2015 Fiscal Year Annual Research Report
砕波・遡上帯での高濃度底質移動フラックス計測と統合漂砂モデルの開発
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26289161
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| Research Institution | Tokyo University of Marine Science and Technology |
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Principal Investigator |
岡安 章夫 東京海洋大学, その他部局等, 教授 (20213994)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
下園 武範 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70452042)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 遡上帯 / 漂砂 / 底質移動フラックス / 画像流速計測 / 透過型濃度計測 / 段波砕波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成26年度に開発した手法を用いて，実験室内での砂面移動床上の段波砕波について，遡上帯での底質濃度と底質移動速度の二次元分布を画像処理技術を用いて同時計測した．底質濃度計測には透過光源を用いて，透過光の減衰率より濃度を算定し，底質移動速度は平成26年度に開発した，前方照射と後方照射を組み合わせた光源によるPIVによって計測した．
段波遡上における底質移動を計測した結果，最大流速と最大濃度が出現する位相が異なることや，底面からの距離によって最大濃度がかなり異なることが分かった．また，岸向き底質移動フラックスが沖向きのフラックスより有意に大きいこと，また底面近傍のフラックスが上層のそれよりもかなり大きいことが確認できた．さらに，ネット輸送量については，底面直上は沖向きとなり，中間層では岸向き，上層ではほぼ0となることが分かった．また，底面形状の変化との比較から，上記手法での底質移動フラックスの測定精度はかなり高く，誤差20%程度であった．
これとは別に，滑面固定床上での段波遡上について，PIVによる詳細な流速測定を行い，底面境界層内のせん断応力や乱れ強度などの評価を行った．これまで難しかった水深4mm程度の遡上波先端部分の流速測定が可能となった．これら流速測定結果の分析から，せん断力評価手法によってかなり評価が変わること，特にこれまでよく用いられてきたlog-lawについては，遡上の全体を通じて計測の変動が大きいことが分かった．
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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
平成27年度申請書の研究実施計画にある内容のうち，ドライベット上を進行する遡上波による底質移動の計測については，流速場の特性も含めて，上述のように研究成果としてまとめることができた．大型水槽を用いた実験については，実験結果の解析には至っていないものの，平成27年度中に実験のセットアップを行うことができ，平成26年度に購入したYAGレーザーの設定や予備実験の実施など，27年度中に行うべき準備についてはおおよそ達成できたと考えている．
また，実験の結果からは，計画当初に想定していなかった，遡上波における複雑な流体運動あるいは底質巻き上げ挙動が示され，これまでの研究を大きく前進させることができたと考えている．
以上より，(2)おおむね順調に進展している，と判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，平成27年度の準備に引き続き，ドライベッド上を進行する遡上波について，画像解析を用いた流速測定，底質移動，およびフラックス計測等を大型水槽を用いて行う．固定床と移動床の双方の実験を行い，固定床については，滑面に加えて粗面を用い，底面境界層付近の2次元流速場について，10μm/pixel程度の詳細な流速測定を行う．これにより，固定床上境界層内外での詳細な流速場の把握，乱れ量やせん断応力の評価等を行う．
移動床についても引き続き実験を行い，平成27年度に得られた，複雑な濃度変動・フラックス変動について，より詳細な解析を行う．これらと固定床上での計測結果とを比較して，移動床における特性を整理すると共に，画像解析から得られた漂砂フラックスについて，既往の研究と比較する．特に，流速変化と底質鉛直濃度の位相変化，拡散係数の変動などにも注目し，流体運動と，底質巻き上げ，上層への拡散等の関連について考察する．
上記の検討を基に，底質の巻き上げ関数の再評価を行う．流速，乱れ量，底質粒径など用いて，高シールズ数領域を含めて底質巻き上げを評価し，過去に得られたデータも含めて巻き上げ関数の改良を行う．
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| Causes of Carryover |
当該年度終了時に端数残が生じたため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
消耗品等として使用する．
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Research Products
(2 results)
