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近年,貯 水池 における濁水の長期化現象 が社会 的問題 とな り,そ の早期解決が望 まれてい る.洪 水 時に高濁度 の河川水が貯水池 に流入す ると,流 入濁水は密度流 とな って貯水池内 を流動す る.こ のとき,貯 水池が混合型の 場合 と,成 層型 の場合 とでは,貯 水池内 の濁質の挙動は 異 なる1)~4).混合型貯水池 では,流 入濁水 は流路床 に沿 って流下 し下層密度流 を形成 する.一 方"成 層型貯水池 では,流 入濁水 が広 い密度分布 をもつ ときに 図一1の よ うに密度躍層面で濁水の分岐が生 じ,中 層密度流 と下層 密度流 を形成す る.流 入濁水 が底面 を離 れ"中 層密度流 となると"濁 水に働 く重力の効 果が弱ま るため先端移動 速度が減 じ濁水 の停滞 が顕著 となる. したがって,濁 水の長期化 を防止 し制御 する うえで, 成層型貯水池内の濁水の流動 を予測す ることの意義 は大 きい.つ ま り,濁 水の分岐位置 と分岐後の濁水 の移動速 度 を知 ることに よ り,高 濁度水層の選択 的放水 が可能 と なる. 従来,密 度流に関す る研究の多 くは,上 層,中 層,下 層密度流 についてそれぞれ独立に流速分布"密 度分布等 が検討 され てきた.し か し,成 層型貯 水池 に広い密度分 布 をもつ濁水 が流入す るときには,環 境水 との相対 的な 密度分布 によって中層密度流 と下層密 度流 に分岐 が生ず る場合 がある.こ の ときには,そ れ ぞれ の密度流先端部 の移動速度,濁 水厚 さの流下方 向変化等 は,従 来 の研究 成果 では十分 な予測 はで きず,全 体 を1つ の密度流現象 とする立場 か らの研 究が必要 となる.こ れまで 著者 ら1) は,上 述 の 目的 をもって下層密度流先端部 の運動 につい て検討 を行い,先 端部内 の運動特性,先 端部形状,流 速 分布,密 度分布等 を明 らかに した.ま た先端部 に対 して 非定常運動量方程式 と連続式 をたて,移 動速 度 と先端部 最大高 さの時間変化 を理論的 に導 き,実 験結果 を説 明 し てきた.著 者 ら2),3)は,別 の論文 で密度躍 層 をもつ貯水 池 に流入す る濁水 の流動形態 を実験 的に調 べ,躍 層に到 達 した濁水 の流動形態,分 岐後 の流量 配分,中 層密度流 の流速分布 と密度分布,先 端部 形状,先 端移動速度等 に ついて も明 らかに した. 本論文 では,こ れ までの研究成果1)~3)を基礎 と して成 層化 した貯水池 に流入 する濁水 密度流 を理論的 に考察す る.す なわち,躍 層面での濁水 の流動 と分岐機構"中 層 密度流 の流動特性 等,実 験結果 を積極的 に取 り込み貯水 池密度流 のモデル化 を行 う.導 いた理論モデ ルを実測結 果 と比較す るこ とに より,そ の適合性 を検討す る.

ANALYTICAL STUDY ON DENSITY CURRENTS BIFURCATING IN A TWO DIMENSIONAL STRATIFIED RESERVOIR