混合砂河床における河床形態の変形過程と粒子の分級機構に関する研究

混砂河床河床形态变形过程及颗粒分级机制研究

• 批准号: 05750492
• 负责人: 三輪 浩
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Maizuru National College of Technology
• 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: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750492/
• 关键词: 河床形態; 河床波; 非定常流; 変形過程; 分級現象

本研究は混合砂河床を対象として,非定常流下での河床形態(河床波)の変形過程を砂粒子の分級現象を考慮して検討したものである.本研究では,同一平均粒径を有する均一砂と混合砂を用いて河床波の発達過程と減衰過程に着目した実験を行い,一連の変形過程を追跡して河床波の変形特性を把握するとともに,河床砂の粒度分布の変化を調べて砂粒子の分級現象が河川波の変形に及ぼす効果を検討した.その結果,発達期では混合砂の場合には均一砂に比べて短時間で平衡状態に達し,波長は均一砂の1/3,波高は1/2程度に抑えられることが確認された.減衰期に入ると均一砂の場合は両者とも発達期の1/2程度まで急激に低下するが,混合砂の場合は若干の低下は認められるもののその変化は相対的に緩慢で,河床波のスケールは発達期・減衰期を通じてあまり変化しないことが明らかとなった.このような変形過程に対して流速係数を比較すると,均一砂の場合は発達期に漸次低下して行き,減衰期に増加する傾向が顕著であるが,混合砂の場合には大きな変化傾向は示されないことが分かった.また,河床表層砂の粒度分布は発達期にクレストにおいて細粒化,クレスト前面において粗粒化する分級現象を示し,これが河床波の発達とともに顕著になってゆく.河床波は砂粒子のクレスト前面での堆積を伴って発達するので,混合砂の場合には粗粒子がこの役割を担っており,発達過程に影響を及ぼしているといえる.減衰期に入てもこの分級現象は保持され,粗粒子の運動性と低下と相まって河床波の変形は抑えられることを示した.本研究によって平均粒径のみの着目では河床波の変形過程を解明することは困難であることが明らかとなり,砂粒子の分級効果を考慮する必要があることを示唆した.ただ,砂の粒度分布によって現象が大きく左右されることも分かったので,今後より広範囲の条件下で研究を行い,河床波の変形機構を明らかにしてゆく予定けある.

In this study, the phenomena of mixed sand bed, bed morphology (bed wave) and sand particle classification under unsteady flow are considered. In this study, the uniform sand and mixed sand with the same average particle size are used to study the propagation and attenuation of river bed waves, the continuous deformation process, the deformation characteristics of river bed waves, the variation of particle size distribution, the classification of sand particles, and the deformation and attenuation effects of river bed waves. As a result, in the case of mixed sand, when the sand is uniform, the equilibrium state is reached in a shorter time than before. The wavelength is 1/3 of the uniform sand, and the wave height is 1/2 of the uniform sand. This is confirmed. In the case of uniform sand, the decay period is 1/2 of the arrival period, and the rapid excitation is low. In the case of mixed sand, some of the changes are low. In the case of slow sand, the bed wave is slow, and the arrival period is slow. The velocity coefficient of the deformation process decreases gradually in the case of uniform sand, increases gradually in the case of mixed sand, and increases gradually in the case of mixed sand. The grain-size distribution of the bed surface sand shows the grading phenomenon of fine-grained and coarse-grained sand in front of the bed wave. The accumulation of sand particles in front of bed waves is accompanied by the development of sand particles. In the case of mixed sand particles, coarse particles are responsible for the formation of sand particles, and the development process is affected. During the decay period, the classification phenomenon of the coarse particles is maintained, and the mobility of the coarse particles is lowered. In this study, it is necessary to consider the classification effect of sand particles. The particle size distribution of sand is very different from that of sand. In the future, under the condition of sand size distribution, the wave shape mechanism of river bed is studied.