非定常流れ場における砂州の変形過程と移動床系の予測に関する研究

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本研究は,砂州の発達および変形過程を混合砂河床と一様砂河床を対比して,それらの特性を抽出するとともに,非定常流れ場における砂州の変形過程と移動床系の応答予測を行うことを目的としている.本年度は正弦波状に流量が変化する場を対象として,砂州の発達・変形過程,水深,流砂量の変化過程および流量変化に対するこれらの応答特性等について検討した.以下に得られた結果を要約する.1)平坦床からの砂州の発達過程では,流量周期が短い場合は流量の変化速度が大きいため河床変動が流量変化に追随できず,砂州の発達は抑えられる.一方,周期が長くなると砂州の発達に要する時間が確保され易くなるため,流量に見合った砂州が形成される.2)砂州の発達・変形過程を通じて,流量周期が短い場合は砂州の波長,波高は流量の変化速度に対応した変化過程を示すが,周期が長い場合は砂州の波長,波高に及ぼす流量の変化速度の影響は相対的に小さく,当該流量の下で得られる平衡状態の砂州の波長,波高に近い値を示す.3)通水期間を通じて混合砂河床の砂州波高は一様砂の場合よりも小さく抑えられる.これは混合砂の場合は砂粒子の分級によって深掘れ部に粗砂が堆積し,洗掘が抑制されることによる.また,混合砂の場合はピーク流量付近で反砂堆が発生し,これによって砂州は消滅する.ただし,流量が減少すると砂州は再形成される.4)砂州は流量の増水期に減衰し,減水期に成長するような変形過程を示すため,流量変化に対して波長,波高は右廻りのループを描き,水深は左廻りのループを描く.また,混合砂の場合のループの幅は一様砂の場合よりも小さく,流れの変化に対して追随しやすい.5)砂州の変形過程を考慮した抵抗則を用いて予測された水深および流砂量の時間的変化は実験結果の傾向をおおむね説明し得ている.