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ラグランジュ コヒーレント構造:自然の輸送障壁

W.H. によるこれらの行デイヴィスは、私たちを取り囲む自然の美しさに対する私たちの一般的な態度を説明しています。小川、水路、小川でさえ、今でも信じられないほどの新しい発見の源です。水路が見えて、川底を流れる水は何の現象も起こしていないと考えられます。安定しており、非常に予測可能です。しかし、これは正しくありません。

側方氾濫原からなり、中央のより深い水路に接続された河川は、主水路から側方への移行時に豊富な現象を経験することが最近発見されました。このような幾何学的形状を持つ河川を「複合水路」と呼びます。流体の流れを記述するための新しいツールが利用可能になり、これらの現象の理解が大幅に向上しました。重要な要素は、トランスポート バリアとして動作するラグランジュ コヒーレント構造 (LCS) と呼ばれる機能の検出です。 LCS はそれらの間での混合を阻害し、トレーサーの軌道を形成し、有害な汚染物質を希釈する上で基本的な役割を果たします。これらの構造は、触れられる物質的な要素とは見なされません。むしろ、速度場の新たな特徴として。それらを見ることはできませんが、水上に配置された浮遊物への影響を理解するだけです。

つまり、LCS が水面上を移動するトレーサーを見ているのがわかります。重要な発見は、これらの LCS が複合チャンネルに広がっていることです。氾濫原で繁栄する豊富な野生生物に直接影響を与えるため、それらの存在を無視してはなりません。 LCS が複合水路に出現する主な位置は 2 つあります。主な深水路の軸に沿った場所と、前者から氾濫原への移行点です。

目新しさは、複合チャネルでは、LCS を完全に異なる動作で隣り合わせに配置できることです。中央のメイン チャネルの LCS であり、シアレスと呼ばれるのは、せん断がないためです。一方、メイン チャネルから横チャネルへの移行部にあるものは、せん断を最大化します。せん断とはテーブルの上で手をすべらせることを想像してみてください。まあ、それはせん断です。この現象は、どの物質でも発生する可能性があります。したがって、これらの LCS はせん断を最大化または最小化します。

ただし、それらには共通の機能があります。交差することはできません。したがって、それらは実用上非常に重要です。ストリームに存在する汚染物質や栄養素について考えてみましょう。 LCS を横断できない場合、主要水路または氾濫原に長時間集中し、環境に悪影響を与える可能性があります。ですから、Davies の提案に従って、白昼堂々とストリームを鑑賞する時間を十分に確保しましょう!

これらの調査結果は、ジャーナル Advances in Water Resources に最近掲載された複合チャネルのせん断およびせん断ラグランジュ構造というタイトルの記事で説明されています。この作業は、イタリア、ジェノバ大学の Francesco Enrile、G. Besio、A. Stocchino によって実施されました。


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