超大型浮体構造物による環境影響予測手法の開発

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07555317
• 研究機関: 横浜国立大学
• 研究代表者: 多部田 茂 横浜国立大学, 工学研究科, 助教授 (40262406)
• 研究分担者: 荒井 誠 横浜国立大学, 工学部, 助教授 (00232025) ; 井上 義行 横浜国立大学, 工学研究科, 教授 (60126373)
• キーワード: 超大型浮体構造物 / 環境影響 / マルチレベルモデル / 特異点分布法 / 領域分割法 / 海水交換 / 生態系モデル

研究概要

近年、埋立工法に代わるものとして浮体式の空港建設案が提唱されており、その他にも超大型浮体構造物による海洋空間利用の計画は今後ますます増加するであろう。超浮体構造物は埋立に比べて海洋環境への影響が少ないと一般にいわれているが、現時点でそれが定量的に示されているわけではない。一方で、構造物下部に生じる暗黒領域による生態系への影響や、構造物周囲の防波堤内で海水が淀むことによる水質への悪影響などの懸念が指摘されている。本研究では、超大型浮体構造物による環境への影響のうち、構造物を設置したときの流れや物質拡散の変化および構造物と防波堤で囲まれた領域の波や流れの状態に注目して、構造物を設置したことによる周囲の環境への影響を予測する数値計算手法を開発しすることを目的として3年間の研究を行った。
まず、浮体周囲の波浪場および浮体の動的応答を計算する手法として、2次元の領域分割法、3次元の特異点分布法を用いたプログラムを開発した。3次元特異点分布法を用いたプログラムでは任意形状の複数浮体の相互干渉を考慮でき、周波数領域のみならず時間領域の計算も可能とした。また、2次元領域分割法では浮体の弾性挙動や防波堤との相互干渉を考慮することができる。次に、流動・拡散に対しては、海水流動計算マルチレベルモデルを用いて超大型浮体構造物の影響を考慮できるようにした。このモデルでは流れのみならず密度場の計算も可能であり、さらに海水交換についても評価できるようにした。また、生態系に関しては簡便な鉛直1次元モデルによる解析と既存の3次元モデルによる検討を行った。

研究成果

• [文献書誌] Y.Inoue, X.Zhang: "Numerical Study of the Behavior of Multiple Floating Breakwater" 関西造船協会誌. 227. 145-153 (1997)
• [文献書誌] M.Fujio, Y.Kyozuka, S.Tabeta, Y.Okawa: "Measurement of Marine Environment around Mega-Float Model Moored in Tokyo Bay" 16th Int.Conf.on Offshore Mechanics and Arctic Engineering. VI. 47-54 (1997)
• [文献書誌] Y.Inoue, M.S.Self: "Nonlinear Responses of Multiple Floating Systems" 16th Int.Conf.on Offshore Mechanics and Arctic Engineering. 1-A. 259-267 (1997)
• [文献書誌] Inoue,Y,Zhang,X,Tabeta,S: "Numerical Study of the Hydrodynamic Forces on Huge Floating Structures in Waves and Ocean Currents" International Offshore and Polar Engineering Conference. 221-228 (1997)
• [文献書誌] 藤野正隆、経塚雄策、多部田茂、大川豊、他: "東京湾に係留されたメガフロート浮体周囲の海洋物理環境の計測" 日本造船学会論文集. 182. 419-433 (1997)
• [文献書誌] 多部田茂、他: "海水交換の数値実験と大規模海洋構造物による影響の検討" 日本造船学会論文集. 183. (1998)