重複波浪場における漂砂移動に関する研究

• 研究課題/領域番号: 08750620
• 研究種目: 奨励研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 水工水理学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: ディバジニア モハンマド 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (80260503)
• 研究期間 (年度): 1996
• 研究課題ステータス: 完了 (1996年度)
• 配分額: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 1996年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
• キーワード: 重複波 / 地形変化 / オイラー的流速 / ラグランジュ的流速 / 質量輸送速度 / 砂連 / 移動限界

研究概要

本研究では、Dibajnia・Watanabe(1992)の漂砂量公式を重複波浪場に適用し、構造物周辺の地形変化のシミュレーションを行い、その有効性を検討した。流れ場の計算は、3次のストークス波を用いて重複波浪場における軌道流速を計算し、さらに質量輸送速度を足し合わせることによって、全流速を計算した。次に、この全流速の底面付近における流体粒子の一周期間のオイラー流速とラグランジュ流速を計算した。この様にして得られた二つの流速波形を、上記の漂砂量公式に適用し、鉛直壁前面における漂砂量を推定した。その際に実験レベルでは移動限界流速の影響が大きいためそれを考慮して漂砂量公式を改良した。さらに、底面の砂の連続式を用いて鉛直壁前面での地形変化を計算した。
入江ら(1984)は鉛直壁前面における底面地形変化を様々な入射波と底質条件に対して、室内実験により計測し分類している。この実験結果と上述の数値モデルによる計算結果とを比較した。その結果、波高分布は実測値と計算値とでよく一致していた。また地形変化についても、15分後、225分後ともよく再現されていた。なお、オイラー的流速とラグランジュ的流速による計算結果では、あまり違いは見られなかった。全ケースについて見ると、ストークス波の適用範囲を大きく越えるケース(ア-セル数>25)については実験結果との一致度が悪かったものの、それ以外ではほぼ実験結果と一致した。今後は、ア-セル数が25より大きい場合の重複波浪場と質量輸送速度について研究を進める必要がある。