報告書番号

N12002

タイトル（和文）

ダム・堰のゲート直上流で生じる洗掘に関する研究（その１）－洗掘孔形状の経時変化特性－

タイトル（英文）

Local scour in the upstream region of dam gates (Part 1) - Temporal evolution of scour hole geometry-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

本報告では，ダム・堰の直上流における洗掘深と洗掘孔斜面角度の経時変化特性について検討した．まず，洗掘を一次元に簡略化した数値実験を行い，洗掘過程の経時変化特性を良く表現する関数型として，ワイブル累積分布関数を選定した．次に，ゲート直上流における洗掘の移動床実験を行い，実測された洗掘深の経時データがワイブル累積分布関数に良く適合することを確認した．時間無限大の収束値として得られる平衡時洗掘深は，無次元流速に対して線形的に増加する傾向にあり，既往研究で示されている橋脚周辺での洗掘と整合する特性を有することが示された．移動床実験の結果から，洗掘孔の平均斜面角度は経時的に一定値に収束し，収束角度は水中安息角より20%程度も急になり得ることが示された．通常の河床変動解析では，河床の斜面角度を水中安息角以下とする仮定が用いられるが，ゲート直上流での洗掘にこの仮定を用いると，洗掘体積量が過大評価される場合があることが判明した．

概要 （英文）

This study presents the findings in temporal evolutions of scour depths and angles of scour holes in the upstream region of dam gates. To select an appropriate model to characterize temporal evolutions of scour depth including equilibrium situations, we compared four previous models by evaluating fitness to a numerical result of the one-dimensional simulation. The comparison shows that temporal evolutions of scour depths are best described by a Weibull cumulative distribution function. Next, we carried out movable bed experiments and generated scours using a vertical wall with a rectangular slit. The scour depths were fitted by a curve which was based on a Weibull cumulative distribution function. We confirmed that fitting curves were in agreements with the temporal evolutions of the maximum scour depths. The equilibrium scour depth was estimated by extrapolating a fitting curve to a time of infinity. We revealed that the estimated equilibrium scour depths had linear relation to the dimensionless flow velocity. Also, experimental results shows that average angles of scour hole converge in time. Notably, we found that there were cases where convergence angle was 20% greater than the angle of repose of bed sediment.

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