砕波に伴う3次元流体運動と底質移動に関する実験・現地観測および数値モデルの開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450203
• Research Institution: TOKYO UNIVERSITY OF FISHERIES
• Principal Investigator: 岡安 章夫 東京水産大学, 水産学部, 助教授 (20213994)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森 信人 電力中央研究所, 水理部, 主任研究員 ; 柴山 知也 横浜国立大学, 工学研究院, 教授 (40143391) ; 兼廣 春之 東京水産大学, 水産学部, 教授 (80134857)
• Keywords: 砕波 / 斜降渦 / 3次元流体運動 / 底質移動 / 現地観測 / 大型造波水路 / 数値モデル

Research Abstract

室内実験の斜面上砕波について,CT型濁度計を用いて平面2次元の浮遊砂濃度分布測定し,その特性を検証した.その結果,この濁度計計測によって得られる透過減衰量データから平面2次元濃度分布を推定し計測断面内の高濃度領域を捉えることができた.また,その定量的把握も可能であることを確認した.そして,室内規則波実験において砕波帯内2次元浮遊砂濃度分布を測定し,砕波により発生する浮遊砂雲の規模や輸送速度について考察を行った
また,2次元大型造波水路にて超音波流速計を用い,砕波帯内外の3次元流体運動の観測を行った.計測データから3次元渦度ベクトルを計算し,局所渦による乱れや渦度等の乱流特性や渦度の岸沖方向変化について検討した.その結果,砕波後に沿岸方向に軸を持つ渦の強度が増大した後に減衰する一方,鉛直方向の渦強度は砕波点付近では相対的に小さな値であるが砕波後の減衰は緩やかであることを示した.さらに,渦強度は砕波後には非等方に増大し,砕波の進行とともに渦度の等方性が強まることを明らかにした.
さらに,局所性,間欠性と3次元性の強い大規模渦の特性を把握するため,現地において観測アレイを用いた砕波帯内局所観測を行い流体運動,浮遊砂濃度の計測を行った.観測データ解析の結果,流体加速度と乱れ成分は相関が高く,これらと浮遊砂濃度の相関もまた高いことがわかった.また,流速と流体加速度を用いて移流・巻き上げの双方を含んでいる浮遊砂濃度から巻き上げによるものの選定を行った.これより,巻き上げの時間的・空間的間欠性が示されたと共に,浮遊砂の供給源である巻き上げイベントをある程度特定することができた.

Research Products

• [Publications] 有川太郎, 岡安章夫: "非線形緩勾配方程式を用いた屈折・回折・砕波変形モデルの開発"海岸工学論文集. 第49巻. 26-30 (2002)
• [Publications] 松野健児, 森信人, 岡安章夫, 池野正明, 柴山知也: "大型造波水路を用いた渦度の岸沖変化に関する実験的研究"海岸工学論文集. 第49巻. 116-120 (2002)
• [Publications] 宇野喜之, 岡安章夫, 小林智尚, 島谷学: "CT型濁度計による砕波帯内底質巻き上げに関する実験的研究"海岸工学論文集. 第49巻. 431-435 (2002)
• [Publications] 鈴木崇之, 岡安章夫, Daniel T.Cox, 片山裕之, 森信人, 敦賀仁: "現地砕波における底質巻き上げの間欠性と流体運動との関係"海岸工学論文集. 第49巻. 441-445 (2002)
• [Publications] T.Suzuki, A.Okayasu, D.T.Cox, H.Katayama, N.Mori: "Field Measurement on Intermittent Sediment Suspension and Fluid Motion due to Wave Breaking"Coastal Sediments '03, ASCE. 2002.