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2016 年度 実施状況報告書

津波遡上波先端の力学と境界条件モデル

研究課題

研究課題/領域番号 15K14035
研究機関北海道大学

研究代表者

渡部 靖憲  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (20292055)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード水工水理学 / 津波
研究実績の概要

本研究は,近年流体力学分野で著しく発展した拡散界面モデルを応用し,任意粗度をもつ任意勾配地形上の津波遡上波先端の挙動と局所流れの力学的特徴を適切に反映し,動的な浸水域変化の厳密な評価を可能とする自由水面先端境界条件モデルを開発するものであり,未熟な現行モデルの使用によって遡上流れの正しい再現が阻害されることなく将来期待される浸水域の土砂や瓦礫の輸送,底面浸食等の高度な予測を保証するものである.平成28年度に行ったタスクに対して以下の成果を得た.
タスク1 遡上波先端を含むダムブレーク流れの三次元水面形状遷移を数値化するため,プロジェクターから物体に照射したカラーブロックの反射パターンから3次元水面形状を再構成する画像計測技術の高度化を進めた.これは水面による屈折と水中微粒子による散乱光の影響を反映した計測を可能にするものである.成果の一部は応用力学シンポジウムに投稿し公開している.
タスク2 非平衡界面に対して気体液体の自由エネルギー,表面エネルギーを拡散界面中の状態量によって近似し従来の静的平衡接触角を使うことなくプリミティブに動的接触角をもつコンタクトラインを計算可能な拡散界面モデルのプロトタイプを開発した.
タスク3 防潮堤から越流し街路に沿って遡上する都市型浸水シナリオをモデル化し,遡上波伝播の接触角依存性を明らかにすると共に,遡上波の合流,街路への貯留を通して段波が街路を駆け巡る非定常な浸水過程が生じることを発見した.2011年東北津波を対象に,動的な計算格子解像度の変化を可能とするAMR,物理量の特性曲線に沿った移流計算を近似するCIP法を組み合わせた新たな長波遡上計算の枠組みを開発した.このモデルにより高解像度で決定した遡上波先端位置を陽的に計算に反映させるだけではなく,地盤の浸食も同時に評価可能となる.これらの成果は,土木学会論文集に投稿され出版されている.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初2年間での達成を見込んでいたコンタクトラインの力学を反映させた遡上波の3次元計算並びに遡上波先端の移動を高解像で定義し長波計算に反映可能な新規モデルの開発の両者を平成28年度中に完了することができた.

今後の研究の推進方策

当初の研究計画以上に本研究は進展しており,問題等は生じていない.本年度研究を継続し,各タスク研究を統合する準備は整っている.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] エジンバラ大学(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      エジンバラ大学
  • [雑誌論文] 高解像地形データ上のAMR-CIP系津波遡上計算アプローチ2016

    • 著者名/発表者名
      渡部靖憲,田中仁,三戸部佑太,渡辺一也
    • 雑誌名

      土木学会論文集B2(海岸工学)

      巻: 72 ページ: 238-288

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 津波規模に応じた河道内水位変動過程に関する数値実験2016

    • 著者名/発表者名
      三戸部佑太,渡辺一也,田中仁,渡部靖憲
    • 雑誌名

      土木学会論文集B2(海岸工学)

      巻: 72 ページ: 271-276

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 浅水流方程式と乱流モデルを組み合わせた津波河川遡上数値計算2016

    • 著者名/発表者名
      三戸部佑太,Neetu Tiwari,渡辺一也,田中仁,渡部靖憲
    • 雑誌名

      土木学会論文集B2(海岸工学)

      巻: 72 ページ: 259-264

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 遡上波先端モデルの3次元LESへの導入と都市型浸水過程への適用2016

    • 著者名/発表者名
      渡部靖憲,佐々木理沙,小柳津遥陽,牧田拓也,森岡晃一,猿渡亜由未
    • 雑誌名

      土木学会論文集B2(海岸工学)

      巻: 72 ページ: 67-72

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 高解像地形データ上のAMR-CIP系津波遡上計算アプローチ2016

    • 著者名/発表者名
      渡部靖憲
    • 学会等名
      海岸工学講演会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪市)
    • 年月日
      2016-11-16 – 2016-11-18
  • [学会発表] 遡上波先端モデルの3次元LESへの導入と都市型浸水過程への適用2016

    • 著者名/発表者名
      渡部靖憲
    • 学会等名
      海岸工学講演会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪市)
    • 年月日
      2016-11-16 – 2016-11-18
  • [学会発表] Modification of turbulence due to suspended particles over wavy beds2016

    • 著者名/発表者名
      Yasunori Watanabe
    • 学会等名
      THESIS 2016
    • 発表場所
      中央大学(東京都)
    • 年月日
      2016-09-12 – 2016-09-14
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16  

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