泥流による砂礫の輸送機構に関する研究

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1.泥流による砂礫の輸送量に関する実験幅12.5cm,長さ12mの水路において,上流側6mの部分に微細砂を,下流側6mの部分に粒径1.9mmの礫をそれぞれ敷き,上流側で泥流を発生・流下させて,下流側の砂礫を洗掘・輸送させる実験を行った。微細砂として粒径0.17mmの材料に固定し,水路勾配を種々変化させて,上流側で泥流を発生し,砂礫を洗掘・輸送させた。泥流の砂礫輸送量は清水流の場合の1.4倍にもなることが分った。次に,水路勾配を14°に固定し,微細砂材料を種々変化させると,その粒径が細粒になるほど,砂礫の輸送量が増加することが分った。2.砂礫に作用する泥流の流体力の測定砂礫に作用する泥流の流体力の測定実験は技術的に困難であったため,まず円柱に作用する流体力の測定実験を行った。その結果,泥流を構成する微細土砂の粒径が細粒になると,清水流と同程度の抗力係数となるが,粗粒になると清水流のそれの10倍程度の大きさとなる。また粒子濃度が大きくなると抗力係数は大きくなっていく。抗力係数を規定するものとして,円柱直径・粒径比と粒子濃度が求められ,抗力係数の実験公式がそれらによって表わされた。3.泥流による砂礫の輸送機構についての理論2.の成果を用いると,泥流中における砂礫の移動限界について考察することができる。砂礫には,重力,摩擦力,抗力,浮力,揚力などが作用し,流れ方向についてのつり合い式を立てると,砂礫の移動限界公式を得ることができる。その結果,泥流を構成する材料が細粒になると,多くの砂礫を輸送することが可能となることが理論的に示され,1.の実験結果を説明することができた。