科目名 : 水理実験

科目コード 30870
配当学年 3年
開講期 前期
曜時限 木曜・3-4時限
講義室 共通155
単位数 2
履修者制限
講義形態 実習
言語 日本語
担当教員 後藤(仁)・細田・岸田・山上・立川・原田・川池・竹林・馬場・森・五十里・音田・萬・東・張・野原・浜口・安田

講義概要

水理実験および水理計測方法について概説し、水工学上の基礎的現象である管路・開 水 路流れ、波動、浸透流、密度流、流体力、土砂流送の水理現象に関する実験を行う。

評価方法

成績評価は、実験への参加態度および実験レポート等を総合的に勘案して行う(実験への参加態度等の日常学習の評価40点、実験レポートの評価60点、合計100点満点)

最終目標

水理実験で見られる流れとその作用の面白さを通して、水理現象を理解させる。

講義計画

項目 回数 内容説明
水理実験の概説 1 水理実験の目的、内容などについて概説し、技術者倫理に関連する事例について解説する。
水理計測器の概説 1 水理実験で用いられる計測器について、測定の方法、機器とその 原理等について説明する。
実験項目1-8 8 下記のAからHの8項目のローテーション制
レポート指導 4 レポート作成等の指導を行う。
A) 層流・乱流の遷移と管路抵抗則 (1) 管路における層流と乱流のパターンを染料注入法で確認する。ま た、層流ではHagen--Poiseuille流れ、乱流で はPrandtl--Karman流れとなることを抵抗則の面 から検討する。
B)開水路流れの流速分布と水面形 (1) 開水路流れにおける水面形および流速分布等を計測し、等流の抵 抗則、流速分布に関する理論と比較する。また、水路勾配が変化 する水路での水面形を測定し、一次元解析法による理論の検証を 行う。
C)水平路床上の跳水現象 (1) 最も基本的な水平路床上の跳水現象を取り上げ、現象自体の把握 とその一次元解析による理論値と実験値との比較検討を行う。
D)波の伝播と浅水変形 (1) 一様水深部を伝播する波の波形、波速および水粒子の軌道、振幅 を測定する。ついで、これらの諸量と微小振幅波理論による計算 値とを比較する。さらに、斜面上での砕波高と砕波水深を測定し 、従来の砕波に関する実験式と比較検討する。
E)浸透流・地下水 (1) 細管網モデル及びHele-Shawモデルを用いた実験により、定常浸透流の把握を行う。あわせて、細管網モデルを用いた実験により、河川への基底流出(非定常浸透流)現象の実験的把握を行う。
F)密度流 (1) 密度流による輸送現象を理解するため、密度流フロントの流下速 度やフロント後方における等流部の流れに関する抵抗則について 検討する。
G)円柱に作用する流体力 (1) 開水路流れの中に置かれた円柱の表面に作用する圧力分布を計測 し、非回転流理論との比較を行う。また流れの可視化を行い、カル マン渦の周期特性等を計測する。
H)流砂現象 (1) 掃流砂を対象に、砂粒子の移動限界、流砂量および動的・静的平 衡勾配に関する計測・観測を行い、従来の理論式や経験式との比 較検討を行う。
学習到達度確認 1

教科書

水理実験指導書 : 京都大学工学部地球工学科 水理実験担当グループ(無料配布)

参考書

禰津家久 : 水理学・流体力学 ,朝倉書店(1995年)

予備知識

水理学及び演習

授業URL

その他

一部の実験項目については、桂キャンパス(京都市西京区)および京都大学防災研究所宇治川オープンラボラトリー(京都市伏見区)で行う。オフィスアワーは特に設けないが、実験実施時に各教員へのコンタクトの方法を伝える。