開水路における粗度係数の評価 (第2報) : 護床工にコンクリート異形ブロックを使用する場合の粗度に関する実験
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概要
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頭首工(取水ゼキ)下流側の洗掘防止と流勢減殺を主的として施工される護床工に, 各種のコンクリート異形ブロックを使用する場合を対象にして, 固定床, 移動床および実際河口ゼキ適用例に関する水理模型実験をおこない, MANNINGの粗度係数を評価して, 減勢効果や護床工長の比較検討を試みた。1) 粗度係数の評価にあたり, 平均流速公式にはMANNING式を用いることにしたが, 実験では正確に水路コウ配に一致した水面コウ配が得られなかったので, 流れを不等流とみなし, 不等速流の運動方程式から誘導されたMANNINGの粗度係数nを求める式(Eq. 3-5)から算定した。[numerical formula] 2) 異形ブロック自体の粗度係数評価にあたり, 側壁粗度効果の修正をおこない, EINSTEINの合成粗度係数(等値粗度係数)の考え方より誘導された式(Eq. 3-8)から算定した。[numerical formula] 3) 原型実物の粗度n_Pは, FROUDEの相似律に基づいた式(Eq. 3-9)から算定した。[numerical formula] 4) 減勢効果は相対粗度n_*を示すEq.(3-10)で, 護床工長は相対護床工長l_*を示すEq.(3-19)で評価し, 異形ブロック相互の比較をおこなった。[numerical formula] [numerical formula] 5) 異形ブロックの粗度係数は, 固定株の場合より移動床の場合の方が約5∿16%小さく評価された。6) 原型粗度係数は, 河床コウ配一定で単層積の場合, 異形ブロックの種類, 配列方法または重量(ton)型によって異なり, それぞれ個有のn値を示すもので, Table 2に示した重量(ton)別の換算値は, 実際の設計・施工の指針となろう。7) 減勢効果については, 十字ブロックに対して他の三脚ブロックB型, A型, 中空三角ブロック, 六脚ブロック, テトラポットなどが優っており, したがって護床工長は, 十字ブロックに対して, 中空三角ブロック, 六脚ブロック, テトラポットなどはその約半分で足りる。8) 実際河川の河口ゼキの護床工として十字ブロックおよび三脚ブロックB型を使用する場合を対象とした結果は, 詰石による有効粗度高減少などにより, 基礎的な実験の場合より粗度係数が多少小さく評価された。最後に, この実験にあたり協力された小松原修氏に謝意を表わす。
- 神戸大学の論文
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