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波浪観測データ解析における未解決問題の解法の提案とその適用性に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 20H02259
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分22040:水工学関連
研究機関九州大学

研究代表者

橋本 典明  九州大学, 工学研究院, 教授 (90371749)

研究分担者 川口 浩二  国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 港湾空港技術研究所, グループ長 (50371753)
横田 雅紀  九州産業大学, 建築都市工学部, 准教授 (60432861)
井手 喜彦  九州大学, 工学研究院, 助教 (60866680)
山城 賢  九州大学, 工学研究院, 教授 (70336014)
藤木 峻  国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 港湾空港技術研究所, 主任研究官 (10735004)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2022年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
キーワード波浪 / 波浪観測 / 方向スペクトル / 水圧変動 / 水位変動 / 波浪データ解析 / 海洋波 / 長周期波
研究開始時の研究の概要

超音波ドップラー式海象計で観測されたデータから高精度で信頼性の高い方向スペクトルを推定可能な新たな解析法を開発するとともに砕波を伴う荒波浪時の水圧変動から水位変動を精度良く推定可能な解析法を開発する.また,これらの解析法を現地観測データに適用し,今後の港湾・海岸分野の調査・研究における具体的な適用例を示す.

研究実績の概要

(1)【現地観測データの整理・解析】令和2年度に鹿島港で実施した2か月間の現地観測(海象計(DWM),3つの水圧式波高計(PW)およびDWMと同等の機能を有する3つの超音波ドップラー流速計(ADCP)を用いた観測)の時系列データを解析し,それらのデータの妥当性および整合性を検討した.
(2)【海象計の新しい伝達関数を用いた方向スペクトルの推定精度の検討】現在のDWMでは微小振幅波理論で導かれた伝達関数を利用して方向スペクトルを推定している.本研究では,令和2年度に観測データから伝達関数を推定可能な新しい方法を開発した.さらに様々な波浪条件に対して本方法を用いて伝達関数を推定し,その特性を評価した.そこで令和3年度には,それらの伝達関数を用いて様々な条件下の方向スペクトル解析を行い,本研究で提案した新しい方向スペクトル推定法の精度と安定性を評価した.その結果,本研究で開発した新しい伝達関数の推定法を利用して推定された方向スペクトルは,これまでの推定法で推定される方向スぺクトルよりも安定性に優れており,高い信頼性を有するものと確認された.
(3)【水圧変動から水位変動を推定する方法の開発と観測データへの適用】水圧変動のバイスペクトルを用いて水圧変動から水位変動を推定可能な方法を検討した.その結果,本研究では水圧時系列データから水位変動を直接推定する方法ではなく,ニューラルネットワークを利用して,バイコヒーレンスから水面変動と水圧変動の関係を表す伝達関数を推定可能な方法を開発した.また,その伝達関数を用いて水圧変動のスペクトルから水面変動のスペクトルを推定可能な新しい方法を開発した.さらに本方法を現地観測データに適用し,本方法の推定精度と安定性を評価し,その妥当性を確認した.

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] バイスペクトルとニューラルネットワークを用いた水圧波から表面波への換算法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      吉野 日和吏, 橋本 典明, 井手 喜彦, 川口 浩二, 三井 正雄
    • 雑誌名

      土木学会論文集B2(海岸工学)

      巻: 77 号: 2 ページ: I_55-I_60

    • DOI

      10.2208/kaigan.77.2_I_55

    • NAID

      130008113343

    • ISSN
      1883-8944, 1884-2399
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 超音波ドップラー式海象計で観測された方向スペクトルの安定性と信頼性の向上2020

    • 著者名/発表者名
      橋本 典明, 三井 正雄, 川口 浩二, 藤木 峻
    • 雑誌名

      土木学会論文集B2(海岸工学)

      巻: 76 号: 2 ページ: I_199-I_204

    • DOI

      10.2208/kaigan.76.2_I_199

    • NAID

      130007935756

    • ISSN
      1883-8944, 1884-2399
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] バイスペクトルとニューラルネットワークを用いた水圧波から表面波への換算法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      吉野 日和吏, 橋本 典明, 井手 喜彦, 川口 浩二, 三井 正雄
    • 学会等名
      第67回海岸工学講演会(土木学会 海岸工学委員会)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 水圧波から表面波への換算における精度向上に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      吉野日和吏・橋本典明・井手喜彦
    • 学会等名
      令和2年度 西部支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 高精度で実用性の高い方向スペクトル推定法の改良に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      友清裕介・橋本典明
    • 学会等名
      令和2年度 西部支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 超音波ドップラー式海象計で観測された方向スペクトルの安定性と信頼性の向上2020

    • 著者名/発表者名
      橋本 典明, 三井 正雄, 川口 浩二, 藤木 峻
    • 学会等名
      第67回海岸工学講演会(土木学会 海岸工学委員会)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2022-12-28  

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