閉ヘイ水路スイロ管内カンナイの圧力アツリョク

集中シュウチュウ豪雨ゴウウ等トウで、水スイが多量タリョウに流ナガれ込コみ、集シュウ水スイ桝マスや排水管ハイスイカンが満水マンスイになり、閉ヘイ水路スイロ状態ジョウタイとなった場合バアイ、

排水管ハイスイカン内ナイの圧力アツリョクは、負フ（マイナス）となります。

この現象をベルヌーイの定理テイリに基モトづき説明セツメイします。

ベルヌーイの定理

ある地点チテンの液体エキタイの速度ソクドを ｖ 、圧力アツリョクを ｐ 、基準キジュン面メンからの高タカさを ｚ

液体エキタイの単位タンイ体積タイセキ重量ジュウリョウを ｗとすると

(w・v2) / 2g + p + wz = 一定イッテイ　　　　（１）

豪雨ゴウウにより高架コウカ道路ドウロ面メンが冠水カンスイした状態ジョウタイ

圧力アツリョク分布図ブンプズ

▽

A=道路上ドウロジョウの水面スイメン

h

(+)

負フ圧アツ

-wL

正セイ圧アツ

B=集シュウ水スイ桝マス

-0.1MPa

+wh

(-)

E=任意ニンイの位置イチ

-wz

L

排ハイ

水スイ

管カン

z

10m

D=排出ハイシュツ口クチ

図ズ−1

図ズ−2

排出ハイシュツ口グチの位置イチを基準キジュンとして、排水管ハイスイカンの任意ニンイの位置イチの高タカさを ｚ

その流速リュウソクを ＶE、圧力アツリョクをｐE、　排出ハイシュツ口グチの流速リュウソクを ＶD とする。　　　　　　　（図ズ−1）

各カク要素ヨウソを（１）式シキに代入ダイニュウし、辺ヘン々 ｗ で割ワると、

VD2 / 2g + 0 + 0 = VE2 / 2g + z + pE / w 　　　（２）

ここに、VD = VE　（排水管ハイスイカン内ナイの流速リュウソクは一定イッテイ）。

∴　0 =  z + pE/w

∴　pE / w = -z　　　∴　pE = -zw　　　（図ズ−2）

集シュウ水スイ桝マスから上ウエは静セイ水圧スイアツ分布ブンプとなり、水面スイメンまでの高タカさを ｈ とすれば、

pB / w = h　　　∴　pB = + hw　　　（図ズ−2）

このように、水が途切れることなく供給され、排水管ハイスイカンが満水マンスイになると、管内カンナイ圧アツは負フとなります。

また、負フ圧アツの大オオきさは ｈ には左右サユウされず、Ｌ の長ナガさ（高タカさ）に比例ヒレイします。

地球上チキュウジョウでは−０．１ＭＰａより大オオきな負フ圧アツは存在ソンザイしないため、Ｌが１０ｍ以上イジョウの部分ブブンは一律イチリツ−０．１ＭＰａとなります。