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Development of a drag force model based on the flow obstruction rate - A feasible and low-load tsunami inundation analysis in urban areas -.

Research Project

Project/Area Number 18K04670
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 25030:Disaster prevention engineering-related
Research InstitutionOsaka Sangyo University

Principal Investigator

Mizutani Natsuki  大阪産業大学, 工学部, 教授 (50356036)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小笠原 敏記  岩手大学, 理工学部, 教授 (60374865)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywords津波 / 底面せん断応力 / 街区 / 粗度係数 / 運動量損失 / 段波 / 陸上遡上 / せん断応力 / 直接計測 / 陸上遡上津波 / 直接測定 / レーザー変位計 / 非定常段波流れ / 底面摩擦応力 / 非定常性 / マニング即 / 等価粗度 / 建物配置 / 建物密度 / 津波氾濫計算 / マニングの粗度係数 / 流れの阻害率 / 流体抵抗力
Outline of Final Research Achievements

The objective of this study is to develop a drag force model to replace the conventional model using Manning's roughness coefficient in order to duplicate tsunami flows into urban areas with high accuracy in numerical simulations. The gradient of the vertical profile of the horizontal mean velocity of the flows was obtained using PIV measurements. The bottom friction force was then estimated. By fitting the measured values to the two-dimensional momentum equation, the bottom frictional force was estimated to be approximately correct. Furthermore, the PIV measurements of the flow over the girder revealed the need to model the momentum loss associated with vertical flow.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では,非定常流れのせん断応力の直接測定を試み,様々な計測機器を構築する中で概ね正しい値を得られたことは,今後,より複雑な実験条件における抵抗力を計測する上での基準となり大きな前進である.また,研究を進めることによって市街地における建物の影響をこれまでの底面摩擦係数に置き換えるだけでなく,運動量の損失項を導入することで合理的に評価することができ,それによってハザードマップの再評価が可能になるほか,道路などの空間に流れが集中する現象などを再現することができ,より安全な避難経路の誘導が可能になる.

Report

(6 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2020 2019

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (8 results)

  • [Journal Article] INTERNAL VELOCITY FIELD OF DAM-BREAK FLOWS ON DRY BED AND ESTIMATION OF BED SHEAR STRESS USING SPACE-TIME AVERAGE2019

    • Author(s)
      水谷夏樹
    • Journal Title

      Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B2 (Coastal Engineering)

      Volume: 75 Issue: 2 Pages: I_7-I_12

    • DOI

      10.2208/kaigan.75.I_7

    • NAID

      130007730325

    • ISSN
      1883-8944, 1884-2399
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] PIVデータに基づく非定常段波に作用する底面せん断応力評価の試み2020

    • Author(s)
      ニコラス エコ サプトラ,水谷夏樹
    • Organizer
      土木学会令和2年度全国大会第75回年次学術講演会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ドライベッド上の桁を乗り越える段波に関する基礎的研究2020

    • Author(s)
      南 智弥,荒木広周,中村彩乃,水谷夏樹
    • Organizer
      土木学会令和2年度全国大会第75回年次学術講演会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 自動車を伴う段波衝突力に関する水理模型実験2020

    • Author(s)
      中村優一,佐藤瑠聖,小笠原敏記
    • Organizer
      土木学会東北支部2019年度技術研究発表会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] ドライベッド上を遡上する段波の乱流構造2019

    • Author(s)
      荒木広周,中村彩乃,水谷夏樹
    • Organizer
      土木学会令和元年度全国大会第 74 回年次学術講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 陸上遡上する段波の水粒子速度分布と底面せん断応力の評価2019

    • Author(s)
      中村彩乃,荒木広周,水谷夏樹
    • Organizer
      令和元年度土木学会関西支部年次学術講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 陸上遡上する段波の水粒子速度分布と底面せん断応力の評価2019

    • Author(s)
      中村彩乃,荒木広周,水谷夏樹
    • Organizer
      2019年度土木学会関西支部年次学術講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] ドライベッド上を遡上する段波の乱流構造2019

    • Author(s)
      荒木広周,中村彩乃,水谷夏樹
    • Organizer
      令和元年度土木学会全国大会 第74回年次学術講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 建物の配置形式の違いによる津波氾濫流の水理特性について2019

    • Author(s)
      古川拓実,熊谷憲一,小笠原敏記
    • Organizer
      平成30年度土木学会東北支部技術研究発表会
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2024-01-30  

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