2017 Fiscal Year Research-status Report

津波流速低減効果を考慮した最適な海岸堤防構造の検討

Research Project

Project/Area Number	16K18153
Research Institution	Tohoku Gakuin University
Principal Investigator	三戸部佑太東北学院大学, 工学部, 講師 (60700135)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords	津波 / 海岸堤防 / 数値実験 / 減災効果 / 局所洗掘
Outline of Annual Research Achievements	前年度の研究により明らかにした堤防裏法尻洗掘の津波減勢効果について，その減災効果を評価するため，数値シミュレーションによる検討を行った．数値シミュレーションは浅水流方程式に基づく平面2次元津波遡上モデルにより行った．堤防裏法尻における渦やそれによる地形変化を直接このようなモデルで再現することは不可能であるため，数値シミュレーションに先立ち，移動床実験結果から洗掘孔の大きさや時間発展，さらにそのエネルギー減衰効果のモデル化を行い，その結果を数値シミュレーションに組み込むことで堤防裏法尻の局所洗掘の津波遡上への影響を評価した．模型縮尺や天端高の異なる複数の実験の結果から洗掘形状のモデル化を行うとともに，前年度に実施した移動床実験結果から洗掘形状の時間発展のモデル化を行った．また，同様に前年度の移動床実験において求めたエネルギー減衰率について，洗掘深の関数として経験的にモデル化を行った．次に得られた洗掘形状の時間発展およびエネルギー減衰率を数値シミュレーションに組み込み，洗掘の有無による背後域の水深・流速・流体力への影響について検討した．洗掘がある条件では洗掘がない場合と比較して流速や流体力が小さい傾向が見られたが，津波が越流を開始してから減衰効果を生じるまでに時間がかかり，その効果が見られたのはピーク値を過ぎた後の時刻となった．一方で，初期条件として洗掘幅を与えることで有意に流体力を低減可能であり，堤防背後に人工堀を設置することが有効な津波減勢工となることを示唆する結果が得られた．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本年度の研究では前年度の実験結果に基づいて，裏法尻における洗掘過程のモデル化やその数値計算への組み込み方法について検討し，これに基づいて数値実験を実施した．実験結果からの洗掘のモデル化やそのエネルギー減衰効果のモデル化，さらに数値シミュレーションへの適用の流れが確認できており，今後異なる堤防形状や洗掘条件について実験や数値計算によりデータを加えることで様々な条件に対して，その津波減勢効果を議論する見通しがたっている．以上の理由から概ね順調に研究が進展していると判断した．
Strategy for Future Research Activity	今後は裏法面の破壊時等の異なる洗掘条件の実験データからその津波減勢効果をモデル化するとともに，実験や数値計算を通して異なる堤防形状の条件についてもその背後域の流れ場への影響を検討する．また，実験との比較により精度検証の上，数値計算により縮尺効果についても議論する予定である．これらの実験・数値実験により得られるデータをもとに，数値計算によりその背後域における減災効果を議論し，より津波減勢効果を得やすい堤防形状について議論を進める予定である．