砂堆を形成した砂粒子の移動の可視化計測

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タイトル別名
  • VISUALIZATION MEASUREMENT OF MIGRATION OF SEDIMENT PARTICLES ON DUNES

抄録

開水路において砂堆を形成している砂粒子の流下をParticle Image Velocimetry法(PIV)により計測した．まず，数時間通水して安定的に砂堆が形成・流下する状況を形成した．つぎに，約2分間 2台の小型防水カメラ（アクションカメラ）を水面に固定し，側方から水路床を照明し，個別粒子を確認できる時空間的解像度で，砂堆上を流下する砂粒子を撮影した．PIVに先立つ前処理として，撮影した画像を加工して，砂堆上を流下する砂粒子のみを画像的に抽出し，2台のカメラの撮影範囲を，幾何補正を行ないながら合成して約15×15cm2の範囲を移動する砂粒子の画像を作成した．この画像をPIVで分析して，粒子群の移動速度の時空間変化を計測した．流量を2通りに変えて，2次元的砂堆および3次元的砂堆を形成し，それぞれの状況での砂粒子に移動パターンについて，時間平均および時間変動と砂堆の形状の関連について検討した．分析結果より，2次元的砂堆では，複数のクレスト・トラフでの土砂移動が同時に起きる傾向があるが，3次元的砂堆ではクレストごとに土砂移動の時間変化が異なることがわかった．このような土砂移動パターンの違いが，2次元的砂堆および3次元的砂堆の形状維持・変形やマクロ的な土砂移動量の相違に関連することが示唆された．

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