比エネルギーについて

こんにちは！土木業界で働く社会人１年目のウッキーです！

今回は大学で学んだ水理学を復習しようと思っています。

復習する内容は比エネルギーについてです！

比エネルギー

比エネルギーとは、水路床を基準としたときの水路床からのエネルギー線までの高さを言います！

これは、開水路流れを考える基本要素になります！

下の図は参考図です！

非エネルギーの式は以下の通りです！

(式1.1）

これ、単位はmなんですよね笑

エネルギーの単位はmなの！？って思う人多いんじゃないでしょうか！

J(ジュール)とかそういった概念は一回捨てて考えた方がいいと思います！

次に式変形についてです！

(式1.1)は、水理学や土木工学で頻繁に使われる流量の式を用いています！

それはQ＝Avです！

Qが流量(m³/s)、Aが断面積(m²)、vが流速(m/s)です！

vはuに置き換わることもあります！（式1.1）ではuとしていますね！

断面積Aは水路の面積を指しています！

長方形や台形など、水路の形状は変わるので、状況に応じて断面積Aは変わります。

長方形断面水路では次式になります。

（式1.2）

比エネルギー曲線は、比エネルギーEと水深Hの関係を図化したものです！

下の図が比エネルギー曲線の模式図です。

Hcは限界水深といい、流量が一定という条件で、限界水深よりも大きい水深であれば常流、小さい水深であれば射流となります。

また、限界水深の時の比エネルギーが最小となります。

今回は比エネルギーにまとめました。

・比エネルギーとは、水路床を基準としたときの水路床からのエネルギー線までの高さのこと。

・比エネルギーを数式で表すと次式になる。

(式1.1）

・長方形断面では、比エネルギーは次式となる。

（式1.2）

・断面ごとに比エネルギーの式は違うため、流量の式(Q=AV)を駆使する必要がある。

・比エネルギーと水深の関係を示した比エネルギー曲線により、限界水深で最小の比エネルギーとなることが分かる。

今回のブログでは、比エネルギーに関する複雑な式変形には触れませんでした。

ただ今回復習した内容は、側溝や水路といった構造物の排水計算に少なからず関わってくると思います。

今後も復習することにより実務に結びつく内容等を投稿していきたいです。