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図一3．3 河床変動の計算のフローチャート
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3．3 常流・射流の混在する領域における河床変動の実験
急勾配水路における河床変動計算法を検証するため、ダム上流部の堆砂過程を想定して 実験を行った。
3．3．1 実験装置
実験装置は、第2章の固定床実験に用いたものと同じ長さ12皿、幅0．4皿、深さ0．4皿の勾配 可変の開水路を用いた。上流部に1mの整流区間を設け、整流区間終了地点で給砂できるよ うに給砂装置を設置した。水路中央部は前章図一2．19に示すように幅をO，2mに縮小し下 流端にはせきを設けている。水面と砂面高の測定については、図一3．4のように定速走 行が可能な測定台車にサーボ式水位計と砂面計を搭載して、データをAD変換器を通して パソコンに直接取り込み、同時測定ができるようにした。砂面計は、非接触型の発光プロ ーブを有する精密連続水底測定器である。また、給砂装置は、図一3．5に示すように漏 斗状の給砂器2つを並列に並べ、一定量の乾燥砂を継続して給砂できるようにしてある。
〜
図一3．4 実験水路および測定器
︵き︶ oo
50
篶余畑唄閂Vミト
0 02 04 060，810 粒径（mm）
図一3．6 砂の粒度分布
20
，砂散布用平板
」一⊥一」単位c皿
図一3．5 給砂器
一46一
3．3．2 実験方法
水路床に5cmの厚さで均等に砂を敷き、下流端をせき上げた状態で給水と給砂を継続し て堆砂の進行状況を計測した。実験に用いた砂は、図一3．6に示すような粒度分布で中
央粒径d5。＝1．伽皿、比重ρ＝2．65、空隙率λ＝0．4の珪砂である。
水路勾配は1／50、流量は3．751／s（単位幅当り93．8c田2／s）、給砂量は上流端における平 衡流砂量に近い14．3cm3／s（単位幅当り0．4cm2／s）である。変化させた下流端の水深と測定 時間およびデルタ先端の到達位置は、表一3．1の通りである。
表一3．1 実験条件
（＊断面縮小部なし）Exp． No 下流端水深
@ （cm）
測定した時間
@ （min）
せきカ、らデルタ刀ント
ﾜでの距離（m）
3A−1 1．7 3，10，60，70
3A−2 7．5 3，5，10，30，40 0（満砂）
3十3 10．5 2， 6，10，20，30，40，50，60，70，90，100，110 0（満砂）
3A−4 13．O 3， 8，15，23，30，40，50，60，70，80， 90，100 1．8
3A−5 16．0 3， 5，10，20，30，40，50，60，70，80， 90，100 曹P0，120
2．1
3A−6 19．0 3， 6，10，20，30，40，50，60，70，80， 90，100 P10，120，130，140，150，160，170，180，190 Q20，270，280，290，300，310，320，330，340 R60，380，390，400
0（満砂）
＊3B−1
寸 16．0
15，30，45，60，75，90，150，210 0（満砂）
一47一
3．3．3 実験結果
予備実験も含めて水路の粗度を求めると、マニングの粗度係数でn＝0，016であった。堆 砂デルタの先端部を平面的にみると図一3．7のように、水路中央部と側壁部との差はわ ずかであり、しかもこの差が堆砂の進行に伴って大きく拡大されることはない。したがっ て、本実験条件程度ならば一次元の現象として十分扱えるものと考えられる。堆砂デルタ 先端の堆積角は、図一3．8の写真に示すように砂の水中安息角となり、本実験の場合約 35°であった。河床高さと水面の測定結果の例を示すと図一3．9〜11のようである。
射流部における砂面は、水路中央部で大きく波立っており水面波との位相のずれはあま り見られない。この河床波は、流れの水理条件から分類すると皿tiduneに相当する。
゜一 、 ， △z FLOW →
疏cmの場合で約1cm
図一3．7 堆砂デルタ先端部の平面形状図一3．8 堆砂デルタ先端部の写真（Exp． No．3A−5，90分経過時8．5m付近）
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FLOW
⇒
20cm 40cm︸（［ﾄO︶担ヤ︶ぺ
40
20
0
河床
水而 、初期河廉 ＿
Q・3．751／ξ …一＿一＿
i，・1／50（初期） 一＼一…
＼
B ＝ 20〜40cm
0 2 4 6 8 距離（m）
図一3．9 河床と水面形（Exp． No．3A−5、40分経過時）
FLOW⇒
20c田 40cm︵已o︶趨 04
20
0
Q．3．75『 P／；
ir3＝ 1／50（初期）
B ＝ 20〜／10c｜n
O2 4 6 8距自｛匡（m）
図一3．10 河床と水面形（Exp． No．3A−6、50分経過時）
−49一
Fし0将〔〉
言 40