2019 Fiscal Year Research-status Report
Reseach on the mechanism of scour and suction due to a tsunami and waves, and development of general-purpose predicting methods
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18K04667
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
山本 吉道 東海大学, 工学部, 教授 (70366087)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 津波被害 / 高波被害 / 洗堀 / 吸出し / 底質の中央粒径 / 底質の均等係数 / 底質の乾燥密度 / 浸水予測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1) 我が国では、面的防護による津波防災施設計画・設計を低コストで実行できる技術開発が要求されており、海岸林や構造物による低減効果や洗堀を考慮出来る津波の浸水数値モデルを開発した［土木学会論文集B2（2009）等を参照］。その後、津波による洗堀予測で、検証シミュレーションから決めていた漂砂量係数を、底質の中央粒径、均等係数、乾燥密度を指標に算定図から簡単に推定できる方法を提案し、岩沼海岸の浸水・洗掘再現に適用した［ISOPE2018,土木学会論文集B2（2018）を参照］。さらに、2019年度は、実験データを追加して算定図の適用範囲を広げ、浜松海岸に適用した[ISOPE2019,土木学会論文集B2（2019）を参照]。そして、“http://www.ev.u-tokai.ac.jp/yamamoto/index.htm”に、用いた数値モデルの解説書、プログラムと入力データを公開中である。
2) 極浅海域の堤防や護岸では、高波によって前面洗掘と裏込め材の吸出しが生じ、これらによる堤体内の空洞化から破壊に至る場合が非常に多い。それゆえ、越波量と吸出しによる堤体破壊の判定図、入射波高・前面水深・底質粒径から最大前面洗堀深を求められる算定図、外力・前面水深・堤体断面・裏込め材の各諸元による吸出し量算定式を提案した［土木学会論文集B2（2009,2015,2016）等を参照］。その後、二次元CADMAS-SURFを改良して、任意断面形状の堤防・護岸に対する吸出し量と堤体内の空洞の経時変化を、精度良く予測できる数値モデルを開発し、その再現性を複数の被災事例に対して確認した[ICEAST2018, ISOPE2019, J. of JSCE(2019), J. of MSE(2019)を参照］。さらに、2017年開発着手の三次元数値モデルによる再現計算結果を今年中に発表予定である。
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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
1) 津波による洗堀予測に際して、実測データを用いた再現計算によって決定していた漂砂量係数を、底質の中央粒径、均等係数、乾燥密度を指標に簡単に推定できる算定図作成を試みていたが、実験データを大幅に追加して、広い範囲で使える算定図を作成した。これらの算定図と我々が開発した津波浸水・地形変化の予測数値モデルを、土堤、CGS堤防、命山、海岸林、建物の存在する海岸に適用することで、現実的な条件下で堤防、命山、海岸林、堀などによる面的防護の施設計画・設計を低コストで合理的に実施可能な方法を提案できた。そして、今までの研究成果と本数値モデルのソフトプログラムとサンプル・データをWEBページ“http://www.ev.u-tokai.ac.jp/yamamoto/index.htm”で公開している。それゆえ、目標を概ね達成できたと言える。
2) 高波による極浅海域や砂浜上の堤体破壊は、大きな波ほど沖合で砕波することから、強い波力に対する堤体の力負けより、砕波後の波の繰返し作用による堤体前面の洗掘や裏込め材の吸出しが主原因である場合が多い。それゆえ、吸出しを考慮した堤防・護岸安定性判定法や、三面張り堤防・二面張り護岸からの裏込め材吸出し量算定モデルについて検討していたが、さらに、任意外力、任意断面形状の堤防・護岸、裏込め材の任意諸元に対する吸出し量と堤体内の空洞の経時変化を予測出来る数値モデルを開発し、多くの現地海岸に適用した結果を複数の英語論文集に発表できた。現在は、三次元数値モデルでも、良好な結果を出せるようになったので、英語論文集に発表予定である。さらに、コンクリート・ブロック被覆式護岸でも、水理模型実験を実施中であり、吸出し量算定式の改良を試
みているが、COVID19問題対応のせいで、研究活動が大幅に制約を受けており、現在の目標達成率は50％程度と見なせる。
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| Strategy for Future Research Activity |
1) 津波防災関連では、底質の中央粒径、均等係数、乾燥密度を変えた実験データに加えて、角張った小石を用いた実験データも追加し、漂砂量係数を推定出来る算定図の適用範囲をさらに広げるたので、今年中に英語論文集に発表予定である。さらに、越流が堤体から顕著に剥離する場合は、従来の平面二次元数値モデルで対応出来ないため、この場合の洗堀量を算定出来る実験式を提案していた［土木学会論文集A1（2013）等を参照］が、CADMAS-SURFを改良して洗堀の経時変化を予測できる数値モデルの開発も試みたい。
2) 高波防災関連では、任意外力、任意断面形状の堤防・護岸、裏込め材の任意諸元に対する吸出し量と堤体内の空洞の経時変化を、精度良く予測出来る鉛直二次元数値モデルを開発できた。三次元数値モデルについても、十分な精度で吸出し計算を出来るようになったので、今年中に発表予定である。さらに、コンクリート・ブロック被覆式護岸にも適用できるように、吸出し量算定式を改良し、本数値モデルの機能拡張を試みる。
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| Causes of Carryover |
COVID19問題の深刻化で、出張予定をキャンセルしたため、次年度使用額が生じました。
必要な機材と資料は、十分に揃えられましたので、今年度は実験実施とデータ分析のための消耗品等に使用します。
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| Remarks |
科研費を基に実施できた津波防災関係の研究成果を纏めています。
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