火砕流の流動機構とその到達範囲の予測に関する研究

火山碎屑流流动机制研究及范围预测

• 批准号: 04201231
• 负责人: 橋本 晴行
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04201231/
• 关键词: 火砕流; 粒子流; 粉体流; 土石流; 火山

本研究は、乾燥した粒子流に関する実験を行い、その流下形態や抵抗則を調べるとともに、この結果を用いて火砕流のモデルを提案する。まず、急勾配の開水路において、水路勾配、材料の粒径、水路低面粗度を種々変化させて粒子流を発生させた。この観察から、流下形態には2種類存在し、水路勾配が約30ﾟ付近では層状タイプが、勾配が約40ﾟ付近では分散タイプの流れが存在することが分った。これらは流砂量や粒径にも依存し、流砂量が大きく、粒径が小さくなると層状タイプの領域が増加し、分散タイプの流れが現われにくくなる。次に、流速分布、表面速度、流速係数、輸送濃度を調べた。その結果粗面上では表面流速・摩擦速度比や流速係数は層厚・粒径比に対して増加するが、層厚・粒径比が100付近でそれらは一定となる。滑面方では表面流速・摩擦速度比、流速係数は、層厚・粒径比に対してはぼ一定となる。これは土石流の特性とよく類似していることが分った。さらに、粗面上の層状流れについて、土石流に対して得られた粒子間応力式を用いて理論解析を行った。それは実験結果をよく説明することができた。最後に、火砕流の流動モデルとして、火山ガス、水蒸気および微細土砂が高密度流体を形成し、これが粗粒な砂礫を輸送するものと考えた。上記の粒子流の成果を基にして、運動方程式、連続式を求め、1991年6月3日運仙において発生した火砕流について再現計算を行い、火砕流の到達距離の比較を行った。

这项研究对干颗粒流进行了实验，检查了流动形态和耐药性规则，并使用这些结果提出了一种火山碎屑流的模型。首先，在陡峭的开放通道中，水通道梯度，材料粒径和水通道的低表面粗糙度以各种方式改变了颗粒流。从这个观察结果，发现向下流动有两种类型，在30°左右的水道梯度中有分层类型，斜率约为40°。这些取决于速度和粒径的量，当速度的量变大并且粒径变小时，分层的区域会增加，使得分散类型很难出现。接下来，检查了流速分布，表面速度，流速系数和运输浓度。结果，表面流速，摩擦速度比和流速系数相对于粗糙表面上的层厚度和粒径比增加，但是当层厚度和粒径比约为100时，它们是恒定的。在平稳的表面，表面流速比，摩擦速度比率和流速系数的尺寸和粒度尺寸均与粒度相对于层均衡。发现这与碎屑流的性质非常相似。此外，使用用于碎屑流的粒子间应力方程在粗糙表面的分层流上进行了理论分析。这能够很好地解释实验的结果。最后，我们认为，作为火山碎屑流动，火山气，水蒸气和细沉积物的模型，形成了高密度流体，它运输了粗粒砾石。基于上述粒子流的结果，我们计算了运动和连续方程的方程，并重现了1991年6月3日在UNSEN时产生的火山碎屑流，并比较了火山流流的到达距离。

项目成果

木藤 賢一,平野 宗夫,橋本 晴行: "急勾配水路における乾燥粉体流の特性" 水工学論文集. 37. (1993)

Kenichi Kito、Muneo Hirano、Haruyuki Hashimoto：“陡坡水道中的干粉流动特性”《水利工程学报》37。（1993）