令和元年度(再試験) 技術士第一次試験 建設部門 Ⅲ-18 を解説、局所損失は流速の2乗に比例
令和元年度(再試験) 建設部門Ⅲ-18は、管路の流れについて5つの記述を並べた設問です。
この問題のポイント
局所損失は平均流速の2乗に比例します。
選択肢3は「反比例する」と書いているので、そこが誤りです。損失水頭は ζ×v²÷(2g) の形で、ζは形状で決まる係数です。
※ 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3（最も不適切なもの）
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 | 根拠 |
|---|---|---|
| 1 管路の流れの定義 | ○（正しい） | 流体が管の断面全体を満たした状態で流れている流れ |
| 2 摩擦損失と局所損失 | ○（正しい） | 摩擦による損失と、局部的な形状変化での局所損失がある |
| 3 局所損失は流速に反比例 | ×（誤り） | 流速の2乗に比例する |
| 4 動水勾配線の逆勾配 | ○（正しい） | 断面変化に伴って逆勾配が生じる場合がある |
| 5 エネルギー勾配線 | ○（正しい） | 供給がなければ流下方向に必ず下降する |
流れが速いほど、曲がりや弁で失うエネルギーは大きくなります。残る4つは管路の流れの定義・2種類の損失・動水勾配線・エネルギー勾配線で、いずれも正しい記述です。
選択肢3のポイント（ここが誤り）
★令和4年度Ⅲ-18との対応
★5つの記述がそのまま出し直された
令和4年度Ⅲ-18と令和元年度(再試験)Ⅲ-18は、5つの記述が同じ内容で並び順だけが違います。正答の番号は令和4年度が5、この年度が3です。
設問の書き出しは令和4年度で「水理学における管路の流れに関する」に変わっています。
番号で覚えていると確実に外します。覚えるのは「局所損失は流速の2乗に比例する」という中身です。
動水勾配線とエネルギー勾配線の違い
エネルギー勾配線は、位置水頭と圧力水頭と速度水頭の合計を結んだ線です。動水勾配線はそこから速度水頭を除いた線で、位置水頭と圧力水頭の和になります。
管が太くなると流速が落ちて速度水頭が減り、その分が圧力水頭に移ります。だから動水勾配線は上向きになりうるのに、エネルギー勾配線は必ず下降します。
2種類の損失
摩擦損失は管の壁との摩擦によるもので、管が長いほど大きくなります。局所損失は曲がり・弁・断面の急変など、局部的な形状のところで生じます。
どちらも流速の2乗に比例する形で書ける点は共通です。違うのは、長さで効くか場所で効くかです。
覚え方
- 損失水頭は ζ×v²÷(2g)＝流速の2乗に比例
- 摩擦損失は長さで効き、局所損失は場所（曲がり・弁・急変）で効く
- エネルギー勾配線は必ず下がるが、動水勾配線は上向きもある
理解度チェック
局所損失は流速にどう効くか。
2乗に比例します。反比例ではありません。
動水勾配線が上向きになることはあるか。
あります。管が太くなって速度水頭が圧力水頭に移るときです。
出典
公益社団法人 日本技術士会「令和元年度(再試験) 技術士第一次試験問題〔専門科目 建設部門〕」10ページ Ⅲ-18
公益社団法人 日本技術士会「令和元年度(再試験) 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。
※ この記事の確認日：2026年7月