2017 Fiscal Year Research-status Report
風外力場における越波と飛沫の系統的な水理実験に基づく定量的評価と護岸設計への反映
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16K06517
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| Research Institution | University of Miyazaki |
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Principal Investigator |
村上 啓介 宮崎大学, 工学部, 教授 (60219889)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 海岸護岸 / 不規則波 / 越波流量 / 個々波 / 水理模型実験 / 風外力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，越波および飛沫に対する風の影響を考慮した新たな護岸設計手法の構築を念頭に，水理模型実験を通じて，風作用下における平均的な越波流量や個々波に対する越波流量の出現頻度（特に，最大越波流量）に関する実験データの蓄積と定量的評価を行ない，風外力の影響を現行の護岸設計へ反映させる方法を提案することにある．研究期間は平成28年度から平成30年度までの３ヶ年である．
水理模型実験には、長さ15m，幅0.6m，高さ1mの風洞付きの二次元不規則波造波水路を用いて行った．有義波高はH1/3=0.11mと0.13m，有義波周期はT1/3=1.6sと2.0sとし（縮尺は1/25程度を想定），それらを組み合わせた4通りの不規則波（ブレッドシュナイダー・光易型）を実験波とした．また，実験風速はU=0, 4, 6, 8m/sの4通りとした．対象とした護岸断面は，直立護岸，直立消波護岸，フレア型護岸の3種類である．護岸模型は勾配が1/10の海底面上に設置し，護岸設置水深はhb=0.05m，天端高さはhc=0.07cmとした．実験では，護岸天端上に水を満たしたピットを設け，ピットに挿入した容量式波高計（3チャンネル）と波高計の両脇に設置したプロペラ式流速計（2チャンネル）で水位と流速を同期計測した．次に，平均処理した流速と水深の時系列波形を用いて越波水量の時系列を求めた．計測は同一の風浪条件で3回実施し，得られた越波水量の時系列波形を波別解析し，越波量の発生頻度分布と統計的諸量に対する風速の影響を検討した．
これらの研究成果は「平成29年度土木学会論文集B3(海洋開発)」特集号（Vol.74，No.2）に投稿し受理された．また，土木学会全国大会に１編（平成30年度）、土木学会西部支部研究発表会（平成29年度）に２編に取りまとめて報告した．
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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
平成29年度は，護岸越波に対する風の影響を定量的に評価する手法の構築を目標に，不規則波に含まれる個々の波により生じる越波量の統計的諸量（平均値，有義値，最大値）と発生頻度に対する風速の影響を水理模型実験により評価することを目的とした．平成28年度と同様、越波流量に関わる要素として、相対護岸天端高，相対水深，入射波波形勾配，海底勾配を考え、これらのパラメータに風速を系統的に組み合わせた実験ケースを設定して越波流量の計測を行った（設定風速：0m/s～8m/s．模型縮尺：1/25．有義波高：H1/3=0.11mと0.13m，有義波周期：T1/3=1.6sと2.0s）．実験より，風速の増加に伴う越波量の増大割合は指数関数で近似され，式中の越波増加係数は護岸断面形状と波浪条件によって異なる値を取り，モデル係数と相関があることを示した．また，モデル係数に対する越波増加係数の増減特性は護岸断面によって異なり，直立護岸と直立消波護岸では，モデル係数の増加に伴い越波増加係数は減少傾向，フレア型護岸の越波増加係数は，モデル係数に対して増加傾向であることを示した．さらに，平均越波量比および有義越波量比は越波量係数とモデル係数を用いて推定できることを示した．これらの研究成果は「平成29年度土木学会論文集B3(海洋開発)」特集号（Vol.74，No.2）に投稿し受理されるとともに，土木学会全国大会に１編（平成30年度）、土木学会西部支部研究発表会（平成29年度）に２編に取りまとめて報告した．以上より，平成29年度の研究計画の内容は概ね実施できた判断し，達成状況は概ね順調と評価した．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度と平成29年度に実施した研究は概ね当初計画に沿って実施されている．その中で，不規則波に含まれる個々の波により生じる最大越波量については，強風の影響によって計測値がバラツク傾向にあることから，計測データ数を増やすことが望ましい．よって，平成30年度は，当初計画に加え，個々の波により生じる最大越波量に関する水理実験を継続して実施することとする．
実験は，平成29年度と同様に，護岸越流時の流速と越流水深を同期して測定し，その測定値から越波流量を求める方法を採用する．この方法は，流速計と水位計を適切に防水加工する必要はあるが，流速と水深の測定値から越波流量を直接求めるので，流速補正等の不明瞭な作業を必要としない．計測には，平成29年度の予算で購入した水位計測装置を用いる．
また，平成28年度と平成29年度に実施した研究結果を踏まえ，風作用下における越波流量と飛沫量を現行の護岸設計に反映させる考え方を提案する．現行の護岸設計では許容越波流量を与条件に護岸天端高さを決定する．この時の越波流量を無風時の平均越波流量とし，風外力による越波流量の増加を加味した割増天端高係数を検討する．また，無風時の平均越波流量と個々波に対する最大越波流量の関係を整理する．
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| Causes of Carryover |
当該年度に購入した水位計測器（ケネック社製）が，当初予定額よりも若干割り引かれて購入できたため（購入額：367,200円），11,555円の次年度使用額が生じた．平成30年度は前年度の追加実験を行うため，実験に必要な消耗品の購入に充てることとする．
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Research Products
(4 results)
