#menu(担当講義と実験MenuBar)

*第1回 Exner方程式 [#zacc88b9]
-Exner方程式とは
*堆積学IIIの概要 [#r94260bc]
堆積構造の形成に関する理論と実験，堆積データの解析方法，堆積盆地の形成要因，シーケンス層序学の基本概念，地層の形成過程と海水準変動などに関する基礎を学ぶ

*第2回 水流の基本的性質 [#ff26f03f]
-開水路流れの基本的性質
-ベルヌーイの法則
-乱流と層流
-流速勾配，粗面と滑面，viscous sub layer
-比エネルギー
-射流と常流
*目的・目標 [#a2e6ff29]
この講義は、地域における開発・保全・防災・環境などの問題に取り組み，社会に貢献するために，地球科学に関連する幅広い多様な分野の知識を習得し，多様な現場における問題解決に応用できる基礎知識を身につけることを目的としている（JABEEの学習目標（Ｄ）と（Ｇ）に相当する）。特に，（１）水流と密度流のダイナミクスと砕屑物輸送，（２）堆積構造の形成プロセスに関する理論と実験的解析手法，（３）堆積物の野外・室内における分析方法，（４）堆積盆地の形成プロセス，（５）海進・海退現象と海水準変動との関係，（６）シーケンス層序学の基礎など，将来の資源開発，環境問題，保全などに応用できる基礎知識の修得を目標とする。

*第3回 浅水方程式 [#t82aca40]
-浅水方程式とナビエストークス式
-浅水方程式からわかる波の伝播速度と水面勾配
*授業計画・内容 [#b82a2e9e]

*第4回 [#ad1ad2c0]
**[[「堆積」とはなんだろうか？：Exner方程式の意義]] [#yffa0f16]

*第5回 [#v47e0228]
-「堆積」・「侵食」の定義＝Exner方程式

*第6回 [#f898705a]
\[
(1-\lambda_{p}) \frac{\partial \eta}{\partial t} = - \frac{\partial q_t}{\partial x}
\]

*第7回 [#w1d81644]
-Exner方程式からわかること
--流速・斜面傾斜の変化率が堆積・侵食を決める
--海岸侵食の原因
--ユルストロム図はなぜ間違っているか

*第8回 [#g62dd46b]
:配布資料:|[[Exner方程式の意義:http://turbidite.secret.jp/PDF/sedimentology3/Sed3-1.pdf]]

*第9回 [#ma9ab440]
**流体の挙動1：等流と流れの抵抗則 [#uc37e893]

*第10回 [#i96432d7]
-水流の分類：等流・不等流（定常流・非定常流）
-力の釣り合い：等流は重力と摩擦力の釣り合いから考えることができる
-底面せん断応力と摩擦速度
-流れの抵抗則

*第11回 [#z2fb6343]
:配布資料:|[[等流と流れの抵抗則:http://turbidite.secret.jp/PDF/sedimentology3/Sed3-2.pdf]]

*第12回 [#q30991e5]
**流体の挙動2：エネルギー保存則 [#xe1fe0e3]

*第13回 [#ke0f2d2c]
流体のエネルギー保存則はベルヌーイの法則と呼ばれる．エネルギー保存式と連続式を連立させて解くことで，さまざまな自然現象を理解ことができる．開水路の射流・常流の成因もエネルギー保存の観点から理解することができる．

*第14回 [#f5ac3282]
:配布資料:|[[エネルギー保存則:http://turbidite.secret.jp/PDF/sedimentology3/Sed3-3.pdf]]

**流体の挙動3：浅水方程式 [#xe1fe0e3]

*Morphodynamicsと堆積学 [#q2ed5aa7]
-無次元数とは何か
-レイノルズ数・フルード数・シールズ数
-次元解析練習問題-粒子の沈降速度
-次元解析練習問題-水温の影響
-次元解析-河川地形の支配無次元数
-密度流の浅水方程式
-粒子沈降速度
-2種類の粒子運搬様式-TractionとSuspension
-せん断速度の求め方
-流砂量式-Einsteinとそれ以外
-混合粒径
-アクティブレイヤー
-浮遊砂の沈降量と巻き上げ係数
-河川による堆積物運搬の数値計算
-混濁流の数値計算
-微小振幅波理論
-海浜-外浜の水理学
-拡散方程式による堆積物輸送の表現
流速を垂直方向に平均化することで定式化した流れの運動量保存則を，浅水方程式と呼ぶ．浅水方程式と連続式を連立させて解くことで，流体のさまざまな挙動を理解することができる．

*ベッドフォームと堆積構造 [#l398023f]
-Bedform, Bed form, Bed wave - 言葉と形の定義
-砂が動くとベッドフォームができる-渋滞のセルオートマトン
-自己組織化臨界
-流れの剥離となだれ-リップルの形成
-粉流体の科学-なだれによるラミナの形成
-ベッドフォームを規定する3要素-流れの厚さ・流速・粒径
-リップル＆デューンの高さと波長
-リップル-デューン問題
-2次元リップルと3次元リップル
-斜交葉理とリップル＆デューン
-背中を削るリップルと削らないリップル
-プレーンベッドとは何か-Low Amplitude Bedwavesについて
-プレーンベッドによるラミナ形成
-プレーンベッドから塊状構造はできるのだろうか？
-アンティデューンとは何か
-アンティデューンによるラミナ形成
-サイクリックステップ-chute and pool
-ベッドフォーム安定領域ダイアグラム
-ウェーブリップルと斜交葉理
-複合流リップル
-ハンモック状ベッドフォームと斜交層理
-ハンモックミミックス
-ベッドフォームに関する諸問題：濃度とAggradation rateは影響を与えるか，混合粒径と-粒度偏析問題，デューン-プレーンベッド移行のヒステリシス
-液状化-コンボリュートとディッシュ，ピラー
-スランプ褶曲
-堆積構造サクセッションの考え方-LongitudinalとVertical
:配布資料:|[[流体の挙動：浅水方程式:http://turbidite.secret.jp/PDF/sedimentology3/Sed3-4.pdf]]

**流体の挙動4：水面形方程式 [#xe1fe0e3]

定常流の場合，浅水方程式と連続式から水面形方程式を導くことができる．水面形方程式を使えば，地形が水流の水面形に与える影響を理解することができる．

:配布資料:|[[流体の挙動：水面形方程式:http://turbidite.secret.jp/PDF/sedimentology3/Sed3-5.pdf]]

**相似則と次元解析 [#sddcf7b5]

堆積学の室内実験では，自然界とはまったく異なるスケールで自然現象を再現しようとする．なぜこのようなことが可能なのだろうか？　堆積学では，''相似則''に基づいて大きさスケールの違う実験系でも自然現象を再現することに成功している．

現象を支配する''無次元数''が等しければ，自然界と実験水槽では同じ現象が発生する．これが''相似則''である．複雑すぎて理論的な解析が不可能な現象であっても，''次元解析''によって有次元パラメーターから無次元数を作り出せば，実験に基づいて現象を予測する法則を発見することができる．次元解析は堆積学・水理学以外のあらゆる物理現象でも有効な研究手法であり，自然現象の実験・理論的解析を行う際には強力な武器となる．

:配布資料:|[[相似則と次元解析:http://turbidite.secret.jp/PDF/sedimentology3/Sed3-6.pdf]]


**堆積物輸送1：掃流 [#mbe631f2]
-粒子が底面と頻繁に接触しながら移動する形式の堆積物輸送を掃流（Traction; bedload）と呼ぶ
--掃流には滑動（Sliding）・転動（Rotation）・跳動（Saltation）の三つの形式があり，通常は跳動がもっとも卓越する
-掃流輸送量はシールズ数（無次元剪断応力）と限界シールズ数（無次元粒子始動剪断応力）の関数となっている
-掃流輸送量を予測するため，数多くの公式が提案されている
--掃流砂量式は経験式・バグノルド型・アインシュタイン型理論
式（半経験式）に分類される．式は目的に合わせて選択すればよい

:配布資料:|[[堆積物輸送�機Я殞�:http://turbidite.secret.jp/PDF/sedimentology3/Sed3-7.pdf]]

**堆積物輸送2：浮流 [#hb32e6a8]
-浮流（Suspension）とは，堆積物粒子が乱流渦によって浮かびながら移動する運動様式のことを指す
-底面から巻き上げられて浮流状態となった堆積物粒子は，乱流渦によって流れ全体に拡散する
-河川の場合，浮流堆積物濃度分布は一般にラウス則に従う
-浮遊堆積物の運搬量保存式と連立させれば，浮流・掃流を同時に考慮するExner方程式を計算することができる

:配布資料:|[[堆積物輸送�供�浮流:http://turbidite.secret.jp/PDF/sedimentology3/Sed3-8.pdf]]

**地形・流れ・堆積物の相互作用1: 河川の勾配 [#u5c669f0]
地層の形成（堆積）・侵食現象は地形・流れ・堆積物の相互作用として理解できる．

-地形・流れ・堆積物運搬に関する方程式を連立させ，解析的・数値的に解くことで地形変動は予測できる

-平衡河川の河床勾配は堆積物供給量が増えると増加し，水の
流量が増えると減少する
--人為的構造物・気候変動によって水・堆積物供給量は変化する

-河床勾配が変化すれば広範囲にわたって堆積・侵食作用が起こる

:配布資料:|[[平衡河川:http://turbidite.secret.jp/PDF/sedimentology3/Sed3-9.pdf]]

**地形・流れ・堆積物の相互作用2:ベッドフォーム [#ab3fa823]

-流れと堆積物の相互作用によってできる微地形をベッドフォーム（Bedform）と呼ぶ

-１方向流のベッドフォームには，リップル・デューン・プレーンベッド・アンティデューン・サイクリックステップなどがある

-ベッドフォームのタイプは主に３つの要素（水深・流速・粒径）によって決まる．
--支配無次元数は３種類（例えばフルード数，シールズ数，粒子レイノルズ数）

-水面形との相互作用によって，ベッドフォームの進行方向は変わる
--射流ならば上流に進行（アンティデューン）・上流ならば下流へ進行（デューン）となることがExner方程式からわかる

:配布資料:|[[ベッドフォーム:http://turbidite.secret.jp/PDF/sedimentology3/Sed3-10.pdf]]

**地形・流れ・堆積物の相互作用4:混濁流のダイナミクス [#xd578f23]

-浮遊堆積物の密度によって駆動される密度流を混濁流と呼ぶ
-深海底には混濁流が海底谷・海底チャネル・海底扇状地を形成している
-混濁流の作る地形は河川地形と類似している
-混濁流の挙動は密度修正フルード数に大きく支配される
--河川流と同様に射流・常流・跳水が存在する
--河川流よりも射流になりやすい
-混濁流は条件が整えば自己加速し，小規模な流れから大規模な流れへと成長することができる

:配布資料:|[[混濁流のダイナミクス:http://turbidite.secret.jp/PDF/sedimentology3/Sed3-12.pdf]]

**レポート課題の解答例 [#zcb61023]


**追補：２次元角度データの統計的取り扱い [#t4bd451a]
堆積学では，堆積構造・古流向・粒子配列のような角度データを取り扱うことがしばしばある．角度には通常の数値データと異なった性質があるため，角度データを取り扱うためには特有の統計学的テクニックを学ぶ必要がある．

ここでは，２次元角度データの基礎統計学として，

+データの表現方法：どうやって角度データをグラフに表せば良いのか？
+記述統計：どうやって角度データを統計値（平均・分散）に要約するか
+有意性の統計的検定：測定値は有意な優先配向方向を持つか？それともランダムか？
+２標本間検定：２つのデータセットに相違があるか？
+区間推定：母集団の平均方向はどんな範囲にあるか？

を学習する．

:配布資料:|[[２次元角度データの統計的取り扱い:http://turbidite.secret.jp/PDF/sedimentology4/Sed4-3.pdf]]
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