| 研究課題/領域番号 |
15K06238
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| 研究機関 | 鹿児島大学 |
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研究代表者 |
浅野 敏之 鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (40111918)
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| 研究分担者 |
長山 昭夫 鹿児島大学, 理工学域工学系, 助教 (40621438)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | エッジ波 / 津波伝搬 / 分散関係 / 振動モード / 数値解析 / 模型実験 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、陸棚上を伝搬する津波が途中の地形障壁によってどのような反射や減衰等の変形を受けるかを検討しようとするものである. 平成27年度は、理想化された陸棚地形モデルを設定し、数値解析と模型実験により検討する計画であった。数値解析による検討では、横断面にステップ状陸棚地形を仮定し、平面的には海岸線を156.8kmの半径を持つ円弧とし幅12.8kmの同心円状陸棚を設定した。円中心から偏角27°に長さ2kmの突堤を設置し、突堤の有無による陸棚上のエッジ波の伝搬特性を比較した。津波波源は楕円型で長径軸を水平軸に対してθ=45°の角度を持って設定した. 瞬間的な海底変動を与えた後, 陸棚上でトラップされたエッジ波が顕著に見られる区間の水位変動波形について位相速度や波高の横断方向・海岸線方向分布を解析した。エッジ波の波速、分散方程式、振動モードなどを検討したところ、理論値との良好な一致が得られ、陸棚上のエッジ波の再現が確認できた。突堤の設定寸法が小さかったため、エッジ波の与える突堤の影響は小さく、今後さらに検討すべき課題として残された。実験については、当初は現有する長さ26m、幅14mの平面波動水槽を用いて行う予定であったが、陸棚模型の製作などに作業面や費用面で困難があることがわかり、長さ7.2m、幅1.8m、深さ25cmの小型平面水槽を新規に製作することにした。またピストン式の造波装置も製作した。これらの水槽・装置の製作については完了したが、実験的検討は造波された水位変動が研究目的に合致するか、造波機器・計測機器の精度確認などの予備検討に留まった。検討の結果は満足できるものであり、28年度から本実験が開始できる段階にある。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究は、既往の研究ではほとんど議論されていない地形障壁によるエッジ波の変形を明らかにしようとするものである。津波によって生起する陸棚上の水位変動には、エッジ波成分だけでなく津波の直接入射波や陸棚上の岸沖重複波が混入している。したがって水位変動波形からエッジ波成分を抽出するには、数値フィルターで該当周波数成分をとりだし、エッジ波の持つ岸沖・沿岸方向の振動モードや位相速度と周期間の分散関係を満足しているか等のいくつかの確認作業が要求される。今回、数値解析においてゆったりした曲率を持つ同心円状海岸線を設定したのは、理想的な地形で擾乱要素の混入が少ないことを確認した上での結果である。数値解析結果は理論の示す位相速度や振動モードと一致することを確認しており、研究は着実に進行している。実験については、当初は現有する大型平面波動水槽を用いて行う予定であったが、陸棚模型の製作などに作業面や費用面で困難があることがわかり、陸棚地形の製作や測定作業のハンドリングの良い小型平面水槽を新規に製作することに予定を変更した。造波装置も設置位置を移動できる小型のピストン式のものを製作した。造波機器・計測機器の精度、造波された水位変動の妥当性については確認できている。実際に造波した水位変動のエッジ波としての特性の検討までには至らなかったが、28年度からの本実験の開始には十分準備が整っており、進捗状況は予定したものから遅れておらず、おおむね順調に進展していると判断する。
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| 今後の研究の推進方策 |
27年度の数値解析による検討では、突堤によるエッジ波の特性の変化を鮮明な形で提示することができなかった。これは突堤規模を、現実にある突堤寸法である長さ数キロ、幅100mオーダーで設定したため、エッジ波の特性に変化を与えるには十分でなかったためである。28年度からは地形障壁のオーダーを現実の岬の規模に大きく設定し、エッジ波の特性に与える効果を検討したい。さらに津波防災に資する成果とするためには、実際の外洋－陸棚－沿岸地形を対象とした数値解析を行い、津波がエッジ波として陸棚にトラップされることにより長距離伝搬し、津波振動が時間的に長く続く現象を明らかにするとともに、実際の地形上の岬などによるエッジ波への影響を検討する予定である。
一方、新設した小型平面水槽を用いた実験的検討は、測定のハンドリングの良さと小型造波装置の可搬性を生かして、理想地形に対するエッジ波の時空間特性を明らかにしていく。実験は、入射波の周期・入射角、陸棚幅、外洋と陸棚の水深比などのパラメターを系統的に変化させ、生起するエッジ波の特性の変化を解明する。また、陸棚模型の途中に岬模型を置くことにより、進行波性エッジ波と重複波性エッジ波の特性の違い、両者の遷移条件などを明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
小型平面水槽を新設することに方針を変えたため、製作経費は必要となったが、当初計画の大型平面水槽内に陸棚模型を製作し、固定等の措置をするより、消耗品費が少なくなり、物品費が当初予定より少なくなり、次年度使用額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度は本格的な計測実験を行うため、実験に必要な消耗品や実験補助やデータ解析補助のための謝金が多く必要となることが予想され、次年度使用額は消耗品や謝金の補充に充てる。
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