浸透流を含む河川水理模型実験の相似性を満たす実行可能対策の提案

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本研究は模型実験スケールと実物スケールの浸透流の相似性を、数値実験を以って確認するアプローチをとっているから、まず、数値モデルが精度よく浸透流部分を計算できているか確認する必要がある。過去は数か所の計測間隙圧力で計算結果を確認したが、場としての確認はない。本年度は浸透流の可視化実験で浸透流流脈を観察していた。可視化実験で得られた複数の流脈を数値実験で求められた流線（定常流において流線と流脈一致する）と比較して数値実験が浸透流を精度よく再現しているか確認できる。可視化の結果は、前後の止水矢板と水叩きに囲まれる領域（つまり構造物直下）において、可視化実験で得られた流脈は数値実験の流線とは多くのケースでは異なるが、深い地盤中においては一致する。構造物直下で観測された流脈が計算された流線と異なる原因は、水叩き底面と地盤材の間にできた隙間にあると考えて、入念に隙間をなくすように実験を繰り返した結果、計算された流線に一致する流脈が観測された。これの意味するところは、1)数値実験は正しく浸透流を計算している、2)しかし、実験環境が数値実験の理想状態に近い場合に限る、3)現場ではむしろ理想状態に近づくのは難しく、数値実験の結果は実際の浸透流と異なる可能性が高い。よって、数値モデルのV＆V問題につながる。また、数値実験を行って模型スケールと実物スケールの浸透流に相似性を持たせる条件の確認をした。知見は、1)ダルシー流なら、模型の透水係数は実物と同じ相似性があればよい、2)隙間のない一体構造は、透水係数が高くてもダルシー流である場合が多い、3)非ダルシー流なら、条件が厳しく模型の透水係数を速度の縮尺に従わせるほかに、FL数（フォルヒハイマー係数と長さの積）を合わせる必要もある。