人工リーフやサンドバイパス工法による複雑な漂砂移動機構の解明とその予測技術の開発

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本研究室の有する振動流装置を用いて,底面に砂を敷き詰めた移動床条件に対する漂砂移動と底面粗度の計測を実施した.計測には底面設置型の電磁流速計を側面に設置することにより,底面付近の流速を計測し,さらに,振動流装置の両側に差圧計を設置することによって,底面粗度抵抗により増加する圧力勾配を計測した.得られた計測データを断面積分した一次元運動方程式に導入し,底面摩擦損失係数とそれに対応する底面の相当粗度を見積もった.これにより,特に底面に砂漣が形成されるような条件においては,砂漣の形状に依存する関数で底面粗度を向上させる必要があることが明らかとなった.また,流速が増大すると砂漣形状が滑らかになり,徐々にシートフロー条件における底面粗度条件へと移行する様子が,実験を通じて再現することができた.以上より,振動流装置に差圧計や流速計を導入することにより,任意の条件下における抵抗則が計測可能となることを示し,外力場と砂漣の状態,それによる底面粗度との関係を整理した.ここで得られた知見を,静岡県浜名湖の今切口に適用させた数値解析を実施した.今切口では,潮汐に伴う流速と水位の時間変化,さらに,底面付近の濁度を計測したデータを所有していたため,このデータをモデルの検証に用いた.その結果,今切口における潮汐応答やそれに伴う漂砂移動,水路内に生じる非対称な流れ場や,それに伴う浜名湖内の局所的な土砂の堆積は,実際に現地で観測した砂漣による影響を考慮することによって,初めて説明することが可能であることが明らかとなった.