動水勾配
動水勾配は、水が流れる方向に沿った、単位長さあたりの水位(エネルギー)の落ち込みの割合です。マニングの式に使われ、勾配が急なほど水は速く流れます。開水路では、おおむね水面の勾配で表されます。
セクション別の図解
水路の動水勾配を設定し、マニングの式で流速・流量を計算して、適切な流れになるよう水路を設計する様子が示されています。
動水勾配は、水路の流速や流量を計算し、設計するのに使われます。マニングの式に、粗度係数・径深とあわせて動水勾配を入れると、流速が求まります。水路を設計するときは、流れが速すぎて底や壁を削ったり、遅すぎて土砂がたまったりしないよう、適切な動水勾配(勾配)を設定します。流れの速さを調整する、水路設計の基本となる値です。
動水勾配(傾き)・粗度係数(表面の粗さ)・径深(断面の効率)が、マニングの式で流速を決める3つの要素として対比されています。
動水勾配は、マニングの式で流速を決める要素の一つで、ほかの要素と役割がちがいます。動水勾配は、流れに沿った水位の落ち込みの割合(傾き)を表し、急なほど流れが速くなります。粗度係数は表面の流れにくさ、径深は断面の流れやすさを表します。これら3つを組み合わせて流速が決まります。動水勾配は、流れを進ませる「坂の急さ」にあたる要素です。
ゆるやかな勾配と急な勾配の水路が並べられ、急なほど水が速く流れ下る様子が示されています。
動水勾配が流速を左右するのは、高低差が水を流す力になるからです。坂が急なほど物が速く転がり落ちるのと同じで、水位の落ち込みが急(動水勾配が大きい)ほど、水は速く流れます。動水勾配は、ある区間の水位の落差を、その区間の長さで割った値です。マニングの式では、動水勾配が大きいほど流速が速くなる関係になっており、流れの速さを決める主要な要因の一つです。
関連用語
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