技術士一次 力学ノート

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平成30年度 技術士第一次試験 建設部門 Ⅲ-2 を解説、地下水では速度水頭が無視できる

平成30年度 技術士第一次試験 建設部門 Ⅲ-2は、土中の浸透と地下水に関する問題です。この問題では、5つの記述のうち最も不適切なものを選びます。

この問題のポイント

この問題は、地下水の流れを扱うときにどの水頭を残すかを問うものです。引っかけの核心は無視できるのがどちらの水頭かで、位置水頭と速度水頭が入れ替えてあります。

残る4つは被圧地下水・透水試験の種類・サクション・流線網で、いずれも正しい記述です。

※ 問題文と選択肢そのものは、公益社団法人 日本技術士会が公開している公式PDFで確認できます。

正答:選択肢2(最も不適切なもの)

> この論点をやさしく解説:土の透水|ダルシーの法則と動水勾配

各選択肢の正誤

5つのうち4つは正しい記述なので、誤っている1つを探します。

選択肢正誤解説
1 被圧地下水と自噴井○(正しい)不透水層に挟まれた地下水が高い圧力を受けている状態
2 位置水頭を無視し、圧力水頭と速度水頭で考える×(誤り)無視できるのは速度水頭。全水頭は位置水頭と圧力水頭の和
3 室内透水試験と現場透水試験○(正しい)室内は定水位法と変水位法に分かれる
4 サクションは間隙が小さいほど大きい○(正しい)表面張力で水圧が空気圧より下がる量
5 正方形流線網による図形的解法○(正しい)2次元透水を等ポテンシャル線と流線で解く方法

選択肢2は語句を2つ入れ替えただけで、文の形はそのままです。どちらが無視できるかを知らないと通り過ぎます。

選択肢2のポイント(ここが誤り)

地下水の流速は極めて遅いので、速度水頭 v²÷(2g) はほとんどゼロになります。だから無視できるのは速度水頭のほうです。

残るのは位置水頭と圧力水頭で、この2つの和を全水頭として扱います。地下水位の観測井で測っているのもこの高さです。

管路の流れでは速度水頭が効くのに、地下水では効きません。同じ水の流れでも扱いが違う点がこの設問の芯です。

覚え方

  • 地下水の全水頭は 位置水頭+圧力水頭
  • 流速が遅いので速度水頭は落とせる
  • 管路では逆に速度水頭が効く

理解度チェック

Q.

地下水の流れで無視できる水頭はどれか。

速度水頭です。流速が極めて遅く、v²÷(2g)がほぼゼロになります。

Q.

サクションは間隙の大きさとどう関係するか。

間隙が小さいほど大きくなります。表面張力で水が吸い上げられる量です。

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出典

  • 公益社団法人 日本技術士会「平成30年度 技術士第一次試験問題〔専門科目 建設部門〕」1ページ Ⅲ-2
  • 公益社団法人 日本技術士会「平成30年度 技術士第一次試験 試験問題の正答」

※ 問題文と選択肢は掲載していません。上の表は各選択肢で問われている論点で、実際の設問は公式PDFで確認できます。

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構造設計の実務を続けながら、試験に出る力学の解き方を書き残しています。

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