2020 Fiscal Year Annual Research Report
津波脆弱性評価の深化に向けた津波土砂移動氾濫モデルの標準化
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19K15259
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
山下 啓 東北大学, 災害科学国際研究所, 准教授 (00772633)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 津波 / 土砂移動 / 市街地氾濫 / 現地調査 / 数値シミュレーション / ポーラスモデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
津波氾濫解析の高度化に関して、浸水状況に応じた建物被害程度を考慮可能な津波氾濫解析モデルを開発した。本モデルの特徴は、建物群の流体抵抗や遮蔽効果を考慮するポーラスモデルの空隙率や透過率を、時々刻々の津波ハザードと建物被害関数に基づいて算出する実用的な新たな手法によって、建物影響の時間変化を考慮した津波氾濫解析を可能とする点にある。本モデルを宮城県気仙沼における3.11東北津波の氾濫解析に適用したところ、建物前面での水位のせり上がりや、その効果が建物被害によって低下することが表現され、本提案手法の有用性を確認できた。
また、土砂移動による混合流体の密度変化や運動量輸送を考慮した津波土砂移動モデルの開発を進めた。ここでは、既存の混合流体の浅水理論式と、津波による浮遊砂・掃流砂移動に関する連続式に基づいて、津波流に適した混合流体の浅水理論式を定式化し、分散処理計算が可能な津波土砂移動モデルに実装した。そして、砂浜斜面への孤立波遡上に関する既往の水理実験結果を用いて検証を行なった。その結果、水位や地形変化に関して比較的良好な再現性を確認できた。また、土砂輸送を伴う津波遡上プロセスにおいて混合流体効果がどのように作用するのかを数値的に検討した。次に、本モデルを気仙沼湾における3.11東北津波の事例に適用して、当該地域の土砂移動が津波ハザードにどのような変化をもたらしたのかを検討した。その結果、気仙沼湾狭窄部の大規模侵食による浸水量増加が湾奥での水位上昇や流速に大きく寄与していたことが再確認され、大規模侵食に伴う氾濫水密度の増加は浸水範囲や浸水高にはあまり影響しなかったと推定された。一方、氾濫水密度の増加に伴う流体力の増加は建物被害に有意に影響していたことが示唆された。以上のように津波脆弱性評価において重要な物理過程を考慮し、且つ実用性の高い津波土砂移動氾濫モデルを開発することができた。
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