複断面流れの水理特性に関する基礎的研究

Abstract

複断面水路における流れは, 単断面水路におけるものと異なり, 高水敷の存在のためかなり複雑な性状を呈する。たとえば, 低水路部と高水敷部との境界面近傍には, すでにZheleznyakov1}, Sellin2)らによって指摘されているように, 強いせん断力が存在し, 通常の断面分割法による流量算定においては低水路部流量の過大評価ならびに高水敷部流量の過小評価の傾向が見られ, 全体として流量の過大評価につながる可能性がある3)。このような境界面近傍におけるせん断力は水理条件によって複雑に変化し, その一般的特性を見い出すことが困難なため, 実用上において重要な流量解析すら満足に行なわれる状態に達していないのが現状である。本研究は, 複断面水路における流れの水理特性を解明するための第一段階として, 高水敷高および高水敷幅の異なる種々の複断面形状を対象とし, 流れの抵抗特性と断面形状との関係について実験的に検討するとともに, ホットフィルム流速計による乱れ計測を行ない, 平均および乱れ速度分布ならびにReyn・lds応力分布の特性を明らかにしょうとするものであって, いくつかの興味ある結果が得られている。

This paper deals with the water flow in a smooth open channel of complex cross section con-sisted of two parts, one is a deep channel and the other a shallow one over flood plains placed alongboth sides of levees. The shape of cross section can be varied by changing the width and the heightof the flood plain.The experimental results show that the resistance factor evaluated by the ratio of mean to shearvelocity reaches the maximum at a certain width ratio of shallow to deep parts under the conditionof constant Reynolds number. From the measured distribution characteristics of local mean andturbulent velocity under different conditions of flow, it is concluded that the region characterizedby low mean velocity, high intensity of turbulence and strong Reynolds stress is expanded aroundthe edge of flood plains, and several kinds of secondary motions may exist in the shallow and deepparts.