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が さらに強 く示唆 された。 しか し、縦渦 の流速成分は主流速の数%で あろうと見積 られ、当時の流速器材で は解明が不可能であって、その実体は全 く不明であった。禰津 ら(198の3)は 縦渦 と河床に形成 される縦筋(Sand Ribbons)と の密接な関連に注 目して、縦筋 を模擬 した人工突起を風洞の底面に付け 、これが引 き起 こす 縦渦構造を熱線流速計で詳細に計測 した。次 に、禰津ら(1985)4)は 、風洞のアスペク ト比B/h(Bは 風洞幅 hは 風洞高半幅で水深に相 当する。)の 影響 を検討 し、B/h<5の 狭幅風洞では側壁効果のため、乱れの非等 方性が生 じ、コーナー2次 流が生 じるが、B/h>5の 広幅風洞では風洞中央部は2次 流 とな り、間欠的に生 じ る縦渦 は存在す るかも知れ ないが、少な くとも 安定 した縦渦は存在 しないことを示 し,縦 渦の発生 には河 床 の縦筋が引き金になっていること実証 した。 最近のレーザ ー流速計 の開発で、水流の乱流計測が高精度 に行 なえるようになり5)、開水路流での縦渦 の 計測が可能 となった。6)そ の結果 、B/h<5の 狭幅水路では側壁効果 とともに自由水面 による乱れの減衰効果 が加わ り、風洞(閉 水路)と 対照酌 に自由水面近 くに強い縦渦が発生 していることを発見 した。了)しか し、 B化5の 広幅 面水路 では風洞実 験と同様に、水路中央部は2次 元流 であ り、やは り安定 した横渦が存在 しないことが明 らか となった。6) 以上の一連 の研究 により、河川 で生 じていそ うな縦渦は洞床 面の何 らかの徴小 な凹凸力{引き金 となって発 生 し、増 幅 して縦渦 一縦 筋 とい った整 然 と した組 織構 造 を示 す と考 え られ る。 同様 な仮 説 は最 近 Allen(1985)8)も 行ってお り、十分発達 した流 れは図-1の よ うに説明 され る。す なはち、ridge(凸 部)上 では低流速 とな り上昇流が生 じ、trough(凹 部)で は高流速 となり下降流が生 じる。3)trough上 はridge上 より壁面せん断応力が強 く、掃流砂量も多 くな り3次 元 土砂 輪送分布を示す。ridge上 は浮遊砂が集 まりや す く、上昇流によって浮上 して自由水面 に高濃度のボ イルが形成 される。 本研究は、このような縦渦一縦筋現象の発生機構及び相互作用を解明し、3次 元土砂輸送分布にいかに寄 与するかを実証するため、レーザー流速計及び超音波測定器を駆使 して平坦移動床から縦筋が発達するまでの乱流構造及び河床形状の 変化を時間を追って解明したものである。縦渦の発生の引き金を解 明するため、(1)自 然状態の平坦河床(2)人 工突起(3)2粒 径混合砂を用いて、相互に比較検討を行った。ホットフィルムなど を流れに挿入する従来のブローブ計測法では流れや移動床面に櫛乱 を発生させ、これが縦渦を発生させたり変形させたりする一要因と 図-12次 流 の模 式 図

Turbulent Structure of Cellular Secondary Currents and 3-D Sediment Transport on Fluvial Sand Beds