2014 Fiscal Year Annual Research Report
海中構造物周辺の底質浮遊・洗掘機構の解明と波浪・土砂・地形の相互作用系の統合解析
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24760389
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
楳田 真也 金沢大学, 環境デザイン学系, 准教授 (30313688)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 海岸工学 / 洗掘 / 底質輸送 / 砂漣 / 海岸構造物 / 渦 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度開発したモデルおよび海底砂の移動限界の実験式を用いて，様々な波および流れによる砂漣の発生・変形過程，および海中の円筒構造物周りの洗掘現象を対象にした数値解析を行った．
最初に海底面に微小な窪地を与えて，様々な条件の波を作用させた従来研究の実験結果を再現計算の対象にした．初期窪地の周辺で砂が波に伴う水の動きによって運ばれ，地形が徐々に変化して規則的な砂漣地形にいたるまでの過程を，本モデルによって精度良く捉えることができた．波の周期や高さの違いによって発生する，砂の主な移動形態（掃流砂・浮遊砂），剥離渦の大きさや挙動，砂漣の移動方向や形状等の変化も良好に再現できることが分かった．さらに，計算によって得られた掃流砂と浮遊砂の情報から海底砂の輸送量を算定し，波，砂および砂漣の状況と漂砂量の関係について考察を行った結果，実験・観測等が難しく，未解明な点が多い問題に関して本数値解析によって知見を得ることができた．
波の波さに比べて構造物の径が比較的小さいために周辺で渦が活発に形成され，海底の砂が巻き上げられて，構造物の基礎周辺で洗掘孔が発達する場合に関する数値解析を行い，本モデルの構造物スケールの海底地形変化問題への適用性を検討した．その結果，構造物周辺の渦流れのパターンや大きさ，それに伴う砂の移動現象および洗掘・堆積の平衡状態に至るまでの地形変化の過程の特徴を再現できることが分かった．また，構造物や砂の条件は同じで，波の強さが変化した場合の解析を行い，波が弱い場合には構造物基礎周辺でのみ砂が動いて洗掘孔が形成される過程（静的洗掘過程）および波が強くなると構造物周辺のみでなく海底面全体で動きだし，砂漣が発生するとともに，構造物周辺で洗掘・堆積地形が形成される過程（動的洗掘過程）の両方を，本モデルによって再現することができた．
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