沿岸域生態系評価における非線形波動の流体力学的考察

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10450385
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 茂里 一紘 広島大学, 工学部, 教授 (90011171)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 二宮 伸治 広島国際大学, 保健医療学部, 助教授 (60237774) ; 岩下 英嗣 広島大学, 工学部, 助教授 (60223393) ; 肥後 靖 広島大学, 工学部, 助教授 (20156582) ; 土井 康明 広島大学, 工学部, 助教授 (10134454) ; 馬場 榮一 広島大学, 工学部, 教授 (30274129)
• Keywords: 沿岸生態系 / 環境保全 / 非線形波動 / 海水浸透

Research Abstract

本年度は,沿岸域における砕波による海浜への海水浸透現象とそのメカニズム及び油濁漂着による海水浸透水の挙動変化を把握するために,主に可視化実験を用いて非線形波動による浸透現象の調査を行った。
本年度の研究を通して得られた結果は次のようになる。
まず,海浜への浸透現象は海浜に波が入射することによって生じ,海浜における非線形波動が海水の砂浜への浸透の駆動力となっていることが分かった。さらに,海浜勾配によって砕波した海水が砂浜を駆け上がる際の最高点(波の駆け上がり点)付近から海水が砂浜に浸透し,波が砕波する点(砕波点)付近から,砂浜に浸透した海水が海水中に戻っていくことが分かった。海水の浸透速度は駆け上がり点付近で特に速く,海水中へ戻る速度はそれに比して遅いことも分かった。これにより,波の駆け上がり点付近に海水浸透を促すような流体力学的source源が分布し,砕波点付近にsink源が分布していると考察した。
この考察を裏付けるために,海浜表面の圧力分布を計測する実験も合わせて行った。その結果,駆け上がり点付近に比較的強い正の定常圧力が分布しており,砕波点付近から沖側の広い範囲に弱い負の定常圧力が分布していることが分かった。また,海浜における非線形波動によって,海浜の砂浜に形状変形が認められ,これによって海水浸透現象に変化が起こることも分かった。
これらの結果から,海水浸透現象は海浜における非線形波動と海浜との干渉によって引き起こされるものと考察される。従って,次年度は,これらの成果を元に流体カ学的負荷をモデル化することによって,海水浸透現象のシミュレーション手法を開発することを計画している。また,専用の水槽を製作することにより,さらに細密なデータを修得し,海水浸透現象のメカニズム解明と沿岸域生態系への影響の調査を計画している。

Research Products

• [Publications] Goto,K: "Effect of Waves on Percolation in Surt Zone" 6th Symposium on Non1inear and Free-Surface Flows. 67-70 (1998)
• [Publications] Culache,D.G: "Interface Capturing for Unsteady Free Surface Flow Simulation" 6th Symposium on Non1inear and Free-Surface Flows. 87-90 (1998)
• [Publications] 後藤桂吾: "波による海浜浸透水の挙動に関する研究" 第2回非線形波動および非線形波動と固体境界との相互作用. (発行中). (1999)
• [Publications] Baba,E.: "Visualization of Internal Flow of Sea Bed by Use of Transparent Glass Beads" Proceedings of First International Workshop on Coastal Ecosystems and Hydrodynamics. 22-47 (1998)
• [Publications] Okada,H.: "Han-Made Tidal Flat Ecosystems - Structual and Functional Differences from Natural Ecosystems and Hydrodynamics Aspects as a Controlling Factor -" Proceedings of the First Joint Meeting of the Coastal Environment Science and Technology(CEST) Panel of the UJNR. 9-1-9-15 (1998)
• [Publications] 馬場栄一: "千潟・藻場シミュレーション装置を用いた油濁研究" 月刊海洋. Vol.30 No.10. 643-647 (1998)