粉雪雪崩の二次元数値シミュレ-ション手法の開発

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03201210
• 研究機関: 長岡技術科学大学
• 研究代表者: 福嶋 祐介 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (40111661)
• 研究分担者: 早川 典生 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (70143815)
• キーワード: 粉雪雪崩 / 数値シミュレ-ション / 自然災害 / 雪害 / 傾斜サ-マル

研究概要

本研究の目的は三次元的な地形の影響を考慮した粉雪雪崩の平面二次元数値シミュレ-ション手法を開発することにある。まず、空気中の粉雪雪崩を淡水中の塩水による密度フロントで置き換えた模擬実験を行った。実験では、幅広の水槽を用いて、密度フロントの三次元的な広がり特性を把握した。この実験結果を研究代表者が開発した雪崩の一次元モデルに反映させ、雪崩の走路を含めて解析できる二次元数値シミュレ-ションモデルを開発した。粉雪雪崩の三次元的な流動特性を知るため、雪崩を淡水中の塩水による密度フロントで置き換えた模擬実験を行なった。まず基本となる斜面勾配が一定な場合の密度フロント(あるいはサ-マル)の横方向の広がり特性、形状の変化特性、周囲水の連行特性を調べた。雪崩による底面からの巻き上げ、沈降特性を明らかにするため、既往の文献調査を行い、底面からの巻き上げと雪粒子の粒子径、密度などの粒子特性および底面でのせん断応力との関数関係を明らかにした。密度フロントに関する以上の実験成果を基に、研究代表者が提案している粉雪雪崩の一次元解析モデルを拡張・発展させ、二次元解析モデルを構築した。このモデルは流体力学的モデルであり、空気と雪の収支式、雪崩の流下方向の運動量方程式、乱れエネルギ-方程式で構成される。これに加えて、二次元モデルでは、斜面に対して直角2方向の運動量方程式を考慮した。このことにより、従来の一次元モデでは考慮されなかった地形の影響を考慮し、雪崩の走路をも解析できる手法が開発した。上述のモデルを実験室での模擬雪崩の実験結果と比較し、二次元モデルの妥当性を検討し、さらにモデルの改良を行った。粉雪雪崩の二次元解析モデルを実際に起こった表層雪崩に適用し、地形条件を入力として与え数値解設析をおこなって雪崩の走路、到達距離などの比較からモデルの妥当性を検討した。

研究成果

• [文献書誌] 福嶋 祐介,大澤 和幸,早川 典生: "粉雪雪崩の模擬実験" 雪氷北信越、. 7. 35-36 (1991)
• [文献書誌] 大澤 和幸,福嶋 祐介,早川 典生: "粉雪雪崩現象に関する基礎的研究" 土木学会第46回年次学術講演会講演概要集. 46. 695-696 (1991)
• [文献書誌] 福嶋 祐介,早川 典生: "三次元地形を考慮した粉雪雪崩の数値シミュレ-ション" 平成3年度日本雪氷学会全国大会講演予講集. 69 (1991)
• [文献書誌] 備前 亨,福嶋 祐介,早川 典生,大澤 和幸: "三次元傾斜サ-マルの流動特性" 第9回土木学会新潟会研究調査発表会. 9. 78-82 (1991)
• [文献書誌] 福嶋 祐介,早川 典生: "三次元地形を考慮した粉雪雪崩のシミュレ-ション手法" 平成3年度自然災害中部地区シンポジウム. 28-29 (1991)
• [文献書誌] 福嶋 祐介,早川 典生: "三次元地形を考慮した粉雪雪崩の数値解析" 雪氷(日本雪氷学会論文集). 54ー1. 19-26 (1992)