河川の流速はどれくらいまで早くなるのですか？

質問

流水中に障害物を入れると、物体の付近は流れが速くなると思います。
物体の形状（円形、矩形、小判型、楕円形）や寸法によると思いますが、どの程度まで速くなるのでしょうか？
文献などから、抗力係数を読み取ることができますが、「これ以上には、なり得ないという流速」を知りたいです。
宜しくお願いします。

回答No.1

N64 · ベストアンサー

川幅が十分大きく、障害物が小さければ、物体付近の流速はほとんど変化しないでしょう。逆に、障害物が川幅とほとんど同じなら、かなりの高速になると思います。障害物の影響が大きければ、その前後には必ず水位差がでます。そのおおよその目安の速度は障害物の前後の水位差Ｈ、流速Ｖ、流量係数をＣ（１以下）とし、Ｖ＝Ｃ・SQRT（２ｇＨ）から推定できると思います。ダムの放水は水位差が大きいので、ものすごい噴流になっていますね。

お礼

ご回答いただき、ありがとうございました。
ご回答の内容は、「川幅全体の流速」という解釈でよろしいでしょうか？
私は、障害物の直近の「局所的な流速」を知りたかったのですが、質問の文章がまずく、誤解を与えてしまいました。申し訳ありませんでした。
「局所的な流速」が自然界で発生する流速として、ありえない速さというのは定義できるのでしょうか？
ご存知であれば、ご教示ください。
宜しくお願いします。

回答No.6

pitagorajr

動いている物が動かないものに衝突した場合、速度は衝突前の速度より必ず小さくなるのではなかったでしょうか。それに反する考え。川に蓋があったら、ホースの中の流れがノズルから出ると早くなる。お邪魔しました。

回答No.5

ht1914

滝の場合は基本的に落下によるものです。ＳＱＲＴ（２ｇＨ）という式も位置エネルギーと運動エネルギーの関係で出したものです。
障害物を置くことによってどれくらい速くなるかは速さの絶対値ではなく相対値だろうと思います。障害物のあるときとないときの比率です。そうすると「どういう場合にその比の値が最大になるのか？」という問題になります。
滝は「速さの絶対値の最大は？」という問に対してのものです。落下以上に速いものはありませんので滝が出てきます。河床の傾斜によって流速は変わりますから絶対値では答えようがありません。
相対値ではないのですか。
ここから後は流体力学の問題になると思いますが私にはわかりません。

回答No.4

pitagorajr

最後まで読んでください。再度お邪魔します。速度が大きくなるためには、後ろから押す圧力の増大が必要であり、パスカルの原理から言って圧力の増大は不可のとして、速度の増加は無い。間違えているでしょうか？映画ウオーターボーズの中でメガホンのようなもので噴水を作るのも不可能に思えるのですが。いや！急に止めると圧力があがるのかなあ。

回答No.3

pitagorajr

質問の趣旨にあわなさそうだけど、高い滝と区別できなさそうな川の部分にあると思います。

お礼

遅くなりましたが、ありがとうございました

回答No.2

N64

いろいろな物体の周りの静圧分布のデータはしばしばあるので、それから、ベルヌーイの定理で流速を計算して推定するしかないと思います。でも、うまく計算できるかどうか自信がありません。

お礼

ご回答ありがとうございました。