2017 Fiscal Year Annual Research Report
Study on amplification mechanisms of coastal hazard due to tsunami or storm surge combined with high-frequency wave components
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15H04046
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
田島 芳満 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (20420242)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
下園 武範 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (70452042)
佐藤 愼司 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (90170753)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 津波 / 高潮 / 短周期波 / 波の重合・干渉 / ハザード |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までの研究において、津波と波が重合する条件における実験装置の開発と、その装置による基礎実験、非線形分散波方程式に解析手法を構築した。さらに広領域計算へのモデルを拡張するため、短周期波成分については位相平均型の波浪モデルを用いるハイブリッド型の数値モデルを構築した。また、スーパー台風MerantiやサイクロンPamによる高波・高潮氾濫災害の調査を行い、リーフ上における水位上昇とそれに伴う浸水被害が局所的に集中する傾向が見られた。
本年度は、リーフ上における低周波の振動を伴う高潮と高波の重合による特性をより詳細に分析しモデルによる再現性をさらに検証するため、平面水槽における実験を実施した。実験では直線海岸とリーフ地形を再現し、さらに平面水槽内の水を青く着色し、水槽上部から遡上域を含むリーフ周辺部を動画撮影した。得られた画像における水面の輝度の変化から時々刻々の水深変化を推定する手法を構築し、遡上帯を含むリーフ上の水深の時空間変動を定量的に抽出した。得られたデータを解析し、高波と高潮の重合に伴うリーフ上の複雑な水位変動特性を分析し、リーフエッジにおける砕波減衰は高潮に伴う水位や流速の変動と連動し、直線海岸においても局所的に水位上昇が集中する現象を引き起こしていることなどが明らかとなった。
また人的被害の推定について、避難計画や発災時時間帯、気候条件等のいくつかのシナリオを考え、これらの影響を考慮した避難シミュレーションに基づき氾濫域における避難可能率を算定する手法を構築した。また物的被害については、氾濫域における水位変動と流速に基づく被害関数を導入し、氾濫域の各地点における浸水深や流速の時間分布から建造物の被災率を推定する手法を構築した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究成果の概要にも示した様に、前年度に実施したサイクロンPamによる氾濫災害調査においても、リーフ上の水位上昇や氾濫域が局所集中する傾向が見られたため、リーフ上における高波と高潮の重合による水理場の特性を把握するための平面水槽実験を行った。通常の容量式波高計等による定点計測に加え、画像解析による面的な水深計測技術を構築したことにより、リーフ上の水位変動を俯瞰的に捉えることができ、現象の理解が大きく進展した。これにより、前年度から構築し今年度さらに改良を進めたハイブリッド型の高波・高潮モデルの詳細な検証データが得られ、当初の計画を発展させた研究成果を挙げることできた。以上より、当初計画よりも良好な進捗状況にあると判断される。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度までの研究により、津波と波が重合する条件における実験装置を開発し、その装置を用いた基礎実験、非線形分散波方程式に基づく解析手法の構築を行った。また昨年度は広領域計算へのモデルの拡張も勘案し、短周期波成分については位相平均型の波浪モデルを用いるハイブリッド型の数値モデルを構築した。
研究最終年度は、まず沿岸地形による高波や高潮の集積特性を再現する実験を継続し、さらなるデータの分析を行うとともに、構築したマルチスケールモデルの再現性を検証する。さらに確率台風モデルを構築し、外力として多数の仮想台風を与え、沿岸部における高潮や高波の来襲特性をその再現確率まで含めて推定する手法を構築する。さらに沿岸域の氾濫解析を行い、沿岸域における様々な氾濫特性を統計的に推定する。次に抽出した氾濫水理特性に基づき、実際の被害を評価し、複数の減災対策の効果を比較・検証するための指標の構築を継続して進める。減災対策案の相対的な優劣比較を行うことを主目的とするため、必ずしも詳細な被害額の精度を追求する必要はないと考えられるが、可能な限り現実に即した客観的でかつ汎用性の高い被害評価指標の構築を目指す。本研究では、被害を大きく人的被害および物的被害に分け、人的被害については、避難計画や発災時間帯、気候条件等のいくつかのシナリオを考え、これらの影響を考慮した避難シミュレーションに基づき氾濫域における避難可能率を算定する。
最後に確率台風モデルに基づき推定した氾濫特性とその再現確率に基づき、想定される被害の期待値を推定するとともに、様々な防災・減災対策の効果を比較し、最適な防災減災対策を検討する手法の構築を試みる。
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