石礫河川の代表粒径の決め方および河床形状、流砂量の評価手法に関する研究

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本年度は，石礫河川の河床構造の変化過程，粒子運動，掃流層内の流れ構造を明らかにすることを目的に，１オーダー程度の粒度幅を有する球状粒子群を用いて数値移動床実験を実施した．露出および埋没していた大粒径粒子群は，離脱し，表層で堆積が生じ，重心位置が鉛直上方に遷移する．小粒径粒子群は，大粒径や中粒径間の離脱した空隙を埋め，平均河床高の下に堆積し，重心位置が鉛直下方に遷移する．また，中粒径粒子群は，平均河床高付近で堆積が生じ，初期位置によって，重心位置が鉛直上方や下方に遷移する．これによって，鉛直分級が形成される．さらに，鉛直分級の発達過程での離脱・堆積量やpickup rateおよびdeposition rateの鉛直分布の評価を試み，河床構造の変化過程について考察を行った．また，鉛直分級が発達した時間帯で流れ場のデータの抽出を行い，動的平衡状態の掃流層内の流れ構造と粒子運動との関係を調べ，掃流層内の流速分布やレイノルズ応力分布などから，流れ構造と粒子運動の相互作用について明らかにした．並行して，石礫河川の掃流砂に及ぼす粒子形状の効果について検討を行った．既往の検討から，覆瓦構造などの表層の粒子配列による噛み合わせの効果により，移動開始時の運動に形の影響が現れやすい．しかしながら，高掃流力条件のように移動粒子群が存在する場合，粒子形状の効果が卓越するかは不明であり，この点について検討を行った．同一体積で粒子形状のみが異なる粒子群を用いて，粒子が活発に移動する掃流力条件で行い，無次元掃流力0.18,0.30程度の場合は，名目直径を用いて表される無次元の流砂量，流砂体積，粒子速度に与える粒子形状および体積の違いによる差異は小さいことが明らかとなった．これらの検討結果は，一部学会発表を通じて成果を報告した．