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山地渓流の自然微地形を考慮した土砂移動に関する研究

考虑山溪自然微地形的泥沙运动研究

基本信息

批准号：
09760149
负责人：
三好岩生
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Kyoto Prefectural University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

山地自然渓流の自然微地形の形態的な特性を明確にすること,および,その場における流れの土砂水理学的特性を明らかにすることを目的として,野外現地調査と室内実験による検討を行った。現地調査では,典型的な山地自然渓流の微地形を呈する急勾配渓流である京都府立大学久多演習林内の岩屋谷川において,勾配が約1/8〜1/20の流路区間の河道微地形と流速分布を詳細に測定した。その結果,山地自然渓流の微地形はステップ・プール構造(階段状河床構造)と蛇行によって大まかな形状が規定されていることや,その水理特性は河床に散在する大礫の影響を強く受けていることなどがわかった。現地調査の結果を受けて,2種類の水理模型実験を行った。まず,ステップ・プール構造を含む自然微地形を模した水路を作成し,そこでの流れの水理特性について検討した。その結果,自然微地形を模した流路においては,三次元的に複雑な流速分布や水面形が存在し,その形成には渓床の礫群が作る微少な凹凸が強く影響すること等の定性的特徴がわかった。そこでさらに,散在礫のモデルを配置した矩形断面水路を用いた実験を行い,渓床に散在する大礫の土砂水理学的な効果についての定量的評価を試みた。実験より,散在礫のある流路においては,礫の高さを超える層とそれより下の層で流れの構造が異なり,掃流砂はそのほとんどが礫の間で発生することが観測された。そこで,樹林帯等の立体的な粗度間の流れに関する従来の土砂水理学的研究の成果を応用して,散在礫が存在する流路での流速係数や流砂量の予測式を提案したところ,それらによって実測値がほぼ説明されることが確認された。この成果は,実験条件などの面から適用範囲に制限があるものの,自然渓流の土砂水理学について,その物理性を取り入れながら解明する一つの方法を示せたものと思われる。

The characteristics of the natural microtopography of mountain flow should be clarified. The characteristics of soil and sand hydrology should be clarified. The field investigation and indoor investigation should be carried out. In the field survey, microtopography and velocity distribution of typical mountain natural flow were measured in detail in the Iwaya Valley River in Kyoto Prefectural University's Kuta Training Forest. As a result, the microtopography of mountain natural flow is strongly influenced by the structure of river bed (staged river bed structure) and the shape of river bed. The results of field investigation were analyzed and 2 kinds of hydrologic models were implemented. In addition, the structure of the water channel is composed of natural microtopography, and the characteristics of the water channel are discussed. As a result, natural microtopography models flow paths, three-dimensional complex velocity distributions and water surface shapes exist, and the formation of bed debris groups is strongly influenced by qualitative characteristics such as roughness. In this case, it is necessary to conduct quantitative evaluation on the effect of soil and sand hydraulics on the dispersion of gravel in the bed. In the middle of the flow path of scattered gravel, the gravel height exceeds the layer below the layer, and the structure of the flow is different, and the flow sand is generated in the middle of the gravel. The results of recent research on soil and sand hydrology related to the three-dimensional coarseness of flow in forest belts are used to propose prediction formulas for velocity coefficients and flow sand quantities in flow paths where scattered gravel exists. The results show that the conditions for the implementation of the system are different from those for the application of the system, and the physical properties of the natural flow of soil and sand are different from those for the application of the system.