令和7年度 技術士第一次試験 建設部門 Ⅲ-19 を解説、限界水深は比エネルギーが最小の水深
令和7年度 建設部門Ⅲ-19は、開水路の比エネルギーとフルード数の用語を問う設問です。
この問題のポイント
比エネルギーは水深と速度水頭の和なので、水深に対して2つの向きで効きます。水深を浅くすると水深の項が減る一方で、流速が上がって速度水頭が増えます。
両者が釣り合う所で比エネルギーが最小になり、その水深が限界水深です。
※ 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：ベルヌーイの定理で管の途中の圧力を出す｜答えは負圧になる
各選択肢の正誤
正しいのは1つで、残る4つはどこかが違います。
| 選択肢 | 問われている内容 | 根拠 |
|---|---|---|
| 1 | 比エネルギーの定義 | ○ 水路床から測った単位重量当たりのエネルギーを水頭で表したもの |
| 2 | 限界水深の定義 | ×（最も不適切）比エネルギーが最小となる水深が限界水深 |
| 3 | フルード数の定義 | ○ 断面の平均流速と長波の波速の比 |
| 4 | 常流と射流の判別 | ○ 1より小さければ常流、大きければ射流 |
| 5 | 水路床が上がるときの水面 | ○ 常流では水面が低下し、射流では上昇する |
水深を深くしても浅くしても比エネルギーは増えるので、最大という値は存在しません。
選択肢2のポイント（ここが誤り）
最小の側から覚える
単位幅流量を固定して比エネルギーと水深の関係を描くと、限界水深を境に左右へ伸びる曲線です。限界水深より浅い側は射流で、速度水頭が大きく効きます。
限界水深より深い側は常流で、水深の項が大きく効きます。同じ比エネルギーに対して水深が2つ対応し、その2つが1点に重なる所が最小点です。
水路床が上がると水面はどちらへ動くか
水路床がわずかに上がると、その断面で使える比エネルギーは段差の分だけ減ります。常流では比エネルギーが減ると水深も減るので、水面は下がります。
射流では比エネルギーが減ると水深は増えるので、水面は上がります。常流と射流で向きが逆になる点が、この設問で確かめられている箇所です。
Ⅲ-17からⅢ-19は水理で固まっている
建設部門の専門科目は35問から25問を選ぶ形なので、10問は手を付けずに済みます。令和7年度はⅢ-17がベルヌーイの定理、Ⅲ-18が流出解析、Ⅲ-19がこの開水路でした。
3問とも水理の基本で、公式1本か用語の区分で答えが決まります。
覚え方
- 限界水深は比エネルギーが最小になる水深
- 同じ比エネルギーに水深が2つ対応し、重なる点が限界水深
- 浅い側が射流（速度水頭が効く）、深い側が常流（水深が効く）
理解度チェック
限界水深は比エネルギーが最小か最大か。
最小です。水深を深くしても浅くしても比エネルギーは増えるため、最大という値はありません。
フルード数が1より大きいとき、流れは常流か射流か。
射流です。1より小さければ常流です。
出典
公益社団法人 日本技術士会「令和7年度 技術士第一次試験問題〔専門科目 建設部門〕」11ページ Ⅲ-19
公益社団法人 日本技術士会「令和7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だけを並べたもので、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
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