石砾床覆瓦构造形成水理特性関研究

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1、石礫床における覆瓦構造の形成と水理特性に関する研究河川工学研究室　　日置　梓背景河川整備の基本的な考え方「多自然川づくり」河川が本来有している豊かな自然環境の保全・再生・創出を目的河川生態系を支えている環境構造の解明が不可欠な課題PHABSIMに基づいて魚類の生活史を支える環境構造の定量的な評価を試み、良好な結果が得られてきた河床底面で生息している、水生昆虫（小型魚類）の生息場についての評価を加えるに至っていない研究状況目的石礫床に形成される覆瓦構造の形成過程の解明とその定量的評価を試みる出水後に見られる覆瓦構造と呼ばれる河床

2、形状の形成過程について水理実験を通して把握覆瓦構造の定量的な表現を考え、その評価を試みる覆瓦構造について実河川においては石礫が河床面に対して傾斜した姿勢で配列しており、瓦を重ねたような構造であることから「覆瓦構造」と呼ばれているマイクロハビタットに生息するヒゲナガカワトビケラとその巣マイクロハビタット河床の石礫や石積みの隙間Flow石礫石礫石礫石礫石礫現地河川での石礫調査図-1　調査地点(上：長良川　下：根尾川)千鳥橋谷汲山大橋各調査地点で100サンプル測定表-1　石礫の測定結果(長径・中径・短径)写真-1　石礫の測定の様子覆

3、瓦構造形成実験の概要現地河川での覆瓦構造の形成過程の把握は困難実験水路にて覆瓦構造の形成過程を把握①実験装置の概要②実験装置のノイズ検証③実験条件④実験ケース⑤実験結果⑥覆瓦構造の定量的評価実験装置の概要図-2　実験装置の概要図可視光レーザー変位センサの設定測定モード：高精度モード(測定範囲350mm±100mm)　1V＝10mmGAIN：AUTOA/D変換カードのソフト（波形データ観測ソフト）の設定サンプリング周波数：1ｋHレンジ：±10Vゲイン：1(標準)水路水路長：600cm水路幅：10cm水路勾配：1/150表-1　各

4、GAINのでのエラーの割合実験装置のノイズ検証の概要写真1-　コンデンサーの接続アンプユニットA/D変換カード図-3　アルミアングルの測定値ノイズをコンデンサーで吸収させる表-2　図-3から読み取った振幅実験条件河床材料：　石礫粒径：最大粒径5.64mm　最小粒径1.4mm最大粒径の混合比：25%、50%、75%流量：平均粒径の限界摩擦速度に対応する流量常流状態：Fr＜1通水時間：0～20min、20～40min、40～60min計測範囲：横断11.2cm×縦断82cm図-4　各最大粒径の混合比の粒度分布図-5　粒径別限界摩擦

5、速度測定ケース表-3　実験ケース測定河床を可視化した様子通水前通水後60min図-6　最大粒径の混合比50%の河床形状通水60分後粒度分布と平均粒径の変化最大粒径混合比25%最大粒径混合比50%最大粒径混合比75%測定A1,A4測定B1,B4測定C1,C4最大粒径混合比25%最大粒径混合比50%最大粒径混合比75%図-7　各最大粒径の混合比の粒度分布図-8　各最大粒径の混合比の平均粒径水理量表-4　水温、流量、水深、流速、摩擦速度、掃流力表-5　流砂量覆瓦構造の定量的評価石礫勾配の割合による評価1断面縦断方向80cmの河床デー

6、タを0.5mmピッチでの勾配を算出し、通水前の石礫床と通水後の石礫床で勾配の変化を求め、その勾配の割合によって覆瓦構造の程度を表現する方法である。石礫を上流の値から下流の値を引いて求めたため、負の傾きの割合が多くなる事で、覆瓦構造になる。正規石礫形状による評価河床形状を縦断方向において正規化することにより、一つの石礫と見立て定量的に示す方法である。縦断方向のデータ区間を1とし、正規石礫高さを算出した。正規石礫高さは、勾配の配列を降順に並べ替え、原点0に高さ方向の増分を順次加えて求めた。河床位置⊿ｙ⊿ｘFlow＋の傾きの領域－の

7、傾きの領域石礫勾配の割合による評価図-9　勾配のヒストグラム(混合比25%)図-11　勾配のヒストグラム(混合比75%)図-10　勾配のヒストグラム(混合比50%)表-6　勾配の割合(混合比25%)表-8　勾配の割合(混合比75%)表-7　勾配の割合(混合比50%)正規石礫形状による評価図-12　水路中央部の正規石礫形状まとめ・通水後の写真から覆瓦構造を形成していた石礫の長径は、流れに対して直角である場合が多い。・最大粒径の混合比25%では、通水後に上流300cmまでは覆瓦構造が形成され、それより下流域では細粒分が多く覆瓦構造

8、は見られない。平均粒径も上流部では大きく、下流部では小さくなっていた。最大粒径の混合比50%、75%では、通水後に全域で覆瓦構造が形成した。最大粒径の混合比75%では上流に行くに従って、平均粒径が小さくなったが、覆瓦構造を形成している。・石礫勾配による評価では、通水後に負の勾