2018 Fiscal Year Research-status Report
流れの阻害率に基づく抵抗力モデルの開発－低負荷で実行可能な市街地の津波氾濫解析－
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18K04670
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| Research Institution | Osaka Sangyo University |
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Principal Investigator |
水谷 夏樹 大阪産業大学, 工学部, 教授 (50356036)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小笠原 敏記 岩手大学, 理工学部, 准教授 (60374865)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 津波 / 底面せん断応力 / マニング即 / 等価粗度 / 建物配置 / 建物密度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，街区を流れる津波の予測精度を上げるため，現在のマニング則に基づいた底面せん断応力モデルに代わる新しい底面せん断応力評価モデルの構築を目指すものである．
2018年度は，主に3つの目標を持って研究を実施した．1つ目は，非定常流れによって底面に作用するせん断応力を直接計測する試みである．計測器を新たに考案し，試作を行って計測を実施したが，いくつもの不具合が発生し適切な値を取得することができなかった．これについては現在改良を行っている．
2つ目は，非定常流れに対するマニング則の適用性について確認するため，内部流速場をPIVによって詳細に計測し，空間平均された水平平均流速やレイノルズ応力の鉛直分布から底面せん断応力を評価した．その結果，現在一般的に用いられているマニング則による底面せん断応力と一致はしないものの同程度のせん断応力が推定された．しかし，推定値は時間的な変動が大きいことが示され，底面せん断応力の時々刻々の変化は局所的な水面勾配（圧力勾配）と相関があり，段波流れによる底面せん断応力は，非定常性に加え，局所的な流下方向の水面勾配（圧力勾配）が大きく影響することが明らかとなった．
3つ目は，一定範囲に並べられた建物模型の密度や配列によって，その前後で水位や流速などの流れ場がどのように変化するかについて検討を行った．その結果，同じ建物密度であっても配置によって流れ場が大きく影響されることがわかり，現在の建物密度による等価粗度モデルでは流れ場の正確な予測は対応できないことが明らかとなった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初考えていた底面せん断応力を直接計測する計測機器の開発に対し，いくつかの不具合が発生したことから改良を行う必要が生じたため．
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| Strategy for Future Research Activity |
底面せん断応力を直接測定する機器の開発について，当初はＸＹ方向の二軸測定を考えていたが，一方の計測がもう一方に影響することが明らかになったことから，当面は流下方向のみの計測とする．また，計測機器を水路床に埋め込む必要があるが，計測の必要上，前後左右の水路床との間にわずかな隙間を設ける必要がある．しかし，そこから水が大量に漏れ出してしまうことから，計測区間の前後で水量が保持されない事態が生じた．これについては，計測器そのものを没水型として，計測区間から水漏れを防止する策を講じている．その他，細かい改良をいくつか含めて，改良版の試作機を制作中である．
改良された計測機器によって，通過段波の底面せん断応力を直接測定し，2018年度の成果と比較検証を行い，マニング則の適用性について直接検証する．また，建物配置によって変化する街区全体に作用する力と街区通過による流れの運動量の変化から，マニング則による等価粗度モデルに代わる新たなモデルの開発を行う予定である．
そのほか，研究実施計画に沿って数値解析，現地データの作成等も並行して実施する予定である．
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| Causes of Carryover |
残高100円が生じたが，残高が少ないことから使用計画は当初の通りとし，次年度経費に合算して使用する．
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