公務員試験 2022年国家一般職(土木) No.26 解説

　問題　　　　　

図のように、開水路流れにおいて流量一定のときの水深 h と比エネルギー E の関係があるとき、点 A、点 B、点 C における流れの状態の組合せとして最も妥当なのはどれか。なお、B は比エネルギーが最小となる状態である。

正解 (4)

　解説　　　　　

【比エネルギーの基礎知識】
比エネルギーは、開水路において水路床を基準にとったときの全エネルギーを水頭の形で表したものです。E = v²/2g + z です。

ポイントは、流量を一定とした時に水深 Q と比エネルギー E について、特徴的なグラフがかけることです。(本問の図)。

【限界水深の基礎知識】
流量 Q 一定条件の下、比エネルギーと水深のグラフを描いた際に「比エネルギーが最小になる時の水深」が「限界水深」といいます。これよりも水深が低いと、射流、高いと常流です。限界水深 h_c は ₃√(Q²/gB²) です。B は、断面幅です。

B が限界流です。A は限界水深よりも h が大きい(深い) ので常流、C は限界水深よりも h が小さい (浅い) ので射流です。

以上より、正解は 4 です。

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