複合流リップル形成時の砂粒子の挙動についての実験的研究

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複合流リップルは,ウェーブリップルともカレントリップルとも違い,上流側斜面も下流側斜面も上に凸で,クレスト全体が丸いのが大きな特徴である.つまり,一方向流と振動流が同時に作用すると,それぞれが独立して作用しているときは違った形になる.また,複合流リップルの特徴である丸さの度合いは,複合流の中の振動流成分が相対的に小さいほど顕著になる.次に,なぜ複合流によって形成されるリップルが上に凸の丸い形を示すのかを説明するために,複合流リップルが形成されているときの砂粒子の働きをビデオで撮影し,観察した.複合流リップルが形成されている時には,水は,周期的に小さな上向きのループを描きながら流れていく.水がループを描くときに,リップルの下流側斜面側に渦ができてトラフ部分を丸く掘り,巻き上げられた砂は,クレスト部分に持ち上げられる.この後,渦がはじけて,巻き上げられた砂の大部分が下流側斜面の上部に落ちて堆積する.これによって下流側斜面は上に凸で丸くなる.残った砂は雲のように移動して下流側のリップルの上流側斜面に落ちながら移動する.このとき,リップルのクレストを剥離した流れは,カレントリップルの場合のように上流側斜面に衝突してそこを侵食しないので,ここも砂が堆積して上に凸の丸い形になる.このようにして,下流側斜面も上流側斜面も上に凸の丸い形ができる.複合流リップルの形が,振動流速が小さいほど丸くなる理由を次に述べる.振動流が小さいと,渦が巻き上がる位置も低く,渦はすぐ壊れるので,多くの砂が下流側斜面の中部から上部に堆積する.また,渦が壊れた後の砂の雲もクレスト付近まで行ったところで一方向流に押し戻されるので,クレスト付近に砂が堆積して丸い形になる.これに対して,振動流速が大きいと渦も大きく,巻き上がる砂の量も多い.この大きな渦は,トラフだけでなく,下流側斜面も侵食する.さらにその渦が壊れるところはクレストの頂部付近で,その後,砂の雲は上流側斜面の方まで移動して,ここに砂を推積させる.すなわち,下流側斜面を侵食して,その砂をクレストの反対側へ運ぶので,下流側斜面からクレストにかけての部分が尖ることになる.