次世代型内湾波浪予測のための水深積分型不規則波浪計算に対する風応力モデルの開発

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K04342
• Research Institution: Osaka Sangyo University
• Principal Investigator: 水谷 夏樹 大阪産業大学, 工学部, 教授 (50356036)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2026-03-31
• Keywords: 波浪推算 / 内湾 / 運動量輸送 / 風波の発達 / ドローンによる波浪観測 / PIV計測

Outline of Annual Research Achievements

本研究は，水深の影響を受ける内湾での波浪予測を行うにあたって，風から波への運動量輸送機構をモデル化するため，風洞水槽実験及びドローンによる現地観測を行って，水面近傍の気流分布と波浪の発達の関係について検討するものである．
風洞水槽においてPIV計測を実施する際，各時刻の画像内の水面位置を機械的に判定して大量に画像を処理し統計量を求める必要がある．水面の自動判定には機械学習を用いる方法も検討しているが，2023年度は水面付近にさらに情報を付加する検討を行った．PIV計測時において同一レーザー面を2台のカメラで表裏の2面同時計測を行い，水面付近の情報を倍増させることで水面位置の判別をより高精度に行う方法について検討した．その結果，水面に接する領域において流下方向に向かって回転する渦度の発達が顕著になることがわかり，これによって水面を判別できる可能性があることがわかった．
一方，2023年度は大型ドローンを購入し，河川水面上で風速及び水面形の観測を行う予定をしていた．しかしながら，予定していた淀川水系では流域全域において原則としてドローンの飛行が禁じられており，観測計画を変更する必要性が生じた．そこで観測地を琵琶湖沿岸として計画を再策定し，観測実施に向けて準備を行っている．
また，カメラによる波浪観測について文献調査を行い，単眼カメラを用いた機械学習による深度推定や画像の輝度情報に基づいた周期の推定方法など有用となる情報の収集を行った．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初計画していた淀川流域での観測はドローンの飛行が原則禁止されていることから，これを琵琶湖沿岸に変更する必要が生じた．琵琶湖では水域において漁業が行われていることから，飛行計画の事前開示など漁業組合との事前調整が必要となる．これらの調整を含めて航空局への包括飛行申請を行う必要があり，当初予定していなかった二等無線航空機操縦士免許取得の必要性が生じたため，その取得に時間を要した．

Strategy for Future Research Activity

現地観測を滞りなく実施するため，二等無線航空機操縦士免許取得をもって航空局への包括申請，関係者との事前調整を行い，様々な気象条件下での観測を行うことができるよう準備を進める．また，観測データに含まれる画像情報の解析方法などについて文献調査を進め，高精度な波浪情報の取得に向けて検討を行う．

Causes of Carryover

前述の理由で予定していた現地観測が実施できなかったため，調査旅費等に差額が生じた．
今年度は差額分を含んで現地調査を複数回は実施するため調査旅費等で支出する計画である．