香川大学農学部学補報告 80
水理模塑実験報告 肪 満 濃 地 金 水 吐 に・つ い て
前川 忠夫,吉良 八郎,脇谷 武
Thereport of hydraulicmodeltests 皿Onthe spillwayof Mann6ReservDir
TadaoMAEXAⅥA,Hachir6KTRAandTakeshiWAKI¥A(Labora七OryOfAgriculturalEngineering) (Received August13,1956)
‡ ま え が 尊
(1) この実験ほ香川県の委託により,凍学構内水理実験施設において満濃他の新設余水吐について行ったものである・ 窮1次実験は1954年8月実験企画以来4ケ別乱第2次実験は1955年9月以降5ケ月間にわたる検討と再度の修正 8 (り() を経て1956年1月にその最終案を得たい凍報告はこの間に県当局に報告した第工報,第Ⅱ報に点した契険結果およ び其の后の二三の修正実験の結果の概要をまとめたものである.. 満濃池ほ県下最大規模のかんがい用貯水池であり,その沿革は苗く弘法大師の名と共に全国的にも著名である. 築堤以来幾乾かの欠潰,復旧,改修,馬上などの工事を行って来たことほ史実に明らかであるがさらに昭和16年以 来殆んど新設に近い築堤工事を行いその結果,堤高6m叡増高して3203m,貯水濃は従来の約2倍の1540万mさ, 満水面積は104haから138..5llaにそれぞれ増大された.この■工事に伴い従来の延長29mの開渠式余水吐を改変して こゝに新設余水吐の計画がなされ,その設計原案が与えられたわけである“ 新設余水吐ほ堰卿付近の地形から現高増大のため軋開渠式余水吐ほ困簸であり余水吐置流水ほ醸造を経て下流河 川に放流される型式を採用し.ているので,排水能力の判定は貯水池安定上開渠式に比してとくに重大視されなけれ ばならないこゝにその設計について実験的にその排水能力の限界,水理並に工事費の節減からみたる修正点の有 無を検討せんとしたものである..∬ 第1次 実 験
(A)設計により与えられた資料 計画洪水盈Q=110呵s。。,同溢流水深=1.Omとされ,この値は過去35ケ年間の実測雨畠(最大日南盈342mm) より確率討訊こより2CO年に.1回起坐すると考えられる最大日疎盗400mmを求めこ.れを基礎として算定された洪 水盈である異常洪水慮Q==151m3 駅C,同溢流水深=]_..235mの値ほ討画洪水盈と同様1C00年に1回起生すると考.え られる最大日雨盈525mmを求めこれを・基礎として算定された洪水放であるい余水吐の位置ほ堰鍵右岸の地山部を えらび,延長561二し4mの溢流堰と44.467mの横溢水略を肩する側滞式余水吐で続いて12mの導流水路を経て延長 86∴35mの提道に流入排除されるよう設計されている.盗流部は上流端で約フm直卿こ屈折し更に中央部で約300 攣曲し,それに伴い横溢水路も同様攣曲して導流水路に至る..導流水路の側溝は上流端で横溢水路と.同様に両側法 とも5分法であるが漸次濠勾配を急に変化し,下流端(舷遣看口)に至って鉛直法となる・膣遣は鑑巾5m,高さ5mの矩形半円扶の断面で勾聖1:100薄根であるい なお隠退部の岩質は良好なる花崗岩である・・醸造吐口は良好な
る花崗岩が不親則に露出せる急勾配の断崖で約20m落下し河鹿に放流される..余水吐関係各部の相対際高は余水吐 溢流堰頂(満水面)を・0とすれ二ま,満水面上余袴高は・十3m,異常洪水位寸1小235m,封画洪水位+1一・Om,隠退宥 口底−フ…5m,籠道吐口髭−8?63m,放水河底一28.0−nとなっている・・(勢1,2囲および第2,3衆参軍)第8巻寛1号(1956) 81 ヽlA2 8− B2 ノ1」−一−−ト・一一−20(00 ̄ 十  ̄「 ̄・−ト 「 1 1恥 1一l鎚 ..■ ■臥 .1 − 毎 .−﹂・−−A 第1図 会水吐平面図(原案) (B)相似律 この模型実験笹おいて−は余水吐の流れの水理的性状ほ富力の影響が著しい 場合として−,F工Oudeの領域にあるものと考え,原型に.対する模型の縮尺 比としては本学実験施設の実験可能流塵:および模型据付面積から1:25を採 用した.この穏の実験で縮尺比1:25は理論的にみて原型と横型との相似性 は侶麒し得るものと考えられる.縮尺比1:25の場合の原型と模型との柁似 〈184) 符および設計資料の主要事項の寸法比は籍1,2,3表の通りである. 粗度については 設計でn=0一・017 を採用しているが 模型の粗度はn= 0“011程度とみな し得るので相似律 からみて大体適当 第2表原型と模型の寸法(縮尺比1:、25)
事 項 l原 型l 模 型
引 画 洪 水盛 岡上洛流水津 具 常 洪 水畳 同上溢流水深 余水吐盗流堰延長 横 溢 水 路 底 巾 底 勾 配 染 上流部 下流部 脚 注 延長(中心線) 導 流 水 路 底 巾 底 勾 配 深 上流部 下流部 側 溝 延長(中心線) 110.OmS/βeC l.O m 151一.Omソsec l..235m 56.114 m 5いO m l:27 3巾25 m 4.897 m l;0.5 44“467 m 5.O m 4.897 m 7..50 m l:0..5∼垂直 12小0 5‖O e6“35 1:100 0い017 35.2 ソsec O。.040 m 48.32 ソsec O.049 m 2..244 m O.200 m l:27 0.130 m O.195 m l:0.5 1.778 m O..20 0.195 m O‖300 m l:0.5∼重蔵 0.480 m Oり200 m 3。454 m l:100 0.00987 第 2 因 原案模型(第1次実験) であるけ(16) 第1表 原型と模型の相似律(縮尺比1:25) 係 面 断延勾度82 香川大学農学部学術報償 (C)横型の製作と据付 余水吐構造の主要部分は坂財および角材 を・用いて所定断面を作成し,この表面に儲 鉛板を張り,さらに細部はパテー,ゴム粘 土等を用いて整塾し,表面に数回ペンキを 塗り仕上げた.随道都ほ亜鉛板を用いて作 成し,隠退の上癌に沿い巾3cm,長さ 7cmの孔を多数設けて内部の流況を観測 し得るようにし,清流の場合ほ.ビニール, ゴム粘土等をもって閉餅することと.したけ 横型の据付にはコソクリ【−トブロックを 用いて水深約0“7m,水面糖ほ約9m当の貯 水池を形成して溢流堰を固定し,所定の勾 第3表 高 事
項 l設計標高l原 型l模 型
堰奨 天 職 異常洪水位 計画洪水位 余水吐盗流堰長 横溢水路底上流塊 ・′ 下流端 陵道導流水路上流端 〝 下流端 隠退脊口底 隠退吐口底 放水河床底 149..COO 147一.235 14フ.COO 146…000 142.750 141小103 141.10二3 138.500 138〃500 137.637 118.000 +3..000 +1.235 +・1.000 01 −3小250 −4∫897 −4.897 −7.500 −7小500 −8.363 −28.000 十0.120 十0〃049 十0.040 0. −0い130 −0.196 −0.196 −0サニ00 −0.:三00 −0..335 −1.120 敵で提道を掘付机貯水の漏水防止にはビ ニール膜,ゴム粘土,アスファルト,ペソキ等を併用した.接近流速ほスクリ・−ソを憲ねて盈水堰よりの落下水勢 を押えたためほとんど認められなかった. (Dこ)実験巧法および順序 原設計に・よって与えられた洪水塵と余水吐構造との関連における問題ほ, (1)設計余水吐ほ与え.られた洪水盈を排除し得る能力ありや否や. 但)能力ある場合部分的にみて,水理学的に修正すべき点がありや否や. (3)工事費節瀬上からみて,修正すべき点がありや否や..の3点に要約される 観測すべき主要部分ほ(1)貯水池水位上 簸4表 観測流盈 昇,但)横溢水路の各断面における水探,流 速,流向などの流況,(3)導流水路の各断面 における水深,流速,流向などの流況,㈲ 隠退の各断面における流況,(5)嫁退からの 放流水脈,その他特異の流況を示す部分に. ついて行う.また観測流量ほ簸4表のよう に7一97m8/BeCから始めて,原案および修正 案の限界洪水盈におよんだ∩観測器具とし て水位および水探測定に.は水面測定器 (!iomm読み),流速測萱には小型ピトー 管を用いた.、また適宜要点の写貢撮影を行 つ釆ニ. (E)実験観測および検討修正 (1)原設計について a.貯水池の水位は流盈の増加に.つれて 漸次上昇するが201が/s。C附近までの流藍小な る時はかなり急勾配で上昇するも,以后110 m$/β。Cまでの間は上昇度緩で,さらに流蕊が 増加すると水位上昇はかえって急勾配とな 水 位二 (鹿水煙形堰) 原型流鹿1備
考 m8/sec 7.97 22.18 40い39 61日36 85り32 9803 110.00 126“21 137.08 146..58 151“00 155.60 計画洪水盈 原案限界洪水盈 異常洪水盈 修正a案限界洪水盈 修正b案限界洪水盈 り,146..581¶3/8eCに至って貯水池水位は念昇し排水能力の限界に達する・(第3囲および附表参照) b.横溢水路の流況は上流部で90∼100mソ8。C,下流部で100∼130mS/s。C附近までの流盈に対して完全盗流を示 す.とくに上流部において計画洪水盈110−が/8。Cは不完全盗流の範囲にあり断面の不足が認められる一.なお上流部 の断面で溢流堰屈折の影啓をうけ縦横流の衝突のためwate工jetの現象をおこし,流況が複雛に乱れるも小流盈の83 ‘環8巻篤1尊(1956) 扇
竺空し竺竺L讐空
1..68】 原 劉0.24 H り11\  ̄ ̄ l  ̄’し 一 ̄■ 盈 画 畳 計 洪水 備 考 場合を除けば大なる支障ほ認められない・ c.導流水路の上流部断面(El∼E8SeCt.) は横溢水路の流況の影響をうけ流盈が大なる場 限界洪水位 ′ / 合水面に移動渋がおこる.中央部断面 (E4, E5SeCt.)は横溢水路よりの轡曲流のため左側 に.わずかの水位■の高まりが現れるも,平面的に みれば洗練は隠退流入の影響により中央にしぼ られる水菜が明瞭である.末端部附近(E¢,E7, sect..)の内水位ほやはりわずかに左側に高ま り右側にしぼられる傾向があり,流畳犬なる場 合ほ.両側に.おいてラセソ流がみられる.全段的 にみて導流水路申の流況ほ内水位の変化が著し くなく断面に.も充分の余裕を残し概して流況ほ 正調である..(第4図参照) ) ほ正調であるが140m8/sec附近に至ると水深約 3.5Tnでなお約ユ.5mの基間を残しているが水面 ○− 0 8 1 1 ■U ▲■1− nV 貯水池水位H押†−−−・ 計詞洪水偲  ̄投 薬 ・…・ 一− − − 條 正恥1賽 修正節晋−1亮 ク 9ケ ク 3ク 611 蹟l 2P 40 1的 ▲20 100 l慣) l耕 −−エ 流 盈 Q(m8匝∝ 第3因 貯水池水位変化(H−Q曲線) に大き・い動揺があると降時にして看口を閉塞し,通水能力を蹴返して貯水池 水位が刻々上昇して危険におちいる.この呑打開塞現象が自然におこる限 界流盈は146…58m8/s。Cである.接遇の他の部分の流況ほ.一腰に正調で中央部 概して流速小さく,吐口に.おいて流速大の傾向がある..断面には相当の余裕 昼間を残すハ e.隊遥からの放流水ほ眉由落下せず岩盛上に滑って流下し,岩盤の凹凸 は波野工的作用をなして海流する. 以上の流況から原設計余水吐は計画洪水盈1101−13/secが横溢水路盗流堰上 流部において不完全盗流を表し,正常なる排除能力からみるとほるかにその 限界点を越えていることを認めたい この排水能力を決定づけるpointは隊還 啓口部の閉塞現象によって左右され限界流盈は146・581n3ノ′secであり,安全限 界流盈は140m3/8eC附近にある. (2)原設計検針による修正案 第 4 因 原案計画洪水盈 隠退青首部の閉塞現象が排水僻カを左右するからこの部分の断面を次のよ Q=110m3/駅C うに拡大修正した.即ち原案では底巾5m,高さ2・・5m,の矩形断面の上部 (第1次実験) にさらに高さ2..5mの半円挟を・翼ねたものであるがこれを修正a案では矩形部分の高さを3mに拡大金高5..5mとし, 下流12小5mの間で断面を漸縮し原案の産道に連結した小 さらに修正b案では高さを・簸形部分で3.5m全高6mとし,香川大学農学部学楯報告 84 下流15mの間で断面を漸綿し尿実の隠退に連結したり (3)修正案実験換討の摘要 修正a案およびb案の実験観測結果の詳細は省略するが契験検討の結果は次の通りである一. a..原案の場合の限界流盈146.58m$/s。Cは修正a案で151m$/sec(異常洪水盈と−敏)に増加,さらに修正b案 では】55.6m3/secに増加することを認めた.以上三つの′場合の安全限界流盈ほそれぞれ140m3/βeC,145m8/sec, 150m8/s。C附近にあり看口高0.5mの増高に対して約5m$/secの割合で増大する. b.原案では実験不可能であった異常洪水盈1511ユー3/secの流況を実験し得たい その結果貯水池水位上昇ほ1,585m で設計値1.235mに比して0り35m大となった.
c.膣道春口部の修正によつで零口閉塞現象を防止すれば隠退の原案断面ほ155m3/BeC附近までは通水可能であ
ることが認められる. d.異常洪水監151m3/secの通水を対称とすれば隠退宥口苗を原案より1m増高し6mと.すれば足りる. (F一)第:1次実験の結論 以上原案の流況から排水能力限界を検討し,それにもとづいて改変したる修正案についてさらに流況を儲測検討 した結果を摘冨己すると, 1。.原案余水吐の排水能力限界ほ146.58m3/secであり,排二水能力を左有するpointは隠退の脊口部にあるい 2.怯道春口部断面を修正して,高さ5..5mにすることによって−限界流盈ほ151m8/B。Cになり,さらに.6mにすれ ば1556m3/secに増大する叩 これらの限界流量は隠退看口閉塞による危険の限界点にあり,従って安全限界流盈は それより小さくそれぞれ140m3/sec,145−n3/sec,150m3/良e(=附近にあることを認めた. 3..計画洪水盈110が/secは原案でも安全流患の審問内にあるが,異硝洪水盈151iⅥ3/s。Cは修正b案によってよう やく安全流盈の限界附近に至る. 4.計画洪水盈の場合の貯水池水位上昇は10]_5mで設計値1mと大差ほないが異常洪水慮151m3/s。Cの場合は 1い585mで設計値1..235mに比して0..35m大と.なる… 5..俗流堰の完全温流限界は大部分の断面で90∼100m3/sec附近にあり計画洪水蓋1】OIT13/s。Cの場合すでに不完全 盗流と.なる. 6.横溢水路の対壁をこえ.る水位の限界流虚は137m3/sec附近からである什 7.陵遺の通水限界流盈は香口部を除けば155m3ノ/sec附近までf工ee flow として安全と認められる∩ 8.流速は隠退香口附近において最も大きく現われ,大体1,0汀」$/s((1程度である. 9.隊道吐汀よりの放流水は現地地盤に沿って二渥流する.. 10−以上の実験結果から原設計余水吐に対して修正の必要があると考えられる点は次の通りである.a.盗流堰流の完全化と横溢水路の内水位の低下,さらに対壁の溢水防止を併せ行うため横溢水路の断面拡
大が必要である. b、.導流水路内の流速を淑少せしめ随道看口部の流入を正調化するため底勾配の緩和が望ましい〃 この修正は 前項横溢水路断面の拡大と関連せしめることが必要である. C.随道春口部の断面拡大は絶対に必要である一修正実験の拡大ほ修正の−・方法にすぎず上流部の修正と関連 せしめ眩通底巾の拡■大もーつの方沫であろう. d..上流部修正により流速が減退すれば睦道内水位もそれに伴って上昇サーるから陵道断面の拡大修正が必要と なる岬Ⅳ 第 2 次 実 験
(A)要 旨 第1次実験の結果により原設計余水吐は計画洪水盈110m$ノ/s。Cの通水は完全であるが,通水能力のpointとなる 隠退宥口部の修正によっても安全限界流盈は150mソs。e附近であり,異常洪水放151m3/secほ正常なる排水能力の限 界を越え甚だ危険な状態にあることを認めた.その結果にもとづいて原設計は全面的に変更する男針がとられ,そ の修正設計について再び実験検討したものが充実験である一.第1次実験の結果から構造上不備と考えられた横溢水 路の断面拡大,隠退呑口部の断面拡大,怯道断面の拡大などが設計変更のおもな点であるレ したがって森実験でほ排 水能力の点でかなり安全になったものと考えられるので,むしろ水理学的に構造上不備の点を検討し,その修正に篤8巻集1昏(1956) 85 よって同一・の排水意匠対しよノり安全なる構造と工事費の節淑を計らんとすることにその目標をおいた..なお膣道吐 口からの放流水脈についてはほとんど第1次実験と変りないのでその評紺換討は省略した..なお契鹸設備,相似 律,縮尺比(‡乞5.),模型製作,据付要領などは第1次実験と同一・なる故省略する.. (B)原設計と修正設計との相異点 計画洪水盈ほ両設計共に過去35ケ年間の実測雨盈より確率計算に.より200年に1回起生すると考えられる最大日 南盈400mmを・求めこれを基準として求めた110m3/secであるが,異常洪水盈は原案151m3/8eCに対して修正案では 132mγBeCに演じている.この原案の151m3/sGCは計画洪水盈と同様1000年に1回起生する最大日雨敦525mmを求め てこれを基礎と.して算定した値であり,修正案の132mB/s。Cは計画洪水盈110!n3/secの2割増としたものである..余 水吐温流堰長は原案56..114mより3一.899m延長され修正案設計図では60..013mに.なっている.なお計算啓では55m となっているので修正第Ⅱ薬としてあらためて換討する.また横溢水路の琴曲度は原案の300より150に綬和修正さ れてしこる一.横溢水路の底巾5m,底勾配1‥27,側溝二1‥0巾5は同一一Lなるも上流部の深さおよび中心線の延長において 原案のそれぞれ3..25m,4ル897mおよび44..467mに対して各々0.75m,0.807mおよび1.533m増大して4ルOm,5・・704 mぉよび46mになづている∴導流水路の中心線の延長12m,底巾5m,および側沃の1:0鳥∼重層は同一・である上〃 流部,下流部の深さにおいて原案4.897m,7り50mに対して増大し,修正案で5.704m,11“10mに変更されてい るル睦道は原案が底巾5m,高さ5mの顔形半円挟の断面で勾配1:100の直線であったものが修正案でほ」脊口断面 において底巾は5mと同一・なるも高さ6小8mとなり1.8m増高され,なお有印より10mの問において底巾は一一億にし て高さ5。8mに漸縮され以下吐口までこの断面となっているい また底勾配ほ1:200となり綬になっている.以上与
えられた資料を原濡と比較しその差異点をあげれば第5表の通りである.(第2表参照)
第、5表 原案と.修正案の比較(第2表参照)(縮尺比1:25) 修 正 案 原 案 事 項 狸塵 r 慣 原 型 貞 模 型 132−0リsec l.125 m 6001こ3m(第工案) 55..00m(第Ⅱ案) 4一.O m 5…704 m 46一.O m 41..25ソsec O…045 m 2.400m(第工案) 2り20 m(第Ⅱ案) 0‖160 m Oい228 m l.840 m 異常洪水盈 同上温流水深 余水吐温流堰長 横 溢 水 路 洋 上流部 下流部 延長(中心線) 導 流 水 路 深 上流部 下流部 隠道断面高 延 長 勾 配 c m 2一.244 m O.13 m 151′O mソse l〃235 56.114 m 3.25 m 4、.897 m 44‖467 m 4.897 m 0.195 m l.77∈)m O.195 m 0.228 m O.444 m m m 3.654 m l:200 5小704 m ll.100 m 吐口sect.5.80香口sect..6一.80 ll.35 m l:200
0.300 m O..200 m 3.454 m l:100 7.50 m 5.O m 86小35 m l:100 第6図 修正第‘f案模型 (鶴2次実験) 第5図 会水吐平面図 (修正案)香川大学良学部学術報告
第6表 観 測 流 盈
86 (C)突放観測および検討考察 実験および検討は第6表に示す流盈を用い 先ず修正第工案(溢流堰長60.013m)につい て検討し,つゞいて修正第Ⅱ案(温流堰長55 m)について比較換討しその結果に・より,さ らに.隆道断面の縮小の比較実験を待った (1)修正第1秦について a。.排水能力の限界(限界洪水盈) 兜ず流盈を増加しつゝ,その排水盈を検す るに.180m3/sec附近に.至ると隠道春ロに.おい て通水の限界を示し∴以眉貯水池の水位は急 激なる上昇を現して来る.余水吐全般の流況 の適否ほ未だ不明であるが一応凍余水吐の排 実験流盈【原型流畳l 備 考 m3/BeC 7.97 40.39 85.32 110.00 132.00 151.00 163.07 168“70 175.57 183.79 計画洪水畳 異常洪水監 修正第Ⅱ−−・3案限界洪水監 修軍第Ⅱ−・2案限界洪水監 修正第Ⅱ−・1案限界洪水畳 修正第工案限界洪水盈 水能力の限界は後遺谷口に限雇され,その限界流層瑠183い79m$/secであることが認められた・これは原設計の限界 流盈1吼58皿=ソs。Cに此して37・・39rn巧/8eCの増大である・なお参考寧でに本遽道の理論限界流蔑はManni喝の公式に ょると234。.36m3/se。であり,また管路としての限界流螢は約250m3/s。Cで,共に突放限界流畳より著しく大である・ これほ農工報(7〉でも指摘したように隠退香口部の閉塞現象に・よるものである・ (b)貯水池の水位変化 第3園の曲線が示すように磯蟄の増加に伴う水位上昇の割糾ま.40m8/secまでの流塵の小さい問ほ溢流堰の摩麒抵 抗に影響され概して急に上昇するが以届この靡麒抵抗が汲過して盗流盈を漸増するため,:その勾配が綬に・なり151 m3/se。附近まではほゞ一層となり直線的となる.さらに流量が増加すると水位上昇ほ横溢水路の内水位上昇に・より 洛流噴流が不完全となり潜流となるためかえって急勾配となり急昇する∴設計に・よると・計画洪水盈110m3/sec,異 常洪水塵132m3/se。の場合の温流水深は各々1.On㍉1・・125mとなっているが実験の結果はそれぞれ0・96m,1・08m となり僅かではあるが小値、を示した..念のため各流盈の場合に戯測された盗流水深より次式によって各々の盗流係 数C=〃/すを求めてみると第7表のごと・くに・なる・即ち設計に・よれば計画洪水盈に・対してC=2・0としてH を求めているが実験結果C=1β49と僅かの差はあるもほゞ適当のようである・ 鰐7表 盗流盈,溢流水深および盗流係数の関係 (c)計画洪水丑(110m3/sec)の流況 盗流堰においては全断面共完全溢流を示す。横温水絡の上流部の断面(工∼Ⅱsect..)の流況は溢流堰屈折の影 響をうけ,Ⅱsect∴を中心として縦横流の衝突のためwaterjetの現象がおこる小この影響により内水位高くな るも対壁側の余裕1.5mあり十分である..流速は不親則なるも平均2∼31nノノrsecの間にある・Ⅳsect.以下は横溢額8巻鵠1号(1956) 8プ 水路の一・肢的流況を京す..即ち温流水脈(横流)ほ縦流の底を潜り対壁で盛り上り内水位は盗流堰側に.傾く.対壁 側の水位の盛り上りの余裕ほユい5∼2mあり,流速は下流へ漸次増達し平均的4−5“5m/se。を示す‖ 導流水路の流 況は横溢水路の攣曲による轡曲流の影響に.より右側に僅かの水位の盛り上りが現われるが内水位ほ申くぼみと.なり 概しで正調であるい平面的にみて洗練は陵道流入の影響に.より中央に.しぼられる左右二つの水菜が明瞭であるり両 側壁の盛り上りは3..5mであり余裕約4mあり十分である∴流速ほ約9.5m/secに増加する.隠退呑口部(Hsect∼) の内水位は僅かに右に屈まり.左側にしぼられる傾向が見られるが概して正調であるい 最大水深3、Omで断面の余 裕3小8mで十分である.流速は左側水脈で約10m/secを示す.隠退内の流況は導流水路からの流入水が殆んど偏流し ないため概して正調で,水深ほ全断面共2小6mを∵示し3..2mの余裕あり十分であるい 流速は10m断面で10‖7m/sec, 40m断面で9り6m/sec,吐口断面において10一.1m/BeCのごとく中央部で僅か汲速,吐口に.おいて少し増達する傾向にあ る.(第7,8,11,12図参照) −叫・・ 修正 第 工 案 ____一.____..修正 第‡・−・工案 Q=m3/s庇 第7図 修正工案計画洪水盈 Q==110m3/sec (第2次契験) Ⅵ−Ⅵ Sect. 第8囲 横 溢 水 路 の 流 況 (d)異常洪水盈(132m3/BeC)の流況 横溢水路の上流璃(ト}Ⅱsect..)は討画洪水盈の場合と同様洗練は複雑に乱れ,対壁側の余裕ほ0小8mとなり流 速は不親則であるが約2m/secを示す・これより下流に進むと横流に磯流の衝突の影響が終り,流下の勢力即ち縦流 の勢力が大きくなり,内水位ほⅦsect..で僅か対壁側が高いが大体同一・である.水深ほ平均4.6mで対壁例の余裕 は1一・2mあり安全であるりⅦsectル玖下は横溢水路の・一傲的流況を示し正調に.流下する..流速は2.5∼6.31n/s。Cと下 流へ進むに従って漸増していく.導流水路は横溢水路よりの流れ込みの影響をう机 なお断面側溝が下流に向うに 従って漸次急なるためFsect.附近で左右の二つの水束が衝突し,春口部附近まで跳水する.そのため宥口断面の 水位は3.3mに止昇するも余裕は3.5m残しているので十分安全である.流速は約9{′10m/8eCである.隠退に入り 導流水路よりの跳水現象が10m断面まで影響し右側壁に衝突し水位僅か盛り上るも以下吐口まで概して偏流せず正 調に流下する・水深は各sect.共約3.Om前眉を示し,流速は各々10m/s。。附近を示し中央部で僅か按達する傾向に ある.(第8,11,12図参照) (e)限界洪水盈(183.971℃さ/鳥eC)の流況 横溢水路上流部即ち工,Ⅱsect小は溢流堰屈折の影響をうけさらに流盈増加のため縦流の勢力が横流に対して優 勢となり,殆んど縦流のみとなり流下する.,E[sectい以下Ⅵsect..附近までは優勢な縦流に対して横流が衝突して 反転して,溢流堰仰の底を・潜りながらラセソ状に回転しながら流下する川内水位は殆んど同一・となり対壁仰の余裕 は全断面共殆んどなく不完全溢流となり危険の状態に至る..流速は0..2∼2.9m/se。で流盈小なる場合よぅ淑達す る・・Ⅶsect.以下は腰流の勢力強くなり還流堰から流れ込み,大きなくぼみを作り縦流と蘭突し盛り上るもそのま ま流下する。このため内水位は溢溌堰側より大きく傾斜し複雑であるい 流速は4。6−7.5In/′Ee。に増加する一.対壁側 の余裕は0.3∼0.5mでⅨsectい以外は完全溢流の限界であり危険の状態にある.導流水路に入り横溢水路の影響に より右脚にしぼられ左側に大きく盛り上り春日附近で左右の水東が衝突し跳水するため流入水位は不完全となり何
香川大学轟学部学鶴報告 88 らかの障害により水面が動嬉すれば完全に看口断面は閉塞され導流水路の水位急昇し貯水池水位の上昇におよび危 険の状態になる.水没は宥口部において平均5mなるも跳水の最高は断面の左側で7..6mを示し洪壁に衝突してい る..流速は9一.6∼10“2m/s。Cの間にあるい隠退に入り香口都においで左側に盛り上り跳水した流線が10m sect”で左 側の壁に衝突して僅か盛り上るも以下概しで正調に流下する..水深は全断面共4m前后を示し約1.8mの余裕巷間 を残している1r流鞄ま10msect..で11”5m/sec,40msect..で10・3m/sec,吐口において10一8m/sccを示し中央で僅か に減速する傾向がある‖(第8,11,12図参照) (2)修正第Ⅱ案 a.盗流堰長の短縮 以上実験換討した修正第丁実は盗流堰長60..013mの場合で前記のように僧 正設計図によったものであるが同上修正設計計算讃に.よれば温流堰長ほ55m となっているのでさらに修正して(以1ごこれを修正第Ⅱ−・1案と呼ぷ)再度 実験観測を探題した∴陰流堰長の修正短縮は側溝の盤上流部において屈折部 約5m下流に鼎5因の点線のように平行移動すること.にした.その結果の流 況は修正額工実の場合と著しい差異は認められず,貯水池水位上昇で討画 洪水盈の場合,修正第工実の0.96mに対し0小97mで僅かに.1cmの上昇を示 し,また限界洪水盈で修正第工実の183.79m3/secに、比して175..57m3/secと約 81n3/secの減少を示したい完全温流の限界もほゞ1301−13/s。C附近にあって大差 なく,各部の内水位および流速も両案にほ著しい相違ほ認められなかった. b“隠退断面の綿バ、 膣道断固の余裕を検討するため先づ修正第Ⅱ・−1案の膣道を第10囲の紋様 のように,春日6‖8mから15mの問で5.3mに漸縮し玖下吐口まで5‖3mに縮 小した場合(以下これを修正第Ⅱ−・2案と呼ぶ)について,限界流量の退 第9図 像正夢Ⅱノーー1案計画洪水塵 Q=110mS/sec (第2次実験) 求とその場合の貯水池水位変化および隠退看口以下の名断面の流況について明察検討した..その他各流畳の場合の 流況について:ほ修正親Ⅱ−1案と大差認められなかった中 限界洪水盈は修正静Ⅱ−1実の175571−13/secに対し168 70m3/secと約71n$/secの減少を示し,貯水池水位ほ1.46mから1..47mと僅かIcmの上昇を示すが隠退香口以下の内 水位がかなり上昇する..即ら春口断面において甘.5王nから5.6m,中央断面で4−√Omから4′6m,吐口断面でほ3.6m から4.1mと各々05mから1.1m上昇する ために,流速は11Om/secから10”5m/s。Cと ’ 一 條正弘且−1尭 __._.._.._ ク 望ク 〃 3〃 僅か紋達し下流ほど漸次減速する傾向が認 導 められる. Q鞋n取水巳( lSさ97 163¢γ 1鵬70 1了nさ丁 (限洪) 第10図 隠退縦断図(修正案) −−−一 一−−−−−一 修正第l英 便正号軋虹−1英 岬___ 〃 セ〝 _一_】__.〃 ;‡〃 次に修正第Ⅱ鵬1案の接 遇を幾10因の点線のごとく, 脊口6..8mから10mの間で 58mに瀞縮し以下5“8m断 面を4.8mに縮小した場合 (以下これを修正為Ⅱ・−3 案と呼ぶ)について修正 鵜Ⅱ・−2案と同様に観察 検討した結果,限界流藍 163..071n〇ノSeC,貯水池水位 1い54mの値を得た‖ 隠退香 (阻測 (剰期l姐00 (計洪)uO00 1;12仰(異洪1 110(X〉(評決 H−・H Sect.(接遇呑口) 第il囲 導流水路の流況(修正案) 90mのSect.(陰道吐口) 第1二2図 掟遥の流況(修正案)
幾8巻幾1卑(1956) 89 口の内水位は閉塞作用によりほとんど余裕笠間は見られず以下薩遥ほ補流で流下し吐口断面で佐か20cm内外の余 裕を残すのみ・である・・流速は怯道春口で7小7爪/secを示し以下吐口まで8.4−11り2ロー/se。でありやほり下流ほど増達す る傾向が認められる・・以上実験結果から隠退断面5・・3mおよび4.8mの場合の実験限界洗盈を各々168.70m$/8e。,163. 07・n3/s(〉Cを観測し得たがこの場合の理論限界流盈をManningの公式によって凍めると次のごとくに.なる..修■正第 Ⅱ−2案即ち膣道断面5・3mの場合20914m3/sec(Ⅴ=9..25m/s。C),修正第Ⅱ−・3案即ち隠退断面4.8mの場合ほ180.5 2m:ソsec(Ⅴ=8・・96}n/sec)となり共に実験流最よりも著しく大きく現われるがこれは隠退香口部の閉塞現象に左右さ れているものと思われる..(第7,9,10,11,12図参照)
Ⅳ 結
以上原設計案より出発して数回の修正実験を振返し,ようやく次のように展終案を得た. 1・、原案に対して先づ膣遷香口部の修正を2匝府い,限界排水盈の増大を計りたるもなお不足のためさらに横溢 水路および随道の断面拡大を試みた結果,溢流堰長を60mから55mに層縮しうる可能性が認められた.また随道部 に金裕が見られたので2回の修正実験を行った結果或る程度隠退断面縮小の可能性が認められるようになった. 2‖限界排水量では原案の14658m=ソsecから151m3/s。C,155.61n3/s。。修正案で183り79m3/s。。から175小57mB/s恥168.. 70Inl/secと変化し,最終的に163一・071n≡ソsecと瀧窯した・この値ほ巌終設計で与えられた異常洪水盈132mS/s。。に対 して31り071n3/sec,また原設計の場合の151m3/secに対してなお19m8/s。。の余裕を有する. 3小 貯水池水位上昇(溢流水深)でほ計画洪水盈110m3/secの場合0.97mであり,異常洪水盈132m3/8。。のとき 1=09mで,余裕高として約2mを示し安全である・万一・限界排水量に達しても水位上昇は1.51mで余裕高はなお 149m残存することとなる. 4一・倒蒲郡の溢流堰流はほゞ異常洪水盈附近まで完全溢流を・示し,その場合の溢流係数ほ実測値平均1β49で設 討に採用せる値2..0と.ほゞ−・致している. 5“導流水路の流況ほ大体正調であるが流盈増大するに伴い,側帝攣曲の影響により内水位ほ成る程度左岸に屈 まる傾向が見られるもたいしたことほない〃 6“隠退有口部の流況もほゞ導流水路の流況と類似であるが限界排水盈に達すると,僅かの余裕巷間を残すが何 等かの原因(例えば流木,汲沢など)により水面が動揺すれば直らに隠退香ロを閉塞し刻々水位上昇を示すに至る. 前記最終限界排水量163・07▲n$/secは実験的にこれらの原因を試みてなお安全なる排水於を求めた値である. 7・隠退内部の流況ほ呑汀高さ6・8m断面から高さ4一・8mに漸縮せる20msect…において内水位最も高まり,以下 低かに内水位を低下しつゝ流下する…限界排水盈163一07m3/s。Cのとき隠退呑口附近において僅かの余裕を永すが以 下満流となり吐口において僅か20cm内外の余裕塞間を残すのみとなる巾 81・流速において危険流速の発生ほみられず,横溢水路の中央部で最大約3m/s。。,同末端で約7m/s。。,隠退 内部では大体11m/s鴎程度であるい 9∪ 隠退以下の放水路についてほ第1次実験ではその水脈について実験したが,自由落下水脈と.はならず地盤糠 に沿づて瀕流するこ とが明かとなったい 10・局部的流況と.しては溢流堰上流部の偶角部を直角屈折と円弧屈曲とした場合についてそれぞれ試みたが大差 なく共に流量少いとき僅かに・この偶角において流入水脈が横溢水路底において跳水し,盛り上るが流盈増加につれ てこの屈折方法の相違は殆んど流況に・現われずいずれの形式をとっても差支えないことが明かとなった.文 献
(4・)HTCI(0Ⅹ:Hydraulic models,1∼38(1942). (5)物部長穂:水運学,74∼84(1953) (6)農林省農地局:水理模型撰腰(1951). (7)香川県農地部:満濃池余水吐水理模型実験報告 (工),(′1954) (8)仝上(Ⅱ),(19E6)参 考
(1)前川忠夫,上原勝樹,山内一部:水理模型実験 報告(工),香川段大学術報苫,7(2),193∼206(1956)‖ (2)前i11忠夫,吉良八郎,脇谷武:水理模型契験報 告(Ⅱ),香川農大学術報告,7(3),238∼248(1956).. (31DIVrS:Handbook of Applied Hydraulics,香川大学鼻学部学稀報告 90
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This reportconce工nSaneXperimentinhydrau工icmodeltestaboutthespillwayofMann6Reservoれ
The terminaldraft was concluded after severaltimes of the amendmen七 tests madeon the
Originaldraft.TheIT旧Stimportant point ofthis spillwayis theinlet section of aqueduct tunnelu Inregardtothi$pOin七,theexperimentwas madewith scrupulous care,andthe heightof5 metres Oforiginaldraft wasincreasedto that of6…8 metres.As the result,the drainage of critical
discharge wasincreasedfrom146.58m8/secto163.07m8/sec.
It seemsthatthe greatest attention must be taken to the tunnelinle七 When a side channel $pillway of tunneltypeis planned asinthis spillway.