， i
Q
h
(0
<
l
1
r
nのハ))ノi
l
l
lにおける点 I
ω および 180m
f
t
lJf~ (破線)と川体形状('ぶ総)およひ・氏 I
p
L)J分布
J
ノr
1
1
1
1
1ではほぼ水深にてすしく， l
1
1
1
) そボしたものである .h
¥
I
(
， 1<51
L)
1
I
の1
kl
1
Uは
/
y.J
h
っL
4.3.2 洗蜘!火内の民 1(11 ハ . }J と庇耐せん断此~)J 分布
。
.
1
.
10
.
3
4 洗掘過程における水 r
目的変化
形と庇面圧力水頭分布の時1
f
u
/
'
*
l
柑1
2
-1
4
6-
- 0-ー』
h02
i
l
r
t
l変化
jumoの流ド j
~ 4.33 u
，
40
h
，，(c・}
3
J/I 1
R
I
1
1
1
.
1I
口 Bf1Y• 1
X
00q
_
.
.
(
ユ
心--.0 -0
Z(c.J
。
10
30
・}
X(r
3
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1
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1
1
1
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40
1
I
， (c・}
3
6
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l
l
lJ n
。
X
Um
， +2.0
0.22I
Umn
02
20
ー
.
1
3
10
Z(C
・}
3
10
ノ
1
'
J
.1のように，式(4.
5)--式(4.7) によって洗抑!シU付の流速分布の~験式を似たが，今
後
， I~しがt 壬テ}I.t~l"~による itiiれiAJ の (0/( 析から用品的に検， ;If する必要がある .
・
0
-
。。
。
。.
>
.
:
.J7
:
卜
1，
.
.
.
.
:
"
.
.
1
"
ハ~O-圃Q_
Z(c
・
.}
IO.J n
3
h
，，(c.J
tS
.
i
l
l
。
-3
J
く-
a
-
，
，
(
)2
2x .
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h
)
(
7
・:
x hh
Xh
h ・
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くく
02
17
Z(c
.J
.
3
5 洗蜘!火内の}管陳述度の流下Jj lítl~} ，(lj
4
7ー1
10
40
ており， I~I I
jJの
"功1
記長は，砂駅.
i
'fの無次 j乙限界停陳述 J
1
f{
}
.
c
/
U仰をぶしている .
4.4 I護床1:下流部の河床変動に凶する解析 17). (9)
初期段附における昨;陳述度は，制度変化 !.~，~で id大(下流等械部の約 2 的)であって，涜下
するに従って指数!刻故的に減少してト流写消印の 1
f
t(J.02に漸近する .この摩擦速度の流下方
向変化.f(~i イゅのJili続性の I(Õ から与えると，
J怖からは UW 2!こ対応した洗砂 i
dが供給されるが，
c下流出iでは非平
.37
は，ホロースケア護休 l ド流部の j
先制穴形状をお 1
1lふ変動解析のためにモデル化し
凶4
1- 述したような洗脳 Jf~~人が形成される.洗掘が進行すると制度変化点、
たものである . すなわち，前節で述べたように必 iふ r~ の 1"'. ト流部では， m
i
れの朱 I
l
tする事1
度
相i
度変化}，.，¥の I
l
f
(ド流ではそれをし 1
1
1
1る能力を持つ流れが '
1
-9"るので，ぷ体
偉Iながt
砂状態となり，
4.4.1 J
ド平衡状態における洗砂の連続条件
近傍の l
んは急激に減少し， U. の i14 大11白はほぼ洗~In 穴の iι 深部に対応して t =5mmでは x=
l
要素聞の延長線 1
，で深抑!れが牛.じ，その周辺の砂は洗制穴の陥断傾斜角 ψ
tが水 I
t
京以内に等
10mmては .
x=
5cm の地).I.~ (こ現れる . 平衡状態 (
1=
60m
l
l
1
) では，庁隙速度は
3cm，I=
しくなるまで洗蝦穴内に滑落する.そこでます，洗銅穴の崎断形状を ~
制度変化 J
I
，
I
，
のI
f
'(
ト
:(
f
.
t
て‘持動限界以ドであり， m
tド方向 l
こ
.
t
f
!J
JI1している .
庇而幅呪，斜面角 ψr のず?形で近似し，ついで粕j主要来問中央の延 k線に治った IIIJl~刻々のよ
=
>
<
14.
3
6は， x 3) 1
0および IOcmでの U
.の I
時間的変化をぶしたものである.
つぎに， 1
4.37にボすように，
うな幅 Rの仮怨的な ?
n
Jl
+
:について砂の収支を与えた.
これより， U.
のi
時川的変化は x=3c
mで i
止も人きく，その航は通水 U
}J始から 3
0mmで約
1/2に減少し) t=
(
，
(
)mmを結えると U
.ιよりも小さくなることが判る .また) x=
30cmよ
りド ~f.im5てa は) (んはほとんど時間的に変化していない.
Run 8F
t
.
II
2
x(c・}
3
o
‘
l
，
/
!
:
:
:
.
10
口 10
{噌，'!
楓断 [
f
u1
)
(
1
縦断 1
1
(1
凶
/
凶4
.37 洗銅形状のモデル化
。
。
.
u =0.74
u
・
0
輯
60
120
Mi
.
f
UJに対応した砂が :
1流から供給されているものと似定すると， I
i
1位
時閥単付制吋たりに (
.
x"
x+L
1
x
)1
ベ1
mに涜人する砂 f
d仇 .)およびそこから流 I
Hする砂市
日差~ 1
'
1
.
メ1/¥1では)
~(
/
. 180
t
min)
1
I
仇ο川は， Nα
，k
ag
例
，，
α.T¥'1IllmOIO22)の研究を参与にするとそれぞれつぎのようにムされる.
凶4
.36 洗制穴内の}事掠速度の時間的変化
ι
I
九
、“
x
)=A
桝
〆
バ
ん"
，
L
1
xJ
.
r
'
j4
.
1'
J
'.
J
Jて
f
Bc
洗羽1
l
!i宋がI判加すると，水流が洗~II! ジ([勾に部ち込み，京lU史 'EASの背後で形成される渦の乱れ
1
が強まり，それによるどさき1.げによって洗砂川が明大するものと考えられる .また，
f
i"を転がりながらそのまま刊L止することなく， U.02にほぼ等
ら供給された砂の多くは，斜 r
1
'
1をJ
与つ洗M:
l
l
i
'
(のド流側斜 l
f
l
lまで達するために，洗制プ〈の中央付近の掃涜力が移動限界
しいイ'
以ドであっても辿私的な移動状態を
洗脳火
uちうるものと思われる .このような砂粒の移動状態は，
iでのトレーサー純子の挙動の観察紀架からも舵かめられている.
ルリ =Ad"
，
L
l
x
p，
，
'
.
流
か
(tl
ここで，
・
・・
・・
・
・・・
・
・・・
・
・
・・
・
・
・
・
・
・
・
・・・・
・
・
・・
・・
・
・
・
・
・
・・・・
・
・
(4.
9)
c
は地点 xから卜.流 j
j向にとった体燃，
~I ， P
'
，
IX)およひ P
s
，
'
'
:
>は，それぞれ
ι
t休仁 T
Z1
1
1
1の plι:k-up raleである.ただし，
X - c，X地点および
)
Jを越え， I庄は
限界対話i
M流 )J が }~J 所的に illJ !
.
+
:
の
cの1tトポt;~i5 の砂だけが移動する抑的 J先制では) Pn:
'
1
=0である .
f
A，
dm =(2仏 /
3
α I)
d
f
.
i
砂の移動Jt.1J
I
/であって， α
Iおよひ α
.はそ
m はMi
れぞれ砂料の而桁係数および体.ft'
i
係数である.また) f
(
，
、は
， p
l
c
k 1ψされた砂の緋私跳躍
dm は和子の、 r~均純作，
-1
4
8-
P，
(X
-149
4.4.2 洗脳火内の底面せん断応 )J分布のモデル化
距離の倣: ;判的立 I lI:W~ であり，その、f[ 均距離を L とすると
r:
)
f
l
f
(f
)
1
6
)を断いて L
1
f時間後の河 l
.k形状を求めるには，，;自定数とともに河床上のせん断応
式(4.
:
)J;t1
1
1をU
'
l
f
，価しなけれはならない .そこでまず，洗似の初期では，洗掘穴内の河床せん断応
)
Jが洗脳火の h
i
j
京市i
でi
d大となることに nllL，そこでの述m.スケールハnを用いてせん断
jの定八化をぷみた .凶 4
.38
は
，阿4
.35で小した洗蜘!初'
J
J
U
I(1=0，5，10mlll) にお
応)
でu.される 22)
イ1のハッチング部分の面
1
，
.
，
‘
}
は
， xi世}j.~~ (こおける!j
t
抗体i
吋たりの砂の撒流入 i
A (凶 4.37
ぜ
1
1
J
休せん断応 f
JTo(=ρu
/
)の実測舶をド洗てす械部の水深hω，i
l
J床せん断J
，
e;
)
JTo
ける 7
'
.
(=ρI
I
ふ)およびi
b
i大洗銅深が生じた地点での平均 i
t
i
t
辿(
1
之 ο/{β(
=
m+h
)
，
} β :水
m(
02
仏)で， ~1I1 ぽ(民 F :.~をL1:，妙の 11\1 隙本を λ とすると近似的に次式て・求められる .
路恥i
) で1!!灯火/じぷぶしたものである .初期状態 (
1=Om/
l
l
) における M床せん断応 )
Jは
，
・
・(
4.11)
、
}ニ
'
h
r'
後急激に減少して X =2
0h
(
)
:
>に漸近する .この変化をベき￨
則数で近似して，1
1
ト
l
)
'
al
l
l
o2付近で T
総を求めると次式 (
t
:
x
I4.
3
8
の実線) となる .
(
zc
J
，ψ
r>(比え )
/
2
)
)
(
sh sJL
1
:(
l-λ
，
>
(
:
11
准l
ぷに 1
¥
1では，
制度急変に 1'1ぞう j底而近傍の速度勾配の用大によって変化}/，~の (1'1 ド流部で id 大航をとり，その
(
z，
J
Cψ
tど(仇只 )
/
2
)
2&(
1λ
)zC
J
，
科
*IL 佐世 kll \Jのせん断応力は-~であると{反主主し，それに対応した干衡流
n
砂1
Aが流入 4ると宅えると，式(4.8) のお辺第 2~良は，
(
=
、
鋼
4 日)
q
ける .
(x--x+L
1
x
) 民間における流砂の辿紋式は，つぎのように i
λ)
1 (1'
_ (2
'
hl
(
h
O
(川 h__1
_
i
，/ λ ( 1 λ¥
(j
(
Y fp
グ;
(
1
"
'
!
x
、
)
，
(ド
dx
)
討
d
c-p
JJ-J，~f (占)々 )
b;
f(
，
f)
f
，
)
0
.
0
6
1
3
)
・
・
(4.
。
=AdmP 、/
i
"
1
τ
。
-T02_ τ01
O
.02ト
J
山
J
O ."
。τ02 α
τ
{(~)Y
/~A
Y
}
必
()
ρl
j:
10
x
h02
J
.
・
・
(4.
1
6
)
-150-
5
1
0
.
.
，
m 1
I
C
h
l
(
l I吋 f(~)dç) 呼斗
.
.
.
.
fJ
(
'
JI
I
A
T
02 X
/
。
。
ロ
，2
ρ，
4
.
1
4
)
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・・・
・
・
・・
・
・
・
・・
・
・
・
・
・
…
・・
・(
いい [CÎh:Y-~'f..:1 dç
/ λ1
{min
}
ρU
掴
は終的につぎの i
l
Iは変動に関する以礎式が仰ちれる .
であって， i
('
ー
ρu
m
t
。
。
レド{(川}
ρ[
/
2
• • .• • .
1
5
)
・
・
・
・
・
・
・
(4.
p、1 .• • • • • • .• .• • • • • • ..• .• • • • • • ..• • • • • • • • •
(
1
. Ad"
，
、
，m
t
R
u
nB
F
I
I
.1
0
.
0
4
さらに，仏、，およひ仏，を x 地点およひ'i!.. 床仁 I><J 日j の、 I~ 換df.i 紗 iA とすると，
b(け
<
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•• •(
7
7
7
f
L
α
(
子
(
が
) (
三伝
レ
よ
)
c p(
C
)…
J
j
P
..
fd
t
f;.d
、
となる . したがって，
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
(
4川
(
0レ
ム
)
7
7
=
α
(
号7
削除
;
)
Jのi
.38 洗掛火内の無次広せん断比，
t
:
x
I4
n
i
d分布
t
i
tドJ
-1
5
1-
20
床工区間からの流入砂泣よりも大きな流砂は(流砂能 )
J
) が作在し，洗脳深はさらに J
骨太を
ここで，λ
1
，
m
mと洗制
変による i
川吋凶氏;せん降断f
行
r
1
応
止
J
必
i
む
，
;
)
力jの包
f
急科
q
怜
カ
がq
持寺続する E
距ド離 (=九
h
.
0
ω
2
) およひ'
y
=一1/
什3である .係数 αは
，
続ける (凶 4
.12および凶 4.35
参照) .これは，主に洗掘穴内の渦による乱れの作
立派，'
.の形式と流れの条件によって異なるが，ここでは， ~ 4
.39の実験結果から護床工プ
!cjするものと与えられる . ド流側斜面では逆に
穴仁流斜面の傾斜による移動限界の低下に起 l
甘いてつぎのように与えた .
l*
HJ主人とち流水深h02の比を 1
ロヅクの州、i
移動限界は仁討すると忠われるので，ここでは，簡単のために移動限界の補正は行わず，日産
t
床工下流端の制1度要素前 }j で午じた乱れエネルギーが，凶 4.30 にぷされる~1l1 休凶i に治う半
ザ
面的な幅仇 /
2，長さ L
mの循環流によって粗度安来悶の延長上に移流され，これによる砂約
α-O
.
O
X
(
流送能力の増加を見かけ上せん断応力が付加されるものと見なして以ドに身察する. 阿
n
4.31に IJ¥したように，洗制穴 L
流斜拍il
，
の河J:.k近くの流速は，鉛，方向にほぼー憾であっ
性による W
i散が釣り合うものと似
て，そこで・の乱れエネルギーの収支は上流からの移流と料i
定すると，乱れエネルギ -kおよび逸散 2ドε
の輸送 j
j棺式は，k-&
モデルを川いてつぎのよ
01
，
うに表される .
α
t
If
竺-ε
¥α州 f
;
)
;
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・
・・
・
(4.
2
1
)
ds
=0
位、
f
!
ー
/
1- '= -(、
ds
-k
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4.
2
2
)
Run #
0
.
o
B
F
I
I
.J
ここで，sは循環流に沿う距離賂標である . t
式は，桝 f乱流における乱れの減長過れを
，
6 BFR. I
口
fE.c¥で、あって，s
=Oでの初期値をそれぞれんおよひ"のとすると，その解は次式
点す支配えi
BFP.1
でうえられる .
00
1
，
k
s
c
0， 1
/
ο
(
十
)
一
h02
k(
，)
， =
k
η
関4
.39 αとks) h02の関係
ここで，らは次式でぶされる緩和距離 14)
洗制が進 f
Jして洗品M
宋が少しでも地 J
J
nすると，洗掘穴 t流側斜面仁のせん断応力は急激に
変化点のせん断応 )
Jはら2にほぼ等しくなる . 一方，そのよ最大値 TOmは洗制穴
減少し，
*
r
u
r
7
]U k
a
L，=一 a
.
.(
)
・
・・
・
・
・
・
・
・・・
・
・
・・
・
・・
・
・
・・
・
・・・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・・
・
・
・・
・
・
・
・
・(
4
.
2
4
)
l
t
i深部付近に刷れる .そこで単純化するために，この灰￨聞のせん断応力は，図 4.38に破
のl
線 (
f=5
m
l
l
l
) およひ¥
J~'.\線 (t =10min) でぶしたように，T01から TOmまで直線的に増加
するものと似定する .すなわち，
&0
であって，Uαは移流速度である .また，係数 ηはモデル定数(二を ('1=192とすると η =
108 となる . 護床[のド流端における机度要点の ~tl 心を w 棋院i)，~ にとると，んおよひ・ &0 は
二五
ょ =τ(}m ーら三
ρ
{
/
ム
ρu
二 L
T
(
)
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
・
.・
(4.
2
0
)
川
護床
cトーの境界条件からつぎのようにボされる .
景
(
ko=
となる .ここで，L
mは
，
*
f
l皮変化点から i
b
i深部までの流ド距離である .x>Lmについては
1
8
) をJ
1~ ¥る.
式(4.
洗蜘!がさらに進んで j
先制火が大きくなる 1>30m
l
l
lでは，実測された洗掛穴内のせん断応
))は河床砂の移動限界以ドにまで減少している . しかし，それにもかかわらず，実際には謹
-152-
4.
2
5
)
f
I
3
ん = - 4 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・(4.
26
)
KZ
a
-153-
ここで， 1
I，(1/はぷ W L t~ の)管陳述度である . ろは河床近傍の JJË準高さであって，ここでは
Zu=d
m
Ul~休砂の、p: 均杭任)と íì'l く.また，移流速度 Ua は実測の流速分布から U a :::; 3
U
.
(
)
/
また，[
1
，および O
.から求まる河床のせん断応 )J'0=ρ(l 人 ~ 0，)2について，ト"i
f
i
t等流部
における水深九2 と?l1J 床せん断応力'()~および民大洗脳深が午じた地点で、の平均減速 (1m で I卜
1
"
と仮定し，式(4.
2
4
)，
.
， (4.
2
6
)を式(4.
2
3
)に代入すると，粗度要点聞の洗掘穴上流斜面に輸
規化し，式(4.
1
8
) および式(4.
2
0
) と比較すれば，凶 4.
4
1
のようである .[
)
(
] の 'IJmは
，
送される目しれエネルキーは次式でうえられる .
x=Lmにおける河床せん断応力の M大伯である. r
l
L
j
おはよく対応しており，ある科 j
支洗脳
が進行した状態においても，組度要素背後の乱れによる見かけのせん断応 j
Jを考慮すれば，
ιy?
.
r
，
:l
3
7
kt
"=山(三
I
与
()
s
洗脳穴内の ?I~床せん断応力分布は，式(
7
K
dm .)
ら
長+
l
y与く
()
s
τqu
らされることになり，これによって見かけ t
付加される摩擦速度 0
，
は
，式(4.
2
5
)の関係か
Run 8
F
I
I
.
1
バu d g
グ可/
q/
{R Fm{
ハ仏
- バハ仏
侃J
出i
f
i
tは洗 M
:
1
1火の I
l
f
.
j側に作 Aするので，結 h
d，2k(
s)
の乱れエネルギーが洗掘穴内にもた
p
i
l
i
となる. ~ 4
.40は，RlIl1 BFH1の I=30mi11 における序擦速度の実相'j1~i(人( OE
l
I)と式
(4.
2
8
)から求まる似氾!の!管機辿位。I C
点線)およびそれらの合計 (
・f
l
]
)の流ド方向分布
J¥したものである.なお，式(4.
2
8
)の J
十1
1には， K=O.
，
I
- η=1
.08，Cμ=0.09および
をI
=+32cm/sをJIJいた.。ーは，
，
X=Oじmで Uの80%程度の他をもち，液下 }
j向に次第に
減少する分布をぷす.これを U
.に付加することにより，摩擦速度の流下方向分布は，洗銅
・
-y=α
{
(が
(が)
τ
。
-τ
2
0_τ τ0
2X
0.
1
，
)- J
i
(
J
，
，
，
{
[
J4IJ}
4.
1
8
) および式(4.
2
0
) を用いて表現できるものと
与えられる .
<
t{min}
30
Of
I
1-
pu
i
自
し
0
7
2
=α
{
(ジ
(が)
O
.02
。
。
10
初J
W
Iと1
.
]憾に洗脳の i
品深部 (x勾 10c
m) で民大となる L
lJ形の分布をぷす .
x
h02
20
凶 4.
41 乱れの影符を付加した洗制穴内の無次元
2
せん断応力分布 (
・)と簡易式の比較
Run I
J
.
ド'
/
1
.I
t=3
0min
o
{
/
*
(
/
，
鳩2
/
.
・
.
・
・
O (I O O
l
ら
・
一
一- U.
4.4.3 i
h
H
ぷ形状の計算方法
t
与+仏
•
0
•0
・
•o
まず，実験条件よりうえられる流用および粗度条件のもとで砂而等流状態での水即!止を求
ー♀ーー一一一-一一一一一一ー一一一-一一六一
一一ー一
一
一
ー
、
、
、
fI
rk
凶
れらを芦 m.
道上23)の耐流砂 l
i
t公式
仇
一
。
。
=
.
.
.
.
v.
c O
. 74
l
/
.
.
c
2
式 (ぺ.
28)
め
，式(4.
1
7
) および式(4.18) から初期状態での砂而 I~ のせん断応 )J 分布を，汁n する . そ
10
20
X(cm)
30
40
4.40 洗i
t
l火内の摩擦速度の測定値I
んと乱れの影符を考躍した
仮惣の序際速度 0
，
の流下方向分布
1
5
4-
・
・
(4.
2
9
)
n
定し，
式(
4.16) を数1
，
(
1的に解いて L
1
f時間後の河床形
;
/
(σρ 一 1
)[
?
d
;
c
/
(σρ ー 1
)
g
d
状を求める .ここで，に =U
mて、ある .また，砂
m， "c=U
に代入して持地点の、F衡流砂川を
-155-
o1とした .
日主体 f
_，
_
のM流 )
Jは，実際には砂面等流部の制流力よりもわずかに大きいが，実験での給
f
f
j
iνω∞ は
o
v
い
の間隙本 λは
J
。
砂条件に・致させることとともに組度要糸の形状抵抗とモデルの全体的な精度を考え，単純
自
lド流部の等 i
庶民間j
の
、F
衡流砂品をうえた .計算され
化のために日主体 I '-，の流砂日として砂 l
oX，，
'
，
.
1
0
(
(
、
m)
ク
i
A大洗制深 Zm' 1mを求め，式 (4.
1
8
) および式(4.20) によって新たなせ
た川床形状から i
-J
十n-を行うようにしている .また，計算され
ん断応))分布を詳細した後，つぎのステップの J
た作時刻における illJ 体形状を llil~ して， 3.6.1 と同様の }J 法で水面形の解析を行った . 以
ドにその 2
2叶件を検，討する .
t
。
σ
Z(cm)
2，
- -O-n_
OQO
I司
コひ
Q.
--/
ひ.
.
1
0図 in
合すてアてγ
-0-，よウタ∞0
~~
す刀寸
4.4.4 モデルの妥、句作の検討
'*由形
Run B
.
ド
'
H
.
.1
illJ休)f~状のけ I f.\:訂íJli は，京IU支変化点からド流 2m までの民間であって，計算の空間および
=
=
1
与H
¥
lr
l
¥
JI
l
Mはそれぞれ L
1
.
X 05c
m，L
1
1 1
sである .水面形の計鮮は，対象領域をー lm<X<
t 5min
2mとし，
L
1
.
Xは川氏M状の掛合と [
I
I
]じであるが，L
1
1は 0
.
0
0
5
sである .洗制穴最深部の幅 B
c
は
， 4.2.2 (1) で述べたように，洗似の進行過程によらずほぽ
4
かJ~転形状
(
'
x
p ral
O
一一一ー
・一
一
一
一
一
t 10mJ n
定とみなし，洗銅穴忌
深部における怖断 )f~状が実験結束とLJ:も・放するように Bι = lcm ( 勾 β~/ 3，B~ :ブロック
20X
v/
，
.
1
0
(rm)
J陥) とした.洗制穴￨て流側斜 r
i
i
iの横断方向の傾斜角 ψ1
は，動的洗掘の解析
の制度安みの純 W
P
t
=
=
2
f，f
f
O的洗抑!では (
/
J
， =3
0
.とした .また，洗制穴内の非平衡場における砂の平均
では Q
t 60mln
t.
10min
跳蹴 ~I I 離を雌tt色:に，;'H目するには，実際の砂粒子の挙動を把躍したヒで婦、流力および河床勾配
の;形科を与成した '
i
l
紺!な品摘が必要となるが，従来から平均跳躍距離は水理条件にそれほど
t
:
f
X
P<
>
-0-00-0ベ)-0...
♀ヰ∞
Jっているので，4:解析ではモデル全体の結-度との対応から簡単に
敏感でないことが'['.I
20X(c
、
.
1
0
m)
a
.1進 r
λ一 I
O
Od
_および砂両仁の組度係数は，それぞれ表 3.2の実測値を用いた .
mとした
~4 .
4
2は，RIIII BF
H.
l，Bf
<
H.
2および BCH 2における河床形状と水面形の時間変化
，
について 'k~lIHlIII
(
・
:
r
n
および O印) と計算結果
(
実線および破線 ) を比較したものである .
'
*1
面形
かI
床形状
Run BF
l
l2
!
i
架の附 1
/
目的変化を鈴木ら 8)の β法にならって ?
!
1
4次/G表示すれば，凶 4.
4
3の
また，以大洗品I
t 5mJn
ようである .制1砂の動的洗脳実験 (Run BJ~子i . J) は，モデル化したせん断応力分布を実測
一
一
一ー
・一
一
一
一
t 10m
l
f
l
一吉長おσ
σσ。∞ひ(
J- O
したケースであって，叶然ではあるが )r
1竹下結果は河床の変動特性をうまく再現しており，
exp coJ
O
-0
見ご、___.00-0σーヶー。
、勺
Oo
-O
I度変化 j
J
Aにおける洗脳 i
dや起大洗捌深およびその位向は，実験結果と良く}殺し
とくに，キl
A
E部では，実測の洗脳の進行に伴う河床変化がほとんどないの
ている .ただし，洗抑!火のド i
に対して，
I
I
l
'
n結!.t!:は洗脳の後期過粍で i
n
J床上昇をぶしている .この相違は，主にモデルで
がjに促えているのに対して，実際には洗掘孔から流出する砂が流れの
は流砂の辺助を l次 1じ
j向へも拡散されることによるものであろう .
拡がりとともに柿 )
怖がJ 洗制~f't: (RulI BFH2)における.¥1n
結果は，動的洗脳に比して初期の洗掘誌が大
4
t 60min
t.
1
0ml
l
1
一σ5
品
OQ....Q.ル勺- 0
司:x.;o-て>-~~
一σで匂b万-0-9-くLo..oーもーも
きく， 11 1，く、I~衡状態に述すること，および洗刷穴の下流側の斜面勾配が t流側のそれよりも
急になることなど，実際の洗~II!過411 の特徴を良く捉えているといえる . 粗砂を用いた場合
(
RU
I
1
航
、H 2) も
，，; I }) 粘~と実視1Jí11'1 は良く対応しており，せん断応力分布に対する仮定
。
xp
Run I
f
C1
I2
，
の~吋'1'1: と解析の有効件を出付けるものと忠われる .
・
J
j
，ノ
1
<[
f
I
iJf~ のバ I t?'結以は，洗蜘!穴付近での水位の低下 id が実測よりも小さく，跳水状況
-156-
本I
扇形
作1
床形状
('01
一一
一一
・一
一一一
O
関 4.
4
2 洗掘の縦断形状と水面形の時 1
m
的変化(計算値と実験航の比較)
-157-
i
d人洗制泌が f
l
l応変化点からその洗制深の 3"
'
'
5
1
自の距離で刊:じること，
V
.律I状態の MJ
ふ形状に関して，動的洗脳では仰がJ
洗脳に l
tベて i
先制深および j
先制!
i
i
l
'
U
戒
、
であって，
10
-
z
h
c
ω.
1
P
eX
勺
;
-
一一一一一 o BFl
I
.J
，
一一一- d 81
112
・
一一-一一口 BC/I.2
がともに人きく危険側にあること，などをゆjらかにした.また，iUJ床砂の料作)や変化
させた*読の粘架から，で~} i
，ft
:
t
人f
Eでの}手帳{
i
虫l
Eと砂の限界月号悌速度の比 1
I，
J
(/
1.が写
しい喝合には，
0
二σσ
10
/ t
した.
.
.
0
0
2) 6脚フロッケおよび半球制度のド涜部においても，ホロースケアの場合と I
Jl
J
憾に楠
fr'U/
J
i
l
1
J
床砂の粒任によらず，ぷ大洗制 i
宋がほぼ叩しくなることを明らかに
断方向に1" 11 11 ，のある洗制穴が生じるが，その!日j 刷や I日j低 Z は flLJ主要来の形状と 11~9リお
ぢぢ/
よひ'備・断}Ji
l
J
j
のI
m
l
拘によって刊なり，粗j
笠・左京が下 1
3RMOであって制度1
1
自制が以も小
l
L
J
立の場 f
すには，汎品I
J穴内の椀断 hI
I
'
Jの川，n，はわずかであって，かなり、ι
i引
さい半球 f
ロ
10
10:1
な横断形状となる .また， ~先制火 ql 央部の縦断形状は，それぞれの 11笠 lぷ r. -tMJUこ対し
g
て籾 j主要みの f~'~ さにほぼ匂しくなる粗度変化).';~ I
I
'
fト杭での洗抑!深を除いて，プロヅク
h
rt
の幾何形状による顕笥な立は刷れず，いずれも時間的にほぼ相似な形状が似たれてい
f
u路床のド桃川では，射流が持続するために側叩から水路 q
ft
)
.
と
にI
I
I
Jか
る. しかし，出 t
4
3 hl 大洗蜘!深の時 1m 的変化(.i ~n 佑と実験航の比較)
~ 4.
う衝撃泌を{‘I~ った波状跳水が免午して， ltg 体!がある凶作よりも人きな洗剃火か形成
される .
，
所的には打￨
二
の足があるものの，かなり実測が1と-致していると三え
り
も1
舵てないなど， J
i
J
m
i
3) i
l
J床かi
U合砂般てー構成される場合の実験では，洗制穴内の i
4
4深部よりもト流側て細
，
i
-i
，
l
る. れの J
段式の隙隙J
f
JI
l
lJ~ 変動 ~;H1 で川いたせん断 llè.、 )J 分イti とは無関係{こぶ'l'- fl曲してい
あ
.
'
i分が流送されて組*，'z化か)ffi行する桜子が観測され，司
?c
rJ
.
.
K
ムI
f
r
iが瞭ても覆われる ζ とに
る}...~を合め，今後，札制火内における作川 )J やエネルギ-tl1~の H‘li 伽を適切に考地した解析
J以卜の制流 )
Jの杭れに対しては制砂の洗脳はが侭滅されるこ
よって，傑の限界品!?流 )
f訟を検 H、!していく必要がある .
j
'r.1I変化を，実験的事実
形の I
h
t
'
I
・
.
，ふ b
i
1
'
1
.I
bでは， 1I~1ふ l トポWi5 におけるin1ば )f~状およひソ1< r
とが確認された.
に J.kづいてモヂル化し，その数f~(解析結束と尖験1(1 との比較を ~J った . 洗剃穴 }f~:tÄや涜況変
化の括~~F な泌を村匁としたモヂルであるため， M 休の憤断形状やせん断応 )J の分布に関して，
d
P
:結果
j
l
[な{反応やいくつかの'.kl
験定数を導入せざるを仰なかったが，，
丈験車i
よづく大 i
J以に J
;
{
UJ.
は実測の i
Vをかなり j込く長現しており，ここにぶした解析は護床
1
d
l
l
!
t
i
t
lf
:
1ド消印の川所
4) 限界水深で 1!!~ 次点化された以大洗蝦深 Zm/ h
.
，の時 1
m的変化は， t
f
!
J的洗拍l
では 1
1次 1
じ
時間
J
i
i
h
， I の 1/3 乗，的的汎抑!では 1/ -1 乗にほぼ比例するが，比例係数は ?1~州の純
作によって町なる .五
l換I状態における員長大洗蜘!深とよ床 Iの相吋 *
f
I
U
笠尚さの比 zm
‘/
k
は，(
に対して線形￨則係にあって，式 (4.4)でぶ現される.また，
J
4
(
I.
，
J)l
¥
t
，
深が生じる 1
¥
L'
までの距雌の i
1
与1
1
'
.
1
の
鮮
1
4大洗姻深に対する比 Lm/zは，洗脳初期には1
I
"
，
過とともに此少するか
t:定に役立つものと与える.
洗脳深の 4
1
i
弘人汎蜘!
，
.
[
i
i
い
4
Il砂，調1
頓に馴 H的に変
10 の付近から車l
， j
砂の j
i砂
1
化しなくなってほぼ一定となる.そのがlは細砂の実験ではいずれも
3
0
r
n
aであって，
?
"
J床の純作が人きくなるほど.l¥"'IJ
J
I
Iする傾向にある .
5
)
h
，
4.5 急t
f
:
.
i
_1 の ~tít れと
1
1
1i
ホロースケア I~~ L-tえての 11' (ド流における、 1
の流速分イi
l
l
JW 1
lは
， n~W f
:
.
i
]じであって，
ほぽ)
，
i
tの滑 l
に似
'
f
}
jr
i
l
jにほぼ .
釦対数lIi
皇宮み1I¥lの延長 1
-では，鉛 I
l
*
1
l1
本市では， 3H のイボ I~JI;むよ!の *IL 而および市 Ittj から移動体への *rll.支急変部を対象とした
，
r
J
J折洗制機構について検討する
解析を行い，;主体 l ド流部の.
J
1
i
洗
蜘l
'
1
J
li
i
t
i
f
fのは位実験と水1'
n:安井;
の
f
l
L
J
j
l
i
j
Jに
l
f
bさ以卜の i
l
l
J1
よ付近の ?
速は小さくなるために， ?
I
U床近{労における流速は揃断 j
f
i
i
とともに， ì 丸4h 1!~ .f'，'の簡単な j， illl] をぷした.以卜にし安な鮎痴をまとめる.
，
立を有する
，
L
J
百洗蜘!に￨叫する以俄実験では，まず， .
l
f
iタリ叩のイボ状車l
1)*
Q急変 t
J
J
'
lJ
mの J
波状の変化宥ぷす.砂凶iIを
(
f
，tドするに従って，
ホロースケア A
主体
I十日明に続く均・砂l
よの i
l
llA-.変動を，助的および静的条
nトで測定
j
!
具，ぷ i
ふ1
した.その品i
"
1f ド杭の洗品I!Jf~~ 人は，待相1芝笠井:1111 の延長トで深倒れが符し
た流速分布を示す . これに対して，後流Pfi M: になる組~安みの t? 後では，
減少していき，
卑は庇 r
/
¥
]の，
f
?i
;
l
lf:立要み 1
i
r
iから次第に
f
.
j
j，事UJ.主笠井との延長 1では加 j
卑されるので，
ji
l]に・脱
述は横断 j
l
i
t
i
t
Jの対数分布に遷移する.
化されて令体的に砂崩ー6) 手衡状態における洗制穴 l
付の抗速の 3次 JL分イ1
i
¥
:Ii
五
1をJ細.こ検討した私見ミ，洗蜘l
jli~ に1'1) [11 ，のある 3 次 lじ的な }f~ 状を小し，水深の小さな神的洗制てぬはそれがよ
く陥断 /
j
1
W近 f
(
J
側斜面のが1
芳においてが r
的な侃瓜流の f
d深部の
:
r
Aかdめられること，洗制火 i
り抑!片であること，洗品 I! 火以深部の縦断 Jf~ 状は，洗似初 JUI を除いて時間的にほぼ相似
(
縦断 l
1
I
にi
速分イI
?
f
r
i
I
は
， i"J~ 近傍を除いてほぼベき呆IliJ に従しりそのペき数お
nう鉛"
1{
F﹁ JV
nB
A
1
5
8-
よび id 大流速の ~Æt ド fji
l
!l変化は，それぞれ式(4.6)
および式(4.
7)
で表現されるこ
大学防災研究所旬報第 3
2
:
}
B
2，p
p
.
1
1
4，1
9
8
2.
とを ~II\ した .
7) 砂防止 1
:の降線速度は，初期の手間河床状態では粗度変化点付近に最大値があって流
トゾ)l
i
J
Iに漸減する .~先制が進行すると洗掘穴 t 流斜曲i 上の摩擦速度が急激に減少し，
その以大 M
!はi
先制火のぷ深部付近に呪れる .さらに洗掘穴が大きくなると，序際速度
l
L
J
皇変化 J
J
iの 1
'(ド流で i
d小似をとり，流下ノヲ向に増加する . ー
えi
，洗掘深の増
は逆に f
先制穴内での渦による乱れエネルギーが用大し，また，洗銅穴の L
:流側斜
加とともに J
I
I
lII~ では砂の移動限界が低下するため，洗銅穴内の流砂lll:が護床 ι 部からの流人土砂
川'よりも大きい状態が持続し，平衡状態に達するまで洗掘が進むものと考えられる.
8) 陥断Jf~状を hjfZ 断 l而で近似した洗脳穴の氏両部の縦断面において，実験結果の考察
からベき￨則数でモデル化した j
点而せん断応 )
J分布を用い，非平衡の流砂の述続式を用
いて川氏変動の数flf! ，n-~7 を行った . その計算結果は，定数の検定に用いた実験ケース
や他の定期]
1
データともよく
・致しており，提案したモデルが簡便であるにもかかわら
てド流出l
の洗制過ねの推定に有 m
であることをぷした .
ず，品体 l
さらに，予測した洗脳過程の作段階における河床形状を同定し，前章で用いた
れi'
(
)-，
.
c'
l
ep 1
.
αx"-Wendr
o
f
f法を適JlJして水[面形の解析を試みた.その結束によれば，
j
乍隙 J
S
Jの u'
f
.
f
l
i
t
lなど今後改良すべき点が指摘されるものの，概ね実験と一致する変化が
何られることが判った .
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飢
7)阿部山、I~ ・ド点久l_!..柄本見久:床[占I
9巻， m5~; ，
術資料，あ 2
8) 鈴木中ー・道
9) 道七 lE 規・鈴木，(:・川作幸治:床[t.j め 11'1'下流却の J，;j 所洗脳過 rj~のそデ‘ノレ化， J;~ 都
I1.
~尉・
i .治水成 ~T ・渡濯版本 :~流河川の床 11 :
め近傍の河床変動，水工学 t命文 i
;
，第
1
0)山ド彰 r]
3
6巻， p
p
.
3
5
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本 γ会論文集，第 9
1:
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1
1
) 松ド五:頭目工日程床仁の洗掘機構の札能的研究， tE1t1
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p.
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Es・村本忠雄・雌旧有} .
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5.合川指・11村元郎:必床仁ド流部の j，
uf好洗~/Il，水
1
5
)神川{
に?:論文集，第 3
5巻， p
p
.
5
0
1
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0
6，1
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9
1.
1
.
長田給自1
5 :Ù整床仁の犠式による下流出川所洗島~1形状の相違，ノk
1
6)神rrI仕・・村本土信雄 .1
1
:"
I
:論文集，第 3
6巻， p
p.
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2.
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E 一村本点雄・誠 m
裕・自1
5:，
A
.
床 c下流部における洗脳過粍の数航解析，ノ'1<1:乍
1
7
)神 I
論文集，第 3
7ど
さ
， p
p.
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H仕唱・村本点雄・藤田祁・自5
1:護休仁下流部の洗掘過粍と流れ特性，点都大?防災
1
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)神 I
6りB
2，p
p
.
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9
3.
研究所年報，第 3
t
安息角について，土木妓術，第 6
巻，第 5
日
， p
p
.
2
4，1
9
51
.
2
0
)久官保 : 1:砂の水 11
2
1
)斎雄降次元乱流噌面的流に関する研究， f
:
本学会論文報 (
t
;
f
L，第 2
6
4号
， p
p.
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ト5
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3
) 芦田和男・道 l
二正規:移動床流れの慌抗と柿流砂!止に m
lする広礎的研究，ト本学会
論文報??集，第 2
0
6fJ，p
p.
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2.
:
rJ
.
/
(叩き下流の川所洗掘と護床工の形状，七本技
p
p.
2
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59
，1
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8
7.
川津幸治:床 I判め降下流部の流れとんi 所洗掘について，第26
l
n
l
A
く即日時泌会論文弘， p
p.
7
5
8
0，1
9
8
2.
-160-
-1
6
1-
第
5車護床工下流部の局所洗掘に関する現地観測と
洗掘の軽減・防止法に関する考察
5.1 慨説
l
i
i
j巾では，ぷ l
ふl.ド流部の)， JJ 折洗射に|刻して，代点的なイボ J~Ju色体!ブロックの 1，'i'~L+:*ll
耐から・抜砂および ;
I
4
f
T砂際の砂動床への制度;急変部を対象とした悦司!実験を hい， n主体 l
下流加の洗脳形状と洗踊穴内の i
.
f
i
れ特件を l
リ
i
らかにした .さらに，洗抑!火内のせん断応 )
J'
f
イ
f
jの%割引I
f
1とJ
I
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!
と
挽r
i
i
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.
i
砂t
t
b
tを川いた洗抑!
j
t
i
Rの/1<即解析を1rい，実験似にほぼ対応する車1
栄をぶした . しかしながら，これらの成以は，腕肢が大きく河辺特性や流 I
J条{
'
Iがぬ雑な場
における河川の '
J
.
i
N
.匁に対して，縮尺般市を1IJいるとともに条例・の
部を巾純化した実験
的 ..
f
l
P
I
I
命的考察から何られたものである . したがって，実験や解析の鮎取を'人:際 1
1
¥
1組に適川
し
， U
4UJI:投，lIのためのAt総資料として川いるためには，'人:隙の必 l
ふ I}，';j辺部における別地
観測に JI~ つくデータから考娯品以を検 JII するとともに，悦司l と h;ljf5 における現象の相似性と
その油川範 l
刈を明らかにしておく必要がある.
1
本市では，力1I1
1
)
1
1;
J
<
系J
j願、引 1の阿脇)I
取ド流 l
こH位附されたホロースケア必l
よ1
.のド流 f
m
において行った，
t
1¥
/
1
<l
I!
後およひ、 I
.
i水時における護休 r卜涜部の汎蜘!形状および洗似火 l
付の
流速分布の現地観測について;&べ，そのがI~ をぶして'_k験結果と比牧・検 J するとともに，
lて述の ~IIJ 床変動に|則する解析 r i}~ を現地のデータに適)11 してその ~'Jífl・を検1.-\/ する . さらに，
それちの検証鮎*に JI~ づいて，安定な識は l ・の，没計のための参与となる指針について J7 察す
る.
5.2 I護床工ド7lii$の対所洗蜘!に関する現地観測 1)，2)• 3)
5.2.1 現地観測の概要
J'，J 内対象とした内l協}I:肢は，加，Ij 川水系 }j距i(1 与川流域(流域 rfüfi~ I
I
Nkm~)のt215川水を
確保するために，凶 5.1 にポした加占川との作流 Jli から1".流約 20 km の地 J，l，~ (
只
w県小野
市I
J
q
J
協Ul
r
) にl
Y
!
(
5"
I=
に設計されたゴムづ 1
{
l
i製起伏服である .版・必体[および N
dJ
l
lの概吹
は阿 5.
2にぶした通りであって，桜地 11の全川船は 1066m，7
u
Il
ふ勾配は 1/200，，
i
I1
ぬj
~IIJ
床 J~.:J は 2-1 6 m ，蝦の， --流側約 100 m からト~f，t 側約 300 m までの iメ.1111 は，ほぽ l~( 線iHJ必となっ
ており，そのドポlI~IS は /1: に人きく勾山している .
l
訟の
F械部には，
1
'
J
(
15.
2のように，
1
，
<
さ N 5m のコンクリート休慌の水 U~ きとそれに続く
諸床下が投 J られている("j'u5.
2(
b
)参!附) .護休!は，
さk=01mの 3
1
(
)
1
Jホロースケアフロ
辺の i
てさ βh=16rn，粗J
主1
:
h
y クを{尺水路恥i
72mにわたって 16タ
リ
， mt ト hlírj2~
5m
の
￨
メ
!
日j
に 16夕日放 H位したものであって，ブロゾク内の'ヂ 1
mには河L+:材料が光地されている .
-162-
1
6
3-
N
，
&5.1 観測の概泣
信号
JR加『引1線 /
F
f
:川 /
)
;
胤
，'
'-/
観測内筏
1
1990 721
2
1990 1022 河仏形状および/1<{立の測定
3
19916 19
4
19917
2
5
何時;形状の測定. iuJ~M 科のほ取
河 Wff~ 状および水位の測定
制I
A
m状. /
1
<{なおよび流速分 (
f
iの
以
測定 .M床材件の奴i
/JJJIIr1i川
阿脇)~l{長
観測 H
5
。
19911017
?lm，; Jf~状および水位の iW! :
.
i
.
:
制社IIJI付 h・は，光波詰!IJ~[J{l~( 測総合製， Model
小野山 l
汁純測所
SIュ 1'-1) による必体 l ド泌部の M 休変動の ~JIIJ
l
，
i
とt
先制火 i
付の流速分布の測定であって，み 5
.1にまとめられているように， 1990117け
。
1
から 19911
110Jjまでの期間において，，
.
15
1
1
の観測をわ・
った . il~ 1
ふ変動の測 j
t
iは，まず，
I
I
Ikm
hi
;・淀川のム小段 1
:
に阿 5.2にぶした流れに平行な J
，
l
r
早
稲i
ペHをAめ，その l
町内!i1
t
'
J
j
!
こ 11住
j
;
:に近くほと術に設定した測線に沿って 5 10m1
mÇ(.，4 で ~I~ J~.\ ，&けて水呼測 1
4をhい
， ~l1J ;cr
i
hVl 断Jf~状の慨略を把僻した.このキJ， lii から J， J
li
fi
先制の jdも大きな領域を j
玄び:1¥し，その 2
1
1
j
i
t
について蛾断Il
i
l
例。守 m (ニ仇 /
2) ，流ド j
jr
i
i
jI
¥
j
刷()5
.
.
.
.
.2mの桝 f}~.i. l:で詳細な水千平沼1
1
1
;
2km
'
*
"-i
凶 5.1 附脇 J
t
服
同辺凶
一一ーヨーX
を実施した. ~宇佐系としては， AJ11 から流ド JjlÎij I こ X'I~h ，嫡断 fjla'.J に Y 軸，鉛 l~{ II
'
t
l
jきに Z
ー一一ーさ~ X
'1'111 をとり，さらに結果の粍月九%験水路の場f? と 111]械に応体 l ド祈i端;のJ主面い i許を J$;(J，'.~ と
i
終.持
した J
，
JI 肝デカル卜 Wt~ (x，yおよ '
U
.
:
:
) を1
1
1いている.また，
'
I
阪
本
体'
7
2
.(
)
流I
"
d(合同I
J
?
J
I
I
J{lt~紙製， Mo
de
l
ス日約八流辿 .
θ
水
"
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1
き
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(
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)
，
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".'.'.~八
1
/
;
.H
l
l
{
I
Iの明!日j
的な変化は顕広でない . また，深さ
/
，
において， Mlふぷ hvj 卜.約 20 ι:m の深さで ?I ~ J..+:H料亭 t足取している. 凶 5.3 はその料urr 分イI1 を
t
%
H
民地点は f
i
.
広r
:
l
l
'
iド流部の洗制プ〈から卜分離れた均 j肝であって，こうした場所ではあl
度分
J，~tVJ線①法格点 B
、
，
.・
- ド流出1
の1ml
l
i
[
r
心したものであるが，河床はいずれも粒作 lmm.
.
.
.
.lOι
:
m の砂傑似合物で偶成されている .作
(
1
)/
.
9
.
9
0
.7
.21
①
バ9
3
6)を川いて， i
仏大洗射が，:
1じた洗制穴縦断
1
Mにおける i
f
r
t
J
産分布を測定した .
1の観測では，凶 5.2"
'に @ -0の Hdl
jで I
J¥した取の
また，加川叶 1
(
1
)1
.
9
.
91
・715G(5)1991・10
・17
議
:
氏
工
m-1[111の観測では，プライ
l
i
l
i
!lに分級どきれた形跡、も dめられなかったので，
これらは，現地の ~I~ 床材料の代ぷ的粒 liI 分イ11 をぷしているものと与えられる .
/
言孟孟孟孟ー
-
阿 5.
4は，観測地点、より 1km下流の州!協陥，j({
u観測所 (凶 5.1 参!?明)のデータから抑.~
した J990~r および 1991 年の日、ド均流 M- ハイドログラフを小したものである.流域凶ï.fti が小
8
.
9
.
6
さく
、
.
:
7
ノアででアヲ
f
?
f
r
U
或l
人jにお林か少ないため，流出の、立ち l
そがりが速くピークの継続時間は鋭い .洪;J<J
i
j
J
、均淀川{ま，
f9J
1
/
¥
1
'
11の i
U大 1
1990{
の 230m‘
1v
J
J18I
hてあって，極佳品後の 1988{r61J3
，U蝕した既 HL
仏大流日 (
//
1
1に
231n
s)
とほぼ~r，.1 しい .また，
;
1均杭作 d"
i
n
J床材料の、'
，
，
，
，
=
28 ，;m の{ゆが移 ~iJJ する限界流山 Qc = -I3 m J /s ( て~.~frW~. 態での郎防辿肢が， d"
，から求めた限
界1';:陳述!立に・政するときの ~fri :
，
'
:)を地える山本は，
阿 5.
2 観測地点の概要 (河床尉料の採取掛所
(
@.
.
.0)と
併観測における l
t
i
大洗掘が坐じた縦断測線(倣線) ， l~.小，i: :
m)
-1
6
4-
J
U
H
I
¥
j1
1
"
1の凋
'1にタ皮午起している .5
内 lよ，いずれも洪水 l~[ 後や、ド水 H与の流 idJ~R m 1/.v のときに fr われたものであって，
妙は
m
i
{
{
イlしておらず，観測された河fAC形状はそれ以前の i
J
t，j(によるものであると考えられる .
-165-
1
0
0
。
資
取料t
t
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Q(m /s)
C
ふ
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白M4
•
・
・
50
A
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4ゐ
F 伐) ~
白M
白M4
地点
10
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Feb
門 ~r
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Apr
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1・
・・一
・
・』
・.
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11. ・且，
，
，
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.
.
.
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Dec
Sep
Nov
Oct
a
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1
9
9
(
)
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:
5.2.2 観測結*および4
7察
。
3
<m /s)
(1)護床仁)品辺部の流況と河道の横断形状
ワ
.
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J u1
N
O
.
2
ノ . _ _ ノ"
.
f-、.J'-.
1
.0.
.
凶 5.3 現地の河床尉料の純度分布
I
' 1 1 @ 2 0 . 1 ' 1 8 0 2 8 1 1 8 2 8 3 e
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l 1
I人人川しへ
附 ~IOI
l
1
1，
n5.1およびワ点 5.2は，それぞれ第 1[n] (1990年 7月2-11=1)および第 5凶
(
1
9
9
1
:
r
l
0
J
j
I
7
l
J
) の観測時における同脇井腹護床て周辺部の流況をぷしたものである .また，
il
)
に 5"
'
1
0
m
1
1
H陶で社l
l
j
点をとった概略測はの結果から，議床工ド流部の各断面におけ
楠断}jl
る inJ 辺の検断)f~状をぶせば，凶 5 .5のようである.これらより，護床 E周辺部の流況と河
1
.0
.
.
.
.
I
，
、
1
I
L
，
'
¥
.
/
V ，"^
f"-
"^
~}パ111 の倍以|川与の起伏取は膨張した状態であって，堰中央部の支持構造物の上涜側では砂
の
l
'
f
H'
l
l
がみられる(ワ!
'
!5.1(
α)
)が，原上の流れは低 J
J<敷全幅にわたってほぼ一様であ
}
j
， n並防止 r. f~s では，写J.'! 5.1(
b)
にみられるように，左右側岸から州が発達して護
る. ・
休1'
.
を従っており，州の全両に市が繁茂している .これは，洪水時に上流から運ばれてきた
uゆが減水 1
"
1に流速の小さな波床 c
側i
宇部に堆航したものと思われる.護床工の約 300mF
mEでは， M 川がん〈に ~hj ItII するため(ワ点 5. 1( c ) ) ， λ:: f'I~側の州は護床 T~ ド流部ではさら
に発達しているが，逆にイ i伴側では州は消滅し，流向が内側から外側へ向かう典型的な湾曲
r
.
流端ではイボ要素の天端より 1
白i
く
，
/2以上が水[自i
から露出しており，議床て[){闘の水面勾配は河床
ド流端ではイボ世糸はその 1
1
.
1
.
.
.
.
1
..
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1
..
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1
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11
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1
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1・
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・
・1
・.
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1
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・・・・
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1
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・.
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1
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・1
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1
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・
・・
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1
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1
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10
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J~n
Feb
門.
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Apr
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金
a
昼
3
1
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門 ~IOI
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1
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向 u骨
1
.0
0
.
.
.
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~
寸
1
.
1
1
1
.
1
1
No.S
378m，x=Om) の l山i 側，~~近傍では，イî t~~ 側で制約 15m ，左岸側で幅約 10m の範闘で，
30
人一八J~へ人人人|八
1
.0
20
Sep
1
1
.0
20
Oct
1
l
1
.0
20
Nov
1
1
f\L
1
人
1
)
(
J5.
4 観測地点の"、v
陶洗 :
，
t
ハイドログラフ
，
リツジ状に砂が.t
i
t私している.必民1'.の L'jド流行f
S (X=393m，x=1
.5m) では，Y=20
-167-
・
1
.0
20
D c
凶 5.
5の i
l
J道の横断形状についてみれば，原ノ1<O
Pき部および護床工部の河床位は，ほぼ
.ブロックの沈ド・変形は凡られない .護床工下流端 (x=
施仁時のままであって，日産比 r
20
3
Q ( m /s)
/9少 I
q
'
勾配よりも大きくなっている.
-166-
1
'
¥
.
/
1
Q ( m /s)
床形状およびその変化を槻観すれば以下のようである.
部の流路形態をぶしている.また， I~(jj_体 f. 上の水位は，
I
100
ト
￨
30
Nu
;
，
)
三
(
a
) 取
h
A
i部
(
a
) 取・水 I
I
P宮部
(
b
) 必l
ふ I;'~~
(
b
) 護i
ぷ1
"
.
行
部
(
C
) I遊休1.ド話i~iS
(
c
) 護派J:下流部
'
，
;1'~ 5.1
必休 I"司辺部の ~i泌(第/
1
6
8
1
"
1観測:/99tH
!
"つJ211
1
)
'
1
;u5.2
I進派 nす辺部の説副(!:f~ 51
"
1観測:/I)l)/J.，・/O)JI7I
I
)
-1
6
9-
。
。
20
Y
.
r
・}
40
60
20
80
r
ω
活l
ふ 1，
J
l
，I
(
1
I
20
40
Y
r
.
J
60
80
面近くまで I
'
dしているので，洗 n
l
l
!火の流ド }
j
i
r
Jjの長さは 5，
.
.
_10mと指定され，これは i
d人
U
jt
;
?の '
k験結果とほぼ対応している .
洗脳深の約!(
){日に刷、iしていて， l
n5[
1
1
1の観測(写 J'.!5.2(α)-(c)
) では，祈t
，:iはあ I[
I
I
Jの観測時よりも小さく，
つぎに， Z
40
Y
r
.
)
堰は収納(倒{人)した状態であった .観測地点では，数 {
j に/J
Q，あるいは大きな洪水の後
60
80
。
。
80
.のド i
f
r
t~iSでは，第 1 [
n
1の財 1
合
?
とr
l
l
H
1
<
に
事l
t度;急変(こ
直床 f
ており， H
I
J
J
<ごとに洗掘穴の位仰や大きさが見なるものと与えられる .洗顕穴の卜 i
t
i
t
側の X
20
40
=578m (x=20m) における i
n
J
l
よいは，横断 Jn
何に・
梯であって
YωJ
60
80
・
20
40
Y
r
.
J
60
，
r
.
Jリ
泌氏1.J
，
l
;l
fj
ー
ー
-
.
1
f
20
40
・60
1
'
(
.J
X 17
.H
.
橿
z
40
Y.
t
・}
~ 5.6は
， ~i -l I'JI および第 5 1nl の鋭測において I
60
80
y=
558m (y=()m) から Y=622m (y=61
m) までのブロック J刈分の河道におけるぷ紺!
いる .
いずれの尉合も
u(形状は，必体
40
Y
ω
l
'
X
l
q
1，i
l
1
J
I
よ
1 M:大洗nllli宋は x/ごmf ミ 25 の付~ i
r
，
:(こあって，乱射穴
rの事IU
主要素問の r
j
l心総延長 t (y/B
"
=05
I
ti
f
，
[
斜I
f
n1
.
'
の?
u
J
15，25および 35
) で深く，
=
制度望みの汁後 (y/B
h 0I !I 2I 3および 1
) で浅くなっており，櫛断 j
j
l
i
t
lに波状の変
60
80
化をぷしている.また，洗銅穴 jd 深川よりもド ~fit では，
i
l
l
I休のl''
1
1
"
1は次第に減以していて，
x
/ごmfか !Oを地えると河床形状は陥断 hl付に・織となる .こうした洗脳特性は丈験の財 f
T
(
x
・
とf
d
J践であって，見H也の洗脳穴は文験のそれとほぼ相似な
tJ :
!
m状をぶしていると考えられる .
'
1
;J
'
.
!5• 3 は，必jふr.，~:(ド 'ifii部の流泌を lk~ 影したものである.また，洗脳穴の lt:l 深itii("J.
.
'
1
4
。
。
l
・卜祈t
m
lの洗剃がおi
も断片な
{なごは id 人 e先制 ì~ ごml で，憤断ん [ílJ の ~I' 雌 y はブロック l 例の恥i8h でそれぞれ d 脱化されて
20
80
u
f
!
J
.
瓜
な水準測 !Jの紅』架から，洗晶!穴の陥断}f~~人の流ド JJIÎU 変化を不したものである .
I
947JHdq
7
.
Jω
X1
2
.8
o(
x
M
i
t
i
i)JがM
(2)虚瓜r.下流部の対所洗蜘!形状
20
80
ぼ・放しており，観測期間中での全体的な i
l
J床低ドはd
.められない .これより，
i
.
伸i
に近い条件が保たれているものと推定される .
!刻する動的、I
d
"
'
4
m1[nlの観測紀以ともほ
床の限界制流 )
Jを結える洪水時には，地i
を結えて1".流部から I1
ゆが供給されていて，ポt
妙に
X 10
.
.
a(x 3m)
I
49J
.
1
nう}，J折洗蜘!が生じているが，そ
の I.ti深部は jujYOM に移動している . これは，洪水に伴う 1'，砂の ~frt送が泊先であることをボし
吋
Jω
r
.
】')
に，版上訴Ui
S
fのi
訟
ノ
1
<[I ，水叩きおよひ I;~Iよ 1・ ;'ffS に堆積したし砂を除ょする河辺郡備が11 われ
ており，政 l
よ1
・Lの向伴沿いのリッシは，人工的にほぼ取り除かれていた .
ッd d v
60
z
。
。
勾
'u
40
Y
.
r
・}
1
0mの 2
志向において洗脳による大きなが'
1
利民ドが '
t
・じており， 11健氏 r， ~t両からの洗抑!i京は
忌大て 7
0c
:
m，
'
f'
l
t
rであった . X =I 8m (x=10m) よりもド流では I ?吋床{ú が辺氏 r，の JI~
'
'
リ
Jω
リ 3 4
4
Jω
20
。
。
80
簿外、 1)
.
表
面
20
I
60
Xc378
t
D(
x
I
ヮF M q d d " '
234
Jω
X 3久 8tD (x
Y
r
.
J
40
点の①部分)およびイポ叩ブロック汗後 (
"
J
.
1
.
4の②部分)の i
n
J休み肘の1:砂を探l
収し，半
世
}
皇
4
20
40
Y
r
.
J
60
80
。
。
20
分析をわった紀以を ~
60
X5
78
t
D(
x
r
ω
X5
7
.H
.
樋 (
x
-
(
.J ソ
.
1
80
5.7にぷす，?先制火 ibii架部の i'~床1< I
f
l
lは，純作か 5cmを結える *
I
l
傑
で廼われており，逆に，車
J
lJ
変質みの 1
T後には粁:花が 2mmf''
tJ
阜の綱1かい砂が堆杭している .
ι
それぞれの卜肘には凶 5.3のような j
i
t
f
T
{
l
少傑が，:していること
(
，
から，
i
U
イラ砂傑 i
l
JJ
みにお
ける実験粘~にもみられたように，洗抑!火|人j では M床のア-..(リングが午じ， l
吸い 1
1
1された
リL ? d d q
J
40
Y
(
.
J
細粒成分の・郎か制度要素背後のィ{，'
d
によっておIi挺されてi1
f
h
'
iしたものと考えられる.
つぎに，持制測においてぷ入札制が '
1
:じた縦断測線(凶 5.2の (1)""(5)の倣線) 1
:の M
4
凶 5.5 横断河 i
ふ形状の観測智i
J
4
1
8のようである .比較のため，動的、v
衡状態における細砂'
k験 (Rul1 81
，
1
/1
) のが，民も併 I
I
Gしている .また，科観測における i
t
i
i
i
z
大洗品!
f
深ごmf と，その実験l
1
=23cm) に対する比ごm//Zm('を去 5.2にぷす.
m (
-170-
-171-
1
991
.1
0
.17
1
9
9
0
.7
.24
床形払を 1
1
i入札品!
i
深ごm!て・無次，
I
:
.
.
J
.
<'J~ すれば I ~5.
l
'
2
Y/Bb
2
3
AU''nv
zr
r
，
，
1
O
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Z.
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，
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，
，，，，
，
!. .
rr
Z
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Y/
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nu''Aυ
II
.
'
。
Z
/・f
写~.~
5.3
，
護
凶，c
前ド涜部の流説
/
しr -/.N
X/
1
・
1 1
トイ
1
，01
Z.
100
ぷ幻
F(
J
覧) A
，
匂I トーvぺ~
2.
O ~
。
，
r
卜 ( 寸
匂f
O
1
fX/Z.r
xl
匂.
r3，24
t九 ~I ンミ I位深部11
*
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J
Q'~ふの 11\
ド流
可
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2.
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f
1
，
，
酎
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'
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司
:
:
:
1
園
田
・
・
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・}
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PEE﹄FEEPEEL
，
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，
，
イ
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F
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X/Z.r'
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，
.
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園
田
・
・
・
・
y
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5cm}
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1.
1
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9
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.2.
'
i(
z
ml=/
i
7
(
:
m)
じ横断川氏庁対丈 (
Bh=16m)
t
;
x
J5.
6 ，設は1.下流部の熊次ノ
-1
7
2-
0
.
1
阿
X
/
Z
.
r /.1.8
2.
62
0
寸
5.7
/
0
/
洗蜘!火内のJ<肘
現地と支験て・
のi
仏大洗制深の1-ヒ ;
:
m
f/
z
，
M‘
は
尺K
ニ
，
•
1
0
0
d印mノ
1
:
砂の純度分イ'，j
，19----27であって，泌氏 cプロゾク 4
吸引の縮
1/30の逆数とほぼ'致している.これらの伯からフルード相似則によって洗蜘!?℃形
，
，ο
成時の t~ 位恥i 抗日 (j，を推定すれば， q =07----11
r
n
/
¥であり，全流 !
.
t
Q は 1=56----
8I
'
fm
"/vとなって，，jíj述の限界 ~"iMQt =I
3m3/
sを結えている . 尉地のハイドログラフ (阿
5.4) から rlJ るように，それぞれの ~jlij!lJ [
1
の 10"から/ケ J
J
，I
'・j
iには υ
/に対応するような /
1
¥
本が午起しており，このとき，
M休材料はそのほとんどが持動状態にあると推定され，
ー173-
rut~w
された州民形状は動的i先制によって '1:: じたものと~・えられる .
(3) 洗似穴内の ~t述分布に凶する検ふ!
~ Jj) 1
'
.
>
45• 8 の 1!!~ 次 JC縦断 iilI 山形状は，観測 11 によって下涜側斜面にばらつきはあるも
のの， 14 深 ;~i~の 1\lL i
l
"はほぼ・放しており，そ
の
)
，
'
，i
}llでは相似な河床形がぷされているといえ
よう .実験私県との l
七牧でも， i
d大洗蝋深の発J
j
:
{
h
a
d
fおよび上流側斜面の形状はよく
ているが，
-致し
ドi
f
.
i側斜 1
(
l
iは列なっており) x
/ごm/か 10を越える付近でその勾配が急激に緩や
かになって) }f~i人は JI
N
F
J
;となっている .これは，先に述べたように洗抑穴内で粗純化が進
行してしること，および観測されたド流側斜而の形状が上流からの給砂かない条什で hわれ
た鈴木ら
4)の実
，
~ 5.9は) ~"".; 1[
I
I
Jの観測で何られた{先制火内の流辿分 I
i手1)ミしたものである.観測1
1
与の
流i
dは) I
.
'
.iiliのように洗脳穴形成H
与よりもかなり小さいものと老えられ， nむよ Lの*Il防法ぷ
は水(
r
I
1I'.lこ鉱山していて，
ドi
f
i
Eのノ1<1
t
'
!
，
も
"
霊
山 1
.
の培耐，:・hさと I
I
I
Jレベルであった，*
l
l
JQ変化 J
1
1
の 1町ド械の~f.tれは，段落ち剥端部ではられるような長 1(1] u
ni
.
f
t
に似た分布特性を心していて，
底由付近の流辿は 0に近く，洗制火ト i
，fi
斜[
(
1
1ト.では) I
l
t
付訂後民 1
M~t辿が徐々に [pl 出して jill
常の対数分布に漸近している .
E
食料以とがl
似していることからみれば，洪水の減水期において J
'流の極に
よって :
1紗の供給が抑えられ，
路方，洗掘穴ト ~t斜 1(11
1
.の細粒分が流送されてがj床が低下し
たことによる n]îmn が I~:
.
J
し
に
Z一
ゐ
x
Zl6r
30
o /;0
'----..J
u{rm/s}
.
x
一
z
Ru
17
.
6
イ
1
0
1
'
.
>
45.
9 洗掘穴内の流速分イl
iの観測結果(第 11
"
1観測 :19917.25)
199
0 721
19
90
.
10.22
.1
.
9
1
9
91
.6
1
9
9
1
. ス25
1991.10
.1
7
EX
P
. (Run 81
1
1
.1
ノ
，
z
Z掴 i
x
ーーーーー
ー
，
凶 5.
8 無次ノじ縦断河床形状の観測鉱~ と実験結果の比較
また，実験のお介と f
r
i
H
菜に) ?
f
.
t
J
.
虫
のS
O
l
l
i分布を局所氷深 hとh
l人流速 Umで J
I
:規化し) I
J
.
J対
・
のようであって，偽
札1
1
f
iでの鉛自分布は '
l1総て・近似でき，式(4.
5)
のベ
数でぶせは 1
'
.
>
45.10
5
.
1
1および阿 5.1 2は，それぞれ，べき数 α“およひ・汎~tf! 火ド
流の砂 I
f
n':手流部における説大流速 "m" で 1!l日欠 JC化した以大 ~f，i辿 "m の ~f，i ド}j rr~ 変化を丈験帝人以
と比較したものである .洗脳火￨人jにおけるべき乗則の適 f
i
1
'
l
や以大流速の流ド j
j
・
1
付変化は，
I
J能である .阿
き関数尖 IJ'が I
実験結以といJ 傾向をぶしているものと与えられるが) ~先制火を形成した流 id とは条件が見
なるため，完敗私li~ との流れの相似1'1 を I，' q産品請することは僻しい . しかしながら，今後さ
らに，こうした観測およひ・実験紀以の比牧検.
，
IJ
を進めていけば，別地における動的札制 H
与の
ぷ 5.2 観測船 *
水用機怖を判( ~じするための手がかりかれ; られよう .
得り
l t
j
U
I
l
i
J
F
I
J
u大j
先制深
末比
ごィが't:じた{立同大洗制 i
5.2.3 川床変動に関する数航解析法の適川
二mj(m )
h
"
/Lm/(m)
ごmj/Zm
1
9
9
(
)7 21
0.63
1.7
27
2
1
9
9
01
022
0.44
1.8
19
ここでは) l
i
i
j
瓜の 4
・察から観測された洗脳火形状が流砂に￨則する動的な流山条刊のもとで
3
1
9
91(
>1
9
1
9
91.25
1
9
911(
)1
づ
0.58
1.8
25
0.57
1.4
25
2
2吋と同断されることから) 4.4で示した .
1
1
n法
を混合砂傑 i
l
l
I
Wの似合に拡張して現地での t
先制現象への適川を.J.み，観測 f
J
3
3
Kとの比牧から
河休変動に l
見1
'
9る数1
，
(
1モテソレの検 .
1をわう .
4
5
ろh' •
1.5
24
0.55
RI
I
I
I BFHJ
における M 人i
洗脳深の実験値 ( =2.
3cm)
-174-
形成された、ド衡状態のものと仮定しでも
-175-
/
(1) ，
;
1~1条件
まず) i
l
l
l.i白の条件として河床勾配を 1/200とし
， j
i
t合砂眼科lJlふこ対して判作ごとに流砂川
U
~1I 1'.佃J f'る.すなわち) i
口
j
床表面に阿 5.
1
3にぷすような減砂もこよって分級を受ける交険制
ロ
を考え，そこでの紡伴 d，の砂の体結， 1. イ i 半、房 ω として，靴作d，の、|喰i 涜砂 ~'q"，を次式で N.
す.
/
)
.
/
.
&ノ
〆/
/
4
シ
。
/
/
a
/
r
〆
o
(
;1
)
R
d
'
，
口 3
.(
)
•
O
.I
O
.I
5
.(
)
•
J'
z
千三 )
(
1川
q
"
，
0I
•
05
/
)
. I(
)
•
20
/
/
/
x(111)
U}/(σ
ρ ー l)gd
，
，τ
.
(
'
， 1
I
ふ/(σρ 1) 何である.別地の MW 材*:~に対
して， ~ 5.
1
4にぷすステップ状の粘 j
立構成 (
ω，の初 J
U
J分布)を似定し，それぞれの料保に
対する移動限界速度 U' c，を芦田・道 1: による 1~?XIa::αrf?[fの修 11: 式 5)
ここで)
h
附5
.10 洗脳穴内における泌述分布の仙i 対数.k.~Jミ
T~，
山
一
川
'伽
(
=
♂
日
死
:
:
:
x
5
h02
1
0
かJ~ミ I(n
IL
lZ
がI
床面
交換嗣
車
ρ
C
U
0
.22X+20
- v. u:' h
Ua=
・・
4
02
I
1
1
0
ρ
じ
ー圃
望
l
1
I
UI
1.7
U/IX}
。
o
‘
.
.
•
1
I
UI
UI1JO
I
5
J
.0
1.
9
.
91
.7
.25
9
~un ~~引 f
t
:
.RunlJFR.J
ロRun8f引
x
h
02
I
10
洗儀所j
洗似後
関5
.13 河床変動解析における混合砂傑河床の
交娩肘と洗蜘!泊料の般式凶
5.
12 u /u
"，
、，
，
‘L
q
d
，
_ <
;01
d
'
1
'
1
1
1
1
"
，
α“の~t ド jj l句変化(観測結束と実験結集の比較)
2民号¥
にd
o92
•
から求めた .ここで，dmmは混合砂傑の平均約作 (=28c
m) ，1
I
.
c は d に対する移動限
mm
界J
mj
1
f
=15cm/s)である.交J
酬の)，，!さ/みは，90%粒径の。の 2イ日・とした .
2
~
、
，
，
‘
.
5
.
1
1
•• • •• •• • • •••
s
p
，
~
主ι ー
JF'
。
。
ペ >01
dmm
'
，，，a
，，，、
t
J W礼
l
kd
rmmm
仰が
一，，，W.p.
oJnnn
9
u
，
，
Iu
Ru
RR
OA
ロ
9d
5
，
+
9L
F0
n
u
αu
αU
x防
2
・
(
第1r
u
l観測 :1991725)
附
1
7
6-
-177-
z(m)
100
。。
F(
J
混)
t
込
・
0
50
4企口
1.
9
9
0
. 7.24
1990.10.22
.1.
9
1
.
9
.
9
1
.6
1
9
9
1
. 7.25
1
9
9
1
.1
0
.17
CAL
l
0
0.1
• 10
l
10 .
" ，100
d伽m
ノ
~
5.
1
5 洗掘穴i
詰深部の縦断 i
n
J
広形状{観測結*e:"十n:結果の比較)
.14 数i'l計算に川いた河床M料の純度分布
凶5
2
つぎに，消 i
i
:
条件は，
'
l述のフルード相似 W
Jを川いた洗制穴形成 I
I-.}の指定流 i
dに関する考
2
察から， t
p
{
J
1恥i
祈i
l，
lそ(/，=10m/s!こ設定した.砂 r
n
i1
:
の
て
す
i
1
f
t
水潔んは 70c
m，J管擦速度
l
人は lX5
(
'
1
1
1/Sである . これは，70%純作(二./3cm)に対する移動限界条件に相当する .
のi
l
t
J1
ょせん断 J
，
b
J
Jは，式 (4.17)-式(4.
2
0
)から1
1
判曲し，純作ごとに流砂の述続式
洗制火￨人l
Z_
:
m
l
(
J
(式 (4.16)) j争解いて，M 時 1
m後の河L-k形状を求める. II
t
.
.
体
Zmm
l
r
.1
_
の流砂の粒度分布および
併合r
t
M
iド端j(x=60m) における粒度分イi
fおよび、J
L倹I
流砂i
dと・致させた .ま
流砂川は，け l
?の '
J
P
I
l
i
lおよび1与￨
i
U
X分間陶はそれぞれ d
.
.
X=6c
m，M =5sとし，その他のモデル定
た
，，，1t
，
t
l
数および，;1'~?ん il，よ
， 4.4でぶしたものと [
1
J
i
織であって， 7
j
床形状が変化しないギ衡状態
。
。
となるまで J
1
1
7を縦り返した.
2
(2) " l fY 料* と観測船~の比較
d
mi
4
d
mm
rにおける組度要点聞の延
n:時I/UF=6h
凶 5.
1
}
1
5は， 1
げ
がj、
V
i
t
r状態に述したとみなせる，;1・
，< 1.の縦断川JIよJf~~)\の， :In 鮎!足について，観測払史と比較したものである.ただし，洗制穴
1
ι
i深部の恥iHは，
-À.域私 I ，~を参与にして，ブロックの *111在世みの純間陶( 凶 4.10 の B~) の
3 (=30c./11)としている . s? 十釘結果は，洗脳火Jf~~えに多少の相 l Jl1は d められるが，起大
1/
u
J.i{f条件や旅!止条件の不確実性を考慮
i先制;京は制 ill~ ~..II ~以とほほ践しており，現地における i
凶 5.
1
6 靴作による i
大洗制深の変化
b
i
)
，
(1
抑留l
すれば，この刀法によって実際の洗脳形状を予測できるものと考えられる.
=
ι・
mの-峨砂に対して同様の
υ
lじ話i
つぎに， I
M条件のもとで，純作 dml /，2，./およひW
1
'
l
との比を求め，
1
1
1
4介砂般の財合の iH7
4大洗制深 2mgとi
t
?を hい，それぞれの凶作の 1
二1
i
Ui)妙傑の、ι￨均約作ι
t
=
"
"
1
1
る.また， zm，
/2mm=l となる均・
砂の料作を r
i
t
f
T
砂傑のイ I効作 dmeと定義すれば，d /d
mm
附
=/
27となり，叫
dm
“
n
附
:
m) で照次 Jじ化した料作 dllll に対してプロットしたものを
(=2Xι
料
の
半
ホ
約
、
占
〉
げ
{
作
子
の
分
イ
布
l
j
Q
範
屯
￨
り
州
片
川
t
{
同
カ
が3大きい訪
4
財f
介
、
T
「には，制 l
約成分による汎抑!火:&)0[1のアーマリングによって
別らかであ
χ
￨より，約 f
下が大きくなるほど洗刷深が急激に減少することが l
似1
1
6にぶす .I
5.
此~II! が4111 :1;甘されることを表しており，次郎て・述べる *IL傑による洗品fl 軒減法の IIJ能性をぷ l唆し
川
ている.
-178-
-1
7
9-
5.3 I護床 c
の洗鋤!に対する虫丸i
z
性の詳細と洗似の鮮減・防止法に凶する巧・
察
i
b=1
/
.
5
0
l
b=1
/100
a
J
i
J
rIAnll\ 泌を予測l し，それに対する安定性を，;'Ii{dh するとともに，洗掘の併減対策を nl~ ずる必要
がある . これまでの 4・燃によって，ぷはr.卜.ポti~i~ の)， J
J
f
r洗脳機構が尖験的に I
リ
jらかにされ，
O 観3IJ
鮎 *(
i
b=
1
/
2
0
0
.
ノ
7 C，，O
丸
、M J
ZJ'
，)J
J
¥
庁(
A
n
l
l
lによる必民 1
:
被災をド:
h
l
Jするには， i
l
l
]
;
且の特性および流 i
止条f
卜に対して的確・に M
2
10
東 illJ 川における制 m~ データとの比較からその検，iiE がなされた . ノド節では， I4 人洗制深とその
;~/I :松山および辺保1:下泊以;の洗品à ~l~' に|却して，改めて実験および観測結民を叫即するとと
もに，安定な 11~ J.，K
r
_
の
，i
qJのための参与となる1fij
l必ぷす .
0
5.3.1
10
洗蜘!潔の判~í.L と安定性の評価
ます， iι 大洗 >>111 深について与える . 実験車内*より， 58E 床1:の相吋制度 f~'~ さ k'f で正規化さ
れた、￨哨I
状態における均・
妙の i
込入洗制深 Zm/k，
eは，砂 i
而等流部の}管掠速度と砂の移動限界
立との l
tU4(
i
_
!(
'.の開放として次式で長された .
述j
101
0
10
1
10
(
/
三巴ー I75 州
、. I05 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4.
4)再掲
k
H
!
l
l
.
c
3
凶5
.1
7 水深と最大洗制深の凶係
♂o9d とし，広幅断面の近似を川いると，上式
利子 dm >0303cmの {
1
'
T
(
こ対して (
J
.
，=
2
o 10
10 h
d
m
m
はつぎのように行き I
Uされる.
2
与
k
"
，
I
V
d
175Jg.
f
i
: 万一 105
.
J
古川 V・h m
10
・・…
一・・
… ・ … ・・ … ・ (5.
3)
Z
J
l
1
ks
e
ょこで
，h
)
(
は砂1
(
1
1 1の匂流水深である . 1
-式において，河床勾配 '
hをパラメータとして
Zm/kHと九 /
d
0，
mの関係を小せは， ~5.17のようである.また，凶 5.18は，九 /dm = 10 ， 5
10
]
(
)
{
)
， 5
0
(
)および 1()()()の臥 f
Tについて，式 (5• 3) を lχI'l~ したものである .
さらに， fhtzJ の、ド jむ ~i述式を Hl いて単位制流 : .:q。を
q
)
(一(
、.
j
i
戸r
;
、・・…・・
・
・・・・・・・・・… ・
・ …・・・・・・…・…・…・・・… ・・・…(5.
4)
h
とムし，ご川と q() の I~係をぶすと
O 観測結来 ( 明Pm 25)
-1
三lL- f5r;I 4
14L=￨ -J05
k
.
J
8
O9(，'; l
VXd~ )
…・… ・
… … ・……・…・・・(5.5)
10
3
10
-
2
10
-180-
10
l
h
此
のようである . ~5.17 と I..J 械に，これを似|化したものを阿 5 .
1
9にぷす . Ch
e
z
y係数は，
0
1
10
-
凶 5.
1
8 川床勾配と最大洗拘!深の凶係
181-
一
叫
ぺ
2
10
O
z
m L
k… [
観測結果
(
ib=l/
匂00
ノ
附，
i
b=1/50
で与えられる.
J
b=1/100
1
1
10
・
・
(5.
7)
O
J
.
，(
j
Ju- O
J
.
，(
j
Jm
いま，細砂における実験結果から dψm=30，O
J
.
，
仇 =39，ら =5.
7cmおよひ"fh=1
.
2cm
として，模明で‘の Z
m
cを試算すれば Zmc=8I
cmとなる. I
r
i
]憾に，現地ではらc=25mとなり，
これらの値を J
Hいて，阿 5.17および凶 5.19からブロックの安定に対する限界の水深 hOcお
を読み取れば，表 5.3のようである.
よび単位幅流虫 %c
時
ー
h
》く
Ln
.
~
t
101
10'
2
10
.
7
10~
Qo
t
b
4
10
J
24
Zm
、
~
5.
1
9 涜i
dと起大洗脳深の関係
/
J
q
ο 況によって変化するものと与えられるが，ここでは，自然河川の平均的な Man
n
i
噌
の*
I
U
立係数 f
1
1
3
=
0035に近い 1
(
'として，C=30m'
h/sを仮定した . また，いずれの図にも，
阿 5.20 ホロースケアプロックの安定条件に関する模式凶
J
j
願ω
11における観測結果がプロットされているが，その単位幅流日は数値計算と同じくれ
=1m!/
sと1
}
)
(:"Eしている.これらの闘から，所定の水深，あるいは単位幅流世に対するよ詰大
表 5.3 実験水路と現地におけるんcとq
o
cの計算結果
洗脳泌が作幼に抑~ :"Eできる.また， i品大洗銅深の詳作値が設定されれば，それに対応する流
i 止条f'I:および ilú~ 材料の粒伴を知 l ることができる.
つぎに，洗品¥
1が 1
':じた財 f
Tの必床
r
.
ブロックの安定性について考察する .実験および観測
がi
架から， *IWtl~ 糸 J~I(tl よりド郎が地中に用め込まれたホロースケアブロック下涜の洗掘形
状は，阿 5.20
のように長される .すなわち，洗剃火上流側斜面の勾配いb 仇は，実験結果
，一
Z
m
c(
m)
l
h
hO
c(
m)
qoc ( m ~ /
s)
実験水路
0.084
1/100
0.16
0.19
f
見地
2
.
5
1/200
5.
9
30
や凶 5.8から判るようにブロックド流端では ζ の河床低ドが生じているので，最大洗銅深
ζ
z11とそれが付
J
午
l
ド:じる{仙
hi
附
F
円
e
人
L
，
削11 との比 z
ろ
"
，/
1
λ
人
〉
一11 (
=
い
)
，ψ
9
仇
円
9
九
1
/
1
)
占
占
'
i
川
1
川
1
のプ口ツク 1川小|ド"心乙心、線 1 '. の杭洗;~，品捌
J品d 深がプ口ツク σ
の〉刀Jy『 t さ f九b を越えたときに，[']重によるモーメントが
作川し，ブロックはバランスを失って洗制穴内に転倒するものと考えると，その安定条件は
次;-l;:で・ぶされる.
式 (5.7)
は，洗掘形状のみから検討したホロースケア誕床仁の安定性に関するーつの r
I
安をうえるものであって，プロック下流端で '
1
:じる渦による乱れの作川，
1屯および隣綾するブロック問の摩棟・述結件などの影秤は考慮されていない . し
ロックの i
述べたように，
nは異なる .6脚ブロックの場合には，
4.2.3で
*
1
1
度要ぷ背後の強い乱れによって護保工ト..i
l
r
i
端の洗制 l
.
lz
sがらの 7:
W
Jにも達
たがって，誰床じの線式によって公定条
(
m似
ド肘の以透流，ブ
しており，ブロックの安定性はホロースケアの場合に比較して劣るものと忠われる .これよ
j体な
り，単体ブロックの安定性からみた適正な護床r.の様式としては，イポ知度要点が凶 J
ここで，んはブロック/側の長さである . .
t
.
式を Z
mについて解けば，ブロックの安定に関
ど単純な形状であって，
ド流砂床との崎県曲が帖iβ[;司に不幣でなく，さらに，粗皮，~1 さに比
してブロック l~ の大きいものが適しているものと 4・えられる .
する i
仏大洗似深の I
I
I代 M
I
:
:
:
I
/
I
<は
，
-182-
-1
8
3-
iCド流部の j
先制を防止し，かつ被斑 1
1
)
条件においてもら刊の洗脳を訂作するならば，民て <
5.3.2 洗脳の軒減法と被災防止に関する指針
1
$-小さくする忠 i
味から，閃 5
.22
にぷすように，初期の i
l
l
J床 I
f
l
iよりら;90だけ下同に 1
'
9
f
1の 1
/ さ
1
9からも知れるように， 1
1
1
]じ流;止条件では砂粒任が大きいほど洗脳深は小さくなる
凶 5.
fの大さをな僻で ;
"
JfAミを被覆すれば，洗加は特滅されて，主体 1
・の安全性も向上するも
ので，は f
去が効率的である .t今て (iの施 [l~ さは，洗剥穴の流下 }j 向の大きさと~~
で僚を開設する hi
しくとれば，':"m90の 10-20倍程度必要であろう.
のと与えられる.しかしながら，被援艇の純作が~IlJ 床の綿1&材料に比して拘端に大きければ，
、 I~ 球制度の主成でみられたように，制度がI明大してそのド ~tfiîm て人きな洗射が生じることに
L
.
なる . したがって，効史的に洗脳を軽減する }
j法としては，牒の料作を流ド J
j向に次第に小
さくして 1
1:
が?
l
i
Iほの料作に漸近させるか，あるいは， *
"
'
1
:度分布の人きな傑床河川では，河床
9川、I
/
.
{子f
l
t'J主の僚を被従材として月 jいる折てイ Ir
il~ が有効であると jぷわれる .
材料のο
鈴木 .'
<
;J16)は， 1
ふ1め治 l 1"_ド流部の均・砂の洗抗I
!
を傑による抗てイ ir
_で防 1
1:すること
f
φー
川
/
〉
弘
句
伽
9
仰0
d
d
歩L
伶
ω
『
-
慨も砂州川状態にあると考えて，傑の肘j
叫んと粒作 di(の比九 /
dgと紛流 )
Jの減点字んと
R
話i
)
Jにまで減以され， ?先制が '1- じなくなると仮定した ( ~5.2 l) .このとき，?UJ床表面の
AU
t
f
tされず，しかもそれによってド肘のがj休妙に働く肘流 )Jが砂の限界対
似 11並(としての眼力， ?
AY
IL
'h
U
・
え
， ;
1
1
:
制1なχ験に J
1
L
づく考狭から洗剥が '
tじない傑，;
1
}
'
;の条1'1を比い J
1
1した .すなわち，
を4
(
1
0
.
.
.
.
.
.
.
2
0
)Z.90
係ク次パで点した.
のはl
関5
.
2
2 供てイICによる洗制軒減法の・
例
s，
l
j
:
:
=咋
(
}
{
-7
~: )
・
(5.8)
つぎに，11主体1:下流端の洗掘によるブロックの転倒および流 1
1
1
1
こ対しては， n~Lよ[ド流端;
ここで， U.
~('およひ'1I. i(Cは，それぞれ砂および艇の移動限界辿度である .砂の粒径 dsが
)
(3
0
3
c
m以 1
:
であれば， (
ゆ
I と傑の j
!
民次.rc限界制流 )
Jはt
i
;しいと与えられるから， β'
g=d
Jdg
となる.
に久取を施 Lし，ブロック下部の f
:砂の i
t
f
U
f¥を防 1
1
-する J
j法が与えられる .矢板の線人れ長
号
1
'
-7:刊が r
1
:
ム
tとなろう .また，隣擁するブロック
さとしては，予測される最大洗掘深の 5:
l
(や i
n
J此の変形に 1
f
t
抗させるん法も考えられる .この場 f
T，辿
1/¥1を辿結させ，全体として流!
車JI のん il~ としては，ブロックの ftll続性を引なわないれ位とし，日前み合わせなどのブロック rï
身の梢込によることが憎ましい .
τ
spi
j
:
s
r
τ~-pむ:宮C
r
n
J休 I(U
5.4 結"
行
ら
~ (t'fでは，実河川における準時三 1
:ト.流部の).JI;fr 洗制に l却する尉地観測を行い，般 J~J :t験お
よびノk即解析で符られた結果を検 Aするとともに，
~
1
k
l
i
iなぷ休 Lの，没n
lのための条f
'
t
・と洗似
のド:hlt ・軽減法に関する指針を述べた . 以ドに i!; られた知比を~約する .
1) 加山川水系万願寺川の西脇Jt担の J.k ll~ きト itfi に設問されている 310n ホロースケア議
1後に J
i
ふ1:のド流部において，平水l
時およびlI¥水 11
I
1
2細なれJ
体形4
人の測討をむった .そ
凶5
.
2
1 様による護床工法の般式阿 7)
の H1!iL ，実験で得られた 3 次んがj な j先制 }f~~人が刷地でも形成されること， ib: 大洗制深
によって i
u
J床縦断形状を無次ノじ化すれば， i
大洗脳深の先生位向と上流斜由の勾配が
b
:
i取を
この私t
m介砂時の凶作にAaJliし，
d，
=d[
f
J
'
dg= dyO と lr\'( けば， β~ =d
/d90に対する
!
f
)
Y
;J
I
//'
・ β ，礁に対する最大汎 lhllr:宋の f，~!Ij{，fl を zm90 とすると，局
90
%*
'
'
i
.
f
干
の
時¥
'
1
0が求まる .
j 引先制を 11'刊.~するための姶て
:
のf
ごm90となる .また，
'
}さは， L<
<i 1
)
o+
-1
84-
h
j
1
t以下の流詰
流1
I
nIr
実験車J
長と
i
l
4
放すること，洗脳穴の i
品深部では，
ーコートが形成され，吸い H\ された細砂の
j
u
f
T砂傑の実験結果と同級にアーマ
-m~ か制度強み背後に堆杭すること，なと
jらかにした .
り
をI
また，低水時に測定された洗剃火 l付の減速分布は，抗;剣形状に対する流 IJ 条件が ~~
-1
85-
第 6章結論
なるものの，べき乗!!I
J
の適合性や起大流速の杭ドJ
n
i
t
j変化において，実験結果とほぼ
相|似な特性を IJ~ している .
2) ?li0砂傑和JUミの iL; 合に拡仮されたt先制過粍の数値 ~HHよを，取地の洗脳現象に適用
して川氏変叫に|刻する数f~i モデルの検J を行った .id 大洗脳探の JI・ rfM 架は，観測結
取とよど
・践しており，洗制穴jf~:tJ.、もかなり似ていて，m_地における忍床 1: 下流部の
洗脳科f
l
'
がある打:J
Q.1'測できることをぷした .さらに，
では，紗砕の 714fT 対IJ~ によって，ヂ均料任が l;iJ じ均
1
1'
r
f
(
こ附いた流 1
止条件の範開
砂の%台に比して洗掘深が減少
i
l
Jj邑憤断陥 i
i
:
i物に投;げされる誕 l
よ1
・同辺部の流れおよび"J
所洗似の水月1
機構を明らかにし，より京?で合即的な誕 i
よ Iの設 1
1に関する指針を確立する
1的として，系統的な実験的検，AとJ1H
，;命的考察，および別地観測に基づくそれらの検
ことを 1
本研究は，服・休止め J~ なと，
証と実河川への適 JH 性の検討を行ったものである .丹市で f~l られた成宋を要約して本研究の
結:命とする.
JJ
らかにした .
することl，i-I
3)実験および制測 t
J
，
J
Kに jよづき，河r.tミ勾配や{ゆホI
H
予をパラメータとして，水深や流誌
がりえられ f
こ凶作に i
弘太洗捌深を推定するグラフを作成するとともに， '，1j所洗制に対
知 1市では，はじめに洪水による近イドの刈川の被 ;
l
;統 1
1の分析から，破I
足・氾混などの μ
サる 11~ 1、 ?lrt)Îi~; の 11むよ I ブロックの安定条件を導いて，ブロックの 9: JË性からみた適正
大な水 ;
l
;は減少しているものの，ぷ j
;，ゃれiJ.i山品開f
柿i
i
i
物の被災問所件数の急用によって，多
な1I~1ふ Lf.品パの Jf~~人特科について述べた.
i
邑
被;
i
;が '
1
:じている洪水災山の別状を指摘した.それらの'ぷ態を踏まえ，
大な M.
4)料 I
Q分イi
l
の入手な日程休iUJ川における必防止r.卜 m
i
m
sの )
'
0
1有洗抑!の防 1
1:軒減対策として，
90%が
.
1
1
子d
仰の聞による J
台て i
iC(こ注 r1
し，そのイi
J
l
If
l
.と施 I~~Im について論じた . す
なわt" !
?
;
て{
i1
:の J
'
lさは，流舟条件から予測されるの。に対する i
l
i大洗脳深 ZMOと
鈴木 .'
n
l
Jの交政式から指定される傑附)'/l
.
ゾ仰の合 1
1でうえられ，その施仁長さは，
ご仰の 1
0""]
(
)t
れれ J
Q必・1
2であることをぶした.また， !合てイ:
i
，
[の施仁川を低減し，そ
l
r
tt~iS の f先制手防止する r. 法として，初期の河休 1(11 より ZmJO だけド肘に L<)oの)，三さ
のド i
で艇をJf
lぬする hi
l
.を提案した . さらに ) nf
t
.
休 r
.ト流端の洗制によるブロックの転
I
I
IJ
倒・ ilri尖に対する防 II~ あJm についての指針を述ペた .
'
t
:
.
休 Iとそ
U
の川辺部の流れと洗腕機構に関する 6
Jf'先の，むみを述べるとともに，本論文の r
l的と研究内科
について概述した.
第 2市では，河辺情断構'造物の儲 f
J
kと門川別段およびその被災形態を明確にするとともに，
従米の必J.，f，:1，，;も汁法とその問題点について検 I
}
tした.
まず，桜・ i
ふ1め仁とそれらに付随する水 1
1
1
1きおよび誕床r.の洪水被先に関して，従米の
f研究の幸人民に広づく考察から，杭 i
t
i物の被災形態を分額し，その要[刈となる門 JlI)Jとの
調f
'め 1の}.な被災形態としては，話t
水の作用によって l
l
l
{!
喜
関係を述べた.すなわち，願・床 1
被災する似のと，先に A< 叩きおよび u主体 1 が担 i 似・ i.tit~ し，その機能を失うことによってみ;
体附込物に引似が及ぶ場合が考えられる . 本体梢i
i
iが強 f
'
，
1
な場合には後者が問題となるか，
この初 J
U
j災;
1
:である u{l1r.k工被災の i
d大の法￨刈は，日程民!とその
参与文献
F滅的i
のイピ来 M体との t
有料に
，
J 所洗~lfl であることを， id 近の被災例の n;l [刈を分析することによってゆjらかにした.
おける 1
1)桝q
1
1{:1:ーやl
小
;
仏O
i
(・j掛川怖白I
S :t
詑J
ぷ「の様式による卜洗m
，
)
5Jlrr洗制Jf~状の相違，ノk
lγJ
命文 i
+
S
， m36~ ， p
p.
4
3
4
8， 1
9
9
2
.
l
f
h'.+
"
、
l
本ホ h
1
f• 必 111ft) .
郎 :，j~~ 1 ド流出i の洗脳JËð-f'，，~ と流れ特性， J
r
t都大学防災
2)例Jll
(
r
}
f
'
先J
リ
i
~1
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十
f
J
， ~.fJ :l61)B-2 ， p
p.
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45
4，1
9
9
3
.
1)鈴木，~，
.i
i
¥1
:
I
F
:現・
J
I
I
n十治 :r~fl.1 め [~L ド流部の mtれJ.: Jllj所洗UP.について.第26
1
[
1
1水.f11
，
:
，
¥
l
i~Ji会山首文 t~ ， p
p
.
7
5
8
0， 1
9
8
2
.
f
i
) j
'
.
，
1
If
l
lリJ• l
(
!hF対L
:H~~ 砂際の流砂' 11 とがfJよ変動に|到する研究.JKE12 大学防災研
究所 1
HW，~"dP)B ，
これにより，取・床
J
r
.め工を結える刈i
主流を減勢して，
;ì~{ される u住民 lーとしての機能が|ウ〉に発押されていない χ 態が l リj らかにされ，この
て，従%:.の必J.，f，: 1・ Jも汁法に関する J，~~がj な与え }j と胞 1
6)鈴木、;， ..
y
;
jjtF 抗日:傑川 iょによる段治ち [I (
t
b
h
j
J
I
;泌 j
T
1
1
l
t
l
泌慨，>之江1I， p
p
.
1
3
8
1
3
9， 1
9
9
2
.
ド流加の洗品I!~Jj 1
1
:
，U
j
4
7
[
n
l1
・本学会年次?
.IA.Iとし
1
'
(さの決定法に￨見l
する r
m題点を指摘
した .
さらに，泌氏
rの川所洗掘に対する玄定料が 1
:
にj
住民 1
1
，<さに依布するとの立場から，水
IIIJ きから辺床に，そして従来初j 休へと氏 ((11 事I lJ笠が急変する領域における流れと流砂の~移特
性，および泌l
ぷ cド流部における川所 t
先制機構手解明することの '
F要件を強調した.
知 3，
'
;
;
で
は
， ~~J.，f，: r. のモテルとして 3H のイホ 1~~*llJ主 (6 脚ブロック， '
f
'
.
.
球f
l
l1主およびホ
ロースケアブロック)を川~\， /
1
<1
1
1
1きから"主体
p
p
.
2
5
9
2
7
3， 1
9
71
.
r
ドi
t
.
i
i
n
J"ぷの洗部1
1
を防止するために日位
lおよび1I(~1ふ
L から A 米 ?oJ床へと庇 ró1*fLJ立が
;
;
1
4
?する流れ%を純擬した同定床氏前i
t
l
l
l
立急変水路において，訂制な実験と珂1
6
命的検， dを h
い，流れの 1人J~iHf~.4iおよひ.. i'f. 逝砂濃度の ill移述H'，， ~I リ j らかにした.
*l iI主辺、変 i~IS の/1< 1 而 Jf~ および流れの i器移に|見J9 る J，l従'よ験では，はじめに，滑山から *lll(1I ，
あるいは机1
(
1から m向へと制度が変化する i
n
tれに対して，
一186
-1
8
7-
(
a
)汁}
I
(
n，f
l
l向ともに常流となる
口弘~i~は，尖;IlHtt1と Iおい適合件.を 'J ¥した.さらに，k1
:
;
乱杭モデルと拡散む F
正式を J
I
Jいて m
i
1，(
b
).
i
I
l
i
l
lでは射流， f
l
l
l
雨では常涜となる必移形態 I
I，および (
c
)沿 I
面，粗耐とも
に射流となる必移J
f
H
i
l
lI
Iの 3つに分鎖し，それぞれ￡ついて，巡移ノ1<l
i
U形の特徴を述べた .
れの内部出i
i
J
iの巡移過 f
l
'
，を解析した.その配i
!
取は，対L
i
主分布、乱れ特性および浮遊砂i
問主の
さらに，制 l 位?の JI~:()~ や /KWおまJ 配およひー旅;止条件がノjく I(，j の選移Jf~状に及ぼす影智について考察
涜ド jj 向変化に関して，実験結 r~ とよく対応しており，こうしたモデル、こよって tlll皇急変部
するとともに， /KI(ij}f~の ill 移民さの定 iif 的な評価を行った.
における他維な乱れ憐3dおよび淳遊砂の泊砂機怖があるf't':J(t般向できることが同った.
i諮移Jf~m~
本I
I
I
史急変部における流れ特性に i
其!する実験では，話i
速分布および乱れ特性!誌の J細な測定
t械制度 1
で卜分に発述した旅れが下城粗皮仁を
?
n
iドするとき， 1
1
'
(
lfIiよりド話i
f
l
L
J
主に対応した流れ特f
l
-をれする内部地界昨j
が形成される . ②
l
人J
Î~i~t'~ W~'(I J
人l
の減速は，ドi
従
事I
肢の影秤を受けて変化し，そこでの}空機辿!主に規定される対
J
紋
!
J
I
I
に従う . その外J
1
J
J
では 1
~f.i*IU立に対する流れ特件が~Ir され，流辿分布は 2 つの対数則
か jl
ft'する ~)I れ紛でぶされる .③乱れ強度およびレイノルス J，Î))J は， J
氏1
(
11
近傍において上流
制位￨の"
1げPら*
ll
J
Q変化後 1
"
(
ちにド流粗皮に対応した、fI.換r1
1
(
1
までよ主する S
l
e
p状の変化をぷし，
結~から，以下の白布市を IJ)jらかにした . ①
それか内;，m 凶作削のブ~.d(こ{1'って 1- j
jへ伝達される . このとき，内部I
抱卵肘内では移流およ
l
以後に，JKII~ き滑耐から必休 .~*nlJ'IJヘヤる氏 Ifli*1l応急変却の流れの遷移長さに|到するこれ
までの検J私架に基づいた考察から，必 lよ l の適 IU~ さについて，
i
f
.
i
速分布のi
醤移 i
毛さのム;
大M
II.寸 =20h，ん (hIJ • :ド涜粕 l
面上のて宇治ノ'
K
(
京)をその J
正
当
I
!(~i として JH いることを従来した .
'
第 4i
戸では，
革派
1
1
jらかにするために，イポ型護は Iプロック
r
.ド流部の ;
;
J
リ
祈洗刷機椛を i
，'
(
ll
，
の*
I
ll
から移動時三への粗皮急変部を対象とした J
J 所洗抑!.ìtl f~!' の J1t 礎実験と水珂!解析をねった .
j
k飴')，;験では，はじめに，品川叩のイポ状粗度をれするホ
lJ良品変 f
却の J
t
J
J肝洗銅に￨則する J
*
r
ロースケアぷ休 n~J~J に続く均砂 i
ふの i
Jlよ変動を制的およひ1
市的条イ午ドで測定し，水 I
f
t
lJf~
"
ひ3
片山拡散による目しれエネルキーの移動が引越し，!強い J
I、
!
喰J
f
lをぷす .④ 内部焼界肘の J
手
や f先制穴の }f~~人とその時間的変化特性について
主は， *llJ立変化 Jiからの ini ト:~r! 離のべき乗に比例して m加し，それが水 r(u に述するまでの遷
~A:は，併*Il J笠宮E 崇 n 日の延長 1: で深品II れが許しく，Wi 附 i I
n
i~に1" 1 ， 11 ，のある 3 次 Jじ的なれ状~ 'J~
特別 i
制i
は，討す l
i
l
jから制 1
(
l
jの場行にはド涜部等流水深の 15"""20的，
し，水深の小さな静的洗掘ではそれがより如何であること，洗脳六 i
d深部の縦断 J
b-1Aは， t洗
.
.
，
*
1
1
1
1
'
1]から前由の場合は 20
J7 察した . その aJ， !A: ， i広凶~ lji ド流の;先制Jt~
2
5(
i
'
刊
，1
0
症である .
尉H
J
J
J
U
J移除いて時間的にほぼ相似であって， 1
t
l
j
宋が f
主変化 aカ=らその洗銅深の 3
4大洗 a
l
H
"
'
"
作地i
(
世
'
話i
に￨則する実験では，*IU主;急変後の、J~ 均流速と浮逝砂浪肢の 3 次 j己分布を詳細に測
5f行の ~I! 蹴で '1: じること，、f~ 街状態の ?uJ 休 }t~状に!期して，動的洗掘では飾的洗掘に比べて;先
定することによって
，~L~f.i拙ii!i と密徒に関係した浮遊砂の遷移Jtl.f'I'，と摘断分布特性および河
制;宋およひ洗制領域がともに人きいことなと， J
よ本的な洗脳特f
lを明確にした .
a
lぷ波のJf~/JX -:;~辻iitiff を Iりj らかにした .①底曲i 粕!置が治的i から*Il iñl へ変化し，乱れが増大す
ついて，動的t
n
]じ流出条件のもとで， 6 脚ブロヅク，‘I~ 球車 n 度および水 1111 きを脱し
先制と f
る
P
l
'
!H
では， (
'
(
.
地*
)
'
1
:f
-は仰H
-lミ近(芳から上五へ拡散され，濃度勾配が減少するとともに，高速
た市r
t
o卜流部の洗射に関する参照実験を 1
R
1
1
1を明らかにした . ①6脚ブロック
1い，つぎの J
で{尺i~~I，主の íll'IM: と(民辿でよ.吋~J.Qの領域が憤断方向に交 f Iに現れる -;
K
l
i
d
r
ll央と側壁近傍の低
および 'I~ 球制度のド流部では，ホロースケアの場伶といj 憾に愉断}j r{ú に凹凸のある洗抑i 穴か
迷岐には，ノktjk のがJ2 似の IIU 陥で 3~ の安定した紺 i 砂の縦筋がみられ，これらは組曲j
tで左
イji，t 科、な水深川似の縦~~:~による 2 次流が発達していることをぷ唆している .②制面から滑屈
の場f
Tには，
jへ移動する . このとき，
てでの乱れの減京とともにド j
1)\'・4 の i\{J位和I'~ r
-は市山 l
午じるか，その間制や 1
r
uの問陶によって決まり，
低 Aは車1
度望みの形状と配列および楠断 h[
%
*IU立 11 日向性が以も小さい'1~球粗皮の場 fT には，ほぼ
憾な柿断形状を /J¥す .粗度変化点での洗
正大となる .② 消 l
6脚プロックの掛合に i
i
uト
i
f
.
t
j
1
側喰から水路 r
央に I
I
リかう佳l
伊波を什'った波状跳 ;
.
1
<が免 '
・して， II~
'
1
制派は，ブロックのf
吋粗度高さに比例し，
fl
!
}
t
i
f
.
rが持続し，
汁1
1
(1
1
I の流.ì.\kおよび i 字通妙濃度は，横断万 JÎ~ にほぼ・械であって，れlJ床にはノk 路全幅にわ
i~l~ では，
，
t
は流下方向
送されるために，浮遊砂i
i
l
l
l
l
よ付近の砂は耐流状態で i
.
f
E
に減少する .③
討
・l
'
I
Jのいずれの尉合も，その巡移民間における濃度
l
i
l
lから *I
ll
u
l，*
n向から滑(I
勾配から〆，;f
c
t
hされた渦仙拡散係数は，渦動粘性係数と比例関係にあり， JI ，、 J~ 衡な流れ場にお
防
止 Tがある a
J
f
Tよりも大きな洗剃穴が形成される . このト治端の射流状態と衝撃波を除くた
いてもレイノルスの似悦が成り J
I
.つものと与えられる . こうした制lJ主急変部における浮遊砂
(
1が傑で程われることによって，時の限
i
"
j/A、み 1
界川流}
J以ドの脳流力の涜れに対しては，制砂の洗抑!
i
，
;が低減されることをふした . また，
i
仏大洗制深の時間的変化は，動的洗剃ては幸子JnO
1点にほほ
I
l
J
の1
/与I
/3釆，神的洗脳では 1
1
_
比例すること，誕~仁の相吐~fllJ宣品さに対する、!ゆ i 状態における fd 人洗掘深の比は，砂 1(1; -
たって紗~か JI~I)X され，
械のJドポ荷i~}in やモれに吋1，包した縦筋，砂槌なとの M 休波および 2 次訴i の発達機構の解明は，
し，これに伴う河床変動を予測する
実際i
l
l
J川における辺 l
よ1
i
l
lf
'.
l
5の浮遊砂坑の変化を評価i
，'d
結合に傾めて i
E・
i
1
2となる .
つぎに，以 1: の尖験で f~} られた知見をもとに，相 j芝急変部における水而形と内部続界屈の
T
wo-S
l
e
p
めには，
*
1位の大きい護床工を &
inする必泣かある .
~I~Iみか混合砂燥で構成される場合の'ぶ験では，抗制プ〈内の 14 深部よりド涜側で細1hI 分か ìfti
送されて *
1純化か進行する様子が観測され，
l
の符滅状態での作機速度と移動限界速度の比の線 }f~1則数で長されることをふした .
t
実 lこ l ，~づいた (kÁとから内部地界的' の免達に|却する J.l舵パを導き，それを数帆的に解いた - ~I-
l
.
f
A
，
.rド流部の手引河休お
lの流れ特件に!刻する実験では，ォ、ロースケア，
こf
先制
よび動的平衡状態での流速の 3次/じ分布を J調1に詰l
・
うt
l
l
A
じするとともに，洗制の進行 l
r
1
プ(
付の ?
}
jJ
，
のn
，
i
.
忠と j
氏f
J分イf
E
!
4
:
n
i
I
1
.)]および河床せん断ル )
与1
1
1
1的変化について検 d した .その車J
以卜のことを Ujj らかにした .① 、P:j:I~河休 I (初 J~I~人態)のがi 辿分イl' は， n
f
t
.
床
1
'
.
の
がl卜i
f
i
sで
A
tf
は A休 .
r1の i
r
l
i
j
j
r
h
Jにほぼ・憾な消
主波井、 I
A
t
れとほぼ同践であって， *
I
I
Jの延 1
1
1
1
"1では，鉛 '
-188-
-1
89-
'fé~土地打および乱れ附 iti と i 字通砂機構-に|期する即; 論的検 H 、I を 11 った . まず，
Lux-Wl
!l
I
dro
f
fil~ による;j( 1
(
1Jf~ の i 汁p-結束は，祈l れが常流から射流に逃移する期合を除いて，
実験で i
:
;られた水 1
(
1Jf~と良好に・殺し，その有JtIfl:が揃'かめられた . また，内部 t完界層内の
;と)1¥l
i
r
jせん断.
'
o
l
l
l
j，
産分 1
r
b)Jに関する実験事
CO
l
l
l
r
o
lI
l
l
1eについて辺助 /
i
.
F
f
I
tを的分し，祈i
つぎに，洗制穴
r
.ブロ・ソクの安定条件 {d
再き，ブロックのぷヰドt
か
!
f
l
I対故1
1Jに似た流速分(fiI
.
i
-，ié すが，事IU喧安ぶのが~Jj ではその後流領域にあって派速は小さく
もに， J
，
J
I
軒先制に対するぷド流端の uむよ
なるため，川床近{労における t
?
i
)
生は償断 J
jI;，J に波状の変化をぷす.イボ安井'~IIUの祈Lì生は，砂
らみた適 JE な辺氏 Lの形状を'J\じた . また，杭!芝分布の人きな眼lふ ;111 川にお J る n~Jよ l ド流
f
(
I
lI 手話i 卜するに従って Jl~ I
f
l
fより次加に減少して砂防 IIの対数分布に造移するが，
部の川所抗:
D
I
I
!の
ド
:
j
jl
l:特減対誌として抗て <
ir.にお[Jし，その {
i川f
l
・と胞1:範阿について高じ
の"
j
i
J
J
Iでは加速されるので，
内では， 1
先制穴
?
n
t
辿は怖断 H向にも
*
r
u
支要素
緑化される.②、f-後I
状態における j
先制穴
b.
f
i
側斜f
(
l
j
のi
l
J
j
ふ近f7Jにおいて、F-f
l
lI的な釘l
毘流の存在が d、められ，洗掘穴島i
j
矧 i
の縦断r
f
nにi
i
Yう鉛 j
l
'
f話tJ車分布は) i
吋床近{芳を除いてほぼべき乗員J
I
に従う .③砂床上の摩
るとともに，抗て f
ir.ド流の洗~fl!~/j 11~ と地仁川の節減に対して {j 手IJ な r.法の-例を促 IJミした.
さらに，泌氏 L 卜i
n
i
端の洗脳によるブロックの転倒 .i
l
i
i火・
に対する防 I
L
M策についても，，
処
した .
陳述I
Eは，初期状態ては *
l
l
l
Q変化}!}，付近にぷ大f
d
i
ー
があって流ド方向に低減するが，洗銅の進
a
1
i
品寄与平衡状態では粗度変化 J
..¥の l
，
'
f下涜で忌小
1
2な成果について述べた. i
l
l
j
;
且陥断構 i
t
i物f，t;]辺市i
の u主体
以上，本研究において得られたむ J
市l
をとり，流ド /
i
l
(1
]
に
.
l
1
"
I
)
J
1
I4
-る. ・/j，洗捌深の.l1"IJJnとともに洗掘穴内での渦による乱れエ
工の流れと)， Jl軒先制については，実際~1I1 川における洪水時のがjほせん断此，)]および流砂川の
ネルギーがI
科大し，また， 1先;nll! プ〈の I~ 流側本:~ 1
(
11
.
の移動限界が減少するため，洗銅火内の流
予測と A，
;
，や勾 1
1加での河 i
来変動および砂州の影符の I
)
'f
.
佃l
なと，今後検川すべき 1
1
1
1
;
訟は少な
砂~，: '， 1 必休仁川からの流人 13i よりも大きくなって、 v 術状態に述するまで、洗H/，~ が進むものと考
くないが，この州'先が【疋床工の'交令な H位1
1
1と施 Lを1rう
行:とともに洗掘 Mの作i
際法1
2が急激に減少し，
r
1
:
で、の ω
Jとなれば宇いである .
えられる .
M!
ぷ変動の 1
]
(
珂l解析でー
は，'主殿で f
Gられたホロースケア浪床 E下涜部における 7
先制穴内の
ほf
mせん断I
，
C
;}Jの縦断分布をベき開放でモデル化するとともに，台形断由ーで近似された洗掘
火楠断 1
Mのi
品深部において， J
ド平衡状態における減砂の辿続条件から初H
よ変動のぷ舵式を導
宗，これを数 f
l
f的に解いて洗n
i
!
l
のill.1r過粍を J
，
m
9した .その，Hr
r結果は，実測データとよく
泊介しており，この
dらに，
J
'~JIIJ
r
i}ーが必は
I ド~f.U'fl5 の洗nll!Ji&f\:の判(;定に有月l であることが判明した.
~今洗蜘i過f't'J こおける illJ Lt}f~状について，
Jf~の f解析を，&J\みた.そのが，~)
f
'
woS
l
e
p Lax-We
n
dr
o
j
f法による水面
f
苧撚瓜の説{出i
なとに今後改良すべき f
l
lが指摘されるものの，
槻ね実験料出とマ践するノlcr(nm か (~t られることをぷした.
謝
辞
本研究の遂 1
Jと本 u命文の取りまとめにあたり，終始恕切なるご4h
4
'
)
.と細部にわたるご数 'J'
を賜った);~ Xls 人乍 r，γ 部教綬村本山 M("~\..'Uこ心からお礼 111 し l げます.また， ~(r)f 究での
実験と解析に熱心なこ指導とご助 )
jを r
f
tいた自主早大""/':
r
γ部教段 J
I
会川桁・郎先 '
1
'に深 μの
謝芯、をぶします.
1
2
陥短期人，・7
・教段門合1
.
1弘先 1
'，ならびに段格技術科学大学に'宇部教綬t1J，
H俊八先生
には，本研究を始めるきっかけを与えてくたさるとともに，常に激励して f
f
iきました .本文
第 5すでは，実河川における
り
n主体r.下流部の川所洗制に関する現地観測を1rい， )よ従実験
r
tの実験の
.
m
sは，
!~{都大 γ 防災研究所 'j- 治川水即実験所の施J世を川いて1rわれたもので
r
および 1](111げ肝析で f~f ちれた主人民を検証するとともに， 43EU;l:の安定条n と j先制の ~Jj 1
:・軒.
減
あって， 1
，
J
]
J
i
Jl~ 教段今本博{佳先 '1・をはじめ所 u の符織には，色々とご配慮，ご助 )j を引き
訟について J?
来した.
ました .また， j;~ X1s 大 γ 防災研究所教岐 r~':Jf品保先 fiT ， jk
はじめに，税制J
I
対象として加 1
，
1
，川水系 )j版、子川の州脇)I 服のホロースケア必瓜1:を取り I~
け，モのド流出i
において、￨え水時およひq
l
¥*1"( 後の illJlよJf~状の泊IJ ~誌を1rい，実験でねられた 3
m
i大γ 1.''"(部助教按
先 I=
t，ならびにい]助教段細川尚うレトには，本研究のまとめに際して，
補作家久
t
A
h
qに 1を通して
頂くとともに泊切なご助ペを賜わりました.ここに， Lit..!して深く感謝いたします .
(Xl~n~J な洗制Jf~~人か別地でも鋭娯されること， 14 人洗制深によってがj床縦断形状を 1!~次点化
さらに，解析に際して有益なご助，，
をJ
(
円、た岡山大 γ現 t
(
l
.
f
1
j
11学部助教侵入久保町治先
1
1
4人洗剃;京の・
1
E
'
M
h
u
r
tと 1
:
派斜面の勾配がよ;験結果と・致すること， ('先細穴の最深
部では， i
山
i
比
t
f
作
"
i
i
l
砂
歩e
僚棄の，実
λ
.
A
i
験
車
私J
川
t
t
また， {
.
尺
水H
与に i
l
t
l
J
A
にされた汎抑!火￨付の流速分イf
iは，洗抑!を生じた流 i
Jとは条件が民なるにも
'
L実験の遂行と資料の撃用などにご}-:_{))r
(
Jいた中村 1
1雌拡手はしめ J
;
t都大学防災 6
W
究所 i
l
l
J
すれば，
r
U，ならびに多大なご協))を mし、た明イjr
.来 f
1
1
1
t
t
.ウI
"
J
"
(
・校r$1iシステムに学
川災 :
1
;
'(
t
l
Sl
"
Jの十
J
科の作{な(こ!ぷ謝のむをみします.
かかわらず，べき点lJI
J
の述!t
i
f
lや以大流辿の泊ドん (
IJj変化に￨刻して，'長験車，
'，*とほぼ相似な
4
与判手イ Iすることが '
J
'された.
つぎに，第 4i
;
t
で川いた
い
i
J
l
よ変動に￨刻する解析仏を混合砂際河床の場合に拡張し，現地の
l
l
洗脳刷象に適用して i
1W変動に￨則するこの数 1
f
tモナルの妥吋件の検Jを1
J
・
った. ，
d
r
l結果は，
jd 人此;前!派，洗制穴Jf~状ともに nl湖町i 宋と良好に a 鈍しており，現地における必 I~ 仁ド涜部
の洗抑lH t'I: を本モデルによってj" à1~ できることが，[，された.
ú~(:去に，これまでの'k験および制測結県に jよづき，ワえられたが]辺の口 Il~ti制般の水深や流
出に対して，
i
l
l
jL-k勾配やt
(
州立作をパラメータとする j
1
4人洗刷深を推定する￨ヌ￨を作成するとと
ー1
9
0
-
1
9
1・ー

Title 河道横断構造物の護床工周辺部の流れと局所洗掘に関す る研究

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Title 河道横断構造物の護床工周辺部の流れと局所洗掘に関する研究